KR102134030B1 - 영상 변환 장치 및 이를 구비하는 디스플레이 장치 - Google Patents

영상 변환 장치 및 이를 구비하는 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

실시예에 따른 영상 변환 장치는 제1 비트 영상을 수집하는 영상 수집부와, 상기 제1 비트 영상을 제2 비트 영상으로 변환시키는 비트 변환부와, 상기 제1 비트 영상의 고주파 성분을 검출하는 고주파 성분 검출부와, 상기 고주파 성분 검출부로부터 검출된 고주파 성분을 저주파 성분으로 변환시키는 저주파 성분 검출부와, 상기 제2 비트 영상에 저주파 성분으로 판정된 영역에 필터 마스크를 적용하여 새로운 제2 비트 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
실시예는 그라데이션을 보다 단계적으로 표현하도록 비트를 변환함으로써, 보다 부드러운 영상을 표현할 수 있는 효과가 있다.

Description

영상 변환 장치 및 이를 구비하는 디스플레이 장치{IMAGE CONVERSION APPARATUS AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}
실시예는 고화질의 영상을 표시하기 위한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
최근에는 CRT(Cathode Ray Tube, 음극선관 표시 장치)를 대신하여 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), PDP(Plasma Display Panel, 플라즈마 표시 장치), OLED(Organic Light Emitting Diodes, 유기 다이오드 표시 장치) 등의 평판 표시 장치가 빠르게 발전하고 있다.
이에 따라, 디스플레이 장치는 고화질의 HDR(High Dynamic Range) 디스플레이 장치에 대한 연구가 활발이 이루어지고 있다. HDR 디스플레이란 현재 디스플레이 보다 비트 심도(Bit-Depth)와 휘도가 높은 디스플레이를 지칭한다.
종래에는 HDR 디스플레이 장치를 구현하기 위해 저비트의 영상을 고비트로 변환하여 영상을 출력하고 있으나, 그 구현 방식은 단순히 저비트 영상의 하위 비트에 일정 개수를 추가하는데 그쳐, 화면에 표시되는 영상에는 콘투어(Contour) 현상이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 실시예는 고비트의 영상을 효과적으로 표시하기 위한 영상 변환 장치 및 이를 포함하는 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 실시예에 따른 영상 변환 장치는 제1 비트 영상을 수집하는 영상 수집부와, 상기 제1 비트 영상을 제2 비트 영상으로 변환시키는 비트 변환부와, 상기 제1 비트 영상의 고주파 성분을 검출하는 고주파 성분 검출부와, 상기 고주파 성분 검출부로부터 검출된 고주파 성분을 저주파 성분으로 변환시키는 저주파 성분 검출부와, 상기 제2 비트 영상에 저주파 성분으로 판정된 영역에 필터 마스크를 적용하여 새로운 제2 비트 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 실시예에 따른 디스플레이 장치는 제1 비트 영상을 수집하는 영상 수집부와, 상기 제1 비트 영상을 제2 비트 영상으로 변환시키는 비트 변환부와, 상기 제1 비트 영상의 고주파 성분을 검출하는 고주파 성분 검출부와, 상기 고주파 성분 검출부로부터 검출된 고주파 성분을 저주파 성분으로 변환시키는 저주파 성분 검출부와, 상기 제2 비트 영상에 저주파 성분으로 판정된 영역에 평균값 필터 마스크를 적용하여 새로운 제2 비트 영상을 생성하는 영상 처리부를 포함하는 영상 변환 장치와, 상기 영상 변환 장치로부터 생성된 제2 비트 영상을 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.
실시예는 그라데이션을 보다 단계적으로 표현하도록 비트를 변환함으로써, 보다 부드러운 영상을 표현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예는 고주파 성분이 포함된 영상으로부터 저주파 성분을 검출함으로써, 연산을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 실시예에 따른 영상 변환 장치의 비트 변환부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 영상 변환 장치의 고주파 성분 검출부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예에 따른 영상 변환 장치의 저주파 성분 검출부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 영상 변환 장치의 영상 처리부의 동작을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 실시예에 따른 영상 변환 장치의 결과물과 종래 결과물을 비교한 도면이다.
