KR20000037550A - 플라즈마 표시 패널의 오차 확산 처리 회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 n비트의 원 화소 영상신호를 m(= n-1)비트의 출력 영상신호로 변환하고 원 화소 영상신호와 출력 영상신호 사이의 오차량을 아직 처리하지 않은 인접 화소들과 다음 프레임에 분배하여 의사 중간조 표시를 행하므로써 화질 저하를 보상하도록 한 플라즈마 표시 패널(PDP)의 오차 확산 처리 회로에 관한 것이다.

이러한 본 발명은, 영상 입력단자(101)로 입력된 원 화소의 n비트 영상신호가 후단의 가산회로(108)를 통하여 오차 확산 출력되면 최하위비트(LSB)를 검출하는 LSB 검출회로(102)와, 원 화소보다 1 라인 과거에 생긴 LSB 값을 상기 LSB 검출회로(102)에서 검출된 LSB 값에 가중하는 상위 라인 LSB 지연회로(103)와, 원 화소보다 1 도트 과거에 생긴 LSB 값을 상기 LSB 검출회로(102)에서 검출된 LSB 값에 가중하는 좌측 도트 LSB 지연회로(104)와, 원 화소보다 1 프레임 과거에 생긴 LSB 값을 상기 LSB 검출회로(102)에서 검출된 LSB 값에 가중하는 이전 프레임 LSB 지연회로(105)와, 상기 LSB 지연회로(103,104,105)의 출력신호를 논리합 연산하여 과거의 LSB 값에 의한 오차신호를 출력하는 3입력 오어(OR) 게이트(106)와, 상기 3입력 오어 게이트(106)의 오차신호를 원 화소에 가산하여 확산하는 가산회로(108)와, 상기 가산회로(108)의 오차 확산 출력신호에서 LSB 값을 제거시켜 m(= n-1)비트로 변환하여 영상 출력단자(110)로 출력하는 LSB 제거회로(109)로 구성된다.

Description

플라즈마 표시 패널의 오차 확산 처리 회로

본 발명은 플라즈마 표시 패널(이하 "PDP"라 칭함)의 오차 확산 처리 회로에 관한 것으로, 특히 n비트의 원 화소 영상신호를 m(= n-1)비트의 출력 영상신호로 변환하고 원 화소 영상신호와 출력 영상신호 사이의 오차량을 아직 처리하지 않은 인접 화소들과 다음 프레임에 분배하여 의사 중간조 표시를 행하므로써 화질 저하를 보상하도록 한 PDP의 오차 확산 처리 회로에 관한 것이다.

주지와 같이, PDP는 화소를 구성하는 셀의 수직 및 수평 전극 사이에 인가되는 전압 조절을 통하여 방전을 얻으며, 방전된 빛의 양은 셀 내에서의 방전 시간의 길이를 변화시켜서 조절한다.

그리고, 전체화면은 각각의 셀의 수직 및 수평 전극에 디지털 영상신호를 입력시키기 위한 라이트 펄스, 주사를 위한 스캔 펄스, 방전을 유지시켜 주기 위한 서스테인 펄스, 및 방전된 셀의 방전을 중지시키기 위한 이레이스 펄스를 인가하여 매트릭스 형으로 구동시켜서 얻는다.

또한, 영상 표시를 위해 필요한 단계적인 계조(grey level)는 전체 영상을 표시하기 위해 필요한 주어진 시간 내에서 개개의 셀이 방전되는 시간의 길이를 서로 다르게 하여 구현시킨다.

이때, 화면의 휘도는 각각의 셀을 최대로 구동 시켰을 때의 밝기에 의해 결정이 되고, 휘도를 증가시켜 주기 위해서는 한 화면을 구성시키기 위한 주어진 시간 내에서 셀의 방전 시간을 최대한 길게 유지시켜야 한다.

