KR20030006074A - 플라즈마 디스플레이(ｐｄｐ)에서의 계조 표현을 위한디더링 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 입력되는 RGB 각 채널별로 256계조에 대한 역감마 보정을 역감마 보정부(10); 상기 역감마 보정부(10)에서 보정된 값을 정수값과 소수값으로 분리하기 위한 정수와 소수 분리부(22)와, 상기 정수와 소수 분리부에서 분리된 정수값을 취하는 정수부(23)와, 상기 정수와 소수 분리부에서 분리된 1이하의 소수값을 취하는 소수부(24)와, 상기 소수부에서 얻어진 1이하의 소수값을 0 또는 1의 정수값으로 변환하기 위한 디더링 마스크가 구성된 문턱부(25)와, 상기 정수부의 정수값과 문턱부에서 변환된 정수값을 더하는 가산기(26)가 포함되어 플라즈마 디스플레이 패널로 디더링된 값을 출력하는 디더링 수행부(20)가 포함되어 플라즈마 디스플레이에서 역감마 보정 결과 발생하는 어두운 영역에서의 의사 윤곽을 제거하기 것이다.

Description

플라즈마 디스플레이(ＰＤＰ)에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법 및 그 시스템{Dithering Method for Gradation Expression for Plasma Display Panel and System thereof}

본 발명은 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel; PDP)에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 역감마 보정시에 발생하는 계조 표현의 문제로 인하여 발생하는 어두운 영역에서의 의사 윤곽을 제거하기 위한 디더링 방법에 관한 것이다.

디더링(Dithering)은 컴퓨터 그래픽스의 화상표시에 있어서 계조(階調)를 확산시켜 의사적인 윤곽을 눈에 띄지 않게 하는 것을 말한다. 그래픽스 표시장치에는 표현 가능한 계조수에 제한이 있으며, 2치 또는 적은 계조수의 표시장치로 출력하면, 명도(색조)가 계단상으로 되어 의사적인 윤곽(False Contuor Line)이 발생한다. 이 현상을 마하효과(Mach Band Effect)라고 한다. 디더는 적당한 잡음을 가하여 윤곽이 눈에 띄지 않도록 하는 방법이며, 표시장치에 대응하여 2치 디더법, 다치 디더법, 컬러 디더법 등이 있다.

기존에 이러한 디더링 방법을 플라즈마 디스플레이에 적용한 것으로 CLEAR 방법(국내 공개특허 2001-56665)에서 손실되는 계조를 보상하기 위한 방법이 있었다. 이 방법에서는 N개 subfield에 대해 N+1개의 계조만 사용하는 코딩 방식을 사용하게 되는데, 입력되는 8비트 256 계조에 대해 일정 비트, 가령 6비트로 오차확산 방법을 이용하여 감소시키고, 다시 N+1개의 계조로 감소시키기 위해 디더링 방법을 적용하였다. 그리고 이때 사용한 디더링 마스크의 값은 규칙적인 패턴을 감소시키기 위해 프레임마다 일정 크기내에서 변경하여 사용하였다. 이러한 디더링 방법은 입력되는 신호에 대해 CLEAR 방법의 적용으로 인한 계조 감소를 보상하기 위해 사용한 방법으로, 본 발명의 목표가 되는 역감마 보정시 발생하는 계조 부족으로 인한 의사윤곽 제거와는 목적과 방법에서 상이하다고 볼 수 있다.

일반적으로 플라즈마 디스플레이는 첨부된 도 1의 비교 그래프에서 알 수 있듯이 입력 계조에 대하여 비선형의 휘도 특성을 갖는 CRT(음극선관)와는 달리, 휘도 특성이 선형성을 나타내므로 이를 보상하기 위해서는 역감마 보정을 수행하여야 한다.

역감마 보정시에 계조 표현 문제가 발생하게 되는데, 특히 어두운 영역에서 표현할 수 있는 계조가 충분치 않기 때문에 영상이 뭉쳐 보이는 의사윤곽이 발생하게 된다.

