KR20050051842A - 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치, 플라즈마디스플레이 패널의 화상 처리 방법 및 플라즈마디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 의사 윤곽을 저감시키는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치 및 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법에 관한 것이다. 먼저, 입력되는 영상신호 의사윤곽 정도를 코딩 오차 계산과 평균 계조차 계산을 통해 의사윤곽 단계를 결정한다. 다음으로, 입력되는 영상신호가 상기 결정된 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조 인지를 결정하여 적용 가능한 계조가 아닌 경우 디더링을 적용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조로 입력되는 영상신호의 계조를 변환한다. 이와 같이 의사윤곽 발생여부를 단계별로 결정하고 각 단계에 적용 가능한 계조값을 설정함으로써, 입력 영상신호의 계조 값을 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조값(즉 각 단계에 적용 가능한 계조값)으로 변환시킴으로서 동영상 신호에서 발생되는 의사윤곽을 더욱 정밀하게 저감시킬 수 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법 및 플라즈마 디스플레이 패널{A DRIVING APPARATUS OF PLASMA DISPLAY PANEL, A METHOD FOR PROCESSING PICTURES ON PLASMA DISPLAY PANEL AND A PLASMA DISPLAY PANEL}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)의 구동 장치 및 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법에 관한 것으로, 특히 의사 윤곽을 저감시키는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치 및 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법에 관한 것이다.
최근 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 전계 방출 표시 장치(field emission display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널 등의 평면 표시 장치가 활발히 개발되고 있다. 이들 평면 표시 장치 중에서 플라즈마 디스플레이 패널은 다른 평면 표시 장치에 비해 휘도 및 발광효율이 높으며 시야각이 넓다는 장점이 있다. 따라서, 플라즈마 디스플레이 패널이 40인치 이상의 대형 표시 장치에서 종래의 음극선관(cathode ray tube, CRT)을 대체할 표시 장치로서 각광받고 있다.
플라즈마 디스플레이 패널은 기체 방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 문자 또는 영상을 표시하는 평면 표시 장치로서, 그 크기에 따라 수십에서 수백 만개 이상의 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 인가되는 구동 전압 파형의 형태와 방전 셀의 구조에 따라 직류형과 교류형으로 구분된다.
직류형 플라즈마 디스플레이 패널은 전극이 방전 공간이 절연되지 않은 채 노출되어 있어서 전압이 인가되는 동안 전류가 방전 공간에 그대로 흐르게 되며, 이를 위해 전류 제한을 위한 저항을 만들어 주어야 하는 단점이 있다. 반면 교류형 플라즈마 디스플레이 패널에서는 전극을 유전체층이 덮고 있어 자연스러운 캐패시턴스 성분의 형성으로 전류가 제한되며 방전시 이온의 충격으로부터 전극이 보호되므로 직류형에 비해 수명이 길다는 장점이 있다.
도 1은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 사시도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(1) 위에 유전체층(2) 및 보호막(3)으로 덮인 주사 전극(4)과 유지 전극(5)이 쌍을 이루어 평행하게 형성된다. 유리 기판(6) 위에는 절연체층(7)으로 덮인 복수의 어드레스 전극(8)이 형성된다. 어드레스 전극(8) 사이에 있는 절연체층(7) 위에는 어드레스 전극(8)과 평행하게 격벽(9)이 형성되어 있으며, 절연체층(7)의 표면 및 격벽(9)의 양측면에 형광체(10)가 형성되어 있다. 유리 기판(1, 6)은 주사 전극(4)과 어드레스 전극(8) 및 유지 전극(5)과 어드레스 전극(8)이 직교하도록 방전 공간(11)을 사이에 두고 대향하여 배치되어 있다. 어드레스 전극(8)과 쌍을 이루는 주사 전극(4)과 유지 전극(5)과의 교차부에 있는 방전 공간이 방전셀(12)을 형성한다.
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배열도를 나타낸다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널의 전극은 m×n의 매트릭스 형태로 배열되며, 구체적으로 열 방향으로는 어드레스 전극(A1-Am)이 배열되어 있고 행 방향으로는 n행의 주사 전극(Y1-Yn) 및 유지 전극(X1-Xn)이 지그재그로 배열되어 있다. 도 2의 방전셀(12)은 도 1의 방전셀(12)에 대응한다.
일반적으로 이러한 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 방법은 시간적인 동작 변화로 표현하면 리셋 기간, 어드레싱 기간 및 서스테인 기간으로 이루어진다.
리셋 기간은 셀에 어드레싱 동작이 원활히 수행되도록 하기 위해 각 셀의 상태를 초기화시키는 기간이며, 어드레싱 기간은 패널에서 켜지는 셀과 켜지지 않는 셀을 선택하기 위하여 켜지는 셀(어드레싱된 셀)에 어드레스 전압을 인가하여 벽전하를 쌓아두는 동작을 수행하는 기간이다. 서스테인 기간은 서스테인 펄스를 인가하여 어드레싱된 셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 기간이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널에서는 1 프레임(1TV 필드)을 복수의 서브필드로 나누고 이를 시분할 제어하여 계조를 구현한다. 각 서브필드는 앞에서 설명한 리셋 기간, 어드레싱 기간 및 서스테인 기간으로 이루어진다. 도 3에는 256 계조를 구현하기 위해 1 프레임을 8개의 서브필드로 나눈 경우를 나타내었다. 각 서브필드(SF1-SF8)는 리셋 기간(도시하지 않음), 어드레스 기간(A1-A8) 및 서스테인 기간(S1-S8)으로 이루어지며, 서스테인 기간(S1-S8)은 발광 기간(1T, 2T, 4T, …, 128T)의 비가 1:2:4:8:16:32:64:128로 된다.
