KR20100004718A - 영상표시기기 및 영상표시 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상표시기기에 관한 것으로, 특히 120Hz의 재생빈도를 가지는 영상표시기기에 관한 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기는 영상신호를 입력받기 위한 영상신호 입력부; 및, 상기 입력되는 영상신호의 움직임 변화량에 따른 프레임 비교 레벨을 설정하고, 상기 설정된 프레임 비교 레벨을 기준으로 움직임 예측을 수행하여 가상 프레임을 생성하는 프레임 비율 조절부를 포함하여 구성된다.

가상 프레임, 비교 프레임 개수

Description

영상표시기기 및 영상표시 방법{Apparatus and method for image display}

본 발명은 영상표시기기에 관한 것으로, 특히 120Hz의 재생빈도를 가지는 영상표시기기에 관한 것이다.

최근 영상표시기기의 기술이 발전하여 방송신호를 디스플레이하는 방식도 발전하고, 그에 따라 최근에는 120Hz 구동의 영상표시기기가 개발, 시판되고 있으며, 이는 120프레임 표시, 배속 구동 등등 여러 가지 명칭으로 불리고 있다.

이것은 그동안의 영상표시기기가 초당 60프레임, 즉 1초에 60장의 그림을 보여주는 방식이었는데, 이 프레임과 프레임 사이에 새로운 프레임을 한 장 더 끼워넣어서 1초에 120장의 그림을 보여주는 방식이다.

이에 따라 스포츠와 같은 빠른 화면의 영상에서 눈에 보이는 반응속도 'MPRT'(Moving Picture Response Time)가 향상됨으로 모션 블러(Motion Blur)와 같은 현상이 덜 발생하게 된다.

여기에서 상기 60프레임을 120 프레임으로 변환하는 방법은 더블링(dubling) 방법 및 새로운 프레임(New Frame) 생성 방법이 있다.

상기 더블링(dubling) 방법은 똑같은 프레임을 2번 반복하여 디스플레이하는 방법으로 각각의 프레임과 동일한 프레임을 복사하여 120 프레임으로 변환하는 것이며, 상기 새로운 프레임을 생성하는 방법은 프레임과 프레임 사이의 동작을 분석해서 일종의 화면 보간을 통해 새로운 중간 프레임을 만들어 내는 방법이다.

대개 정지영상의 경우 영상의 움직임이 많이 없기 때문에 60 프레임을 더블링하여 120 프레임으로 구성하여도 화면을 시청하는데에는 별 무리가 없지만, 움직임이 많은 동영상의 경우 상기 더블링을 하게 되면 똑같은 프레임이 2번 반복됨에 따라 영상이 끊기는 듯한 현상이 발생한다.

따라서, 상기 120 Hz를 구현하는 방법으로 대개 새로운 프레임을 생성하는 방법을 사용하고 있으며, 이로써 시간을 잘게 쪼개서 반응속도를 높이는 효과를 기대할 수 있고, 보간이라는 끼워 넣기로 통해 어두워지거나 밝아지는 부작용 없이 화면전환을 꾀할 수 있다.

즉, 상기 새로운 프레임을 생성하는 방법은 이른바 '중간 화상 예측 보간법'이라는 알고리즘에 의해 구현되는데, 이는 60Hz 신호에서 보여지는 60개의 프레임 중 각 프레임 사이에 중간값의 위치 변화를 고 수준의 연산처리 칩에 의해 예측하여 만들어진 새로운 프레임을 끼워 넣는 보간 방식을 뜻한다. 예를 들어 1/2/3/4….이라는 화면 정수 사이에 1/1.5/2/2.5… 와 같이 중간값을 넣는 것이다.

다시 말해서, 기존에는 현재 프레임과 이전 프레임을 비교하여 움직임 예측을 수행하고, 그에 따라 상기 현재 프레임과 이전 프레임 사이에 넣을 가상 프레임을 생성한다.

그러나, 이와 같은 종래 기술은 현재 프레임과 이전 프레임만을 비교하여 가 상 프레임을 생성함으로써 사용자에게 최적 화질의 영상을 제공할 수 없는 문제점이 있다.

즉, 최근 보급되는 120Hz 영상표시기기에서 일부 장면에 움직임 보상의 퍼포먼스를 넘는 빠른 움직임의 영상이 들어옴으로 인해 영상 일그러짐 등의 할로(Halo) 현상이 발생하여 영상의 최적 화질 구현이 어려움이 있다.

