KR20060092027A - 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치 - Google Patents

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KR20060092027A
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윤상진
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 화상처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력되는 영상신호의 모션 정보를 효율적으로 검출할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른, 외부에서 입력되는 영상신호의 모션(motion) 정보를 검출하는 모션 검출부를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치에 있어서, 상기 모션 검출부는 상기 영상신호를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리부; 상기 이전 프레임(N-1)과 현재 프레임(N)의 R(Red), G(Green), B(Blue)의 영상신호를 휘도신호로 변환하는 Y 신호 변환부; 상기 Y 신호 변환부로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 휘도신호를 이용하여 블럭 단위로 모션 유무를 검출하는 블럭 모션 검출부; 및 상기 블럭 모션 검출부로부터 입력되는 블럭 단위의 모션 유무의 정보를 카운터하여 한 프레임 동안 모션 유무를 판단하는 모션 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치{Image Processing Device for Plasma Display Panel}
도 1은 종래 3전극 교류 면방전형 PDP의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 계조를 구현하는 방법을 나타낸 도이다.
도 3은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 의사윤곽 노이즈가 나타나는 일예를 나타낸 도이다.
도 4는 도 3의 의사윤곽 노이즈를 설명하기 위하여 나타낸 도이다.
도 5는 종래 프레임당 입력되는 각 계조들의 발광 중심을 나타낸 그래프이다.
도 6은 종래 의사윤곽 노이즈 제거를 위한 추출된 계조의 수를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 화상처리 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 검출부를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 블럭 모션 검출부의 동작 특성을 설명하기 위한 도이다.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****
710; 역감마 보정부 720; 이득 제어부
730, 800; 모션 검출부 740; 제1 하프토닝부
750; 제1 서브필드 맵핑부 760; 제2 하프토닝부
770; 제2 서브필드 맵핑부 810; 프레임 메모리부
820; Y 신호 변환부 830, 900; 블럭 모션 검출부
840; 모션 판단부 910; 저역 통과 필터부
920; 제1 연산부 930; 제2 연산부
940; 블럭 모션 판단부
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널 화상처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력되는 영상신호의 모션 정보를 효율적으로 검출할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel)은 전면기판과 후면기판 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이루는 것으로, 각 셀 내에는 네온(Ne), 헬륨(He) 또는 네온 및 헬륨의 혼합기체(Ne+He)와 같은 주 방전 기체와 소량의 크세논을 함유하는 불활성 가스가 충진되어 있다. 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 불활성 가스는 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)을 발생하고 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상이 구현된다. 이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널은 얇고 가벼운 구성이 가능하므로 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.
도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 구조를 나타낸 도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널은 화상이 디스플레이 되는 표시면인 전면 글라스(101)에 스캔 전극(102)과 서스테인 전극(103)이 쌍을 이뤄 형성된 복수의 유지전극쌍이 배열된 전면기판(100) 및 배면을 이루는 후면 글라스(111) 상에 전술한 복수의 유지전극쌍과 교차되도록 복수의 어드레스 전극(113)이 배열된 후면기판(110)이 일정거리를 사이에 두고 평행하게 결합된다.
전면기판(100)은 하나의 방전셀에서 상호 방전시키고 셀의 발광을 유지하기 위한 스캔 전극(102) 및 서스테인 전극(103), 즉 투명한 ITO(Indium Thin Oxide) 물질로 형성된 투명 전극(a)과 금속 재질로 제작된 버스 전극(b)으로 구비된 스캔 전극 및 서스테인 전극(103)은 방전 전류를 제한하며 전극 쌍 간을 절연시켜주는 하나 이상의 유전체층(104)에 의해 덮혀지고, 상부 유전체층(104) 상면에는 방전 조건을 용이하게 하기 위하여 산화마그네슘(MgO)을 증착한 보호층(105)이 형성된다.