아울러, 명암의 차이인 콘트라스트(contrast)는 배경의 밝기와 휘도에 의해 결정이 되고, 이러한 콘트라스트의 증가를 위해서는 배경을 어둡게 하여야 할뿐만 아니라 휘도를 증가시킬 필요가 있다.

일예로, 256 계조의 영상 표시를 위해서 필요한 영상 디지털 신호는 RGB 각각 8 비트 신호가 필요하고, 요구 휘도 및 콘트라스트를 얻기 위해서는 셀의 방전 시간을 최대한 길게 유지시켜 주어야 한다.

한편, 교류 PDP의 계조 구현 방법으로서 현재 가장 주목받고 있는 부 화면(sub-field) 주사 방식은 8 비트 디지털 영상신호를 MSB(최상위 비트)부터 LSB(최하위 비트)까지 같은 웨이트(weight)의 비트 끼리 모은 후, MSB는 시간 T 동안, 하위 비트들은 MSB에 가까운 비트 순으로 각각 T/2, T/4, ... , T/128 동안 주사 시켜서 부 화면을 구성하고, 각각의 부 화면으로부터 방출되는 빛에 대한 눈의 적분 효과를 이용하여 256 계조를 구현시킨다.

그런데, PDP는 매트릭스 방식으로 구동되어야 하므로 주어진 어드레스 전극에 대하여 한번에 1개 이상의 스캔 전극에 라이트 펄스를 인가하지 못하는 제약점이 있고, 이로 인해 스캔 전극들은 서로 다른 시간에 구동이 되어야 한다.

그러므로, 각 부 화면을 구성하기 위해서는 모든 스캔 전극들을 주사하는 시간(어드레스 기간)이 필요하고, 각각의 셀은 평균 부 화면에 할당된 시간에서 주사 시간만큼 감소된 시간(서스테인 기간) 동안 만 방전을 유지시킬 수 있다. 어드레스 기간은 스캔 전극의 수가 증가할수록 증가하며, 이 시간 동안은 방전을 유지시킬 수 없기 때문에 상대적으로 서스테인 기간이 감소되어 PDP의 휘도 및 콘트라스트 저하를 발생시키는 요인이 되므로 어드레스 기간은 가능한 줄여 줄 필요가 있다.

이에 따라, 근래에는 n비트로 양자화된 원 화소 영상신호가 입력되더라도 출력 영상신호를 m(≤ n-1)비트로 변환시켜 모든 비트를 디스플레이하지 않고 PDP에는 m비트 만을 디스플레이하는 구동방법을 이용한다.

그런데, 이러한 비트 변환 구동방법은 취급 신호의 비트수를 감하여 휘도는 증가되지만 계조 표시가 적어지므로 화질의 저하가 초래되는 단점이 있다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 일본국 특개평 7-64501호에는 원 화소 영상신호와 출력 영상신호 사이의 오차량을 아직 처리하지 않은 인접 화소들에 분배하여 의사 중간조 표시를 행하므로써 화질 저하를 보상하도록 한 오차 확산 처리 회로가 제안되었다.

이하, 상기 일본국 특개평 7-64501호에 제안된 오차 확산 처리 회로의 동작 및 작용 효과를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

PDP의 i번째 라인(행)에서 j번째 열의 화소를 원 화소 Ai,j라 할 때에 Ai,j-h는 원 화소보다 h라인 상위의 화소이고, Ai,j-d는 원 화소보다 d열 좌측의 화소이다.

먼저, 영상 입력단자(1)에 원 화소 Ai,j의 n비트 영상신호가 입력되고, 오차 검출회로(2)는 소정의 가중을 위한 오차량 Kd, Kh를 검출한다.

그러면, h 라인 지연회로(3)는 원 화소 Ai,j보다 h 라인 과거에 생긴 재현오차 Ej-h를 상기 오차량 Kh에 가중하여 출력하고, 이 출력 신호를 수직방향 가산회로(4)에서 원 화소 Ai,j에 가산한다.

