KR101258473B1 - 프레임 레이트 변환 장치 및 프레임 레이트 변환 방법 - Google Patents

프레임 레이트 변환 장치 및 프레임 레이트 변환 방법 Download PDF

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Abstract

프레임 레이트 변환 장치는, 입력 프레임을 다수의 서브프레임으로 분배해서 프레임 레이트 변환을 행할 때에, 그 입력 프레임에서의 하나 이상의 화소들로 이루어진 각 영역의 움직임 정도를 검출하고, 상기 검출된 그 영역의 움직임 정도에 따라, 상기 다수의 서브프레임의 각 영역에 대한 공간주파수를 결정한다. 그리고, 그 변환 장치는, 그 결정된 공간주파수로 상기 다수의 서브프레임의 각 영역을 변환하고, 상기 입력 프레임을 각 영역이 변환된 서브프레임들로 분배해서, 그 서브프레임들을 출력한다.

Description

프레임 레이트 변환 장치 및 프레임 레이트 변환 방법{FRAME RATE CONVERSION APPARATUS AND FRAME RATE CONVERSION METHOD}
본 발명은, 입력 화상의 프레임 레이트 변환을 행하는 프레임 레이트 변환 장치 및 프레임 레이트 변환 방법에 관한 것이다.
표시장치들은, 그 표시 특성의 관점에서, 임펄스형과 홀드형의 2개의 카테고리로 대별된다. 여기에서, 임펄스형의 표시장치는, 도 1a에 나타나 있는 바와 같이, 1프레임 중의 발광 시간이 짧은 표시장치다. 한편, 홀드형의 표시장치는, 도 1b에 나타나 있는 바와 같이, 1프레임 중의 표시를 거의 일정하게 유지하는 액정 패널등의 표시장치다.
임펄스형의 표시장치의 예들은, CRT(Cathode Ray Tube)와 필드 에미션 타입의 디스플레이가 있다. 임펄스형은, 화소가 점멸을 반복하기 때문에, 화면이 반짝반짝 보여버리는 플리커(flicker)를 일으키는 특성이 있다. 플리커는 고휘도 또는 보다 큰 화면 면적에서 보다 쉽게 검지되므로, 최근의 디스플레이의 대화면화에 따라, 임펄스형의 표시장치의 플리커는 한층 개선해야 할 문제가 되고 있다.
상기 홀드형의 표시장치의 일례는, LCD(Liquid Crystal Display)가 있다. 홀드형은, 화소의 점등 시간이 길기 때문에, 동영상에 의해 그 홀드형의 특성에 기인하는 움직임 흐려짐이 발생하는 문제가 있다. 즉, 개선해야할 필요가 있는 문제점은, 동영상의 시인 해상도를 떨어뜨린다.
이 움직임 흐려짐을 개선하는 방법으로서, 액정 패널에 광 셔터 기구를 부가하고, 표시 광의 계속 시간을 제한하여서, 임펄스형의 표시장치에 그 표시 특성에 보다 가깝게 하는 방법이 제안되고 있다(예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개평9-325715호 참조).
그러나, 상기의 방법(일본국 공개특허공보 특개평9-325715호)에서는, 화소가 점멸을 반복하는 임펄스형에 근접하기 때문에, 플리커가 발생한다고 하는 문제를 갖는다.
이러한 플리커를 저감하는 방법의 일례로서는, 입력 프레임을 임의의 비율로 다수의 서브프레임으로 분배함으로써 프레임 레이트를 상승시켜서 표시하는 방법이 있다. 예를 들면, 도 2a에 나타낸 입력 화상을, 도 2b에 나타나 있는 바와 같이 2개의 서브프레임으로 분배해서, 프레임 레이트를 2배로 상승시켜서 표시함으로써, 표시에 있어서의 시간 주파수가 높아지고, 결과적으로 플리커가 보다 덜 검지되게 된다.
그러나, 이 표시를 볼 때, 도 3에 나타나 있는 바와 같이 1프레임 시간 동안에, 시간적으로 후방에 있는 서브프레임이 시선의 추종으로부터 벗어나 버려서, 시각특성에 의존한 의사윤곽이 발생한다.
이러한 의사윤곽을 저감하기 위해서, 프레임 레이트의 변환시에, 분배한 서브프레임의 공간주파수 성분을 증감시키는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개2002-351382호 참조). 이 기술에 의해, 시간적으로 후방의 서브프레임의 고주파성분을 감쇠함으로써, 지각된 의사윤곽이 개선된다.
그렇지만, 상기의 기술(일본국 공개특허공보 특개2002-351382호)에서는, 엣지 부근에서 엣지의 콘트라스트가 저하하는 흑레벨 부유의 발생, 및 움직이는 엣지의 테일링(tailing)이, 눈에 띈다고 하는 문제가 있다. 상기의 기술(일본국 공개특허공보 특개2002-351382호)에서는, 화상을 공간주파수로 분리하지만, 분리 주파수는 로패스(low-pass) 필터, 혹은 하이패스(high-pass) 필터의 필터 계수로 결정된다.