이에 대한 결과가 첨부된 도 2에 나타나 있는데, 비선형성을 유지하고 있는 목표 휘도는 보정하고자 하는 이상적인 역감마 결과를 나타낸 것이고, 실제휘도는 역감마 보정후의 결과로서 나타나는 측정된 휘도값이며, 플라즈마 디스플레이 휘도는 역감마 보정이 없는 상태에서 측정된 휘도값 3이하를 나타낸 것이다.

실질적으로 역감마 보정을 수행하는 경우에 이상적으로는 실제 휘도가 목표 휘도와 일치하여야 하는데, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 비선형을 목표로 하는 목표 휘도에서는 계조값이 0 - 60까지의 61단계 각각을 다른 휘도값으로 표현하여야 하지만, 실제 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도는 단지 8가지의 휘도값 만을 나타내므로 실제 휘도는 계단 형태로 나타낼 수밖에 없다.

따라서, 플라즈마 디스플레이 패널에서 역감마 보정이 수행되어지더라도 실제 휘도가 계단 형태를 갖는 휘도 특성으로 인하여 어두운 영역에서 충분한 계조 표현을 할 수 없게 되어 디스플레이되는 영상에서 의사 윤곽이 잔존하게 되는 문제점이 있다.

이와 같이 플라즈마 디스플레이는 CRT와 달리 선형적인 휘도 특성을 가지므로 이를 보상하기 위해 역감마 보정을 수행하게 된다. 이러한 역감마 보정시에 특히, 어두운 영역에서 표현할 수 있는 계조수가 충분치 않기 때문에 영상이 뭉쳐 보이는 의사윤곽이 발생하게 된다.

이와 같은 역감마 보정시에 발생하는 계조 표현 문제를 제거하기 위한 방법으로는 기존의 오차확산 방법(국내 특허출원 제2000-52200호(출원인: 오리온전기, 발명자: 김춘우, 박승호))이 있었다. 기존의 오차확산 방법에서는 목표휘도와 실제휘도와의 차이를 오차로 정의하여 주위 화소에서 고려함으로써 일정 영역의 평균 계조값이 목표휘도와 일치하게 하였다.

본 발명에서는 상기의 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현 문제를 해결하기 위한 것으로, 역감마 보정시에 디더링 방법을 이용하여 평균적인 표현 계조수를 증가시켜 목표로 하는 휘도에 근사하게 표현함으로써, 어두운 영역에서의 의사윤곽 문제를 해결한 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법을 제공하기 위한 것이 목적이다.

더욱이 본 발명은 기존의 오차확산을 기반으로 하는 방법(국내 특허출원 제2000-52200호)에 비하여 동등한 성능을 나타내지만, 계산량 및 필요로 하는 메모리가 훨씬 감소되는 특징을 갖는 것이다.

도 1은 플라즈마 디스플레이와 CRT의 휘도 특성을 비교한 그래프,

도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이에서 역감마 보정을 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법에 관한 구성도,

도 4는 디더링 수행부에 관한 세부 구성도,

도 5는 역감마 보정부에서의 입력과 출력에 대한 특성곡선을 나타낸 그래프,

도 6은 역감마 보정부에서의 입력과 출력 관계를 나타낸 도표,

도 7a 및 도 7b는 디더링 마스크의 실시예를 나타낸 도표,

도 8은 2×2의 디더링 마스크를 적용한 방법에 관한 도표,

도 9은 디더링 수행부의 실행을 나타낸 예시도.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 역감마 보정부20: 디더링 수행부

22: 정수와 소수 분리부23: 정수부

24: 소수부25: 문턱부

26: 가산기27, 28: 디더링 마스크

30: PDP

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 역감마 보정부로 입력되는 RGB 각 채널별 256계조에 대한 역감마 보정을 수행하는 제 1단계; 상기 역감마 보정 결과에 대해 디더링 수행부에서 계조 표현을 위해 디더링 마스크를 이용하여 정수화 과정을 수행하는 제 2단계를 통해 인간의 시각에 평균적으로 표현되도록 하는 계조에 근사하도록 하였다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 계조 표현을 위한 디더링 방법에 대해 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법에 관한 구성도이고, 도 4는 디더링 수행부에 관한 세부 구성도이다.