그리고, d 도트 지연회로(5)는 원 화소 Ai,j보다 d 도트 과거에 생긴 재현오차 Ei-d를 상기 오차량 Kd에 가중하여 출력하고, 이 출력 신호를 수평방향 가산회로(6)에서 원 화소를 Ai,j에 가산한다.

다음으로, h 라인 지연회로(3)와 d 도트 지연회로(5)에서 오차를 가산하여 확산시킨 n비트의 양자화된 확산 출력신호는 비트 변환회로(7)에서 m(≤ n-1)비트로 변환되어 영상 출력단자(8)로 출력된다.

따라서, 영상 입력단자(1)로 입력되는 영상신호에 오차를 가중 확산한 후 원 영상신호보다 적은 비트로 계조를 구현하더라도 오차 확산에 의하여 의사 중간조 표시를 행하므로써 화질의 저하가 보상된다.

그러나, 이러한 종래의 오차 확산 처리 회로는 영상 입력단자(1)로 입력되는 n비트의 원 화소 영상신호와 영상 출력단자(8)로 출력되는 m비트의 출력 영상신호 사이의 비트 차이가 2비트 이상일 경우에는 오차 확산을 통하여 중간조 표시를 행하더라도 화상이 부자연스럽게 디스플레이됨은 물론이고 계조 표시가 적어져 화질이 저하되며, 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 가산회로 즉, 수직방향 가산회로(4)와 수평방향 가산회로(6)를 사용함에 따라 회로가 복잡함은 물론이고 계산 속도가 늦었으며 코스트가 높은 문제점이 있었다.

또한, 영상 입력단자(1)로 입력되는 n비트의 원 화소 영상신호와 영상 출력단자(8)로 출력되는 m비트의 출력 영상신호 사이의 비트 차이가 1비트일 경우에도 정지화상에서 규칙적인 무늬가 발생하는 문제점이 있었다.

일예로, 256계조(0∼255)를 구현하는 PDP에서 도 3 (가)와 같이 인접한 9개의 원 화소 영상신호가 모두 127레벨일 경우를 설명하면,

화소 Ai,j에 h 라인 과거에 생긴 재현오차와 d 도트 과거에 생긴 재현오차가 가중되어 126레벨로 구현될 때, 도 3 (나)와 같이 인접한 화소들은 오차 확산되어 Ai,j+1과 Ai+1,j와 Ai+1,j+2 및 Ai+2,j+1은 128레벨로 구현됨과 아울러 Ai,j+2와 Ai+1,j+1과 Ai+2,j 및 Ai+2,j+2는 126레벨로 구현되어 "◇"형의 무늬가 나타나고, 화소 Ai,j에 h 라인 과거에 생긴 재현오차와 d 도트 과거에 생긴 재현오차가 가중되어 128레벨로 구현될 때, 도 3 (다)와 같이 인접한 화소들은 오차 확산되어 Ai,j+1과 Ai+1,j와 Ai+1,j+2 및 Ai+2,j+1은 126레벨로 구현됨과 아울러 Ai,j+2와 Ai+1,j+1과 Ai+2,j 및 Ai+2,j+2는 128레벨로 구현되어 "×"형의 무늬가 나타나는 것이다.

더욱이, 원 화소 영상신호가 구현 가능한 계조의 피크치일 경우에 인접한 화소의 오차량이 가중되어 확산 처리되면 비트 오버플로우(Overflow)가 발생되는 문제점이 있었다.