도 4a 및 4b는, 로패스 필터의 필터 계수와 그 출력의 관계를 도시한 도면이다. 도 4a는 로패스 필터의 필터 계수가 클 경우의 공간적인 가중치를 나타내고, 도 4b는 필터 계수가 작을 경우의 공간적인 가중치를 나타낸 것이다. 필터 계수가 보다 클 경우에 상기 처리된 화소위치로부터 거리가 먼 화소값의 가중치가 보다 높게 되는 것을 알 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는, 입력에 대하여 로패스 필터의 필터 계수가 클 경우의 출력과 필터 계수가 작을 경우의 출력을 도시한 도면이다. 도 5a는 입력을 나타낸다. 도 5b에 나타내는 고 필터 계수가, 도 5c에 나타내는 저 필터 계수보다 공간주파수가 낮게 되는 것을 알 수 있다.
도 6a 및 도 6b는, 상기의 기술(일본국 공개특허공보 특개2002-351382호)을 적용하는 경우의 표시 출력의 개요와, 시각적으로 포착된 것과 같은 표시 출력의 보이는 방법(appearance)과의 관계를 도시한 도면이다. 도 6a를 참조하면, 엣지의 콘트라스트가 높은 영역에서는, 도면내에서 검게 채워진 영역의 휘도가 상승하고, 그 영역이 흑레벨 부유로서 보이는 것을 안다. 이 부유하는 흑레벨의 영역, 예를 들면, 화상열화의 영역은 필터 계수가 클수록, 면적이 커지는 문제가 있다. 탄
한편, 도 6b를 참조하면, 움직임 영역의 엣지부에 엣지의 파탄이 일어나는 것을 안다. 이 파탄은 필터 계수가 작을수록 커진다.
본 발명은, 플리커, 움직임 흐려짐, 의사윤곽 및 화상의 파탄을 저감시키는 효과를 유지하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 국면에 의하면, 입력 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해 프레임 레이트 변환을 행하는 프레임 레이트 변환 장치로서, 상기 입력 프레임의 움직임 정도를 검출하는 검출수단; 상기 검출수단에 의해 검출된 움직임 정도에 따라, 필터 처리에 사용하기 위한 필터 계수를 생성하는 생성수단; 상기 생성 수단에 의해 생성된 상기 필터 계수에 의거하여 상기 입력 프레임을 필터 처리하는 필터 처리 수단; 및 상기 필터 처리 수단에 의해 상기 필터처리의 결과로서 얻어진 상기 프레임을 상기 복수의 서브프레임으로 분배해서 그 서브프레임들을 출력하는 출력 수단을 구비한 프레임 레이트 변환 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 입력 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해 프레임 레이트 변환을 행하는 프레임 레이트 변환 장치로서, 상기 입력 프레임의 움직임 정도를 검출하는 검출수단; 상기 입력 프레임을 서로 다른 소정의 필터 계수에 의거하여 각각 필터 처리하는 필터 처리 수단; 상기 검출수단에 의해 검출된 상기 움직임 정도에 따라, 상기 필터 처리 수단에 의해 각각 다른 필터 계수를 사용해서 필터 처리된 복수의 프레임의 합성 비율을 산출하는 산출 수단; 상기 산출 수단에 의해 산출된 상기 합성 비율에 의거하여, 상기 필터 처리 수단에 의해 각각 필터 처리된 상기 복수의 프레임을 합성하는 합성 수단; 및 상기 합성 수단에 의한 합성 결과로서 얻어진 상기 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해서 그 서브프레임들을 출력하는 출력 수단을 구비한, 프레임 레이트 변환 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 입력 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해 프레임 레이트 변환을 행하는 프레임 레이트 변환 장치에서 실행되는 프레임 레이트 변환 방법으로서, 상기 입력 프레임의 움직임 정도를 검출하는 검출 단계; 상기 검출 단계에서 검출된 상기 움직임 정도에 따라, 필터 계수를 생성하는 생성 단계; 상기 생성 단계에서 생성된 상기 필터 계수에 의거하여 상기 입력 프레임을 필터 처리하는 필터 처리 단계; 상기 필터 처리 단계에서 필터 처리의 결과로서 얻어진 상기 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해서 그 서브프레임들을 출력하는 출력 단계를 포함하는, 프레임 레이트 변환 방법이 제공된다.
아울러, 본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 입력 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해 프레임 레이트 변환을 행하는 프레임 레이트 변환 장치에서 실행되는 프레임 레이트 변환 방법으로서, 상기 입력 프레임의 움직임 정도를 검출하는 검출 단계; 상기 입력 프레임을 서로 다른 소정의 필터 계수에 의거하여 각각 필터 처리하는 필터 처리 단계; 상기 검출 단계에서 검출된 상기 움직임 정도에 따라, 상기 필터 처리 단계에서 각각 필터 처리된 복수의 프레임의 합성 비율을 산출하는 산출 단계; 상기 산출 단계에서 산출된 상기 합성 비율에 의거하여, 상기 필터 처리 단계에서 각각 필터 처리된 상기 복수의 프레임을 합성하는 합성 단계; 및 상기 합성 단계에서 상기 합성의 결과로서 얻어진 상기 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해서 그 서브프레임들을 출력하는 출력 단계를 포함하는, 프레임 레이트 변환 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징들을 (첨부된 도면들을 참조하여) 예시적 실시예들로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 임펄스형의 표시장치의 표시 특성을 도시한 도면이고, 도 1b는 홀드형의 표시장치의 표시 특성을 도시한 도면이다.
도 2a는 임펄스형의 입력 프레임을 도시한 도면이고, 도 2b는 입력 프레임을 2개의 서브프레임으로 분배한 경우를 도시한 도면이다.
도 3은 시각특성으로 인한 의사윤곽이 발생한 예를 도시한 도면이다.