이때, 예를 들어 3이란 계조를 구현하기 위해서는 1T 발광 기간을 가지는 서브 필드(SF1)와 2T 발광 기간을 가지는 서브 필드(SF2)에서 방전 셀을 방전시켜 방전되는 기간의 합이 3T가 되게 한다. 이러한 방법으로 서로 다른 발광 기간을 가지는 서브필드를 조합하여 256계조의 영상을 표시한다.
그러나, 상기와 같은 서브필드 방법에 의해 동영상을 표시할 때 인간 시각 특성으로 의해 의사윤곽이 발생한다. 도 4는 구체적으로 의사 윤곽이 발생하는 일 예를 나타내는 도면이다. 계조 127과 계조 128이 나란히 있는 영상이 오른쪽으로 속도 1로 움직일 경우, 도 3과 같은 서브 필드 배열의 의해 도 4와 같이 나타낼 수 있다. 이때, 인간의 시각은 영상을 움직임을 따라가는 특성에 의해 도 4에 나타낸 바와 같은 화살표 방향으로 계조를 인식하게 한다. 따라서, 계조 127과 계조 128 사이에 계조 255와 같은 의사윤곽이 발생하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 의사윤곽을 저감시키는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치 및 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치는
현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호를 이용하여 코딩 오차 계산과 평균 계조차 계산을 함으로써 현재 입력되는 프레임의 영상신호의 각 블록별로 의사윤곽 단계를 결정하는 의사윤곽 평가부;
상기 현재 입력되는 프레임의 영상신호가 상기 의사윤곽 평가부에 결정된 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조인지를 판별함으로써 디더링을 적용할 것이지 여부를 결정하여, 디더링을 적용할 경우에는 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조 값로 입력 계조를 변환하는 계조값 변환부; 및
상기 계조값 변환부에 의해 변환된 계조값에 대응하는 서브필드 데이터를 발생시키는 서브필드 변환부를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법은
입력 영상신호에 대응하여 플라즈마 디스플레이 패널에 표시되는 각 필드의 화상을 복수 개의 서브필드로 나누고, 이 서브필드들의 조합에 따라 계조를 표시하여 상기 영상신호에 대응되는 영상을 표시하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법에 있어서,
(a) 현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호를 이용하여 코딩 오차 계산 및 평균 계조차 계산을 통해 의사윤곽 단계를 결정하는 단계;
(b) 현재 입력되는 영상신호가 상기 단계(a)에서 결정된 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조인지를 판단하여 디더링 적용여부를 결정하는 단계;
(c) 상기 단계(b)에서 디더링을 적용하는 것으로 결정된 경우 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조값으로 현재 입력되는 영상신호의 계조값을 변환하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은
제1 기판 상에 각각 나란히 형성되는 제1 및 제2 전극과, 상기 제1 및 제2 전극에 교차하며 제2 기판 상에 형성되는 제3 전극을 포함하는 플라즈마 패널;
상기 제1 및 제2 전극의 구동에 필요한 서스테인 펄스를 인가하는 구동부; 및
한 프레임을 복수의 서브필드로 나누어 상기 한 프레임을 형성하는 상기 서브필드의 수와 각 서브필드에 할당되는 상기 서스테인 펄스의 수를 제어하는 제어 신호를 상기 구동부에 인가하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는,
현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호를 이용하여 코딩 오차 계산과 평균 계조차 계산을 함으로써 현재 입력되는 프레임의 영상신호의 각 블록별로 의사윤곽 단계를 결정하는 의사윤곽 평가부;
상기 현재 입력되는 프레임의 영상신호가 상기 의사윤곽 평가부에 결정된 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조인지를 판별함으로써 디더링을 적용할 것이지 여부를 결정하여, 디더링을 적용할 경우에는 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조 값로 입력 계조를 변환하는 계조값 변환부; 및
상기 계조값 변환부에 의해 변환된 계조값에 대응하는 서브필드 데이터를 발생시키는 서브필드 변환부를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 개략적인 평면도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 플라즈마 패널(100), 어드레스 구동부(200), 주사·유지 구동부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.
플라즈마 패널(100)은 열 방향으로 배열되어 있는 복수의 어드레스 전극(A1-Am)과 행 방향으로 지그재그로 배열되어 있는 복수의 주사 전극(Y1-Yn) 및 유지 전극(X1-Xn)을 포함한다. 어드레스 구동부(200)는 제어부(400)로부터 어드레스 구동 제어 신호를 수신하여 표시하고자 하는 방전 셀을 선택하기 위한 표시 데이터 신호를 각 어드레스 전극(A1-Am)에 인가한다. 주사·유지 구동부(300)는 제어부(400)로부터 제어 신호를 수신하여 주사 전극(Y1-Yn)과 유지 전극(X1-Xn)에 서스테인 전압을 번갈아 입력함으로써 선택된 방전 셀에 대하여 유지 방전을 수행한다.