본 발명에 따른 실시 예에서는 입력 영상의 움직임 정도에 따라 가상 프레임 생성을 위한 비교 프레임의 수를 조정하여 움직임 예측의 정확도를 높여 최적 화질을 구현할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기는 영상신호를 입력받기 위한 영상신호 입력부; 및, 상기 입력되는 영상신호의 움직임 변화량에 따른 프레임 비교 레벨을 설정하고, 상기 설정된 프레임 비교 레벨을 기준으로 움직임 예측을 수행하여 가상 프레임을 생성하는 프레임 비율 조절부를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기의 영상표시방법은 외부로부터 영상신호가 입력되는 단계; 및, 상기 입력되는 영상신호의 움직임 변화량에 따른 프레임 비교 레벨을 기준으로 가상 프레임을 생성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기 및 영상표시방법은 가상 프레임 생성시 입력 영상의 움직임 변화량에 따라 움직임 예측 수행을 위한 비교 프레임 수를 가변적으로 설정함으로 120Hz 성능 구현을 최적화함으로써, 액션영화 등의 움직 임 변화가 심한 영상에서의 할로(Halo)나 블러(Blur) 현상을 사전에 방지하여 사용자에게 최적 화질의 영상을 제공할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기의 가상 프레임 생성을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기의 영상표시 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 영상신호를 입력받기 위한 영상 입력부(10)와, 상기 영상 입력부(10)를 통해 입력된 영상신호의 움직임 변화량에 따른 프레임 비교 레벨을 설정하고, 상기 설정 된 프레임 비교 레벨을 기준으로 움직임 예측을 수행하여 가상 프레임을 생성하는 프레임 비율 조절부(20)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 프레임 비율 조절부(20)는 입력되는 영상신호를 프레임 단위로 저장하는 메모리(20)와, 상기 영상신호의 움직임 변화량을 판단하는 움직임 변화량 판단부(30)와, 상기 판단된 움직임 변화량을 기준으로 가상 프레임을 생성하기 위한 프레임 비교 레벨을 설정하는 프레임 비교 레벨 설정부(40)와, 상기 설정된 프레임 비교 레벨을 기준으로 상기 메모리(20)에 저장된 프레임의 움직임 예측에 따른 가상 프레임을 생성하는 프레임 생성부(50)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기의 동작에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

영상 입력부(10)를 통해 영상신호가 입력되면, 상기 프레임 비율 조절부(20)는 상기 입력되는 영상신호의 움직임 변화량에 따라 프레임 비교 레벨을 설정하고, 상기 설정된 프레임 비교 레벨을 기준으로 움직임 예측을 수행하여, 가상 프레임을 생성한다.

즉, 메모리(30)는 상기 입력되는 영상신호를 프레임 단위로 저장한다.

여기에서, 상기 프레임 단위로 상기 입력 영상신호를 저장하는 이유는 가상 프레임 생성에 따른 움직임 예측을 위해서이다.

또한, 상기 입력되는 영상신호의 움직임 변화량이 크면(입력 영상신호의 움직임 정도가 심하면) 상기 가상 프레임을 생성하기 위해 비교되는 프레임 수가 많아지기 때문에 상기 입력되는 영상신호의 출력을 일정 시간 딜레이시키기 위함이 다.

움직임 변화량 판단부(40)는 상기 입력된 영상신호를 분석하여, 입력 영상의 움직임 변화량을 판단한다.

여기에서, 상기 움직임 변화량 판단부(40)는 상기 입력되는 영상신호의 프레임별 평균 휘도 레벨(APL:Average Picture Level)을 검출하고, 상기 검출한 프레임별 평균 휘도 레벨을 기준으로 입력되는 영상신호의 움직임 정도에 따른 움직임 변화량을 판단할 수 있다.

또한, 상기 움직임 변화량 판단부(40)는 상기 입력되는 영상신호의 프레임으로부터 특정 영역을 인식하고, 상기 인식된 영역의 위치와 다음 프레임에서 상기 인식한 영역의 위치를 비교하여 입력되는 영상신호의 움직임 정도에 따른 움직임 변화량을 판단할 수 있다.

상기 입력 영상신호의 움직임 정도에 따른 움직임 변화량 판단 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 이미 공지된 기술 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

프레임 비교 레벨 설정부(50)는 상기 움직임 변화량 판단부(40)를 통해 판단된 입력 영상신호의 움직임 변화량을 기준으로 상기 가상 프레임을 생성하기 위한 프레임 비교 레벨을 설정한다.