도 4a 및 4b는 로패스 필터의 필터 계수와 그 출력의 관계를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 5c는 입력에 대하여 로패스 필터의 필터 계수가 클 경우의 출력과 필터 계수가 작을 경우의 출력을 도시한 도면이다.
도 6a 및 6b는, 일본국 공개특허공보 특개2002-351382호의 기술을 적용했을 경우의 표시 출력의 개요와, 시각적으로 포착한 것과 같은 표시 출력의 보이는 방법과의 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 제1의 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 장치의 구성의 예를 나타내는 개략적인 블럭도다.
도 8은 움직임 영역 검출부(703)에서 행한 처리의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 프레임간 차분값D와 움직임 정도M과의 관계의 예를 도시한 도면이다.
도 10은 필터 계수 생성부(704)에서 행한 처리의 예를 나타내는 흐름도다.
도 11은 필터 계수 맵(map)을 생성하는 처리를 설명하는 도면이다.
도 12는 서브프레임에 있어서의 움직임 영역 단부에서 필터 계수가 변화되어버리는 예를 도시한 도면이다.
도 13a 및 13b는 정지 영역 및 움직임 영역의 경계에서 화상 파탄이 일어나는 예를 도시한 도면이다.
도 14a 및 14b는 제1의 실시예에 따른 필터 계수F가 변화되었을 경우의 출력을 도시한 도면이다.
도 15는 제1의 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 처리를 나타내는 흐름도다.
도 16은 변형 예에 따른 움직임 영역 검출부에서 행한 처리를 나타내는 흐름도다.
도 17은 움직임 정도M이 2값이외의 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도 18은 다수의 프레임에 대한 움직임 영역 검출부에서 행한 처리를 나타내는 흐름도다.
도 19는 제2의 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 장치의 구성의 예를 나타내는 개략적인 블럭도다.
도 20은 제2의 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 처리를 나타내는 흐름도다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 장치의 하드웨어 구성을 도시한 도면이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해서 상세하게 설명한다.
[제1의 실시예]
도 7은 제1의 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 장치의 구성의 예를 나타내는 개략적인 블록도다. 프레임 레이트 변환 장치는, 입력 화상(이하, "입력 프레임"이라고 한다)을 다수의 서브프레임으로 분배해서 출력 프레임 레이트를 크게 증가시킨다. 입력 프레임은, 프레임간 차분으로부터 입력 프레임에 있어서의 각 영역의 움직임을 검출한 후, 그 검출 결과를 서브프레임에 있어서의 각 영역의 공간주파수 성분에 반영시켜서 분배된다.
이때, 본 실시예에서는, 예를 들면, 프레임 레이트 변환에 의해 입력 프레임 레이트를 2배로 하는 경우의 예를 사용하여 설명한다.
프레임 레이트 변환 장치는, 플리커 및 움직임 흐려짐을 저감시키고, 더욱 프레임 레이트 변환 영상 표시의 파탄을 저감시키도록, 입력 프레임의 프레임 레이트 변환을 행한다. 여기에서, 플리커가 일어나는 빈도는 분배된 서브프레임간의 콘트라스트에 관계된다. 움직임 흐려짐의 발생 빈도도 마찬가지로, 콘트라스트에 관계된다.
구체적으로, 도 7에 나타낸 서브프레임s704와 서브프레임s705의 사이의 콘트라스트의 관계에 의해 플리커의 발생이 좌우된다. 즉, 이것들의 서브프레임간의 휘도차이가 클수록, 플리커는 더 일어나기 쉬운 반면에, 휘도 차이가 작을수록 플리커는 일어나기 어렵다.
이때, 이 서브프레임s704는, 1프레임 기간 동안에 시간적으로 후방에 출력되고, 또 서브프레임s705는 1프레임 기간 동안에 시간적으로 선방에 출력된다.
프레임 레이트 변환 장치는, 서브프레임s704와 s705의 영역마다 공간주파수를 제어한다. 이 제어는, 각 프레임간 검출된 각 영역의 움직임과 화상의 열화와의 관계에 근거해서 행해진다.
프레임 레이트 변환 장치는, 그 기능적인 구성으로서, 프레임 메모리(702), 움직임 영역 검출부(703), 필터 계수 생성부(704), 로패스 필터 처리부(705), 분배 처리부(706), 차분 처리부(707) 및 전환부(708)로 구성된다.
프레임 메모리(702)는 입력 프레임을 1장이상 순차로 유지한다. 움직임 영역 검출부(703)는 프레임 메모리(702)에 저장된 프레임s701과 입력 프레임s700을 비교하고, 그 프레임s701에 있어서의 각 영역의 움직임 정도M을 산출하고, 움직임 정도 맵Mmap을 s702로서 출력한다.
도 8은, 움직임 영역 검출부(703)에서 행한 처리의 예를 나타내는 흐름도다. 우선, 움직임 영역 검출부(703)는, 입력 프레임을 포함한 다수의 프레임을 입력한다(S801). 그리고, 입력 프레임과, 그 입력 프레임보다도 앞(예를 들면, 직전)에 입력된 프레임간의 차분을, 화소마다 산출한다(S802). 다음에, 그 차분값으로부터 움직임 정도M을 산출한다(S803). 그리고, 그 결과의 그 영역들에 대한 움직임 정도M을, 맵형(2차원형) 데이터Mmap으로서 출력한다(S804).
