KR20070073292A - 다계조 표현을 위한 디더링 장치 및 방법 - Google Patents

다계조 표현을 위한 디더링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다계조 표현을 위한 디더링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 다계조 표현을 위한 디더링 장치는, M+K 비트의 고계조 입력 영상을 M 비트의 저계조 출력 장치에 표현하기 위한 디더링 장치에 있어서, R 채널, G 채널, 및 B 채널에 대한 마스크 패턴을 구성하는 패턴값들을 임의로 결정되는 시드값(Seed Value)을 기준으로 선택함으로써 상기 채널들에 대한 마스크 패턴을 생성하는 마스크 패턴 생성 수단; 상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터를 이용하여 공간적 디더링을 위한 가중치를 결정하는 공간적 가중치 결정 수단; 및 상기 K 비트 LSB 데이터를 제외한 M 비트의 입력 영상 데이터에 상기 가중치를 반영함으로써 M 비트 데이터의 영상을 출력하는 출력 수단을 포함한다.
LCD, PDP, 칼라 프린터, 플렉스블(flexible) 디스플레이 장치, 및 모바일 디스플레이 장치 등 저계조 출력 장치로 고계조 입력 영상을 표현하는 경우에 있어서 컨투어(Contour) 등이 제거된 부드러운 고화질의 영상을 출력할 수 있는 효과가 있다.
마스크 패턴, 디더링(Dithering), 컨투어(Contour)

Description

다계조 표현을 위한 디더링 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DITHERING FOR MULTITONING}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다계조 표현을 위한 디더링 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 패턴 생성 수단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시간적 가중치 결정 수단의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 시간적 가중치 결정 방법을 나타내는 테이블이다.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 종래 기술에 따른 출력 영상과 본 발명의 실시예에 따른 출력 영상을 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다계조 표현을 위한 디더링 방법의 흐름을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
100: 마스크 패턴 생성수단 110: R 채널 마스크 패턴 생성부
120: G 채널 마스크 패턴 생성부 130: B 채널 마스크 패턴 생성부
200: 공간적 가중치 결정수단 300: 시간적 가중치 결정수단
310: 평균값 산출부 320: 프레임 가중치 결정부
400: 출력수단
본 발명은 다계조 표현을 위한 디더링 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, M+K 비트의 고계조 입력 영상의 디더링 처리를 통하여 M 비트의 저계조 출력 장치에 표현하기 위한 다계조 표현을 위한 디더링 장치 및 방법에 관한 것이다.
모니터, 스캐너, 프린터 등과 같은 색을 재현하는 디지털 영상 장치들은 사용자들의 다양한 요구를 충족시키기 위해, 그 기능이 다양해지고 고품질화되고 있으며, 각각의 사용 분야에 따라 서로 다른 색 공간(Color Space) 혹은 컬러 모델을 사용하고 있다. 칼라 모델에는 장치 의존적인 모델과 장치 독립적인 모델로 구분되는데, 전자의 경우로는 가법의 색 공간 모델인 RGB(Red, Green, Blue) 모델과 감법의 색 공간 모델인 CMYK 칼라 모델이 존재하며, 후자의 경우로는, CIE L*a*b* 모델, CIE XYZ 모델, CIE LUV 모델 등이 있다. CIE 칼라 모델은 조명 장치에 관한 표준을 정하는 국제 조명 위원회(International Commission on Illumination; ICI)에서 결정한 것이다. CIE_XYZ 칼라 모델은 RGB 3 자극값(Tristimulus Values)을 모두 양의 부호를 가지는 다른 3 자극값의 세트인 XYZ로 나타낸 것이다. 한편, 인 쇄 분야에서는 CMYK 색 공간을 사용하고 있으며, 인터넷 출력용 그래픽처럼 컴퓨터 모니터를 사용하는 분야에서는 RGB 색 공간을 사용한다.
한편, 고계조 입력 영상을 저계조 출력 장치에 표현하는 경우에 있어서 요구된 색상의 사용이 불가능할 때, 다른 계조 색의 도트 집합으로 섞어서 비슷한 색상을 표현하는 디더링(Dithering) 기법이 주로 사용된다. 예를 들면, 디스플레이 장치나 인쇄 장치에서 영상의 어떤 임의의 면 내의 흑색 도트와 백색 도트의 비율에 따라 화상 전체를 특정한 계조의 회색으로 표현할 수 있거나, 또는 적색 도트와 백색 도트의 비율에 따라 다양한 계조의 분홍색을 표현할 수 있는 것이다. 상기 디더링 기법은 저해상도를 가지는 출력 장치에서 영상의 사실감을 높이고 매끄럽지 못하고 울퉁불퉁한 윤곽선 등을 눈에 띄지 않도록 하기 위해 주로 사용된다.