여기서, 상기 프레임 비교 레벨은 상기 가상 프레임 생성을 위한 비교 프레임 수를 의미한다.

또한, 상기 프레임 비교 레벨 설정부(50)에는 입력 영상의 움직임 변화량에 대응되는 프레임 비교 레벨 정보가 저장되어 있을 수도 있으며, 또한 상기 입력 영상의 움직임 변화량을 일정 구간별로 구분하고, 그에 따라 각 구간별 적용될 프레임 비교 레벨을 설정할 수도 있다.

움직임 변화량	프레임 비교 레벨	비교 프레임 수
1	1	1
2	2	2
3	3	3
4	4	4
5	5	5
6	6	6
7	7	7
8	8	8
9	9	9
10	10	10

즉, 표 1에 도시된 바와 같이 움직임 정도에 따른 움직임 변화량을 10단계로 구분하고, 1단계에 대응되는 영상신호가 입력되는 경우(정지영상), 비교 프레임 수를 1개로 정하여 가상 프레임을 생성한다.

다시 말해서, 1단계에 대응되는 영상신호가 입력되는 경우에는 현재 프레임 영상을 더블링하여 가상 프레임을 생성한다. 그리고, 입력 영상의 움직임 변화량이 심해지는 정도에 따라 그에 대응되는 비교 프레임의 개수를 늘려 보다 효율적인 가상 프레임을 생성할 수 있도록 한다.

프레임 생성부(60)는 상기 프레임 비교 레벨 설정부(50)를 통해 설정된 비교 프레임의 개수를 기준으로 120Hz 구현을 위한 가상 프레임을 생성한다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 현재 입력 영상의 움직임 변화량이 2단계일 경우에는, 이전 프레임(Frame 1)(100)과 현재 프레임(Frame 3)(110)의 움직임 차이를 비교하고, 상기 움직임 차이의 비교 결과에 따라 움직임 예측을 수행하여 상기 프레임 1(100)과 프레임 3(110) 사이에 중간값의 위치 변화에 따른 새로운 프레임(Frame 2)(120)을 생성한다.

이와 마찬가지로 프레임 3(110)과 프레임 5(130)의 움직임 차이를 비교하고, 상기 움직임 차이에 따른 움직임 예측을 수행하여 상기 프레임 3(110)과 프레임 5(130) 사이에 중간값의 위치 변화에 따른 새로운 프레임(프레임 4)(140)를 생성한다.

이처럼 상기 과정을 반복적으로 수행하여 60 프레임의 영상을 120 프레임의 영상으로 변환한다.

다시 말해서, 입력 영상의 움직임 변화량이 2단계일 경우에는 이전 프레임과 현재 프레임만을 비교하여 가상 프레임을 생성하며, 3단계일 경우에는 이전 프레임, 현재 프레임 및 다음 프레임을 비교하여, 이전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입할 가상 프레임을 생성한다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기는 가상 프레임 생성시 입력 영상의 움직임 변화량에 따라 움직임 예측 수행을 위한 비교 프레임 수를 가변적으로 설정함으로 120Hz 성능 구현을 최적화하여, 액션영화 등의 움직임 변화가 심한 영상에서의 할로(Halo)나 블러(Blur) 현상을 사전에 방지하여 사용자에게 최적 화질의 영상을 제공할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기의 영상표시 방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 외부로부터 영상신호를 입력받는다(S10).

이어서, 상기 입력되는 영상신호를 프레임 단위로 저장한다(S20).

그리고, 상기 입력된 영상신호의 움직임 변화량을 판단한다(S30). 즉, 입력된 영상신호의 프레임별 평균 휘도 레벨(APL:Average Picture Level)을 검출하고, 상기 검출한 프레임별 평균 휘도 레벨을 기준으로 입력되는 영상신호의 움직임 정도에 따른 움직임 변화량을 판단할 수 있다.

또한, 상기 입력되는 영상신호의 프레임으로부터 특정 영역을 인식하고, 상기 인식된 영역의 위치와 다음 프레임에서 상기 인식한 영역의 위치를 비교하고, 상기 과정을 반복 수행하여 입력되는 영상신호의 움직임 정도에 따른 움직임 변화량을 판단할 수 있다.

그리고, 이와 같이 판단된 움직임 변화량에 따라 상기 입력되는 영상신호의 움직임 정도가 어느 정도인지를 파악한다.