이때, 본 실시예에 있어서는, 각 영역이 단일의 화소일 경우를 설명하지만, 각 영역은 소정의 범위의 다수의 화소(N×N화소)이어도 된다. 각 영역이 다수의 화소를 나타내는 경우에는, 예를 들면 다수의 화소에 있어서의 평균치는, 그 영역에 있어서의 값으로서 처리되어, 각 영역이 단일의 화소를 나타내는 경우와 마찬가지로 각 영역을 처리하여도 된다.
도 9는 프레임간 차분값D와 움직임 정도M과의 관계의 예를 도시한 도면이다. 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 프레임간 차분값D가 클수록, 검출되는 움직임 정도M은 증가되는 경향을 가진다. 본 실시예에서는, 움직임 정도M이 움직임 정도를 나타내는 경우를 설명했지만, 물론, 이것과는 반대의, 예를 들면, 정지의 정도이어도 된다.
움직임 영역 검출부(703)에서는, 처리부하가 비교적 낮은 한계값처리를 실시 함에 의해, 프레임 메모리(702)로부터 출력된 프레임s701에 있어서의 각 영역의 움직임 정도를 산출한다. 구체적으로는, 프레임간 차분값이 (소정의) 한계값dl보다도 작으면, 움직임 정도 ml을 출력하는 반면에, 프레임간 차분값이 한계값dl보다도 작지 않으면, 움직임 정도 m2를 출력한다. 이 한계값처리는, 각 영역에 대응해서 산출한 각 프레임간 차분값에 대하여 행해지고, 결과적으로 맵형 데이터Mmap이 움직임 정도로서 출력된다. 여기에서, 움직임 정도 m2는 움직임 정도ml보다 크다고 한다.
다음에, 필터 계수 생성부(704)는, 입력된 움직임 정도 맵Mmap에 대하여 필터 처리를 실시하고, 그 결과인 s703을 필터 계수 맵Fmap으로서 로패스 필터 처리부(705)에 출력한다.
도 10은, 필터 계수 생성부(704)에서 행한 처리의 예를 나타내는 흐름도다. 우선, 필터 계수 생성부(704)는 움직임 정도 맵Mmap을 입력한다(SlOOl). 움직임 정도 맵Mmap(도 11에 나타낸 11a)에는, 정지 영역으로서 판정된 영역(움직임 정도M이 dl보다도 작은 영역)에는 움직임 정도 m1이 주어진다. 그리고, 움직임 영역으로서 판정된 영역(움직임 정도M이 dl보다도 큰 영역)에는 움직임 정도 m2가 주어진다. 또한, 가로축은 화소위치를 나타낸다.
다음에, 필터 계수 생성부(704)는, 움직임 정도 맵Mmap에 대하여 비교 증가 필터 처리를 행한다(SlOO2). 본 예시에서는, 주목 영역의 움직임 정도M의 값과, 그 주변영역(소정 범위의 영역)의 움직임 정도M의 값을 비교하여, 주목 영역의 움직임 정도M의 값을 증가시킨다. 이는, 예를 들면, 특정 값을 필터처리의 범위내에서의 최대값으로 대체하는 처리다. 그 결과, 움직임 정도 맵Mmap은, 도 11에 11b로 나타낸 것과 같이, 일부의 움직임 정도M의 값이 커진다.
다음에, 필터 계수 생성부(704)는, 도 11에 11c로 나타낸 것과 같이, 비교 증가 필터 처리의 결과에 대하여 평활화 필터처리를 행하여, 그 결과를 로패스 필터 처리부(705)에 사용하기 위해 로패스 필터 계수로 정규화한다(SlOO3). 그리고, 정규화한 필터 계수를 필터 계수 맵Fmap으로서 로패스 필터 처리부(705)에 출력한다(SlOO4).
그 출력된 필터 계수 맵Fmap은, 도 11의 11d로 나타낸 것과 같이, 로패스 필터처리에 의해 고주파성분의 신호를 제거하고서, 공간적으로 평활화된 값을 정규화함으로써 얻어진 값을 제공한다. 도 11의 11c로 나타낸 것과 같이, 정지 영역이 움직임 영역과 인접한 경우, 그 정지 영역이 움직임 영역과 인접하는 위치까지의 소정 범위의 정지 영역 내에서 분배 보정계수R의 값을 연속적으로 증가시킨다.
이렇게, 본 실시예에 따른 필터 계수 생성부(704)에서는, 입력 프레임내의 영역마다 필터 계수 맵F를 변경시킨다. 이 변경시에, 움직임 정도 맵Mmap을 평활화 필터 처리에 의해 평활화 함에 의해, 분배 보정계수R을 공간적으로 매끄럽게 변화시킨다.
이때, 평활화 필터 처리전에 상기 비교 증가 필터 처리를 행하는 이유는, 비교 증가 필터 처리를 행하지 않고 필터 계수 맵Fmap을 생성하면, 도 12에 나타나 있는 바와 같이 서브프레임에 있어서의 움직임 영역 단부에서 필터 계수가 변화되기 때문이다. 또한, 도 13a에 나타나 있는 바와 같이 정지 영역과 움직임 영역 사이의 경계에서 화상 파탄이 일어날 것이다. 따라서, 도 13b에 나타나 있는 바와 같이, 필터 계수R의 평활화는 움직임 영역내에서는 행하지 않고 정지 영역내에서만 행하는 것이 바람직하다.
이상의 처리에 의해, 각 영역에 적합한 로패스 필터의 가중치(weight)에 대응한 필터 계수가 Fmap으로서 로패스 필터 처리부(705)에 출력된다.