제어부(400)는 외부로부터 R, G, B 영상 신호와 동기 신호를 수신하여 한 프레임을 몇 개의 서브필드로 나누고, 각 서브필드를 리셋 기간, 어드레스 기간 및 유지 방전 기간으로 나누어 플라즈마 디스플레이 패널을 구동한다. 이때, 제어부(400)는 한 프레임에 들어가는 서브필드의 각 서스테인 기간에 들어가는 서스테인 펄스의 개수를 조절하여 필요한 제어 신호를 어드레스 구동부(200) 및 주사 유지 구동부(300)에 공급한다.
아래에서는 도 6 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 제어부(400)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제어부(400)의 개략적인 블록도로서, 도 6에 나타낸 제어부(400)에서 본 발명과 직접 관련 없는 부분은 생략하여 나타내었다.
도 6에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제어부(400)는 의사윤곽 평가부(410), 프레임 메모리부(420), 디더링를 이용한 계조값 변환부(430) 및 서브필드 변환부(440)를 포함한다.
의사윤곽 평가부(410)는 현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력되어 상기 프레임 메모리부(420)에 저장된 이전 프레임의 영상신호를 이용해 현재 입력되는 프레임의 영상신호에 대해 코딩 오차 계산과 평균 계조 차의 계산을 통해 입력 영상신호의 의사윤곽의 단계를 결정한다. 이때, 의사윤곽 평가부(410)는 프레임 전체의 화질 개선을 위해 모든 계산과 평가는 일정크기의 블록별로 나누어서 수행한다. 이하에서, 의사윤곽 평가부(410)가 구체적으로 의사윤곽을 평가하는 방법에 대해서 알아본다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 의사윤곽 평가부(410)에서 의사윤곽을 평가하는 세부 흐름을 나타내는 플로우 차트이다. 도 7에서 현재 프레임과 이전 프레임을 나타내었는데 이는 의사윤곽 평가를 위해서는 현재 프레임과 이전 프레임의 데이터가 필요하기 때문이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 의사윤곽 평가부(410)는 우선 계산 과정으로 코딩 오차 계산을 수행한다. 의사윤곽은 연속되는 두 프레임의 계조값이 비슷하면서 서브필드의 발광 패턴, 즉 코딩 분포 형태가 다를 경우 발생할 가능성이 크다. 또한, 서로 발광 여부가 다른 서브필드 가중치가 클수록 동영상 의사 윤곽의 발생 가능성이 더욱 증가한다. 도 8은 동영상 의사윤곽이 발생할 수 있는 패턴을 나타내는 일예를 나타내는 도면으로서, 도 8의 (a)는 가중치 64의 발광 패턴이 다른 경우에서 의사윤곽 양을 나타내며 가중치 128의 발광 패턴이 다른 경우에서 의사윤곽 양을 나타낸다. 즉, 도 8의 (a)에서 이전 프레임의 계조가 63이고 현재 프레임의 계조가 64인 경우 발생되는 의사윤곽 양을 나타내며, 도 8의 (b)는 이전 프레임의 계조가 127이고 현재 프레임 계조가 128인 경우 발생되는 의사 윤곽을 나타낸다. 도 8의 (a)와 도 8의 (b)에서 그래프의 피크의 양은 의사윤곽 양을 나타낸 것으로서, 그림 8의 (b)와 같이 가중치 128의 발광 패턴이 다른 경우에서 보다 큰 의사윤곽이 발생하게 된다.
상기와 같은 원리를 이용해서 의사윤곽 평가부(410)는 동영상 의사윤곽 발생 정도를 평가한다. 즉, 의사윤곽 평가부(410)는 이전 프레임의 화소와 동일한 위치의 현재 프레임의 화소의 계조에 대한 발광 패턴을 비교하여 보다 큰 가중치의 발광패턴이 다를 때 의사윤곽이 많이 발생함을 평가한다.
상기와 같은 원리로 의사 윤곽 평가부(410)가 의사윤곽을 평가함에 있어, 더욱 구체적인 방법을 알아보면 아래와 같다. 임의의 화소에서의 의사윤곽 정도를 계산하는 방법을 수학식으로 나타낸 것이 수학식 1이다.
수학식 1에서, in(x,y)는 현재 프레임 영상 데이터의 (x,y) 위치에서의 계조 값, in-1(x,y)는 이전 프레임 (x,y)위치에서의 계조 값을 나타낸다. Bin(p)와 B in-1은 각각 in(x,y)와 in-1(x,y)에 대한 p번째 서브필드의 발광 패턴 정보를 0과 1로 나타낸 것이다. 그리고, SP(p)는 p번째 서브필드의 가중치를 나타내며 m은 서브필드의 개수를 나타낸다. 이때, 이전 프레임과 현재 프레임의 계조차(in(x,y)-in-1(x,y)의 절대값에 해당하는 값을 말함)를 수학식 1과 같이 빼주었는데, 이는 의사윤곽이 발생하는 양은 이전 프레임과 현재 프레임의 계조차가 적을수록 증가하기 때문에 상기와 같이 계조차를 빼준 것이다.