이러한 종래의 디더링 기법은 출력 장치의 해상도보다 높은 해상도를 가지는 입력 영상 신호를 표현하기 위해 주로 사용되어 왔으며, 공간적 디더링(Spatial Dithering) 또는 시공간적 디더링(Spatial-temporal Dithering) 기법이 사용된다. 공간적 디더링을 이용한 종래의 기술들은 랜덤 발생기로부터 생성된 노이즈 신호를 입력 영상 신호의 LSB(Least Significant Bit; 최하위 비트)에 더해주기 때문에 화질의 열화가 발생한다는 문제가 있다. 또한, 시공간적 디더링을 이용한 종래의 기술들은, 규칙적인 마스크 패턴에 입력 신호를 더하여 디더링 신호를 생성하는 방법으로써 RGB 채널에 동일하게 처리하므로 인하여 채널 중첩 아티팩트(artifact)가 발생하는 등 화질의 열화가 발생한다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 저계조 출력 장치로 고계조 입력 영상을 표현하는 경우에 있어서 멀티토닝(Multitoning) 기법을 이용하여 고화질의 영상을 출력하기 위한, 다계조 표현을 위한 디더링 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다계조 표현을 위한 디더링 장치는, M+K 비트의 고계조 입력 영상을 M 비트의 저계조 출력 장치에 표현하기 위한 디더링 장치에 있어서, R 채널, G 채널, 및 B 채널에 대한 마스크 패턴을 구성하는 패턴값들을 임의로 결정되는 시드값(Seed Value)을 기준으로 선택함으로써 상기 채널들에 대한 마스크 패턴을 생성하는 마스크 패턴 생성 수단; 상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터를 이용하여 공간적 디더링을 위한 가중치를 결정하는 공간적 가중치 결정 수단; 및 상기 K 비트 LSB 데이터를 제외한 M 비트의 입력 영상 데이터에 상기 가중치를 반영함으로써 M 비트 데이터의 영상을 출력하는 출력 수단을 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다계조 표현을 위한 디더링 방법은, M+K 비트의 고계조 입력 영상을 M 비트의 저계조 출력 장치에 표현하기 위한 디더링 방법에 있어서, R 채널, G 채널, 및 B 채널에 대한 마스크 패턴 을 구성하는 패턴값들을 임의로 결정되는 시드값(Seed Value)을 기준으로 선택함으로써 상기 채널들에 대한 마스크 패턴을 생성하는 마스크 패턴 생성 단계; 상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터를 이용하여 공간적 디더링을 위한 가중치를 결정하는 공간적 가중치 결정 단계; 및 상기 K 비트 LSB 데이터를 제외한 M 비트의 입력 영상 데이터에 상기 가중치를 반영함으로써 M 비트 데이터의 영상을 출력하는 출력 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 미리 정의된, 다계조 표현을 위한 디더링 장치 및 방법을 설명하기 위한 블럭도 또는 흐름도들을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다계조 표현을 위한 디더링 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 도 1을 참조하여 상기 디더링 장치의 구성을 설명하면, 마스크 패턴 생성수단(100), 공간적 가중치 결정수단(200), 시간적 가중치 결정수 단(300), 및 출력수단(400)을 포함한다.
본 발명은 주로 출력 장치의 해상도보다 높은 해상도를 가지는 고계조의 입력 영상을 디더링 처리를 하여 저계조의 출력 장치에 표현하는 경우에 적용되므로, 1 이상의 정수인 M과 K의 합인 M+K 비트의 고계조 입력 영상을 M 비트의 저계조 출력 장치에 표현하는 경우의 실시예를 설명하기로 한다.
마스크 패턴 생성수단(100)은 R 채널, G 채널, 및 B 채널에 대한 마스크 패턴을 각각 생성하게 되는데, 상기 마스크 패턴을 구성하는 패턴값들을 선택할 때 시드값(Seed Value)을 먼저 결정한 후에 상기 시드값을 기준으로 하여 나머지 패턴값들을 선택함으로써 상기 채널들에 대한 마스크 패턴을 생성하게 된다. 마스크 패턴 생성수단(100)에 대해 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 패턴 생성수단(100)의 구성을 나타내는 도면이다. 상기 도 2를 참조하여 마스크 패턴 생성수단(100)의 구성을 살펴보면, R 채널 마스크 패턴 생성부(110), G 채널 마스크 패턴 생성부(120), 및 B 채널 마스크 패턴 생성부(130)을 포함한다.