다음에, 로패스 필터 처리부(705)는, 입력 프레임s701에 대하여 필터 계수 생성부(704)로부터의 필터 계수 맵Fmap에 의거하여 로패스 필터 처리를 실시한다. 본 예시에서는, 필터 계수 맵Fmap에 대응시켜서 도 4a 및 4b에 나타나 있는 바와 같이 로패스 필터의 가중치를 적절하게 변하게 해서 각 영역의 필터 처리를 실시한다.
다음에, 분배 처리부(706)는, 로패스 필터 처리부(705)로부터 얻어진 출력 프레임의 값을 변환하고, 제1의 서브프레임으로서 서브프레임s704를 출력한다.
그리고, 차분 처리부(707)는, 프레임 메모리(702)에 저장된 프레임s701에 의거하여, 제2의 서브프레임으로서 서브프레임s705을 생성해서 출력한다. 예를 들면, 프레임s701과 서브프레임s705간의 차분을 처리 결과로서 출력한다. 이 경우, 출력되는 서브프레임의 합계는 프레임s701과 일치한다.
임펄스형의 표시장치일 경우, 어떠한 임의의 시간내에 표시되는 신호들의 합계가 일치하면, 외견상의 휘도는 동등하게 보이는 것부터, 프레임 레이트 변환의 전후에 동등한 휘도를 유지할 수 있다.
전환부(708)는, 서브프레임s704와 서브프레임s705를 교대로 바꾸어서 출력 프레임s706으로서 출력한다.
도 14a 및 14b는, 본 실시예에 따른 필터 계수F가 변화되는 경우의 출력을 도시한 도면이다. 예를 들면, 움직임이 작은 영역에 대한 필터 계수F는, 전술한 바와 같이, 작게 설정된다. 이에 따라서, 1프레임 시간 동안에 시간적으로 후방에 출력되는 서브프레임s704에 있어서, 그 영역의 공간주파수는 높게 된다. 이 경우, 이 영역에 있어서의 각 서브프레임의 휘도는, 도 14a의 파형으로 표시된다. 이러한 움직임이 작은 영역에서는, 의사윤곽이 발생하기 어렵기 때문에, 공간주파수를 낮게 할 필요는 없다. 게다가, 공간주파수를 높게 함으로써 도 6a에 도시된 경우와 비교해서 저휘도 엣지측에서 휘도가 증가하는 영역을 감소시키는 것을 알 수 있다.
한편, 움직임이 큰 영역에 대한 필터 계수F는, 전술한 바와 같이, 크게 설정된다. 이에 따라서, 1프레임 시간 동안에 시간적으로 후방으로 출력되는 서브프레임s704에 있어서, 그 영역에 대한 공간주파수는 낮다. 이 경우, 이 영역에 있어서의 각 서브프레임의 휘도는, 도 14b의 파형으로 표시된다. 도 6b에 도시된 경우와 비교하여, 시간적 후방의 서브프레임의 낮은 공간주파수가 명백한 화상 파탄을 저감시키는 것을 알 수 있다.
상술한 것처럼, 임펄스형 표시장치일 경우에, 플리커는 서브프레임s705와 s704간의 콘트라스트로 인해 발생한다. 홀드형 표시장치인 경우에는, 콘트라스트가 낮으면, 콘트라스트를 낮게 유지한 채 공간주파수를 제어한다.
따라서, 플리커 억제 효과를 유지하면서 의사윤곽과 부유하는 흑레벨등의 화상 파탄을 저감하는 것이 가능하다.
다음에, 도 7에 나타낸 프레임 레이트 변환 장치에서 실행되는 처리를, 도 15를 참조하여 설명하겠다.
도 15는, 본 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 처리를 나타내는 흐름도다. 우선, 프레임 레이트 변환 장치는, 입력 프레임s700이 입력되면(S1501), 그 프레임을 프레임 메모리(702)에 격납한다(S1502). 그 프레임을 격납한 후, 프레임 레이트 변환 장치는, 움직임 영역 검출부(703)를 사용하여, 해당 입력 프레임s700과, 상기 프레임 메모리(702)에 이미 격납되어 있는 프레임을 비교한다. 그리고, 프레임 레이트 변환 장치는, 프레임 메모리(702)에 이미 격납되어 있는 프레임s701에 있어서의 영역마다 움직임 정도M을 산출하고, 움직임 정도 맵Mmap을 출력한다(S1503).
계속해서, 프레임 레이트 변환 장치는, 필터 계수 생성부(704)를 사용하여, S1503에서 산출된 움직임 정도 맵Mmap을 처리하고, 그 결과를 필터 계수 맵Fmap으로서 산출한다(S1504). 그리고, 필터 계수 맵Fmap의 산출 후, 프레임 레이트 변환 장치는, 로패스 필터 처리부(705)를 사용하여, 프레임 메모리(702)에 격납된 프레임s701을 처리한다(S1505).
그리고, 프레임 레이트 변환 장치는, 분배 처리부(706)를 사용하여, 로패스 필터 처리부(705)에서 처리된 값을 변환하고, 서브프레임s704를 생성한다(S1506). 서브프레임s704의 생성 후, 프레임 레이트 변환 장치는, 차분 처리부(707)를 사용하여, 프레임 메모리(702)에 이미 격납된 프레임s701과 서브프레임s704와의 차분으로부터 서브프레임s705를 생성한다. 그 후에, 프레임 레이트 변환 장치는, 전환부(708)를 사용하여, 서브프레임s704와 서브프레임s705를 교대로 바꾸어서 출력한다. 이후, 입력 프레임이 입력될 때마다, 전술한 처리를 반복한다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 입력 프레임s700에 있어서의 화상의 각 영역에 대해 움직임 정도를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 서브프레임(s704, s705)에 있어서의 각 영역의 공간주파수를 결정한다. 이에 따라 플리커를 저감하는 효과를 유지하면서, 의사윤곽 및 화상의 파탄을 저감시킬 수 있다.