또한, weight[in(x,y)]는 현재 계조 값에 따라 결정되는 계조별 가중치를 나타낸 것이다. 일반적으로 인간의 시각은 어두운 영역에서의 휘도 차이에 더욱 민감하다. 즉, 동일한 의사윤곽 발생량이라 할지라도 어두운 영역에서의 의사윤곽이 밝은 영역에서의 의사윤곽에 비해 더욱 눈에 거슬리게 된다. 따라서, 이를 고려하기 위해 미리 결정된 계조별 가중치 weight[in(x,y)]를 수학식1과 같이 곱한다. 이때, 계조별 가중치는 어두운 계조일수록 더욱 큰 값을 미리 설정하여 둔다.
상기 수학식 1은 각 화소별에 대한 의사윤곽의 정도를 나타낸 것이기 때문에 블록별 최종 의사윤곽 정도는 아래의 수학식 2와 같이 된다.
수학식2에서, n은 블록의 크기를 나타낸다. 따라서, 수학식 2에 의해서 플라즈마 디스플레이 패널의 블록별로 코딩 오차 계산을 함으로써 의사윤곽 정도를 계산할 수 있다.
다음으로, 의사윤곽을 평가를 위한 두 번째 과정은 도 7에 나타낸 바와 같이 평균 계조차의 계산이 수행된다. 의사윤곽은 움직임이 큰 영상일수록 더욱 발생할 가능성이 높으므로 움직임 크기 정보를 이용하기 위해 블록별 평균 계조차를 계산한다. 일반적으로 움직임이 클수록 계조차가 커지므로 블록별 평균 계조차에 따라 움직임 단계를 계산하여 의사윤곽 평가부(410)가 의사윤곽을 평가하는데 이용한다. 평균계조차 계산은 아래의 수학식 3에 의해 수행된다.
이때, 수학식 3은 화소별 계산이므로 수학식 2와 같이 블록별로 평균 계조차 계산을 한다.
다음으로, 상기 의사윤곽 평가부(410)는 상기 코딩 오차 계산과 평균 계조차 계산이 수행된 후에는 의사윤곽 단계결정을 수행한다. 의사윤곽 단계결정은 상기 코딩 오차 계산 값에 따라 결정된 코딩 오차 단계와 상기 평균 계조차 계산에서 결정된 계조차 단계를 이용하여 각각 결정되어 진다. 즉, 각각의 코딩 오차 단계 값과 계조차 단계 값에 따라 최종적으로 의사윤곽 단계가 결정되어 진다.
여기서, 코딩 오차 단계는 상기 수학식 2에 의해 계산된 코딩 오차 크기에 따라 몇 가지로 단계로 분류되어 미리 결정되어져 있다. 도 9는 코딩 오차 단계를 코딩 오차 크기에 따라 분류한 것을 나타낸 도면이다. 여기서, 도 9에 나타낸 바와 같이 코딩 오차가 작은 경우에는 좀더 세밀하게 나누었는데, 이는 실제 플라즈마 디스플레이 패널에서 코딩 오차가 작은 경우에는 시각적으로 인식되는 의사윤곽이 더 민감하고 어느 정도 큰 값 이상에서는 거의 구별하지 못하기 때문이다. 이때, 도 9에 나타낸 코딩 오차 단계는 일례를 나타낸 것이며 코딩 오차의 단계와 코딩 오차의 범위는 당업자에 의해 변경될 수 있음은 자명하다.
계조차 단계는 상기 수학식 3에 의해 계산된 계조차에 따라 몇 가지 단계로 분류되어 미리 결정되어져 있다. 도 10은 계조차 단계를 계조차 범위에 따라 분류한 것을 나타내는 도면이다. 계조차 값이 1보다 작은 경우에는 프레임간 거의 변화가 없는 영상으로 의사윤곽이 발생할 가능성이 없으므로 계조차 단계를 0으로 한다. 그리고, 계조차가 매울 클 경우는 서로 무관한 영상 즉, 연속된 영상이 아니라 장면이 바뀌는 영상일 가능성이 높으므로 의사윤곽이 발생할 가능이 적어 계조차 단계를 0으로 하였다. 이때, 도 10에 나타낸 계조차 단계는 일례를 나타낸 것이며 계조차 범위와 계조차 단계는 당업자에 의해 변경될 수 있음은 자명하다.
다음으로, 최종적으로 코딩 오차 단계와 계조차 단계가 결정되면 의사윤곽 평가부(410)는 의사윤곽 단계를 결정한다. 의사윤곽 단계는 미리 상기 도 9 및 도 10에서 구한 코딩 오차 단계와 계조차 단계를 이용하여 결정되어져 있다. 도 11은 결정되어져 있는 의사윤곽 단계를 나타내는 도면이다.
이러한, 미리 결정되어져 있는 의사윤곽 단계에 대해서 알아보면, 도 11에 나타낸 바와 같이 0부터 10단계까지 11단계로 결정한다. 이 경우 의사윤곽 단계 0이란 의사윤곽이 발생할 확률이 가장 적은 상태를 나타내며, 의사윤곽 단계 10은 가장 높은 상태를 의미한다. 코딩 오차 단계와 계조차 단계가 모두 클수록 의사윤곽 발생 가능성이 높은 것을 의미하므로 코딩 오차 단계 및 계조차 단계가 모든 큰 경우에는 의사윤곽 단계를 높은 값으로 결정하고, 반대로 모두 낮을수록 낮은 단계 값으로 결정한다. 또한, 두 가지 단계 값 중 하나라도 0의 값을 가지는 경우는 의사윤곽 단계는 0으로 결정한다.