먼저, R 채널 마스크 패턴 생성부(110)는 상기 R 채널의 마스크 패턴의 시드값을 랜덤 넘버 발생기(Pseudo-random number generator)에 의해 임의로 결정하게 된다. 여기서, 상기 시드값은 상기 마스크 패턴의 1 행 1 열의 패턴값으로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 결정된 시드값을 기준으로 시드값을 제외한 나머지 패턴값들을 결정하게 되는데, 상기 K가 2인 경우를 예로 들면, (1,1)의 좌표값인 시드값을 2로 설정을 하게 된다면, 나머지 0, 1, 3의 값을 (1,2), (2,1), 및 (2,2)에 임의로 배치할 수 있을 것이다. 이때, 상기 시드값을 제외한 나머지 패턴값들은 베이어(Bayer) 패턴값으로 결정하는 것이 바람직하다. 시드값은 모두 4 개가 임의로 만들어 질 수 있기에, 상기 R 채널의 마스크 패턴의 개수도 모두 4 개가 생성될 것이다. 즉, 상기 R 채널 마스크 패턴은 2K 개가 생성될 수 있는 것이다. 한편, 상기 베이어 패턴값의 결정 과정에 대해서는 이미 공지된 내용이므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기 R 채널 마스크 패턴이 생성된 후에는 G 채널 마스크 패턴을 생성하게 되는데, G 채널 마스크 패턴 생성부(120)는 상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들을 인버팅(Inverting)함으로써 상기 G 채널 마스크 패턴을 생성하게 된다. 상기 K가 2인 경우를 계속 예로 들면, 상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들의 좌표값을 시계 방향인 (1,1), (1,2), (2,2), (2,1) 순서대로 각각 2, 3, 1, 0으로 설정하였다면, 상기 G 채널 마스크 패턴의 패턴값은 (1,1) 좌표부터 시계 방향으로 각각 1, 0, 2, 3으로 결정될 것이다. 왜냐하면, (1,1) 좌표값의 2라는 숫자는 2 진법에는 10(2)이므로 각 자리수의 숫자를 인버팅시키면 01(2)이 되어 (1,1)좌표값의 패턴값이 1로 결정될 것이다. 마찬가지 방법으로 하면, (1,2) 좌표값의 3이라는 숫자는 2 진법에서 11(2)이므로 각 자리수의 숫자를 인버팅시키면 00(2)이 되어 (1,2) 좌표값의 패턴값이 0으로 결정될 것이고, (2,2) 좌표값의 1이라는 숫자는 2 진법에서 01(2)이므로 각 자리수의 숫자를 인버팅시키면 10(2)이 되어 (2,2) 좌표값의 패턴값이 2로 결정될 것이고, (2,1) 좌표값의 0이라는 숫자는 2 진법에서 00(2)이므로 각 자리수의 숫자를 인버팅시키면 11(2)이 되어 (2,1) 좌표값의 패턴값이 3으로 결정될 것이다.
상기 G 채널 마스크 패턴이 생성된 후에는 B 채널 마스크 패턴을 생성하게 되는데, B 채널 마스크 패턴 생성부(130)는 상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들을 시계 또는 반시계 방향으로 90 도 회전(Rotation)함으로써 상기 B 채널 마스크 패턴을 생성하게 된다. 상기 K가 2인 경우에서 상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들의 좌표값은 시계 방향인 (1,1), (1,2), (2,2), (2,1) 순서대로 각각 2, 3, 1, 0으로 설정되어 있으므로, 상기 B 채널 마스크 패턴의 패턴값은 (1,1) 좌표부터 시계 방향으로 각각 3, 1, 0, 2 (반시계 방향으로 90 도 회전한 경우)또는 0, 2, 3, 1 (시계 방향으로 90 도 회전한 경우)로 결정될 것이다.
상기와 같은 방식에 의해 생성되는 각 채널의 마스크 패턴의 개수를 살펴보면, 상기 K 가 2 인 경우에는 2*2 형태의 마스크 패턴이 4(= 22)개 생성되며, 상기 K 가 3 인 경우에는 2*4 또는 4*2 형태의 마스크 패턴이 8(= 23) 개 생성될 것이며, 상기 K 가 4 인 경우에는 4*4 형태의 마스크 패턴이 16(= 24) 개 생성될 것이다.
상기의 실시예에서는 K 값이 2인 경우를 설명함으로써 마스크 패턴이 2*2 구조로서 비교적 간단해 보이지만, K가 3 이상의 숫자인 경우에는 조금 더 복잡하게 처리될 것이며, 본 발명의 권리 범위는 상기 K가 3 이상인 경우에도 미침은 당업자 에게 당연할 것이다.
또한, 상기의 실시예에서는 R 채널 마스크 패턴을 생성한 후에 G 채널 마스크 패턴을 인버팅하여 생성하고 마지막으로 B 채널 마스크 패턴을 90 도 회전하여 생성하는 경우를 설명하였지만, 본 발명의 권리 범위가 G 채널 마스크 패턴 또는 B 채널 마스크 패턴을 먼저 생성한 후에 나머지 채널의 마스크 패턴을 인버팅 및 90 회전 방식에 의해 생성하는 경우에도 미칠 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자에게 자명하므로, 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이 각 채널들에 대한 마스크 패턴의 패턴값들이 결정되고 난 후에는 공간적 디더링을 위한 가중치를 결정하여야 한다. 그러므로, 상기 도 1의 공간적 가중치 결정수단(200)은 마스크 패턴 생성수단(100)에 의해 생성된 마스크 패턴을 구성하는 패턴 값들과 상기 입력 영상 중 K 비트로 구성된 LSB(Least Significant Bit; 최하위 비트) 데이터를 이용하여 공간적 디더링을 위한 가중치를 결정하게 된다.