후면기판(110)은 복수개의 방전 공간 즉, 방전셀을 형성시키기 위한 스트라이프 타입(또는 웰 타입)의 격벽(112)이 평행을 유지하여 배열된다. 또한, 어드레스 방전을 수행하여 진공자외선을 발생시키는 다수의 어드레스 전극(113)이 격벽(112)에 대해 평행하게 배치된다. 후면기판(110)의 상측면에는 어드레스 방전시 화 상표시를 위한 가시광선을 방출하는 R, G, B 형광체(114)가 도포된다. 어드레스 전극(113)과 형광체(114) 사이에는 어드레스 전극(113)을 보호하기 위한 하부 유전체층(115)이 형성된다.
도 2는 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 계조를 구현하는 방법을 나타낸 것이다. 도 2를 참조하여 플라즈마 디스플레이 패널의 화상계조를 구현하는 방법을 살펴보면, 플라즈마 디스플레이 패널은 한 프레임을 발광횟수가 다른 여러 서브필드로 나누어 구동하고 있다.
각 서브필드는 다시 방전을 균일하게 일으키기 위한 리셋 기간, 방전 셀을 선택하기 위한 어드레스 기간 및 방전횟수에 따라 계조를 구현하는 서스테인 기간으로 나뉘어진다. 예를 들어, 256 계조로 화상을 표시하고자 하는 경우에 1/60 초에 해당하는 프레임 기간(16.67ms)은 8개의 서브필드들로 나누어지게 된다.
아울러, 8개의 서브 필드들 각각은 어드레스 기간과 서스테인 기간으로 다시 나누어지게 된다. 여기서, 각 서브필드의 리셋기간 및 어드레스 기간은 각 서브필드마다 동일한 반면에 서스테인 기간은 각 서브필드에서 2n(n=0,1,2,3,4,5,6,7)의 비율로 증가된다. 이와 같이 각 서브필드에서 서스테인 기간이 달라 지게 되므로 화상의 계조를 구현할 수 있게 된다.
한편, 상술한 서브필드 방식으로 동영상을 표시하게 되면, 계조에 따라 움직이는 물체 주위에 눈에 거슬리는 윤곽들이 나타나게 되어 표시품질이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 의사 윤곽 노이즈는 '폴스 콘터(false contour)'라고도 불리 운다.
의사 윤곽 노이즈는 육안이 화면 상에서 움직이는 물체를 추종하는 성향과, 육안이 한 프레임 동안 망막의 고정된 위치에서 움직이는 물체를 추종하는 성향 및 한 프레임 동안 망막의 고정된 위치에서 움직이는 물체 주변에 인접하는 픽셀들의 밝기까지 함께 누적되어 실제 밝기와 다른 밝기를 사람이 인지하는 데에 그 원인이 있다.
예를 들면, 물체가 도 3과 같이 2 pixels/frame의 속도로 우측으로 이동하면 '127'의 계조와 '128'의 계조가 우측으로 이동하면서 픽셀이 '127'의 계조로 방전된 후에 '128'의 계조로 방전이 일어나게 된다. 이때 움직이는 물체의 윤곽 부분에는 계조 변화에 따른 밝기보다 밝은 밝기의 윤곽 노이즈가 발생한다.
다시 말하여, '127'의 계조와 '128'의 계조가 우측으로 이동하면 도 4에서 관찰자는 (A) 궤적으로 움직이는 물체를 추종할 때 127의 계조로 그리고 (C)의 궤적으로 움직이는 물체를 추종할 때 128의 계조로 밝기를 인식하지만 그 경계부의 (B)의 궤적으로 움직이는 물체를 추종할 때 255의 계조로 밝기를 인식하게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 다음과 같은 방법으로 의사윤곽 노이즈를 줄이려고 시도한 바 있다.
먼저, 도 5와 같이, 프레임 당 입력 계조의 발광 중심을 계산하고, 이를 토대로 발광 중심들의 평균 궤적을 계산한다. 이 후, 계산된 발광 중심 중에서 평균 궤적의 문턱값(threshold)내에서 발광 중심을 포함하는 실제 계조들을 추출하고, 추출된 계조값들을 바탕으로 나머지 오차확산(Error Diffussion)이나 디더링 (Dithering)과 같은 이미지 프로세싱(image processing)으로 영상신호를 처리하여 보상한다.
