KR20050080344A - 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여 계조 표현 능력을 향상시키고 디더링 노이즈를 저감하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서, 입력되는 비디오 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시키는 역감마 보정 단계; 및 디더 마스크 패턴을 사용하여 상기 역감마 보정 단계로 발생하는 저계조에서의 의사윤곽을 제거하는 디더 하프토닝 단계를 포함하고, 상기 디더 마스크 패턴은 스페이스 필링 커브 룰을 사용하여 반복적인 패턴 형성을 억제하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법{Image Processing Method for Plasma Display Panel}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여 계조 표현 능력을 향상시키고 디더링 노이즈를 저감하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: 이하, PDP라 함.)은 소다라임(Soda-lime) 글라스로 된 전면 글라스와 후면 글라스 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이루고, 각 셀 내에는 헬륨-크세논(He-Xe), 헬륨-네온(He-Ne) 등과 같은 불활성 가스가 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)이 발생되어 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상을 구현하는 장치이다. 이와 같은 PDP는 종래 표시수단의 주종을 이루어왔던 음극선관(CRT)에 비하여 단순구조에 의한 제작성 용이와, 외형이 박형이며 낮은 소비전력 등의 특징을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로 현재 각광을 받고 있다.

도 1은 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 휘도 특성을 비교한 그래프이다. 도 1에 도시된 바와 같이, CRT(음극선관) 및 LCD는 입력되는 비디오 신호에 대하여, 표시되는 광을 아날로그 방식으로 제어하여 원하는 계조(Gray level)를 표현하므로, 통상적으로 비선형의 휘도 특성을 갖는다. 이와 달리, PDP는 온(on)/오프(off)를 할 수 있는 방전 셀의 매트릭스 어레이를 이용하여 광 펄스의 수를 변조하여 계조를 표현하므로, 선형의 휘도 특성을 갖는다.

이러한 PDP의 계조 표현방법을 PWM(Pulse Width Modulation) 방법이라 한다. PDP의 휘도는 펄스 수에 선형으로 변화하지만 우리의 시각이 인지하는 정도는 비선형적이기 때문에 저계조 영역에서 계조를 표현할때 노이즈를 발생시킨다. 따라서, 상기 문제를 해결하기 위해 PDP에서는 다음 도 2와 같이 입력되는 비디오 데이터를 역감마 보정한다.

도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 역감마 보정을 나타낸 그래프이다. 도 2에서, 목표 휘도는 보정하고자 하는 이상적인 역감마 결과를 나타낸 것이고, 실제 휘도는 역감마 보정후의 결과로서 나타나는 측정된 휘도값이며, PDP 휘도는 역감마 보정이 없는 상테에서 측정된 휘도값 3이하를 나타낸 것이다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 목표 휘도는 0 - 60까지 61단계의 계조값이 각각 다른 휘도값으로 표현된다. 이와 달리, 실제 휘도는 0 - 60까지 61단계의 계조값이 단지 8가지의 휘도값으로 표현된다. 따라서, PDP에서 역감마 보정이 수행될 때 어두운 영역에서 충분한 계조 표현을 할 수 없게 되어 영상이 뭉쳐 보이는 의사윤곽(Contuor Noise)이 발생하게 된다.

이러한, PDP의 부족한 계조를 표현하기 위하여 디더링 (dithering) 방법 및 오차 확산(error diffusion) 방법 등의 하프톤(half tone) 방법을 사용하고 있다. 먼저, 오차 확산 방법에 대하여 살펴보면 다음 도 3과 같다.

도 3a 및 도 3b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 오차 확산 방법을 나타낸 도이다. 도 3a는 종래의 공간적인 오차 확산 방법을 설명하기 위한 도이고, 도 3b는 도 3a의 오차 확산을 수행하기 위한 블록도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 오차 확산 방법은 해당 픽셀이 양자화(Quantization)될 때 발생하는 오차를 이웃하는 픽셀에 영향을 주게 함으로써 버려지는 오차에 대한 보정을 공간적으로 해결하고자 하는 방법이다. 여기서, 오차 확산 방법은 이웃하는 픽셀들 a, b, c, d에서 발생한 각각의 오차값에 특정한 계수를 곱한다. 이후, 상기 계수를 곱한 오차값들을 i 값에 더한 후 양자화를 실시한다. 이후, 상기 양자화로 발생하는 오차값을 다시 라인 메모리에 저장하여 이를 매 픽셀마다 반복하는 방법이다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 오차 확산 블록은 공간적인 피드백 루틴을 반복적으로 수행함으로써 상기 목표 휘도에 가장 근사한 휘도값을 맵핑하여 출력한다. 또한, 도 3에서, 동작하는 과정은 아래의 수학식 1 및 수학식 2로 표현할 수 있다.