구체적으로 설명하면, 공간적 가중치 결정 수단(200)은 상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터를 더한 결과치가 소정 임계치보다 큰 경우에는 상기 가중치를 1로 결정하고, 상기 결과치가 상기 임계치보다 작거나 같은 경우에는 상기 가중치를 0으로 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 임계치는 2K 에서 1을 뺀 값인 2K-1로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 K가 2인 경우를 계속 예로 들면, 상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들은 시계 방향인 (1,1), (1,2), (2,2), (2,1) 순서대로 각각 2, 3, 1, 0으로 설정되었고, 상기 G 채널 마스크 패턴의 패턴값은 상기 순서대로 각각 1, 0, 2, 3으로 설정되었고, 상기 B 채널 마스크 패턴의 패턴값은 상기 순서대로 각각 3, 1, 0, 2 (반시계 방향으로 90 도 회전한 경우)로 설정된 상태에서, 입력 영상의 최하위 비트인 2 bit의 LSB 데이터가 각 채널별로 입력된다고 가정한다. 이 경우 상기 임계치는 22-1(즉, 임계치는 3이 된다)이 된다. 만약, R 채널의 (1,1) 좌표에 3이 입력된다면, 이 입력값에 상기 R 채널의 마스크 패턴의 (1,1) 좌표의 패턴값인 2를 합한 결과치가 5가 되어 상기 임계치 3보다 큰 값이 되므로, 상기 공간적 디더링을 위한 가중치는 1이 될 것이다. 만약, G 채널의 (1,1) 좌표에 3이 입력된다면, 이 입력값에 상기 G 채널의 마스크 패턴의 (1,1) 좌표의 패턴값인 1를 합한 결과치가 4가 되어 상기 임계치 3보다 큰 값이 되므로, 상기 공간적 디더링을 위한 가중치는 1이 될 것이다. 만약, B 채널의 (2,2) 좌표에 1이 입력된다면, 이 입력값에 상기 B 채널의 마스크 패턴의 (2,2) 좌표의 패턴값인 0를 합한 결과치가 1가 되어 상기 임계치 3보다 작은 값이 되므로, 상기 공간적 디더링을 위한 가중치는 0이 될 것이다.
한편, 입력 영상이 연속적 정지 화상으로 구성되는 동영상인 경우에는 상기 입력 영상이 일정 시간 간격의 N(N은 1 이상의 정수) 개의 프레임으로 구성되게 되는데, 이 경우에는 시간적(Temporal) 디더링을 함께 고려하여야 한다. 즉, 시간적 가중치를 고려하기 위해서, 시간적 가중치 결정수단(300)은 상기 N 개 프레임의 평균값을 이용하여 시간적 디더링을 위한 가중치를 상기 N 개 프레임마다 각각 결정하게 된다.
시간적 디더링을 위한 가중치를 결정하는 것을 구체적으로 설명하기 위해 도 3과 도 4를 참조한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시간적 가중치 결정 수단(300)의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 상기 시간적 가중치를 결정하는 방법을 나타내는 테이블이다.
평균값 산출부(310)는 상기 N 개 프레임의 평균값을 산출하게 되는데, 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터가 가질 수 있는 값을 평균값으로 먼저 설정하게 된다. 즉, 0을 제외한 1 부터 2K-1 까지의 값을 평균값으로 산출할 수가 있는데, 상기 K가 2 인 경우를 다시 예로 들면, 01(2), 10(2), 11(2)이 평균값이 될 수 있다. 프레임 가중치 결정부(320)는 현재 시간 프레임의 가중치를 먼저 결정하고, 상기 결정된 현재 시간 프레임의 가중치에 따라 나머지 N-1 개 프레임의 가중치를 결정하게 된다.
상기 도 4를 참조하여 상기 K가 2 인 경우의 예를 설명하면, 상기 평균값 산출부(310)가 평균값을 01(2)로 산출하게 되면, 프레임 가중치 결정부(320)는 시간적 평균값을 유지하기 위해 4 개의 프레임 중에서 하나의 프레임만 가중치 1로 설정하여야 한다. 그러므로, 현재 프레임인 제 1 프레임의 가중치를 +1 로 설정하면, 나머지 제 2 프레임부터 제 4 프레임은 시간적 가중치가 모두 0이 될 것이고, 상기 제 1 프레임의 가중치를 0으로 설정하면, 제 2 프레임 내지 제 4 프레임 중 하나의 프레임의 가중치를 +1로 설정할 수 있다. 상기 도 4에서는 제 3 프레임의 가중치를 +1로 설정하고 있음을 알 수 있다.