역감마 보정부(10)는 입력되는 RGB 각 채널별로 256계조에 대한 역감마 보정을 수행하는 것이다.

디더링 수행부(20)는 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)(30)로 디더링된 값을 출력하는 것으로, 디더링 수행부(20)는 상기 역감마 보정부(10)에서 보정된 값을 정수값과 소수값으로 분리하기 위한 정수와 소수 분리부(22)와, 상기 정수와 소수 분리부(22)에서 분리된 정수값을 취하는 정수부(23)와, 상기 정수와 소수 분리부에서 분리된 1이하의 소수값을 취하는 소수부(24)와, 상기 소수부(24)에서 얻어진 1이하의 소수값을 0 또는 1의 정수값으로 변환하기 위한 디더링 마스크(27, 28)가 구성된 문턱부(25)와, 상기 정수부(23)의 정수값과 문턱부에서 변환된 정수값을 더하는 가산기(26)가 포함되어 있다.

먼저, 제 1단계에서는 역감마 보정부(10)에서 도 5의 특성곡선과 같이 입력 계조에 대해 보정된 계조값을 출력한다. 이때, RGB 입력 계조값에 대한 역감마 보정값을 가상의 계조값인 소수값으로 출력한다. 즉 도 6과 같은 결과를 얻는다. 이렇게 하여 얻은 결과인 소수값은 역감마 보정 후의 이상적인 결과값이다. 그러나 실제로는 소수값의 계조는 표현할 수 없으므로 이러한 소수값을 정수값으로 변환해야 한다.

따라서, 제 2단계에서 디더링 수행부(20)에서는 상기 제 1단계에서 얻은 소수값 계조를 정수값으로 변환한다. 이때 정수값으로의 변환은 도 4의 구성요소에 의한 디더링 방법을 적용한다. 상기 디더링 방법을 사용함으로써 변환된 계조값들의 평균값이 이상적인 소수값 계조와 근사하도록 하였다.

제 2단계에서는 먼저, 정수와 소수 분리부(22)에서 제 1단계의 역감마 보정부(10)의 보정결과로 얻어진 소수값에서 정수값과 1이하의 소수값을 분리한다.

상기 소수부(24)에서 분리된 1이하의 소수값에 대해 문턱부(Thresholding)(25)를 통해 0 또는 1의 정수값으로 변환시킨다. 문턱부(25)에서는 도 7a 및 도 7b에 예시된 도표와 같이, 미리 정해진 디더링 마스크(2×2 또는 4×4 등)(27, 28)를 이용해 각 위치에 해당하는 문턱값을 기준으로크기를 비교하여 0 또는 1의 값으로 결정한다.

도 8에서 2×2 크기의 임의의 디더링 마스크(27)를 적용한 문턱과정을 나타내었다. 먼저, 왼쪽 상단부터 디더링 마스크를 이용하여 영상 i(x,y) 4개 화소에 대해 문턱(한계 또는 임계)과정을 적용하고, 다음으로 오른쪽으로 디더링 마스크도 2화소 움직인 후에 문턱과정을 적용하게 된다.

상기 문턱부(25)에서 동작하는 과정은 아래의 수학식으로 표현할 수 있다.

여기서, i(x,y)는 소수부 영상을 나타낸 것이고, d(x,y)는 디더링 마스크를 나타낸 것이고, %는 나머지를 계산하는 연산자를 나타내며, DX_SIZE와 DY_SIZE는 각각 디더링 마스크의 x방향 크기와 y방향 크기를 나타낸 것이다. 그리고 o(x,y)는 문턱부(25)를 통해 계산된 결과값이다.

문턱부(25)에서 결정된 0 또는 1의 값은 도 4에서의 가산기(26)를 통해 다시 정수부(23)의 값과 더해져서 출력함으로써, 디더링 수행부의 수행과정을 마치게 된다.