일예로, 256계조(0∼255)를 구현하는 PDP에서 도 4 (가)와 같이 인접한 4개의 원 화소 영상신호가 모두 255레벨이라고 할 경우에 영상신호 Ai,j에 h 라인 과거에 생긴 재현오차와 d 도트 과거에 생긴 재현오차가 가중되어 254레벨로 구현될 때, 도 4 (나)와 같이 인접한 영상신호 Ai,j+h와 Ai+d,j에 영상신호 Ai,j의 오차량을 가중하면 구현 불가능한 256레벨이 산출되기 때문이다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 원 화소 영상신호와 출력 영상신호 사이의 비트 차이를 1비트로 한정하여 한 개의 가산회로만을 사용하도록 함으로써 첫째; 회로를 간단하게 함은 물론이고 둘째; 고속 계산이 가능하게 하며 셋째; 코스트가 저감되도록 하고, 원 화소 영상신호와 출력 영상신호 사이의 오차량을 아직 처리하지 않은 인접 화소들은 물론이고 다음 프레임에도 분배하여 넷째; 정지화상에서 규칙적인 무늬가 발생되지 않도록 하며, 오버 플로우 예측회로를 부가 설치하여 다섯째; 입력 영상신호가 구현 가능한 계조의 피크치일 때에 발생할 수 있는 비트 오버 플로우를 방지하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 영상 입력단자로 입력된 원 화소의 n비트 영상신호가 후단의 가산회로를 통하여 확산 출력되면 최하위비트(LSB)를 검출하는 LSB 검출회로와, 원 화소보다 1 라인 과거에 생긴 LSB 값을 LSB 검출회로에서 검출된 LSB 값에 가중하는 상위 라인 LSB 지연회로와, 원 화소보다 1 도트 과거에 생긴 LSB 값을 LSB 검출회로에서 검출된 LSB 값에 가중하는 좌측 도트 LSB 지연회로와, 원 화소보다 1 프레임 과거에 생긴 LSB 값을 LSB 검출회로에서 검출된 LSB 값에 가중하는 이전 프레임 LSB 지연회로와, 상위 라인 LSB 지연회로와 좌측 도트 LSB 지연회로 및 이전 프레임 LSB 지연회로의 출력신호를 논리합 연산하여 과거의 LSB 값에 의한 오차신호를 출력하는 3입력 오어(OR) 게이트와, 원 화소가 n비트로 표현되는 피크치일 때 비트 오버 플로우를 예상하여 3입력 오어 게이트의 오차신호를 차단하는 오버플로우 예상회로와, 이 오버플로우 예상회로를 통과한 3입력 오어 게이트의 오차신호를 원 화소에 가산하여 확산하는 가산회로와, 이 가산회로의 오차 확산 출력신호에서 LSB 값을 제거시켜 m(= n-1)비트로 변환하여 영상 출력단자로 출력하는 LSB 제거회로로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 1은 종래 플라즈마 표시 패널의 오차 확산 처리 회로의 블록 구성도.

도 2는 화소의 좌표 위치 설명도.

도 3과 도 4는 종래 기술과 본 발명에 의한 오차 확산 처리 상태도.

도 5는 본 발명에 의한 플라즈마 표시 패널의 오차 확산 처리 회로의 블록 구성도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 영상 입력단자 102 : LSB 검출회로