또한, 상기 평균값 산출부(310)가 평균값을 10(2)로 산출하게 되면, 프레임 가중치 결정부(320)는 시간적 평균값을 유지하기 위해 4 개의 프레임 중에서 2 개의 프레임의 가중치를 1로 설정하여야 한다. 그러므로, 현재 프레임인 제 1 프레임의 가중치를 +1 로 설정하면, 제 3 프레임의 시간적 가중치를 1로 설정하고 나머지 프레임인 제 2 프레임과 제 4 프레임은 0이 될 것이고, 상기 제 1 프레임의 가중치를 0으로 설정하면, 제 2 프레임과 제 4 프레임의 가중치를 +1로 설정할 수 있고 나머지 제 3 프레임의 가중치는 0으로 설정될 것이다. 이때 상기 시간적 가중치를 연속적으로 1로 설정하거나 연속적으로 0으로 설정하지 않는 이유는 영상의 깜빡거림 현상인 플리커(Flicker)를 방지하기 위함이다.
또한, 상기 평균값 산출부(310)가 평균값을 11(2)로 산출하게 되면, 프레임 가중치 결정부(320)는 시간적 평균값을 유지하기 위해 4 개의 프레임 중에서 3 개의 프레임의 가중치를 1로 설정하여야 한다. 그러므로, 현재 프레임인 제 1 프레임의 가중치를 +1 로 설정하면, 나머지 제 2 프레임부터 제 4 프레임은 한 프레임만 제외하고 모두 시간적 가중치가 1이 될 것이고(상기 도 4에서는 제 3 프레임의 가중치가 0임), 상기 제 1 프레임의 가중치를 0으로 설정하면, 제 2 프레임 내지 제 4 프레임 모두의 가중치가 +1로 설정될 것이다.
상기와 같이 공간적 디더링을 위한 가중치와 시간적 디더링을 위한 가중치를 결정하고 난 후에는 이 가중치를 출력 과정에 반영하여야 하는바, 출력 수단(400)은 상기 입력 영상 중 상기 K 비트의 LSB 데이터를 제외한 M 비트의 입력 영상 데이터에 상기 0 또는 1로 결정된 가중치를 반영함으로써 M 비트 데이터의 영상을 출력하게 된다. 여기서, 만약 상기 가중치를 반영하지 않고 M+K 비트의 입력 영상 데이터 중 K 비트를 잘라내고 M 비트 데이터를 그대로 출력할 경우(Truncation)에는 컨투어(Contour)가 심하게 발생하여 화질의 열화가 생기게 되나, 상기 K 비트의 LSB 데이터의 값에 따라 다른 가중치를 부여하거나 시간적 간격을 가지는 프레임마다 다른 가중치를 부여할 경우에는 컨투어(Contour) 부분이 부드러운 면적 계조로 표현되므로 화질의 향상을 가져오게 되는 것이다. 이하에서는, 상기 가중치를 반영하여 출력 수단(400)에 의해 출력되는 영상과 종래 기술에 의해 출력되는 영상의 비교 화면을 도 5a, 도 5b, 및 도 5c를 참조하여 설명한다.
도 5a, 도 5b, 및 도 5c는 종래 기술에 따른 출력 영상과 본 발명의 실시예에 따른 출력 영상을 비교한 도면이다.
상기 도 5a는 8 비트의 입력 영상을 4 비트의 출력 장치에 표현하는 경우를 나타내고 있는데(즉, M=K=4 인 경우), 상단 왼쪽의 사진(511)은 8 비트의 입력 영상을 4 비트의 출력 장치에 표현하기 위해 LSB 4 비트를 짤라내기(Truncation)한 것인데, 상기 사진(511)에서 볼 수 있듯이 컨투어(Contour)가 눈에 띌 정도로 심하게 나타나 있음을 알 수 있다. 상단 오른쪽의 사진(512)은 종래 기술에 따른 디더링 방식으로서 R, G, B 채널의 각 마스크 패턴의 패턴값을 임의로 정하여 사용한 랜덤 디더링 방식을 적용한 경우인데, 상단 왼쪽의 사진(511)보다는 컨투어(Contour)가 줄었으나, 여전히 화질이 선명하지 못하다는 것을 알 수 있다. 하단의 사진(513)은 본 발명의 실시예에 따른 디더링 방식을 적용하여 영상을 출력한 것인데, 상단의 두 사진(511, 512)에 비해서 부드럽고 가장 선명하게 표현되고 있음을 알 수 있다.