이와 같은 상기 디더링 수행부(20)의 일련의 과정을 도 9에서 디더링 수행부의 실행을 나타낸 예시도에 나타내었다. 먼저, 입력된 영상이 역감마 보정부(10)를 통해 소수값으로 변환된 값으로부터 시작한다. 다음으로 이러한 소수값은 도 4의 정수와 소수 분리부(22)에 의해 정수값과 소수값으로 각각 분리된다. 여기에서 소수값에 대해 미리 정해진 디더링 마스크를 이용하여 문턱과정을 수행하게 된다. 이때, 사용된 디더링 마스크는 도 7a의 2×2 디더링 마스크(27)를 겹치지 않게 하여 사용한 것이다. 이렇게 함으로써 문턱과정을 통해 소수값은 0 또는 1의 값으로 변환된다.

상기 디더링 마스크는 2×2 마스크(27) 또는 4×4 마스크(28)를 선택적으로 적용할 수 있고, 상기 디더링 마스크(27, 28) 이외에도 크기와 모양 및 값에 따라 다양하게 적용할 수 있다.

또한, 디더링 마스크(27, 28)는 처리되는 프레임별로 다른 종류의 마스크를 번갈아 가면서 적용할 수도 있다.

상기 역감마 보정부(10)에서 역감마 LUT(Look-Up Table; 테이블 검색)의 값은 보정하고자 하는 역감마 특성 곡선에 따라 다양하게 변화될 수 있다.

상기 0 또는 1의 값과 정수와 소수 분리부(22)에서 분리된 정수부(23)의 정수값은 도 4와 같은 과정으로 가산기(26)를 통해 합산된다. 이렇게 합산된 값이 최종적으로 디스플레이되는 출력 계조값이 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법 및 그 시스템은 입력되는 RGB의 각 채널별 256계를 역감마 보정을 한 후에 보정된 값을 정수값와 소수값으로 각각 분리하고, 소수값을 디더링 마스크를통해 정수화한 다음에 상기 정수값과 가산하여 출력하는 것으로, 평균적인 표현 계조수를 증가시켜 목표로 하는 휘도에 근사하게 표현함으로써, 어두운 영역에서의 의사윤곽 문제를 해결한 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법 및 그 시스템을 제공하여 계산량 및 필요로 하는 메모리를 최소화한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 역감마 보정부에서 입력되는 RGB 각 채널별로 256계조에 대한 역감마 보정을 수행하는 제 1단계와,

   상기 역감마 보정 결과에 대해 디더링 수행부에서 계조 표현을 위해 디더링 마스크를 이용하여 정수화 과정을 수행하는 제 2단계를 포함하여 인간의 시각에 평균적으로 표현하고자 하는 계조에 근사하도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 디더링 마스크는 2×2 또는 4×4 마스크를 선택적으로 적용할 수 있고, 상기 디더링 마스크 이외에도 크기와 모양 및 값에 따라 변화될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 디더링 마스크는 처리되는 프레임별로 다른 종류의 마스크를 번갈아 적용할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 역감마 보정부에서 역감마 LUT의 값은 보정하고자 하는 역감마 특성 곡선에 따라 변화될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 방법.
5. 입력되는 RGB 각 채널별로 256계조에 대한 역감마 보정을 역감마 보정부;

   상기 역감마 보정부에서 보정된 값을 정수값과 소수값으로 분리하기 위한 정수와 소수 분리부와,

   상기 정수와 소수 분리부에서 분리된 정수값을 취하는 정수부와,

   상기 정수와 소수 분리부에서 분리된 1이하의 소수값을 취하는 소수부와,

   상기 소수부에서 얻어진 1이하의 소수값을 0 또는 1의 정수값으로 변환하기 위한 디더링 마스크가 구성된 문턱부와,

   상기 정수부의 정수값과 문턱부에서 변환된 정수값을 더하는 가산기가 포함되어 플라즈마 디스플레이 패널로 디더링된 값을 출력하는 디더링 수행부가 포함된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이에서의 계조 표현을 위한 디더링 시스템.