또한, 도 11에 나타낸 바와 같이 의사윤곽 단계 결정 결과를 보면 코딩 오차 단계에 따라 결정될 수 있는 단계의 범위가 제한된다. 그리고, 동일한 코딩 오차 단계에서 계조차 단계의 범위에 따라 의사윤곽 단계를 결정한다. 가령, 코딩 오차 단계가 1인 경우 결정될 수 있는 의사윤곽 단계는 0과 1이 되고, 계조차 단계가 0 내지 5단계인 경우는 최종 의사윤곽 단계를 0으로 6 내지 10인 경우는 1로 결정한다. 결정될 수 있는 의사윤곽 단계를 각 코딩 오차 단계에서 3단계로 하는 경우에는 계조차 단계를 3개의 범위로 나누어서 최종 의사윤곽 단계를 결정한다. 즉, 코딩 오차 단계가 2인 경우, 계조차 단계가 1 내지 3인 경우에는 의사윤곽 단계를 1로 하고 계조차 단계가 4 내지 6은 의사윤곽 단계를 2로 하며 계조차 단계가 7 내지 10인 경우에는 계조차 단계를 3으로 한다. 코딩 오차 단계가 4 내지 9인 경우도 상기와 같은 방법으로 계조차 단계를 나누어서 최종적으로 의사윤곽 단계를 결정할 수 있다. 도 11과 같이 최종 의사윤곽 단계를 코딩 오차 단계를 기준으로 결정한 것은 의사윤곽의 정도를 직접적으로 반영하는 것은 코딩 오차이기 때문이다. 여기서, 도 11과 같은 의사윤곽 단계는 일례를 나타낸 것이며 코딩 오차 단계와 계조차 단계를 통해 의사윤곽 단계의 결정은 당업자에 의해 변경될 수 있음은 자명하다.
상기와 같은 방법으로 의사윤곽 평가부(410)는 현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호를 이용하여, 코딩 오차 계산(수학식 2 참조)에 통해 결정된 코딩 오차 단계와 평균 계조차 계산(수학식 3 참조)을 통해 결정된 계조차 단계를 이용하여 의사윤곽 단계를 결정한다. 이때, 상기 코딩 오차 단계(도9)와 계조차 단계(도 10) 및 의사윤곽 단계(도 11)는 미리 테이블과 같은 형태로 의사윤곽 평가부(410)에 저장되어 있으며, 의사윤곽 평가부(410)는 이러한 테이블들을 이용하여 입력 영상신호를 상기와 같은 코딩 오차 계산 및 평균 계조차 계산을 통해 각 단계를 결정하여 최종적으로 의사윤곽 단계를 결정한다.
다시 도 6으로 환원하면, 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)는 현재 입력 계조값과 의사윤곽 평가부(410)에 의해 평가된 의사윤곽 단계를 이용하여 디더링을 적용할 것이지 여부를 결정하여, 디더링을 적용할 경우에는 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조 값로 입력계조를 변환한다. 이하에서는 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)에 의해 수행되는 디더링 적용여부 판단과 디더링을 이용하여 계조값을 변환시키는 방법에 대해서 구체적으로 알아본다. 여기서, 상기 의사윤곽 평가부(430)에 의한 의사윤곽 단계 결정은 화소 단위가 아닌 블록 단위로 결정되었지만, 아래에서 설명할 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)에 의해 수행되는 디더링 적용여부 결정과 디더링 적용과정은 해당 블록을 구성하는 각 화소별로 실행되는 연산 과정이다.
도 12는 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)에서 세부적으로 수행되는 과정들을 나타내는 플로우 차트이다.
우선, 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)는 의사윤곽 평가부(410)에서 평가된 의사윤곽 단계(S100)와 현재 입력되는 계조값을 이용하여 디더링을 이용하여 입력 계조값을 변환할 것인지 여부, 즉 디더링 적용여부를 판단한다(S200, S210). 디더링 적용 여부 결정은 의사윤곽 단계별로 정해져 있는 사용 계조에 따라 수행된다. 계조별로 허용되는 의사윤곽 단계를 미리 결정하여 현재 계조값과 의사윤곽 평가부(410)에 의해 계산된 의사윤곽 단계를 이용하여 디더링 적용여부를 결정하게 된다. 만약, 디더링을 적용하지 않을 경우에는 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)는 현재 계조값을 출력한다(S210, S260).