상기 도 5b는 8 비트의 입력 영상을 5 비트의 출력 장치에 표현하는 경우를 나타내고 있는데(즉, M=5, K=3 인 경우), 상단 왼쪽의 사진(521)은 8 비트의 입력 영상을 5 비트의 출력 장치에 표현하기 위해 LSB 3 비트를 짤라내기(Truncation)한 것인데, 상기 사진(521)에서 볼 수 있듯이 여전히 컨투어(Contour)가 눈에 띌 정도로 나타나 있음을 알 수 있다. 상단 오른쪽의 사진(522)은 마찬가지로 R, G, B 채널의 각 마스크 패턴의 패턴값을 임의로 정하여 사용한 종래의 랜덤 디더링 방식을 적용한 경우인데, 상단 왼쪽의 사진(521)보다는 컨투어(Contour)가 줄었으나, 본 발명의 실시예에 따른 디더링 방식을 적용하여 영상을 출력한 하단의 사진(523)에 비하면 화질의 열화가 발생하고 있으며, 본 발명의 실시예를 적용한 하단의 사진(523)이 가장 고화질로 출력되고 있음을 알 수 있다.
상기 도 5c는 8 비트의 입력 영상을 6 비트의 출력 장치에 표현하는 경우를 나타내고 있는데(즉, M=6, K=2 인 경우), 입력 영상의 비트수와 출력 장치의 비트수의 차이가 2 비트로서 상기 도 5a와 상기 도 5b에 비해 전체적으로 컨투어(Contour)가 줄고 화질이 향상되어 있음을 알 수 있다. 하지만, 여기서도 상단 왼쪽의 사진(531)은 8 비트의 입력 영상을 6 비트의 출력 장치에 표현하기 위해 LSB 2 비트를 짤라내기(Truncation)하였기에 여전히 컨투어(Contour)가 남아 있음을 알 수 있으며, 상단 오른쪽의 사진(532)은 마찬가지로 R, G, B 채널의 각 마스크 패턴의 패턴값을 임의로 정하여 사용한 종래의 랜덤 디더링 방식을 적용한 경우로서, 상단 왼쪽의 사진(531)보다는 컨투어(Contour)가 감소되고 있음을 알 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 디더링 방식을 적용하여 영상을 출력한 하단의 사진(533)은 컨투어(Contour)나 아티팩트(Artifact)가 나타나지 않아 전체적으로 부드러운 고화질로 출력되고 있음을 알 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어, 즉 '~모듈' 또는 '~테이블' 등은 소프트웨어, FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 기능들을 수행한다. 그렇지만, 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이하에서는 시간적 순서에 따른 본 발명의 실시예를 도 6을 참조하여 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다계조 표현을 위한 디더링 방법의 흐름을 나타내는 도면이다.
M과 K가 1 이상의 정수일 때 M+K 비트의 입력 영상을 M 비트의 출력 장치에 표현하기 위한 디더링 방법에 있어서, 마스크 패턴 생성수단(100)은 R 채널, G 채널, 및 B 채널에 대한 마스크 패턴을 구성하는 패턴값들을 임의로 결정되는 시드값(Seed Value)을 기준으로 선택함으로써 상기 채널들에 대한 마스크 패턴을 생성하게 된다(S110). 상기 마스크 패턴의 생성은 R 채널 마스크 패턴, G 채널 마스크 패턴, B 채널 마스크 패턴의 순서대로 생성되는 것이 바람직한데, 각 채널의 마스크 패턴이 생성되는 과정을 구체적으로 설명한다.
R 채널 마스크 패턴 생성부(110)는 상기 R 채널의 마스크 패턴의 시드값을 랜덤 넘버 발생기(Pseudo-random number generator)에 의해 임의로 결정하고, 상기 결정된 시드값을 기준으로 상기 시드값을 제외한 나머지 패턴값들을 결정함으로써 2K 개의 R 채널 마스크 패턴을 생성하게 되며, 상기 시드값을 제외한 나머지 패턴값들은 베이어(Bayer) 패턴값으로 결정될 수 있다. 이때 상기 K 가 2 인 경우에는 2*2 형태의 마스크 패턴을 4 개 생성하며, 상기 K 가 3 인 경우에는 2*4 또는 4*2 형태의 마스크 패턴을 8 개 생성하며, 상기 K 가 4 인 경우에는 4*4 형태의 마스크 패턴을 16 개 생성하게 될 것이다.
G 채널 마스크 패턴 생성부(120)는 상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들을 인버팅함으로써 상기 G 채널 마스크 패턴을 생성하게 되며, B 채널 마스크 패턴 생성부(130)는 상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들을 시계 또는 반시계 방향으로 90 도 회전함으로써 상기 B 채널 마스크 패턴을 생성하게 된다.