한편, 종래의 의사윤곽 노이즈 제거 방법은 다음 도 6과 같이, 인접한 계조레벨의 발광 중심히 급격하게 변하지 않도록 적은 수의 실제 계조만으로 전체 계조를 표현해야 하고, 나머지 계조에 대해서는 상술한 바와 같이 오차확산이나 디더링과 같은 이미지 프로세싱을 통해 표현을 해야한다. 이 때문에 의사 윤곽 노이즈는 감소하나 부족한 계조를 표현하기 위해서 사용되는 이미지 프로세싱에 의한 노이즈가 증가하는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 외부에서 입력되는 영상신호의 모션 정보를 검출하는 모션 검출부를 구비하여, 동영상의 모션 유모 및 그 정도에 따라 영상신호를 보정하여 이미지 프로세싱의 문제점을 개선하고자 하였다.
하지만, 종래에는 노이즈로 인해 영상신호에 디스터번스(disturbunce)가 발생할 때, 잘못된 모션 정보로 판단되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치 및 화상처리 방법을 개선하여, 입력되는 영상신호의 모션 정보를 효율적으로 검출할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 동영상 구현시 상대적으로 나타나는 의사윤곽 노이즈와 이미지 프로세싱에 의한 디더 노이즈 및 선명도 특성 저하를 억제하여 화질을 개선시 킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 외부에서 입력되는 영상신호의 모션(motion) 정보를 검출하는 모션 검출부를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치에 있어서, 상기 모션 검출부는 상기 영상신호를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리부; 상기 이전 프레임(N-1)과 현재 프레임(N)의 R(Red), G(Green), B(Blue)의 영상신호를 휘도신호로 변환하는 Y 신호 변환부; 상기 Y 신호 변환부로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 휘도신호를 이용하여 블럭 단위로 모션 유무를 검출하는 블럭 모션 검출부; 및 상기 블럭 모션 검출부로부터 입력되는 블럭 단위의 모션 유무의 정보를 카운터하여 한 프레임 동안 모션 유무를 판단하는 모션 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 블럭 모션 검출부는 상기 Y 신호 변환부에서 입력되는 영상신호의 계조값의 평균값을 블럭 단위로 구하는 저역 통과 필터부; 상기 저역 통과 필터부로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 영상신호의 계조값 차이가 발생하는 픽셀을 개수를 블럭 단위로 연산하는 제1 연산부; 상기 저역 통과 필터부로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 영상신호의 상기 평균값의 차이값을 연산하는 제2 연산부; 및 상기 제1 연산부에서 입력되는 픽셀 개수을 소정의 제1 문턱값과 비교하고, 상기 제2 연산부에서 입력되는 평균값의 차이값을 소정의 제2 문턱값과 비교하여 블럭 단위의 모션 유무를 판단하는 블럭 모션 판단부를 포함하는 것을 특 징으로 한다.
본 발명의 모션 판단부는 상기 모션이 발생한 블럭의 개수를 소정의 제3 문턱값과 비교하여 모션 유무를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모션 유무에 따라 영상신호 처리 경로가 서로 다른 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모션이 발생한 동영상 신호는 제1 룩업 테이블을 이용하여 하프토닝되고, 서브필드 맵핑되며, 모션이 없는 정지영상 신호는 제2 룩업 테이블을 이용하여 하프토닝되고, 서브필드 맵핑되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 블럭 단위로 모션을 검출하고, 판단하여 한 프레임 동안의 모션을 검출한다. 이때, 저역 통과 필터를 구비하여 블럭 단위의 평균값을 구할 수 잇다. 또한, 블럭 내의 픽셀의 계조값 차이를 이용하여 블럭의 모션 유무를 판단한다. 이로써, 모션 검출을 보다 효율적으로 할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 화상처리 장치를 나타낸 블럭도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치는 역감마 보정부(710), 이득 제어부(720), 모션 검출부(730), 제1 하프토닝부(740), 제1 서브필드 맵핑부(750), 제2 하프토닝부(760) 및 제2 서브필드 맵핑부(770)를 구비한다.