의사윤곽 단계별로 사용 가능한 계조값은 국내 공개 특허 1999-014172에서와 같이 계조별 서브필드의 발광 여부를 나타내는 코디에 의해 결정한다. 각 계조별로 코딩한 경우 시간 영역에서의 균일한 정도에 따라 각 계조별 허용 가능한 의사윤곽 단계가 결정된다. 도 13은 서브필드 배열이 {1 2 4 8 16 32 42 44 52 54}의 경우 일부 계조에 대한 코딩을 나타내는 도면이다. 도 13과 같은 서브필드 배열에 따른 코딩의 경우에 있어서, 해당 블록이 가장 큰 의사윤곽 단계인 10단계로 상기 의사윤곽 평가부(410)에 의해 결정되면 코딩이 시간적으로 완전히 균일한 계조인 0, 1, 3, 7, 15, 31, 63, 105, 149, 201, 255인 11개의 계조만 허용된다. 그리고, 의사윤곽 단계가 낮아질수록 코딩의 시간적 균일성을 어느 정도 감소시키는 계조가 허용되며 그에 따라 허용 가능한 사용 계조수가 증가하여 의사윤곽 단계가 가장 낮은 경우에는 256 계조 모두의 사용이 가능하다. 가령, 의사윤곽 단계가 최대에서 한단계 낮은 9단계일 경우는 위에서 열거한 10단계에서 사용되는 11개의 계조에 추가로 가장 작은 서브필드 가중치 '1'의 코딩이 균일하지 않은 계조까지 사용 가능하다. 구체적으로 의사단계 10단계에서 허용되는 상기 11개의 계조(0, 1, 3, 7, ...255)에서 계조 2, 6 등이 사용 계조로 추가된다. 또한, 의사윤곽 단계가 8단계인 경우는 다음으로 작은 가중치인 '2'의 코딩이 균일하지 않는 계조를 추가하게 된다. 도 13을 참조하면 계조 4, 5 등이 추가될 수 있다. 이와 같은 방법은 통해 의사윤곽 단계별 사용 가능한 계조값이 미리 결정되어 진다. 이때, 서브필드 배열이 도 13과 같은 배열이 아니며 코딩 배열이 다른 경우에 상기에서 설명한 의사윤곽 단계별 사용 가능한 계조값은 변경될 수 있음은 당업자에 의해 자명하다.
상기와 같이 미리 결정된 의사윤곽 단계별 사용 가능한 계조값을 이용하여, 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)는 현재 화소가 속해 있는 블록의 계산된 의사윤곽 단계에 따른 사용 가능한 계조에 현재 화소의 계조가 해당되는지를 비교한다. 이에 따라, 현재 화소의 계조값이 해당 블록의 의사윤곽 단계에 따른 사용 가능한 계조값에 속해 있지 않을 경우에는 아래에서 설명할 디더링 방법을 적용하여 현재 화소의 계조값을 변환하며, 사용 가능한 계조값에 속해 있는 경우에는 현재 화소의 계조값을 그대로 출력한다.
상기 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)는 현재 화소의 계조값이 해당 블록의 의사윤곽 단계에 따른 사용 가능한 계조값에 속해 있지 않는 경우에는 디더링 방법을 적용하여 현재 화소의 계조값을 변환하는데 이하에서는 이에 대해서 알아본다.
디더링을 이용한 계조값 변환부(430)에 의한 디더링 적용시 먼저 출력 후보를 결정한다(S220). 출력 후보 결정은 현재 화소가 속해 있는 블록의 의사윤곽 단계에서 사용 가능한 계조들 중에서 두 개의 값을 선택한다. 즉, 의사윤곽 단계에서 사용 가능한 계조들 중에서 현재 계조보다 큰 값 중에서 가장 근접한 값과 작으면서 가장 근접한 값을 결정한다. 예를 들면, 현재 블록이 의사윤곽 단계 중 가장 높은 10단계이고 현재 계조가 40인 경우, 앞에서 설명한 사용 가능한 계조 0, 1, 3, 7, 15, 31, 63, 105, 149, 201, 255 중에서 40에서 가장 가까운 31과 63을 출력 후보로 선택하게 된다. 이때, 주어진 현재 계조 대신에 최종적으로 플라즈마 디스플레이 패널에 출력하는 계조는 이 두 후보 출력 계조들 중 하나가 될 것이다. 이와 같은 두 개의 계조 중에서 하나의 계조를 선택하는 방법으로 디더링을 사용한다.
디더링 방법은 상기에서 결정된 출력 후보에서 적당한 선택을 통해 일정 영역 내에서 원래 표현하고자 하는 계조와 평균적으로 근접하게 표현하기 위해 사용된다. 상기에서 설명한 예에서 현재 계조가 40이고, 출력 후보가 31과 63일 경우, 2×2 영역에서 31을 3개, 63을 1개를 출력으로 결정하면 2×2 영역에 대해서는 평균값으로 39가 되어 현재 계조 40에 가깝게 표현 가능하다. 이때, 출력 후보 중에서 출력값은 화소별 문턱값(threshold)에 따라 결정된다. 즉, 화소별 계산된 문턱값이 40보다 작은 경우는 63을 출력하고, 클 경우는 31을 출력한다.
화소별 문턱값은 출력 후보 두 개의 값과 고려하고자 하는 영역의 크기에 의해 결정된다. 예를 들어, 상기와 같이 2×2 영역을 고려할 경우, 2×2 영역의 4개의 위치에 출력 후보 두 개 사이를 등간격으로 나눠서 문턱값으로 채우게 된다. 즉, 상기와 같이 31과 63의 출력 후보에 대해 2×2 영역에서의 문턱값을 결정하면, 간격이 6.4(=(63-31)/5)가 되어 37.4, 43.8, 50.2, 56.6이 문턱값으로 결정된다. 그리하여, 입력되는 계조 40에 대해 31을 3개, 63을 1개 출력하게 된다. 상기와 같은 문턱값 결정과정을 수식화하면 아래의 수학식 4와 같이 표현된다.