공간적 가중치 결정수단(200)은 상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터를 이용하여 공간적 디더링을 위한 가중치를 결정하게 된다(S120). 좀 더 구체적으로 설명하면, 공간적 가중치 결정 수단(200)은 상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터를 더한 결과치가 소정 임계치보다 큰 경우에는 상기 가중치를 1로 결정하고, 상기 결과치가 상기 임계치보다 작거나 같은 경우에는 상기 가중치를 0으로 결정하게 되는 것이다. 여기서, 상기 임계치는 2K 에서 1을 뺀 값인 2K-1로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 입력 영상이 연속적 정지 화상으로 구성되는 동영상인 경우에는 상기 입력 영상이 일정 시간 간격의 N(N은 1 이상의 정수) 개의 프레임으로 구성되게 되는데, 이 경우에는 시간적(Temporal) 디더링을 함께 고려하여야 한다. 그러므로, 시간적 가중치 결정수단(300)이 상기 N 개 프레임의 평균값을 이용하여 시간적 디더링을 위한 가중치를 상기 N 개 프레임마다 각각 결정하게 된다(S130). 시간적 가중치를 결정하는 과정을 구체적으로 설명하면, 평균값 산출부(310)가 상기 N 개 프레임의 평균값을 산출하게 되는데 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터가 가질 수 있는 값인 1 내지 2K-1 로 산출하게 된다. 그리고, 프레임 가중치 결정부(320) 가 상기 산출된 평균값을 이용하여 현재 시간 프레임의 가중치를 결정하고, 상기 현재 시간 프레임의 가중치에 따라 나머지 N-1 개 프레임의 가중치도 결정하게 된다. 시간적 가중치도 공간적 가중치와 마찬가지로 0 또는 1의 값을 가지며, 특히 상기 현재 시간 프레임의 가중치는 0으로 설정하는 경우와 1로 설정하는 경우로 나누어 고려하게 되면 나머지 프레임의 가중치를 결정할 때 편리하다.
마지막으로, 출력 수단(400)은 상기 K 비트 LSB 데이터를 제외한 M 비트의 입력 영상 데이터에 상기 가중치를 반영함으로써 M 비트 데이터의 영상을 출력하게 된다(S140).
한편, 본 발명의 실시예에 따른 다계조 표현을 위한 디더링 장치의 권리 범위는 상기와 같은 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에도 미침은 당업자에게 자명하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, LCD, PDP, 칼라 프린터, 플렉스블(flexible) 디스플레이 장치, 및 모바일 디스플레이 장치 등 저계조 출력 장치로 고계조 입력 영상을 표현하는 경우에 있어서 컨투어(Contour) 등이 제거된 부드러운 고화질의 영상을 출력할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. M+K(M,K는 1 이상의 정수) 비트의 고계조 입력 영상을 M 비트의 저계조 출력 장치에 표현하기 위한 디더링 장치에 있어서,
    R 채널, G 채널, 및 B 채널에 대한 마스크 패턴을 구성하는 패턴값들을 임의로 결정되는 시드값(Seed Value)을 기준으로 선택함으로써 상기 채널들에 대한 마스크 패턴을 생성하는 마스크 패턴 생성 수단;
    상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB(Least Significant Bit) 데이터를 이용하여 공간적 디더링을 위한 가중치를 결정하는 공간적 가중치 결정 수단; 및
    상기 K 비트 LSB 데이터를 제외한 M 비트의 입력 영상 데이터에 상기 가중치를 반영함으로써 M 비트 데이터의 영상을 출력하는 출력 수단을 포함하는, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크 패턴 생성 수단은,
    상기 R 채널의 마스크 패턴의 시드값을 랜덤 넘버 발생기에 의해 임의로 결정하고, 상기 결정된 시드값을 기준으로 상기 시드값을 제외한 나머지 패턴값들을 결정함으로써 2K 개의 마스크 패턴을 생성하는 R 채널 마스크 패턴 생성부;
    상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들을 인버팅함으로써 상기 G 채널 마스크 패턴을 생성하는 G 채널 마스크 패턴 생성부; 및
    상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들을 시계 또는 반시계 방향으로 90 도 회전함으로써 상기 B 채널 마스크 패턴을 생성하는 B 채널 마스크 패턴 생성부를 포함하는, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 R 채널 마스크 패턴 생성부는,
    상기 K 가 2 인 경우에는 2*2 형태의 마스크 패턴을 4 개 생성하며, 상기 K 가 3 인 경우에는 2*4 또는 4*2 형태의 마스크 패턴을 8 개 생성하며, 상기 K 가 4 인 경우에는 4*4 형태의 마스크 패턴을 16 개 생성하는, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 R 채널 마스크 패턴 생성부는,
    상기 시드값을 제외한 나머지 패턴값들을 베이어(Bayer) 패턴값으로 결정하는, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간적 가중치 결정 수단은,
    상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터를 더한 결과치가 소정 임계치보다 큰 경우에는 상기 가중치를 1로 결정하고, 상기 결과치가 상기 임계치보다 작거나 같은 경우에는 상기 가중치를 0으로 결정하는, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 임계치는 2K 에서 1을 뺀 값인, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 영상이 일정 시간 간격의 N(N은 1 이상의 정수) 개 프레임으로 구성된 경우, 상기 N 개 프레임의 평균값을 이용하여 시간적 디더링을 위한 가중치를 상기 N 개 프레임마다 각각 결정하는 시간적 가중치 결정 수단을 더 포함하는, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 시간적 가중치 결정 수단은,
    상기 N 개 프레임의 평균값을 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터가 가질 수 있는 값인 1 내지 2K-1 로 산출하는 평균값 산출부; 및
    상기 산출된 평균값을 이용하여 현재 시간 프레임의 가중치를 결정하고, 상 기 현재 시간 프레임의 가중치에 따라 나머지 N-1 개 프레임의 가중치를 결정하는 프레임 가중치 결정부를 포함하는, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 현재 시간 프레임의 가중치는 0 또는 1의 값을 가지는, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 시드값은,
    상기 마스크 패턴의 1 행 1 열의 값인, 다계조 표현을 위한 디더링 장치.