역감마 보정부(710)는 미리 저장된 감마 데이타를 통하여 입력되는 영상신호를 감마 보정하여, 입력되는 영상신호의 계조값에 따른 표시되는 휘도값을 선형적으로 변환시킨다.
이득 제어부(720)는 역감마 조정부(710)에 의해 보정된 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 영상신호에 대하여 사용자(User) 또는 세트 메이커(Set maker)에 의해 조정될 수 있는 이득값을 곱하여 적색, 녹색 및 청색 별로 이득(gain)을 조정한다.
이때, 이득 제어부(720)에 의해 사용자 또는 세트 메이커는 자신이 원하는 색온도를 설정할 수 있다.
모션 검출부(730)는 이득제어부(720)로부터 입력되는 영상신호의 모션 유무를 검출한다.
이때, 모션이 발생한 동영상 신호는 제1 룩업 테이블을 이용하여 제1 하프토닝부(740)에서 하프토닝되고, 제1 서브필드 맵핑부(750)에서 서브필드 맵핑된다.
또한, 모션이 없는 정지영상 신호는 제2 룩업 테이블을 이용하여 제2 하프토닝부(760)에서 하프토닝되고, 제2 서브필드 맵핑부(770)에서 서브필드 맵핑된다.
본 발명의 일실시예에 따른 모션 검출부(730)에 관한 보다 상세한 설명은 이후 기술하기로 한다.
제1 하프토닝부(740) 및 제2 하프토닝부(760)는 이득 제어부(720)로부터 입력되는 영상신호에 대하여 오차 성분을 인접 픽셀들로 확산시킴으로써, 계조값에 따라 표시되는 휘도값을 미세하게 조절하여 계조 표현력을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 방법을 오차 확산 방법이라 하며, 하프토닝부는 오차 확산 외에, 디더링 방법 을 이용할 수 있다.
제1 서브필드 맵핑부(750) 및 제2 서브필드 맵핑부(770)는 제1 및 제2 하프토닝부(740, 760)로부터 입력된 영상신호를 미리 설정된 서브필드 맵핑 테이블에 맵핑한다.
이후, 제1 및 제2 서브필드 맵핑부(750, 770)로부터 출력되는 영상신호 데이터를 플라즈마 디스플레이 패널의 해상도 포맷에 적합하게 변환시키는 데이터 정렬부(미도시) 및 데이터 정렬부로부터 변환된 영상신호 데이터를 플라즈마 디스플레이 패널의 어드레스전극의 구동장치로 공급하는 데이터 구동부(미도시)를 구동시킴으로써 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 구현하게 된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 모션 검출부를 설명하기 위한 블럭도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시에에 따른 모션 검출부(800)는 프레임 메모리부(810), Y 신호 변환부(820), 블럭 모션 검출부(830) 및 모션 판단부(840)를 구비한다.
프레임 메모리부(810)는 영상신호를 프레임 단위로 저장한다.
Y 신호 변환부(820)는 이전 프레임(N-1)과 현재 프레임(N)의 R(Red), G(Green), B(Blue)의 영상신호를 휘도신호로 변환한다.
블럭 모션 검출부(830)는 Y 신호 변환부(820)로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 휘도신호를 이용하여 블럭 단위로 모션 유무를 검출한다.
이때, 블럭 모션 검출부는 블럭 단위의 모션 유무를 검출하기 위해 저역 통과 필터부, 제1 연산부, 제2 연산부 및 블럭 모션 판단부를 구비한다.
모션 판단부(840)는 블럭 모션 검출부(830)로부터 입력되는 블럭 단위의 모션 유무의 정보를 카운터하여 한 프레임 동안 모션 유무를 판단한다.