상기 수학식 4에서, levelmin 과 levelmax는 각각 상기에서 구한 출력 후보 값중에서 작은 값과 큰 값을 나타내고, Dither_Size는 고려하고자 하는 영역의 크기 즉, 2×2 영역의 경우에는 4의 값을 가진다. 그리고, Dither[][]는 디더링 마스크를 나타낸 것인데, 이는 결정된 문턱값의 배열 위치를 결정하기 위한 요소이다. 즉, 2×2 영역에 대해 결정된 4개의 문턱값을 2×2 영역 어느 위치에 배치하느냐가 디더링 마스크에 의해 결정된다. 이와 같은 디더링 마스크는 다양한 방법으로 결정될 수 있다. 도 14는 8×8 크기의 디더링 마스크의 예를 나타내는 도면이다. 이때, 이와 같은 디더링 마스크는 당업자에 의해 변경될 수 있음은 당업자에 의해 자명하다. 수학식 4에서, D_w, D_h는 각각 디더링 마스크의 가로, 세로의 크기를 나타내고, %는 나머지를 계산하는 연산자로서 일정크기의 디더링 마스크를 한 프레임에 해당하는 영상 전체에 대해서 도 15와 같이 겹치지 않게 적용하기 위한 것이다. 도 15는 2×2 크기의 디더링 마스크를 적용한 일예를 나타낸 도면이다. 따라서, 결국 수학식 4에 의해 프레임 영상 전체에 대해 화소마다의 문턱값을 계산할 수 있게 된다.
상기와 같은 방법으로 각 화소마다 문턱값을 계산하면, 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)는 마지막으로 이진화를 수행한다(S240). 이진화 과정에서는 현재 화소의 계조와 해당 문턱값의 대소를 비교하여 levelmin과 levelmax의 두 가지 출력 후보 중에서 하나의 값이 결정되어져 평균적으로 현재 계조를 표현할 수 있게 된다. 이러한 이진화 과정을 아래의 수학식 5와 같이 표현된다.
상기 수학식 5에서 in(x,y)는 임의 화소에서의 현재 계조이고, Threshold(x,y)는 임의 화소에서의 문턱값을 나타낸다. 그리고, result(x,y)는 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)에 의해 출력되는 계조값을 나타낸다.
상기 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)에서 서로 다른 값을 가지는 디더링 마스크를 2개 이상 사용하여 프레임마다 또는 프레임 내에서 번갈아 적용하는 방법을 통해 디더링 방법의 고유의 규칙적인 패턴을 제거할 수 있다.
상기와 같이 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)는 의사윤곽 평가부(410)에 의해 평가된 의사윤곽 단계와 현재 입력되는 계조 값에 따라 계조를 변형시키거나 그대로 출력한다.
이때, 상기 서브필드 변환부(440)는 상기 디더링을 이용한 계조값 변환부(430)에 의해 최종적으로 출력되는 계조값에 대응하는 서브필드 데이터를 생성한다. 즉, 최종적으로 출력되는 계조값에 대응하여 각 서브필드(휘도 가중치를 다르게 가지는 각 서브필드를 의미함)의 온/오프를 판별하여 서브필드 데이터를 생성한다.
상기 서브필드 변환부(440)에서 각각 출력되는 서브필드 데이터는 플라즈마 플라즈마 디스플레이 패널에 표시되기 위해서는 PDP 구동부(500) 즉, 어드레스 구동부(200) 및 주사·유지 구동부(300)에 전송되어 플라즈마 디스플레이 패널(100)상에 표시된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 의사윤곽 발생여부를 단계별로 결정하고 각 단계에 적용 가능한 계조값을 설정함으로써, 입력 영상신호의 계조 값을 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조값(즉 각 단계에 적용 가능한 계조값)으로 변환시킴으로서 동영상 신호에서 발생되는 의사윤곽을 더욱 정밀하게 저감시킬 수 있다.
도 1은 교류형 플라즈마 디스플레이 패널의 일부 사시도이다.
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 배열을 나타내는 도면이다.
도 3은 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표시 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 의사 윤곽이 발생하는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 개략적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제어부의 개략적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 의사윤곽 평가부에서 의사윤곽을 평가하는 세부 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 8은 동영상 의사윤곽이 발생할 수 있는 패턴을 나타내는 일예를 나타내는 도면으로서, 도 8의 (a)는 가중치 64의 발광 패턴이 다른 경우에서 의사윤곽 양을 나타내며 가중치 128의 발광 패턴이 다른 경우에서 의사윤곽 양을 나타낸다.
도 9는 코딩 오차 단계를 코딩 오차 크기에 따라 분류한 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 계조차 단계를 계조차 범위에 따라 분류한 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 9 및 도 10에 의해 분류된 코딩 오차 단계, 계조차 단계에 따라 미리 결정되어져 있는 의사윤곽 단계를 나타내는 도면이다
도 12는 디더링을 이용한 계조값 변환부에서 세부적으로 수행되는 과정들을 나타내는 플로우 차트이다.
도 13은 서브필드 배열이 {1 2 4 8 16 32 42 44 52 54}의 경우 일부 계조에 대한 코딩을 나타내는 도면이다.
도 14는 8×8 크기의 디더링 마스크의 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 2×2 크기의 디더링 마스크를 적용한 일예를 나타낸 도면이다.