  11. M+K(M,K는 1 이상의 정수) 비트의 고계조 입력 영상을 M 비트의 저계조 출력 장치에 표현하기 위한 디더링 방법에 있어서,
    R 채널, G 채널, 및 B 채널에 대한 마스크 패턴을 구성하는 패턴값들을 임의로 결정되는 시드값(Seed Value)을 기준으로 선택함으로써 상기 채널들에 대한 마스크 패턴을 생성하는 마스크 패턴 생성 단계;
    상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB(Least Significant Bit) 데이터를 이용하여 공간적 디더링을 위한 가중치를 결정하는 공간적 가중치 결정 단계; 및
    상기 K 비트 LSB 데이터를 제외한 M 비트의 입력 영상 데이터에 상기 가중치 를 반영함으로써 M 비트 데이터의 영상을 출력하는 출력 단계를 포함하는, 다계조 표현을 위한 디더링 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 마스크 패턴 생성 단계는,
    상기 R 채널의 마스크 패턴의 시드값을 랜덤 넘버 발생기에 의해 임의로 결정하고, 상기 결정된 시드값을 기준으로 상기 시드값을 제외한 나머지 패턴값들을 결정함으로써 2K 개의 마스크 패턴을 생성하는 R 채널 마스크 패턴 생성 단계;
    상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들을 인버팅함으로써 상기 G 채널 마스크 패턴을 생성하는 G 채널 마스크 패턴 생성 단계; 및
    상기 R 채널의 마스크 패턴의 패턴값들을 시계 또는 반시계 방향으로 90 도 회전함으로써 상기 B 채널 마스크 패턴을 생성하는 B 채널 마스크 패턴 생성 단계를 포함하는, 다계조 표현을 위한 디더링 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 R 채널 마스크 패턴 생성 단계는,
    상기 K 가 2 인 경우에는 2*2 형태의 마스크 패턴을 4 개 생성하며, 상기 K 가 3 인 경우에는 2*4 또는 4*2 형태의 마스크 패턴을 8 개 생성하며, 상기 K 가 4 인 경우에는 4*4 형태의 마스크 패턴을 16 개 생성하는, 다계조 표현을 위한 디더 링 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 R 채널 마스크 패턴 생성부는,
    상기 시드값을 제외한 나머지 패턴값들을 베이어(Bayer) 패턴값으로 결정하는, 다계조 표현을 위한 디더링 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 공간적 가중치 결정 수단은,
    상기 패턴 값들과 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터를 더한 결과치가 소정 임계치보다 큰 경우에는 상기 가중치를 1로 결정하고, 상기 결과치가 상기 임계치보다 작거나 같은 경우에는 상기 가중치를 0으로 결정하는, 다계조 표현을 위한 디더링 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 임계치는 2K 에서 1을 뺀 값인, 다계조 표현을 위한 디더링 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 입력 영상이 일정 시간 간격의 N(N은 1 이상의 정수) 개 프레임으로 구 성된 경우, 상기 N 개 프레임의 평균값을 이용하여 시간적 디더링을 위한 가중치를 상기 N 개 프레임마다 각각 결정하는 시간적 가중치 결정 단계를 더 포함하는, 다계조 표현을 위한 디더링 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 시간적 가중치 결정 단계는,
    상기 N 개 프레임의 평균값을 상기 입력 영상의 K 비트 LSB 데이터가 가질 수 있는 값인 1 내지 2K-1 로 산출하는 평균값 산출 단계; 및
    상기 산출된 평균값을 이용하여 현재 시간 프레임의 가중치를 결정하고, 상기 현재 시간 프레임의 가중치에 따라 나머지 N-1 개 프레임의 가중치를 결정하는 프레임 가중치 결정 단계를 포함하는, 다계조 표현을 위한 디더링 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 현재 시간 프레임의 가중치는 0 또는 1의 값을 가지는, 다계조 표현을 위한 디더링 방법.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 시드값은,
    상기 마스크 패턴의 1 행 1 열의 값인, 다계조 표현을 위한 디더링 방법.
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