여기서, n은 현재 프레임(frame)을 나타내며, F(i,j)는 상기 역감마 보정후 입력되는 계조값이다. Q블록은 양자화 블록이고, B(i,j)는 양자화된 계조값이다. E(i,j)는 양자화에서 발생되는 오차값이며, f(i,j)는 역감마 보정후 입력되는 계조값에 양자화 오차값을 더한 값이다. 즉, f(i,j)는 현재 프레임에서의 F(i,j)에 이웃하는 픽셀에서의 오차값에 H블록에서 오차 확산 계수 h(i,j)를 곱하여 더한 값이다.

한편, 상기 오차 확산 방법은 이웃한 픽셀에 대한 상기 오차 확산 계수가 일정하게 설정되어 라인마다 그리고 프레임마다 반복됨에 따라 일정한 오차 확산 계수로 인하여 균일한 계조에서 오차 확산 무늬가 발생되는 문제점이 있다.

다음으로, 디더링 방법에 대하여 살펴보면 다음 도 4와 같다.

도 4a 및 도 4b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 디더링 방법을 나타낸 도이다. 도 4a는 종래의 2×2 디더 마스크이며, 도 4b는 4×4 디더 마스크에 의한 디더 마스크 패턴이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 디더링 방법은 각 픽셀(pixel)의 계조값을 디더 마스크(410)의 특정 문턱(threshold)값과 비교하여 자리 올림(carry) 발생여부를 판별하는 방법이다. 이때, 자리 올림이 발생된 픽셀에 대하여 온(on)을, 그렇지 않은 픽셀에 대하여 오프(off)를 시킴으로써 부족한 계조 표현력을 높이고자 하였다.

또한, 디더링 방법은 적당한 노이즈를 부가하여 의사윤곽이 눈에 띄지 않도록 하는 방법이다. 종래에는 PDP의 다수의 프레임, 다수의 라인 및 다수의 열에 대응하는 3차원 디더 마스크 패턴을 반복적으로 사용하였다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 디더 마스크 패턴은 수직신호 입력시에 주기적으로 한 프레임마다 바뀌어 가며 사용된다. 즉, A마스크 패턴이 첫 프레임에서 사용되고 이후, B마스크 패턴이 두번째 프레임에서 사용된다. 첫 프레임 및 두번째 프레임을 시간적으로 누적하면 16개 픽셀 모두다 온(on)된다.

하지만, 도 4b와 같이 B마스크 패턴의 프레임에서 한 픽셀이 움직일 경우 8개 픽셀은 오프(off)된다. 이때, 전체적인 휘도 변화로 인하여 플리커(Flicker)가 발생된다. 대각선 방향으로 한 픽셀씩 움직일 경우에는 수직선 디더 노이즈가 발생된다.

이와 같이, 종래의 디더링 방법은 특정 계조에서 디더 노이즈가 발생되어 화상의 품질을 감소시키는 문제점이 있다. 또한, 종래의 디더링 방법은 저계조 및 고계조 구분없이 3차원 디더 마스크 패턴을 반복적으로 사용함으로써 저계조 표현시 플리커(Flicker)가 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여 부족한 계조를 표현할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여 영상신호 구현시 발생되는 디더 마스크의 반복적인 패턴 형성을 억제할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서, 입력되는 비디오 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시키는 역감마 보정 단계; 및 디더 마스크 패턴을 사용하여 상기 역감마 보정 단계에서 발생하는 저계조에서의 의사윤곽을 제거하는 디더 하프토닝 단계를 포함하고, 상기 디더 마스크 패턴은 스페이스 필링 커브 룰을 사용하여 반복적인 패턴 형성을 억제하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 저계조에서의 의사윤곽을 제거하기 위해 디더 마스크 패턴을 사용하되, 상기 디더 마스크 패턴은 반복적인 패턴 형성을 억제하는 스페이스 필링 커브 룰을 사용하도록 한다. 이로써, 종래의 디더링 방법에서 발생하는 디더 노이즈 및 플리커를 저감시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