[제2의 실시예]
다음에, 제2의 실시예에 관하여 설명한다. 제1의 실시예에서는, 입력 프레임의 각 영역에 대해 로패스 필터의 필터 계수를 다수의 레벨로 변화시켰다. 제2의 실시예에서는, 필터 계수는 수 레벨, 예를 들면 2레벨에서 바뀌고, 입력 프레임의 영역간의 경계에 있어서는 그것들의 결과를 선형 결합함에 의해 화상을 매끄럽게 합성한다.
도 19는 제2의 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 장치의 구성을 나타내는 개략적인 블록도다. 움직임 영역 검출부(703)는, 제1의 실시예와 같이, 입력된 다수의 프레임의 각 화소의 프레임간 차분을 산출하고, 움직임 정도M이 클수록 출력값을 보다 크게 설정한다. 필터 계수가 2레벨일 경우에는, 도 9와 같은 입출력 관계이어도 된다. 본 실시예의 경우, ml 및 m2는 0 내지 1의 값으로 설정된다.
합성 비율 생성부(1909)는, 입력된 0 내지 1의 값을 갖는 움직임 정도 맵Mmap에 대하여 도 10의 흐름도에 도시된 처리를 행한다. 그 결과, 움직임 영역이 공간적으로 확장되어, 평활화된 합성 비율 계수 맵Rmap이 산출된다. 그 맵Rmap은, 그 Rmap의 입력값이 0 내지 1 범위의 값이기 때문에, 제1의 실시예에 나타낸 맵Fmap과는 다르다.
다음에, 제1의 로패스 필터 처리부(1910) 및 제2의 로패스 필터 처리부(1911)에 관하여 설명한다. 양쪽 처리부에 있어서는, 한쪽은 다른 쪽보다도 필터 계수가 크도록 구성되어 있다. 그 경우에, 2차원으로 나타낸 제1의 로패스 필터 처리부(1910)의 필터 계수는 도 4a에 나타낸 것과 같고, 제2의 로패스 필터 처리부(1911)의 필터 계수는 도 4b에 나타낸 것과 같다. 그들의 출력 결과는, 각각 도 5b 및 5c에 나타낸 것과 같다.
합성부는, 합성 비율 계수 맵Rmap에 따라, 제1의 로패스 필터 처리부(1910)와 제2의 로패스 필터 처리부(1911)로부터의 출력을 하기 수식1을 사용하여 산출하고, 여기서, Dout은 합성부의 출력, DL1은 제1의 로패스 필터 처리부로부터의 출력, DL2는 제2의 로패스 필터 처리부로부터의 출력, 및 x는 화소위치다.
Dout = Rmap(x)×DL1(x)+Rmap(x)×DL2(x)
분배 처리부(706), 차분 처리부(707) 및 전환부(708)의 동작은 제1의 실시예와 같다.
합성 비율 생성부(1909) 및 합성부(1912)에 의해, 움직임 영역에 따라 필터 계수를 변하게 한 서브프레임을 생성할 수 있고, 또한 그들의 서브프레임은 공간적으로 매끄러운 저역 통과 화상이 된다.
도 20은, 제2의 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 처리를 나타내는 흐름도다. 우선, 프레임 레이트 변환 장치는, 입력 프레임s700이 입력되면(S2002), 그 프레임을 프레임 메모리(702)에 격납한다(S2003). 이 프레임을 격납한 후, 프레임 레이트 변환 장치는, 움직임 영역 검출부(703)를 사용하여, 해당 입력 프레임s700과 프레임 메모리(702)에 이미 격납된 프레임을 비교한다. 그리고, 프레임 메모리(702)에 이미 격납된 프레임s701에 있어서의 영역마다 움직임 정도M을 산출하고, 움직임 정도 맵Mmap을 출력한다(S2004).
계속해서, 프레임 레이트 변환 장치는, 합성 비율 생성부(1909)를 사용하여, S2004에서 산출된 움직임 정도 맵Mmap을 처리하고, 그 처리 결과를 합성 비율 계수 맵Rmap으로서 산출한다(S2005). 그리고, 합성 비율 계수 맵Rmap의 산출 후, 프레임 레이트 변환 장치는, 제1의 로패스 필터 처리부(1910)를 사용하여, 프레임 메모리(702)에 격납된 프레임s701을 처리한다(S2006). 또한, 프레임 레이트 변환 장치는, 제2의 로패스 필터 처리부(1911)를 사용하여, 프레임 메모리(702)에 격납된 프레임s701을 처리한다(S2007).
그리고, 합성부(1912)는, 제1의 로패스 필터 처리부(1910)와 제2의 로패스 필터 처리부(1911)로부터의 결과 값을 합성 비율 생성부(1909)에서 얻어진 결과S1903에 따라 합성한다(S2008). 그리고, 분배 처리부(706)는, 합성부(1912)에서 얻어진 처리된 값을 식1을 사용해서 산출하고, 서브프레임s704를 생성한다(S2009). 서브프레임s704의 생성 후, 프레임 레이트 변환 장치는, 차분 처리부(707)를 사용하여, 서브프레임s704와 프레임 메모리(702)에 이미 격납된 프레임s701과의 차분으로부터 서브프레임s705를 생성한다. 그 후에, 프레임 레이트 변환 장치는, 전환부(708)를 사용하여, 서브프레임s704와 서브프레임s705를 교대로 바꾸어서 출력한다(S2011). 이후, 입력 프레임이 입력될 때마다, 전술한 처리를 반복한다.