103 : 상위 라인 LSB 지연회로 104 : 좌측 도트 LSB 지연회로

105 : 이전 프레임 LSB 지연회로 106 : 3입력 오어 게이트

107 : 오버플로우 예상회로 108 : 가산회로

109 : LSB 제거회로 110 : 영상 출력단자

이하, 본 발명을 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 의한 오차 확산 처리 회로의 블록 구성도를 나타낸 것으로서, 원 화소의 n비트 영상신호가 입력되는 영상 입력단자(101)가 가산회로(108)를 통하여 오차 확산 출력에서 최하위비트(LSB)를 검출하는 LSB 검출회로(102)에 연결되고, 상기 LSB 검출회로(102)의 세 출력단이 원 화소보다 1 라인 과거에 생긴 LSB 값을 가중하는 상위 라인 LSB 지연회로(103)와 원 화소보다 1 도트 과거에 생긴 LSB 값을 가중하는 좌측 도트 LSB 지연회로(104) 및 원 화소보다 1 프레임 과거에 생긴 LSB 값을 가중하는 이전 프레임 LSB 지연회로(105)를 각기 통하여 3입력 오어(OR) 게이트(106)의 세 입력단에 연결되어져 있다. 또한, 상기 3입력 오어 게이트(106)의 출력단은 원 화소가 n비트로 표현되는 피크치일 때 비트 오버 플로우를 예상하여 상기 3입력 오어 게이트(106)의 오차신호를 차단하는 오버플로우 예상회로(107)에 연결되고, 이 오버플로우 예상회로(107)가 상기 3입력 오어 게이트(106)의 오차신호를 원 화소에 가산하여 확산하는 가산회로(108)에 연결되며, 이 가산회로(108)는 오차 확산 출력신호에서 LSB 값을 제거시켜 m(= n-1)비트로 변환하여 영상 출력단자(110)로 출력하는 LSB 제거회로(109)에 연결되어져 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과를 첨부한 도면 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원 화소 Ai,j의 n비트 영상신호가 영상 입력단자(101)에 입력되어 가산회로(108)를 통하여 오차 확산 출력되면 LSB 검출회로(102)는 소정의 가중을 위하여 LSB를 검출한다.

그러면, 상위 라인 지연회로(103)는 원 화소 Ai,j보다 1 라인 과거에 생긴 LSB 값을 상기 LSB 검출회로(102)에서 검출된 LSB에 가중하여 3입력 오어 게이트(106)로 출력하고, 좌측 도트 지연회로(104)는 원 화소 Ai,j보다 1 도트 과거에 생긴 LSB 값을 상기 LSB 검출회로(102)에서 검출된 LSB에 가중하여 3입력 오어 게이트(106)로 출력하며, 이전 프레임 LSB 지연회로(105)는 원 화소 Ai,j보다 1 프레임 과거에 생긴 LSB 값을 상기 LSB 검출회로(102)에서 검출된 LSB에 가중하여 3입력 오어 게이트(106)로 출력한다.

다음으로, 3입력 오어 게이트(106)는 상위 라인 지연회로(103)와 좌측 도트 LSB 지연회로(104) 및 이전 프레임 LSB 지연회로(105)의 출력신호를 논리합 연산하여 과거의 LSB 값에 의한 오차신호를 오버플로우 예측회로(107)로 출력한다.

이때, 오버플로우 예측회로(107)는 영상 입력단자(101)에서 가산회로(108)로 입력되는 원 화소가 n비트로 표현되는 피크치일 때 비트 오버 플로우를 예상하여 3입력 오어 게이트(106)의 오차신호를 차단한다.

일예로, 256계조(0∼255)를 구현하는 PDP에서 도 4 (가)와 같이 인접한 4개의 원 화소 영상신호가 모두 255레벨이라고 할 경우에 영상신호 Ai,j에 1 라인 과거에 생긴 LSB 값과 1 도트 과거에 생긴 LSB 값 및 1 프레임 과거에 생긴 LSB 값이 가중되어 254레벨로 구현될 때, 도 4 (다)와 같이 오버플로우 예측회로(107)는 인접한 영상신호 Ai,j+h와 Ai+d,j에 영상신호 Ai,j의 LSB 값이 가중되지 않게 한다.

즉, 원 화소 영상신호 Ai,j+h와 Ai+d,j가 "255"이고, 3입력 오어 게이트(106)에서 출력되는 오차신호가 "1"이면, 가산회로(108)에서 8비트로 구현 불가능한 "256"이 산출되기 때문에 오버플로우 예측회로(107)는 원 화소 영상신호가 "255"이면 3입력 오어 게이트(106)에서 출력되는 오차신호를 "0"으로 만들어 비트 오버 플로우를 방지하는 것이다.

한편, 가산회로(108)는 오버플로우 예상회로(107)를 통과한 3입력 오어 게이트(106)의 오차신호를 원 화소에 가산하여 확산하고, 이 가산회로(108)의 오차 확산 출력신호에서 LSB 제거회로(109)는 LSB 값을 제거시켜 m(= n-1)비트로 변환하여 영상 출력단자(110)로 출력한다.