Claims (15)

  1. 현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호를 이용하여 코딩 오차 계산과 평균 계조차 계산을 함으로써 현재 입력되는 프레임의 영상신호의 각 블록별로 의사윤곽 단계를 결정하는 의사윤곽 평가부;
    상기 현재 입력되는 프레임의 영상신호가 상기 의사윤곽 평가부에 결정된 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조인지를 판별함으로써 디더링을 적용할 것이지 여부를 결정하여, 디더링을 적용할 경우에는 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조 값로 입력 계조를 변환하는 계조값 변환부; 및
    상기 계조값 변환부에 의해 변환된 계조값에 대응하는 서브필드 데이터를 발생시키는 서브필드 변환부를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 의사윤곽 평가부는 상기 코딩 오차 계산을 현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호의 서브필드의 발광 패턴과 가중치를 비교하여 각 블록별로 코딩 오차단계를 계산하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 의사윤곽 평가부는 상기 평균 계조차 계산은 현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호의 각 블록별로 평균 계조차를 계산함으로서 계조차 단계를 계산하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 의사윤곽 평가부는 상기 코딩 오차 단계와 계조차 단계에 따른 의사윤곽 발생 가능성 정보인 의사윤곽 단계정보를 사전에 가지고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계조값 변환부는 상기 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조를 사전에 가지고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 계조값 변환부는 입력 영상신호의 계조가 상기 의사윤곽 단계에 적용가능한 계조인 경우에는 계조를 변환하지 않으며 상기 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조가 아닌 경우에는 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조로 변환하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 계조값 변환부는 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조로 변환하는 경우 입력 영상신호에 대응하는 의사윤곽 단계에서 사용 가능한 계조 중에서 입력되는 영상신호의 계조와 가장 근접한 크고 작은 두 개의 후보 출력 계조를 이용하여 디더링을 적용함으로써 입력 영상신호의 계조를 변환하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 계조값 변환부는 상기 두 개의 후보 출력 계조와 디더링 마스크를 이용하여 문턱값 및 문턴 값의 배열위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 계조값 변환부가 가지고 있는 상기 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조의 개수는 의사윤곽 발생가능성이 낮은 경우 더욱 많은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치.
  10. 입력 영상신호에 대응하여 플라즈마 디스플레이 패널에 표시되는 각 필드의 화상을 복수 개의 서브필드로 나누고, 이 서브필드들의 조합에 따라 계조를 표시하여 상기 영상신호에 대응되는 영상을 표시하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법에 있어서,
    (a) 현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호를 이용하여 코딩 오차 계산 및 평균 계조차 계산을 통해 의사윤곽 단계를 결정하는 단계;
    (b) 현재 입력되는 영상신호가 상기 단계(a)에서 결정된 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조인지를 판단하여 디더링 적용여부를 결정하는 단계;
    (c) 상기 단계(b)에서 디더링을 적용하는 것으로 결정된 경우 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조값으로 현재 입력되는 영상신호의 계조값을 변환하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단계(c)는
    입력 영상신호에 대응하는 의사윤곽 단계에 사용 가능한 계조 중에서 입력 영상신호의 계조와 가장 근접한 크고 작은 두 개의 후보 출력 계조를 결정하는 단계;
    상기 후보 출력 계조와 디더링 마스크를 이용하여 문턱값을 결정하는 단계;
    상기 문턱값을 이용하여 상기 후보 출력 계조값 중에서 하나의 값을 결정하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단계(a)에서 코딩 오차 계산은 현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호의 서브필드의 발광 패턴과 가중치를 비교하여 각 블록별로 계산하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단계(a)에서 상기 평균 계조차 계산은 현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호의 각 블록별로 평균 계조차를 계산하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 단계(b)에서 상기 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조의 개수는 의사윤곽 발생가능성이 낮은 경우 더욱 많은 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 방법.
  15. 제1 기판 상에 각각 나란히 형성되는 제1 및 제2 전극과, 상기 제1 및 제2 전극에 교차하며 제2 기판 상에 형성되는 제3 전극을 포함하는 플라즈마 패널;
    상기 제1 및 제2 전극의 구동에 필요한 서스테인 펄스를 인가하는 구동부; 및
    한 프레임을 복수의 서브필드로 나누어 상기 한 프레임을 형성하는 상기 서브필드의 수와 각 서브필드에 할당되는 상기 서스테인 펄스의 수를 제어하는 제어 신호를 상기 구동부에 인가하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    현재 입력되는 프레임의 영상신호와 이전에 입력된 프레임의 영상신호를 이용하여 코딩 오차 계산과 평균 계조차 계산을 함으로써 현재 입력되는 프레임의 영상신호의 각 블록별로 의사윤곽 단계를 결정하는 의사윤곽 평가부;
    상기 현재 입력되는 프레임의 영상신호가 상기 의사윤곽 평가부에 결정된 의사윤곽 단계에 적용 가능한 계조인지를 판별함으로써 디더링을 적용할 것이지 여부를 결정하여, 디더링을 적용할 경우에는 디더링을 이용하여 의사윤곽을 저감시키는 계조 값로 입력 계조를 변환하는 계조값 변환부; 및
    상기 계조값 변환부에 의해 변환된 계조값에 대응하는 서브필드 데이터를 발생시키는 서브필드 변환부를
    포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
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