도 8은 실시예에 따른 영상 변환 장치의 동작을 나타낸 순서도이다.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 실시예에 따른 디스플레이 장치를 나타낸 블럭도이고, 도 2는 실시예에 따른 영상 변환 장치의 비트 변환부의 동작을 나타낸 도면이고, 도 3은 실시예에 따른 영상 변환 장치의 고주파 성분 검출부의 동작을 나타낸 도면이고, 도 4는 실시예에 따른 영상 변환 장치의 저주파 성분 검출부의 동작을 나타낸 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 영상 변환 장치의 영상 처리부의 동작을 나타낸 도면이고, 도 6 및 도 7은 실시예에 따른 영상 변환 장치의 결과물과 종래 결과물을 비교한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 디스플레이 장치는 영상 변환 장치(1000)와 디스플레이부(2000)를 포함한다.
영상 변환 장치(1000)는 제1 비트 영상 예컨대, 8비트 영상을 수집하는 영상 수집부(100)와, 상기 8비트 영상을 제2 비트 영상 예컨대, 10비트 영상으로 변환시키는 비트 변환부(200)와, 상기 8비트 영상의 고주파 성분을 검출하는 고주파 성분 검출부(300)와, 상기 고주파 성분을 저주파 성분으로 변환시키는 저주파 성분 검출부(400)와, 상기 10비트 영상에 저주파 성분으로 판정된 영역에 마스크를 적용하여 새로운 10비트 영상을 검출하는 영상 처리부(500)를 포함할 수 있다.
영상 수집부(100)는 화면에 표시되는 영상을 수집할 수 있다. 화면에 표시되는 영상 중 8비트 영상일 수 있다. 비트 변환부(200)는 영상 수집부로부터 수집된 8비트 영상의 비트를 변환시키는 역할을 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 영상 수집부(100)로부터 수집된 영상은 8개의 비트 성분(210)로 이루어져 있다. 비트 변환부(200)는 8개의 비트로 이루어진 비트 성분의 하위 비트에 0비트를 2개 추가하여 10 비트 성분(220)로 변환시킬 수 있다. 비트 변환부(200)는 8비트의 영상을 10비트 영상으로 변환시킬 수 있다. 비트 변환부(200)는 하위 비트의 개수를 2개 이상으로 추가함으로써, 10비트 이상의 성분으로 변환시킬 수도 있다. 이러한 비트 변환부(200)는 저비트 영상에서 고비트 영상을 변환시키기 위한 연산을 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
고주파 성분 검출부(300)는 영상 수집부(100)로부터 수집된 영상의 고주파 성분을 검출할 수 있다. 고주파 성분 검출부(300)는 R,G,B의 고주파 성분을 각각 검출할 수 있다. 고주파 성분 검출부(300)는 마스크를 사용하여 고주파 성분을 검출할 수 있다. 고주파 성분 검출부(300)는 고주파 성분 검출용 마스크를 사용하여 고주파 성분을 효과적으로 검출할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 영상 수집부(100)로부터 8비트의 영상(P1)이 수집되면 고주파 검출용 마스크(310)를 이용해 R,G,B 영상(P11, P12, P13)으로부터 각각의 고주파 성분(H1,H2,H3)을 검출할 수 있다. 고주파 검출용 마스크(310)는 3X3 마스크일 수 있다. R,G,B의 고주파 성분(H1,H2,H3)은 고주파 검출용 마스크 적용 결과 0이 아닌 픽셀 성분을 고주파 성분이라고 지칭할 수 있다.
저주파 성분 검출부(400)는 고주파 성분 검출부(300)로부터 검출된 고주파 성분을 저주파 성분으로 변환시킬 수 있다. 저주파 성분 검출부(400)는 입력된 R,G,B 영상 중 하나라도 0이 아니면 1로 변환하고, 하나라도 0이면 0으로 변환시켜 저주파 성분을 검출할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 저주파 성분 검출부(400)는 고주파 성분을 포함하는 R 영상(P11), G 영상(P12), B 영상(P13)을 수집할 수 있다. 이때, R 영상(P11), G 영상(P12), B 영상(P13)을 비교하여 동일 픽셀을 기준으로 하나라도 0이 아니면 1로 변환시키고, 하나라도 0이면 0으로 변환시켜 저주파 성분으로 변환된 영상(P2)을 수집할 수 있다. 저주파 성분 검출부(400)는 고주파 성분이 포함된 영상으로부터 저주파 성분을 검출함으로써, 전체 영상으로부터 저주파 성분을 검출하는 것에 비해 연산 속도를 줄일 수 있는 효과가 있다.