<실시예>

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개략적으로 나타낸 도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 PDP 화상 처리 방법은 역감마 보정 단계(510), 이득 제어 단계(520), 디더 하프토닝 단계(530), 서브필드 맵핑 단계(540), 데이터 정렬 단계(550) 및 데이터 구동 단계(560)를 포함한다.

상기 PDP의 화상처리를 위한 방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저, 역감마 보정단계(510)는 입력되는 비디오 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시킨다. 이후, 이득 제어 단계(520)는 역감마 보정 단계(510)에 의해 보정된 R, G, B의 비디오 데이터에 대하여 비디오 데이터의 유효이득을 증폭시키게 된다.

다음으로, 디더 하프토닝(Dither Halftoning) 단계(530)는 디더 마스크 패턴을 사용하여 저계조의 표현력을 높임으로써 저계조에서의 의사윤곽을 제거한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 디더 마스크 패턴을 스페이스 필링 커브 룰로 형성하여 종래의 디더 마스크의 반복적인 패턴 형성을 억제한다. 이에 관한 보다 상세한 설명은 이후에 기술하기로 한다.

다음으로, 서브필드 맵핑 단계(540)는 상기 디더 하프토닝 단계(530)로부터 입력된 데이터를 미리 설정된 서브필드 패턴에 맵핑한다. 이후, 데이터 정렬 단계(550)는 상기 서브필드 맵핑 단계(540)로부터 입력되는 비디오 데이터를 PDP의 해상도 포맷에 적합하게 변환하며, 상기 데이터 정렬 단계(550)로부터 변환된 비디오 데이터를 PDP의 어드레스전극 구동장치(도시하지 않음.)로 공급하여 구동하는 데이터 구동 단계(560)를 거쳐 PDP의 화상을 구현하게 된다. 이와 같은 PDP의 화상처리 단계 중 디더 하프토닝 단계(530)를 더욱 상세히 살펴 보면 다음 도 6과 같다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디더 마스크 패턴을 나타낸 도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른, 4×4 디더 마스크(610)는 16개의 픽셀이 하나의 클러스터(Cluster)를 이룬다. 상기 4×4 디더 마스크(610)는 0개에서 15개까지의 온(on)되는 픽셀수에 따라 16개의 클러스터를 조합할 수 있다. 또한, 상기 4×4 디더 마스크(610)는 0, 1/16, 2/16, 3/16, ..., 14/16, 15/16 계조의 16 계조값을 표현할 수 있다.

특히, 도 6의 디더 마스크 패턴은 스페이스 필링 커브 룰(space filling curve rule)을 적용한 고정된(static) 마스크 패턴이다. 상기 스페이스 필링 커브 룰은 k-차원의 격자(grid)에서 모든 셀들을 단 한번 방문하며 서로 교차하지 않는 셀의 순서를 정의한다. 일반적으로 스페이스 필링 커브 룰은 공간 상에서 인접한 두 셀의 근접한 정도를 판별하고, 이러한 근접한 정도에 따라 근사치를 계산하여 다음 셀을 선택하게 된다.

또한, 상기 디더 마스크 패턴은 4가지의 디더 마스크 패턴으로 이루어져 있다. 첫번째 패턴을 기준으로 두번째, 세번째 및 네번째 패턴이 차례대로 90°씩 회전되었음을 알 수 있다. 이로써, 다양한 디더 마스크 패턴을 형성한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게는, 디더 마스크 패턴은 힐베르트(Hilbert) 스페이스 필링 커브 룰을 적용하여 클러스트를 형성한다. 상기 힐베르크 스페이스 필링 커브 룰은 h오더링(h-ordering) 방법에 따라, 커브의 방향 순서를 결정한다. h오더링의 결과로 생긴 값에 따라 커브를 순회하며 다음 도 7과 같은 디더 마스크 패턴을 나타낸다.