본 실시예에 의하면, 입력 프레임s700의 화상에 있어서 각 영역에 대해 움직임 정도를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 서브프레임(s704, s705)에 있어서의 각 영역의 공간주파수를 결정한다. 이에 따라 플리커를 저감하는 효과를 유지하면서, 의사윤곽 및 화상 파탄을 저감시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 대표적인 실시예의 예시들을 설명하였지만, 본 발명은 상기 및 도면들 도시된 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명은 본 발명의 요지를 이탈하지 않고 적당하게 변형될 수 있다.
[다른 실시예]
본 발명에 따른 실시예들에서는, 프레임간 차분을 구하고, 그 차분값과 한계값과의 관계에 따라 입력 프레임의 화상에 있어서의 각 영역에 대한 움직임 정도M을 산출하는 예시들을 사용하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 각 영역의 프레임간 벡터를 산출하고, 그 벡터의 크기로부터 움직임 정도M을 산출해도 된다.
여기에서, 움직임 영역 검출부(703)에서 행해진 각 영역의 프레임간의 벡터를 산출하고, 그 벡터의 크기로부터 움직임 정도M을 산출하는 처리를, 도 16을 참조하여 설명한다.
도 16은, 변형 예에 따른 움직임 영역 검출부(703)에서 행해진 처리를 나타내는 흐름도다. 우선, 움직임 영역 검출부(703)는, 입력 프레임을 포함하는 다수의 프레임을 입력한다(S1601). 다음에, 입력 프레임과, 그 입력 프레임보다도 앞(예를 들면, 직전)에 입력된 프레임으로부터 프레임간의 움직임 벡터를 산출한다(S1602). 그리고, 그 움직임 벡터로부터 움직임 정도M을 산출해(S1603), 그 움직임 정도M을 출력한다(S1604).
이때, 움직임 정도M의 산출은, 움직임 벡터의 크기에 의거하여, 도 9를 참조하여 설명한 방법과 같이 하여도 된다. 이 움직임 벡터의 사용은, 입력 프레임에 있어서의 각 영역의 움직임 정도의 인식의 정밀도를 높인다.
더욱이, 본 발명에 따른 실시예들에서는 움직임 정도M이 2값(ml, m2)인 경우의 예를 들어서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 17에 나타나 있는 바와 같이, 프레임간 차분D가 한계값d2이상이면 m2를 움직임 정도M으로서 출력하는 반면에, 프레임간 차분D가 한계값d2보다도 작으면, 움직임 정도M으로서 ml 내지 m2의 값을 출력하여도 된다. 여기에서, 프레임간 차분D가 0 내지 d2의 범위내이면, 움직임 정도M에 대한 출력값은, 그 차분값이 커질수록, 단조롭게 변화(증가)한다. 이것은, 움직임의 크기의 연속성을 반영한다. 물론, 상기의 움직임 벡터로부터 움직임 정도M을 구할 경우에도, 이 방법을 채용하여도 된다.
이와는 달리, 움직임 영역 검출부(703)가 입력된 다수의 프레임간의 차분값으로부터 움직임 정도M을 산출하는 경우에, 그 다수의 프레임에 로패스 필터처리를 실시하여 얻어진 저공간 주파수 화상간의 차분값으로부터 움직임 정도M을 산출해도 된다.
도 18은, 다수의 프레임에 대한 움직임 영역 검출부에서 행해진 처리를 나타내는 흐름도다. 우선, 입력 프레임을 포함하는 다수의 프레임을 입력하고(S1801), 그 다수의 프레임에 관해 로패스 필터처리를 실시한다(S1802). 그리고, 저공간 주파수 화상간의 차분값을 산출하고(S1803), 그 차분값으로부터 움직임 정도M을 산출해서(S1804), 움직임 정도M을 출력한다(S1805).
이것은, 공간주파수 분리 방식으로 프레임 레이트 변환을 한 서브프레임을 표시했을 때의 테일링(tailing)의 정도를 반영하고 있다.
도 21은, 본 발명의 실시예에 따른 프레임 레이트 변환 장치의 하드웨어 구성을 도시한 도면이다. 본 예시에서는, CPU(1901), ROM(1902), RAM(1903), 하드디스크(1904), 입력부(1905), 출력부(1906) 및 통신I/F(1907)가 버스(1909)에 접속되어 있다. CPU(1901)는, ROM(1902)에 격납된 프로그램에 따라서 전술한 처리를 실행한다. RAM(1903)은 CPU(1901)가 처리를 실행시에 사용되는 작업 영역이나 각종 테이블들을 포함하는 메모리다. 입력부(1905)는, 화상을 입력하는 카메라등의 디바이스다. 출력부(1906)는 화상을 출력하는 표시장치등의 디바이스다. 그리고, 통신I/F(1907)는 네트워크(1908)로 데이터 통신을 제어한다.