영상 처리부(500)는 10비트 영상을 필터링 하여 새로운 10비트 영상을 생성하는 역할을 한다. 영상 처리부(500)는 비트 변환부(200)로부터 수집된 10비트 영상에 저주파 성분으로 검출된 영역에 필터 마스크를 적용하여 새로운 10비트 영상을 생성할 수 있다. 상기 필터 마스크는 평균값 필터 마스크일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 비트 변환부(200)로부터 변환된 10비트 영상(220)이 수집되면 저주파 영역에만 평균값 필터 마스크를 적용할 수 있다. 평균값 필터 마스크는 3X3 마스크일 수 있다. 10비트의 영상에 평균값 필터 마스크를 적용하면 새로운 10비트의 영상이 표시될 수 있다. 여기서, 새로운 10비트의 영상을 보게 되면 가운데 세로 픽셀에 일정 비트를 가지게 되어 영상의 그라데이션이 보다 단계적으로 표현된 것을 알 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 보다 확장된 형태의 픽셀에 대한 영상 변환 장치로부터 10비트로 변환된 구조를 살펴보게 되면, 종래에는 총 3개의 영역에 그라데이션이 형성된 것을 알 수 있다. 이와 다르게, 실시예에 따른 영상 변환 장치에 의해 생성된 10비트 영상을 보게 되면, 6개의 영역에 서로 다른 그라데이션이 형성된 것을 알 수 있다. 따라서, 최종 출력되는 영상은 종래에 비해 보다 부드럽게 영상이 표시될 수 있는 효과가 있다.
도 1로 돌아가서, 디스플레이부(2000)는 유기전계 발광소자일 수 있다. 이를 위해 디스플레이부(2000)는 유기 발광층(미도시)이 포함될 수 있다. 유기 발광층은 제1 전극층(미도시), 정공 주입층(미도시) 및 정공 수송층(미도시), 유기 발광층(미도시), 전자 수송층(미도시) 및 전자 주입층(미도시), 제2 전극층(미도시)이 순차적으로 형성된 구조로 이루어질 수 있다.
제1 전극층은 구동 TFT와 접촉될 수 있다. 제1 전극층은 구동 TFT와의 접속 구조에 따라 반사막을 갖는 애노드 전극, 또는 캐소드 전극일 수 있다. 제1 전극층은 ITO, IZO 등의 산화물을 포함하는 투명 도전체로 형성될 수 있으며, 불투명 금속 재질을 가지는 반사막 상에서 화소 단위로 패터닝될 수 있다. 제1 전극층은 구동 TFT를 경유하여 공급되는 정공을 정공 주입층 및 정공 수송층을 경유하여 유기 발광층에 인가한다.
제2 전극층은 제1 전극층이 애노드 전극일 경우, 캐소드 전극일 수 있다. 제2 전극층으로는 금속 재질의 단층 구조로 형성될 수 있다. 이와 달리, 제2 전극층은 유전층들 사이에 협지된 제1 및 제2 층의 금속층을 가지는 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기에서는 디스플레이부를 유기전계 발광소자에 대해 예를 들었지만, 이에 한정되지 않고, 액정표시패널일 수도 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, PSNR(8비트 vs 6비트, D1)와, PSNR(8비트 vs 실시예의 10bit, D2)를 살펴보게 되면, 다양한 영상(Sky8, Sky11, Sky12, Sky53, Sky76)에 대해 실시예에 따른 PSNR(D2)이 더 효과적임을 알 수 있다. 여기서, PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)은 서로 다른 두 영상에 대한 차이를 수치로 나타내기 위한 값으로서, 값이 높을 수록 두 영상의 차이가 없음을 뜻한다.
이하에서는 도면을 참조하여, 실시예에 따른 영상 변환 장치의 동작을 살펴본다. 도 8은 실시예에 따른 영상 변환 장치의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 8비트의 영상이 입력되면(S10), 8비트 영상의 하위 비트에 0을 추가하여 10 비트로 변환하는 단계를 수행한다(S20). 이와는 별도로 8비트의 영상에 대해 고주파 성분을 검출하는 단계를 수행한다(S30). 고주파 성분은 고주파 검출 마스크에 의해 검출할 수 있다. 고주파 성분은 R,G,B 성분을 각각 분석하여 검출할 수 있다. 고주파 성분은 3X3 마스크에 의해 검출할 수 있다.