그리고, 상기와 같이 n비트 영상신호에 상위 라인과 좌측 도트 및 이전 프레임의 오차를 가중 확산한 후 원 영상신호보다 적은 m(= n-1)비트로 계조가 구현되고, 이러한 과정이 반복적으로 수행되어 오차 확산에 의하여 의사 중간조 표시를 행하므로써 화질의 저하가 보상된다.

이때, 종래 기술은 이전 프레임의 오차를 다음 프레임에 가중하지 않으므로 정지화상에서 규칙적인 무늬가 발생되나 본 발명은 이전 프레임의 LSB 값이 오차 확산 처리에 이용되므로 무늬가 불규칙적으로 발생된다.

일예로, 256계조(0∼255)를 구현하는 PDP에서 도 3 (가)와 같이 인접한 9개의 원 화소 영상신호가 모두 127레벨일 경우에,

도 3 (나)와 같이 화소 Ai,j에 1 라인 과거에 생긴 LSB 값과 1 도트 과거에 생긴 LSB 값 및 1 프레임 과거에 생긴 LSB 값이 가중되어 임의 프레임이 126레벨로 구현될 때 화상이 정지되더라도 다음 프레임에서는 오차량이 분배되어 도 3 (다)와 같이 화소 Ai,j가 128레벨로 구현되거나 또는 소정 레벨로 구현되고, 이와 같이 불규칙적으로 발생되는 무늬는 시간적인 연속선상에서 의사 중간조로 표시되므로 화질이 저하되지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 원 화소 영상신호와 출력 영상신호 사이의 비트 차이를 1비트로 한정하여 한 개의 가산회로만을 사용하도록 함으로써 회로를 간단하게 함은 물론이고 고속 계산이 가능하게 하며 코스트가 저감되도록 하고, 원 화소 영상신호와 출력 영상신호 사이의 오차량을 아직 처리하지 않은 인접 화소들은 물론이고 다음 프레임에도 분배하여 정지화상에서 규칙적인 무늬가 발생되지 않도록 하며, 오버 플로우 예측회로를 부가 설치하여 입력 영상신호가 구현 가능한 계조의 피크치일 때에 발생할 수 있는 비트 오버 플로우를 방지하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 영상 입력단자(101)로 입력된 원 화소의 n비트 영상신호가 후단의 가산회로(107)를 통하여 오차 확산 출력되면 최하위비트(LSB)를 검출하는 LSB 검출회로(102)와,

   상기 원 화소보다 1 라인 과거에 생긴 LSB 값을 상기 LSB 검출회로(102)에서 검출된 LSB 값에 가중하는 상위 라인 LSB 지연회로(103)와,

   상기 원 화소보다 1 도트 과거에 생긴 LSB 값을 상기 LSB 검출회로(102)에서 검출된 LSB 값에 가중하는 좌측 도트 LSB 지연회로(104)와,

   상기 원 화소보다 1 프레임 과거에 생긴 LSB 값을 상기 LSB 검출회로(102)에서 검출된 LSB 값에 가중하는 이전 프레임 LSB 지연회로(105)와,

   상기 상위 라인 LSB 지연회로(103)와 좌측 도트 LSB 지연회로(104) 및 이전 프레임 LSB 지연회로(105)의 출력신호를 논리합 연산하여 과거의 LSB 값에 의한 오차신호를 출력하는 3입력 오어(OR) 게이트(106)와,

   상기 3입력 오어 게이트(106)의 오차신호를 상기 원 화소에 가산하여 확산하는 가산회로(108)와,

   상기 가산회로(108)의 오차 확산 출력신호에서 LSB 값을 제거시켜 m(= n-1)비트로 변환하여 영상 출력단자(110)로 출력하는 LSB 제거회로(109)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 오차 확산 처리 회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 원 화소가 n비트로 표현되는 피크치일 때 비트 오버 플로우를 예상하여 상기 3입력 오어 게이트(106)의 오차신호를 차단하는 오버플로우 예상회로(107)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 패널의 오차 확산 처리 회로.