본 발명의 국면들은, 메모리 디바이스에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하여 상기 실시예들의 기능들을 수행하는 시스템 또는 장치(또는 CPU 또는 MPU 등의 디바이스들)의 컴퓨터에 의해서, 또한, 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 수행된 단계들, 예를 들면, 메모리 디바이스에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하여 상기 실시예들의 기능들을 수행하는 방법에 의해, 실현될 수도 있다. 이를 위해, 상기 프로그램은, 예를 들면, 네트워크를 통해 또는, 여러 가지 형태의 메모리 디바이스의 기록매체(예를 들면, 컴퓨터 판독 가능형 매체)로부터, 상기 컴퓨터에 제공된다.
본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.

Claims (12)

  1. 입력 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해 프레임 레이트 변환을 행하는 프레임 레이트 변환 장치로서,
    상기 입력 프레임의 움직임 정도를 검출하는 검출수단;
    상기 검출수단에 의해 검출된 움직임 정도에 따라, 필터 처리에 사용하기 위한 필터 계수를 생성하는 생성수단;
    상기 생성 수단에 의해 생성된 상기 필터 계수에 의거하여 상기 입력 프레임을 필터 처리하는 필터 처리 수단; 및
    상기 필터 처리 수단에 의해 상기 필터처리의 결과로서 얻어진 상기 프레임을 상기 복수의 서브프레임으로 분배해서 그 서브프레임들을 출력하는 출력 수단을 구비한, 프레임 레이트 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출수단은, 상기 입력 프레임과 이 입력 프레임 전에 입력된 프레임으로부터 산출된 프레임간 차분값에 의거하여 상기 입력 프레임의 움직임 정도를 검출하는, 프레임 레이트 변환 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 생성 수단은, 상기 입력 프레임의 움직임 정도에 따라, 상기 분배된 서브프레임의 공간주파수를 제어하는데 사용하기 위한 필터 계수를 생성하는, 프레임 레이트 변환 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 처리 수단은, 상기 입력 프레임으로부터 고주파성분을 제거하는 로패스(low-pass) 필터인, 프레임 레이트 변환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 수단은,
    상기 필터 처리 수단에 의해 상기 필터 처리의 결과로서 얻어진 상기 프레임을 제1의 서브프레임으로 분배하는 분배 처리 수단;
    상기 제1의 서브프레임과 상기 입력 프레임간의 차분으로부터 제2의 서브프레임을 생성하는 차분 처리 수단; 및
    상기 제1의 서브프레임과 상기 제2의 서브프레임간을 바꾸어서 1프레임 시간 동안에 출력하는 전환 수단을 구비한, 프레임 레이트 변환 장치.
  6. 입력 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해 프레임 레이트 변환을 행하는 프레임 레이트 변환 장치로서,
    상기 입력 프레임의 움직임 정도를 검출하는 검출수단;
    상기 입력 프레임을 서로 다른 소정의 필터 계수에 의거하여 각각 필터 처리하는 필터 처리 수단;
    상기 검출수단에 의해 검출된 상기 움직임 정도에 따라, 상기 필터 처리 수단에 의해 각각 다른 필터 계수를 사용해서 필터 처리된 복수의 프레임의 합성 비율을 산출하는 산출 수단;
    상기 산출 수단에 의해 산출된 상기 합성 비율에 의거하여, 상기 필터 처리 수단에 의해 각각 필터 처리된 상기 복수의 프레임을 합성하는 합성 수단; 및
    상기 합성 수단에 의한 합성 결과로서 얻어진 상기 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해서 그 서브프레임들을 출력하는 출력 수단을 구비한, 프레임 레이트 변환 장치.
  7. 입력 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해 프레임 레이트 변환을 행하는 프레임 레이트 변환 장치에서 실행되는 프레임 레이트 변환 방법으로서,
    상기 입력 프레임의 움직임 정도를 검출하는 검출 단계;
    상기 검출 단계에서 검출된 상기 움직임 정도에 따라, 필터 계수를 생성하는 생성 단계;
    상기 생성 단계에서 생성된 상기 필터 계수에 의거하여 상기 입력 프레임을 필터 처리하는 필터 처리 단계;
    상기 필터 처리 단계에서 필터 처리의 결과로서 얻어진 상기 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해서 그 서브프레임들을 출력하는 출력 단계를 포함하는, 프레임 레이트 변환 방법.
  8. 입력 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해 프레임 레이트 변환을 행하는 프레임 레이트 변환 장치에서 실행되는 프레임 레이트 변환 방법으로서,
    상기 입력 프레임의 움직임 정도를 검출하는 검출 단계;
    상기 입력 프레임을 서로 다른 소정의 필터 계수에 의거하여 각각 필터 처리하는 필터 처리 단계;
    상기 검출 단계에서 검출된 상기 움직임 정도에 따라, 상기 필터 처리 단계에서 각각 필터 처리된 복수의 프레임의 합성 비율을 산출하는 산출 단계;
    상기 산출 단계에서 산출된 상기 합성 비율에 의거하여, 상기 필터 처리 단계에서 각각 필터 처리된 상기 복수의 프레임을 합성하는 합성 단계; 및
    상기 합성 단계에서 상기 합성의 결과로서 얻어진 상기 프레임을 복수의 서브프레임으로 분배해서 그 서브프레임들을 출력하는 출력 단계를 포함하는, 프레임 레이트 변환 방법.
  9. 청구항 7의 방법을 컴퓨터에게 실행시키기 위한 프로그램이 기록되는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  10. 청구항 8의 방법을 컴퓨터에게 실행시키기 위한 프로그램이 기록되는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  11. 삭제
  12. 삭제
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