8비트 영상에 고주파 성분을 검출하는 단계를 마치면, 고주파 성분이 검출된 영상에 대해 저주파 성분을 검출하는 역할을 수행한다(S40). 여기서 저주파 성분은 R,G,B 고주파 성분이 검출된 영상 중 R,G,B 중 하나라도 0이 아니면 1로, R,G,B 중 하나라도 0이면 1로 변환할 수 있다.
10비트의 영상에 저주파 성분이 1인지 여부를 판단하는 단계를 수행할 수 있다(S50). 픽셀의 저주파 성분이 1이면 저주파 영역으로, 평균값 필터 마스크를 사용하여 새로운 10비트의 영상을 생성할 수 있다(S60, S80). 이와 다르게, 픽셀의 저주파 성분이 1이 아니면 고주파 영역으로, 기존 픽셀의 비트 성분을 출력할 수 있다(S70, S80). 따라서, 최종 영상은 저주파 영역에서 필터링 된 비트만을 변환시켜 출력하게 된다.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
100: 영상 수집부 200: 비트 변환부
300: 고주파 성분 검출부 400: 저주파 성분 검출부
500: 영상 처리부 600: 디스플레이부

Claims (9)

  1. 제1 비트 영상을 수집하는 영상 수집부;
    상기 제1 비트 영상을 상기 제1비트 영상보다 더 높은 비트수를 갖는 제2 비트 영상으로 변환시키는 비트 변환부;
    상기 제1 비트 영상에서 상기 제1 비트 영상의 고주파 성분을 검출하는 고주파 성분 검출부;
    상기 고주파 성분 검출부로부터 검출된 고주파 성분을 저주파 성분으로 변환시키는 저주파 성분 검출부; 및
    상기 제2 비트 영상에서 저주파 성분으로 판정된 영역에 필터 마스크를 적용하여 새로운 제2 비트 영상을 생성하는 영상 처리부;를 포함하는 영상 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 비트 영상은 제1 기준 영상 비트의 하위 비트에 0비트를 일정 개수만큼 추가하는 것을 특징으로 하는 영상 변환 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고주파 성분 검출부는 제1 비트 영상에 고주파 성분 검출용 마스크를 사용하여 고주파 성분을 검출하는 것을 특징으로 하는 영상 변환 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 저주파 성분 검출부는 검출된 고주파 성분의 R,G,B 중 하나라도 0이 아니면 1로 변환하고, R,G,B 중 하나라도 0이면 0으로 변환시켜 저주파 성분을 검출하는 것을 특징으로 하는 영상 변환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 마스크는 평균값 필터 마스크인 것을 특징으로 하는 영상 변환 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 비트 영상은 8비트 영상이고, 제2 비트 영상은 10비트 영상인 것을 특징으로 하는 영상 변환 장치.
  7. 제1 비트 영상을 수집하는 영상 수집부;
    상기 제1 비트 영상을 상기 제1 비트 영상보다 더 높은 제2 비트 영상으로 변환시키는 비트 변환부;
    상기 제1 비트 영상에서 상기 제1 비트 영상의 고주파 성분을 검출하는 고주파 성분 검출부;
    상기 고주파 성분 검출부로부터 검출된 고주파 성분을 저주파 성분으로 변환시키는 저주파 성분 검출부; 및
    상기 제2 비트 영상에서 저주파 성분으로 판정된 영역에 평균값 필터 마스크를 적용하여 새로운 제2 비트 영상을 생성하는 영상 처리부;를 포함하는 영상 변환 장치와,
    상기 영상 변환 장치로부터 생성된 제2 비트 영상을 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 디스플레이 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고주파 성분 검출부는 제1 비트 영상에 고주파 성분 검출용 마스크를 사용하여 고주파 성분을 검출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제 7 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 저주파 성분 검출부는 검출된 고주파 성분의 R,G,B 중 하나라도 0이 아니면 1로 변환하고, R,G,B 중 하나라도 0이면 0으로 변환시켜 저주파 성분을 검출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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