도 7a 및 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 힐베르트 스페이스 필링 커브 룰을 나타낸 도이다. 도 7a는 힐베르트 스페이스 필링 커브(710)를 나타낸 도이고, 도 7b는 상기 힐베르트 필링 커브(710)가 상기 힐베르트 스페이스 필링 커브 룰에 따라 일정한 규칙성을 띄며 픽셀(720)들을 순회하는 것을 나타낸 도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 픽셀(720)들은 힐베르트 필링 커브 룰에 따라 온(on)되는 것을 알 수 있다. 또한, 힐베르트 필링 커브 룰에 따라 상기 4가지의 디더 마스크 패턴이 형성됨을 알 수 있다. 이러한 디더 마스크 패턴에 따라 1/16 계조를 표현하면 다음 도 8과 같다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따라 1/16 계조를 표현한 도이다. 도 8a는 4가지의 디더 마스크 패턴을 마스크(810) 단위로 적용한 도이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 4가지의 디더 마스크 패턴이 맵핑되는 규칙은 상기 힐베르트 스페이스 필링 커브가 각 픽셀(820)들을 순회하는 순서에 따른다. 디더 마스크(810)의 단위로 봤을 때 16개의 픽셀(820) 중 첫번째로 선택되는 픽셀(820)에 따라 디더 마스크 패턴의 번호가 결정된다. 도 8b는 도 8a의 마스크 패턴에 따라 한 프레임에서 1/16 계조를 표현한 도이다. 상기 4가지의 디더 마스크 패턴을 번호에 따라 사용하면 픽셀(820)들이 랜덤(Random)하게 온(on)되는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 이로써, 저계조 표현시 나타나는 디더 마스크(810)의 패턴 노이즈를 저감 시킬 수가 있다.

본 발명의 변형된 실시예에서, 디더 마스크는 클러스터의 크기를 다양하게 할 수 있다. 개의 픽셀로 하나의 클러스터를 형성하고, 상기 클러스터로 계조를 표현할 수 있다. 이때, 상기 n값은 2, 4, 6, 8,...과 같이 짝수로 증가한다.

즉, 클러스터의 크기에 따라 2×2, 4×4, 8×8, 16×16 등과 같이 씩 픽셀수가 증가되며, 계조 표현력이 향상된다. 하지만, 클러스터의 크기는 메모리 크기에 비례하기 때문에 메모리의 크기에 따라 클러스터의 크기를 최적화하여야 할 것이다.

또한, 상기 디더 마스크는 클러스터의 크기가 씩 증가함에 따라 n가지의 디더 마스크 패턴을 갖는다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 PDP의 계조 표현능력을 높일 수 있으며, 영상신호 구현시 발생되는 디더 마스크의 반복적인 패턴 형성을 억제할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 휘도 특성을 비교한 그래프.

도 2는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널에서 역감마 보정을 나타낸 그래프.

도 3a 및 도 3b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 오차 확산 방법을 나타낸 도.

도 4a 및 도 4b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 디더링 방법을 나타낸 도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개략적으로 나타낸 도.

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 디더 마스크 패턴을 나타낸 도.

도 7a 및 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 힐베르트 스페이스 필링 커브 룰을 나타낸 도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일실시예에 따라 1/16 계조를 표현한 도.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

410, 610, 810: 디더 마스크 710: 힐베르트 스페이스 필링 커브

720, 820: 픽셀

Claims (4)

1. 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서,

   입력되는 비디오 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시키는 역감마 보정 단계; 및

   디더 마스크 패턴을 사용하여 상기 역감마 보정 단계에서 발생하는 저계조에서의 의사윤곽을 제거하는 디더 하프토닝 단계를 포함하고,

   상기 디더 마스크 패턴은 스페이스 필링 커브 룰을 사용하여 반복적인 패턴 형성을 억제하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스페이스 필링 커브 룰는 힐베르트(Hilbert) 스페이스 필링 커브 룰인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 디더 마스크는 개의 픽셀로 하나의 클러스터를 형성하고,

   상기 클러스터로 계조를 표현하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 디더 마스크는 n가지의 디더 마스크 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.