이때, 모션 판단부(840)는 모션이 발생한 블럭의 개수를 소정의 제3 문턱값과 비교하여 모션 유무를 판단한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 블럭 모션 검출부의 동작 특성을 설명하기 위한 도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 블럭 모션 검출부(900)는 저역 통과 필터부(910), 제1 연산부(920), 제2 연산부(930) 및 블럭 모션 판단부(940)를 구비한다.
저역 통과 필터부(910)는 Y 신호 변환부에서 입력되는 영상신호의 계조값의 평균값을 블럭 단위로 구한다.
이때, 저역 통과 필터부(910)는 N*M의 마스크를 이용하여 인접한 셀들에 대한 평균을 구하므로, 에버리지 필터(average filter)라고 지칭하기도 한다.
제1 연산부(920)는 저역 통과 필터부(910)로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 영상신호의 계조값 차이가 발생하는 픽셀을 개수를 블럭 단위로 연산한다. 즉, 블럭 내의 픽셀들의 계조값 변화를 연산한다.
제2 연산부(930)는 저역 통과 필터부(910)로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 영상신호의 평균값의 차이값을 연산한다.
블럭 모션 판단부(940)는 제1 연산부(920)에서 입력되는 픽셀 개수을 소정의 제1 문턱값과 비교하고, 제2 연산부(930)에서 입력되는 평균값의 차이값을 소정의 제2 문턱값과 비교하여 블럭 단위의 모션 유무를 판단한다.
이때, 제1 문턱값 및 제2 문턱값은 임의로 설정 가능하다.
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 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치 및 화상처리 방법을 개선함으로써, 입력되는 영상신호의 모션 정보를 효율적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한, 동영상 구현시 상대적으로 나타나는 의사윤곽 노이즈와 이미지 프로세싱에 의한 디더 노이즈 및 선명도 특성 저하를 억제하여 화질을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 외부에서 입력되는 영상신호의 모션(motion) 정보를 검출하는 모션 검출부를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치에 있어서,
    상기 모션 검출부는
    상기 영상신호를 프레임 단위로 저장하는 프레임 메모리부;
    상기 이전 프레임(N-1)과 현재 프레임(N)의 R(Red), G(Green), B(Blue)의 영상신호를 휘도신호로 변환하는 Y 신호 변환부;
    상기 Y 신호 변환부로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 휘도신호를 이용하여 블럭 단위로 모션 유무를 검출하는 블럭 모션 검출부; 및
    상기 블럭 모션 검출부로부터 입력되는 블럭 단위의 모션 유무의 정보를 카운터하여 한 프레임 동안 모션 유무를 판단하는 모션 판단부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블럭 모션 검출부는
    상기 Y 신호 변환부에서 입력되는 영상신호의 계조값의 평균값을 블럭 단위로 구하는 저역 통과 필터부;
    상기 저역 통과 필터부로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 영상신 호의 계조값 차이가 발생하는 픽셀을 개수를 블럭 단위로 연산하는 제1 연산부;
    상기 저역 통과 필터부로부터 입력되는 이전 프레임과 현재 프레임의 영상신호의 상기 평균값의 차이값을 연산하는 제2 연산부; 및
    상기 제1 연산부에서 입력되는 픽셀 개수을 소정의 제1 문턱값과 비교하고, 상기 제2 연산부에서 입력되는 평균값의 차이값을 소정의 제2 문턱값과 비교하여 블럭 단위의 모션 유무를 판단하는 블럭 모션 판단부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모션 판단부는
    상기 모션이 발생한 블럭의 개수를 소정의 제3 문턱값과 비교하여 모션 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모션 유무에 따라 영상신호 처리 경로가 서로 다른 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    모션이 발생한 동영상 신호는 제1 룩업 테이블을 이용하여 하프토닝되고, 서 브필드 맵핑되며,
    모션이 없는 정지영상 신호는 제2 룩업 테이블을 이용하여 하프토닝되고, 서브필드 맵핑되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치.
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