그리고, 상기 영상신호의 출력을 일정시간 딜레이시킨다(S40). 즉, 상기 저장된 프레임을 기준으로 입력 영상의 움직임 예측을 통한 가상 프레임을 생성을 위해 상기 입력 영상신호의 출력을 일정 시간 딜레이시킨다. 여기에서, 상기 딜레이 타임은 30 프레임 정도가 적당하다. 결론적으로 상기 메모리(30)를 통해 입력되는 영상신호가 프레임 단위로 저장되고, 상기 저장된 프레임을 비교하여 새로운 가상 프레임을 생성해야하기 때문에, 상기 영상신호의 출력을 일정 시간 딜레이시킨다.

이어서, 상기 판단된 입력 영상신호의 움직임 정도에 따른 움직임 변화량을 기준으로 상기 가상 프레임 생성을 위한 프레임 비교 레벨을 설정한다(S50). 즉, 상기 입력된 영상신호의 움직임 변화량이 기 설정된 구간의 어느 단계에 해당하는지를 파악하고, 그에 따라 상기 파악한 단계에 따른 프레임 비교 레벨을 설정한다.

여기에서, 상기 프레임 비교 레벨은 상기 가상 프레임 생성을 위한 비교 프레임의 개수 정보이다.

그리고, 상기 설정된 프레임 비교 레벨을 기준으로 상기 저장된 프레임 단위의 영상을 비교하여 가상 프레임을 생성한다(S60). 즉, 상기 설정된 비교 프레임의 개수 정보를 토대로 해당 개수만큼의 프레임을 추출하여, 현재 프레임과 이전 프레임에 삽입될 가상 프레임을 생성한다.

이어서, 상기와 같이 가상 프레임이 삽입된 120Hz 영상을 출력한다(S70).

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기는 가상 프레임 생성시 입력 영상의 움직임 변화량에 따라 움직임 예측 수행을 위한 비교 프레임 수를 가변적으로 설정함으로 120Hz 성능 구현을 최적화하여, 액션영화 등의 움직임 변화가 심한 영상에서의 할로(Halo)나 블러(Blur) 현상을 사전에 방지하여 사용자에게 최적 화질의 영상을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기의 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기의 가상 프레임 생성을 설명하기 위한 도면.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 영상표시기기의 영상표시 방법을 단계별로 설명하기 위한 흐름도.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

10: 영상 입력부 20: 프레임 비율 조절부

30: 메모리부 40: 움직임 변화량 판단부

50: 프레임 비교 레벨 설정부 60: 프레임 생성부

Claims (8)

1. 영상신호를 입력받기 위한 영상신호 입력부; 및,

   상기 입력되는 영상신호의 움직임 변화량에 따른 프레임 비교 레벨을 설정하고, 상기 설정된 프레임 비교 레벨을 기준으로 움직임 예측을 수행하여 가상 프레임을 생성하는 프레임 비율 조절부를 포함하여 구성되는 영상표시기기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 프레임 비율 조절부는

   입력되는 영상신호를 프레임 단위로 저장하는 메모리;

   상기 영상신호의 움직임 변화량을 판단하는 움직임 변화량 판단부;

   상기 판단된 움직임 변화량을 기준으로 가상 프레임을 생성하기 위한 프레임 비교 레벨을 설정하는 프레임 비교 레벨 설정부; 및,

   상기 설정된 프레임 비교 레벨을 기준으로 상기 메모리에 저장된 프레임의 움직임 예측에 따른 가상 프레임을 생성하는 프레임 생성부를 포함하여 구성되는 영상표시기기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 프레임 비교 레벨은 상기 가상 프레임 생성을 위한 비교 프레임 수임을 특징으로 하는 영상표시기기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 비교 프레임 수는 입력 영상신호의 움직임 변화량에 비례하여 증가함을 특징으로 하는 영상표시기기.
5. 외부로부터 영상신호가 입력되는 단계; 및,

   상기 입력되는 영상신호의 움직임 변화량에 따른 프레임 비교 레벨을 기준으로 가상 프레임을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 영상표시기기의 영상표시 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 가상 프레임을 생성하는 단계는

   상기 입력되는 영상신호를 프레임 단위로 저장하는 단계와,

   상기 영상신호의 움직임 변화량을 판단하는 단계와,

   상기 판단된 움직임 변화량에 기인하여 프레임 비교레벨을 설정하는 단계와,

   상기 설정된 프레임 비교 레벨에 따라 상기 저장된 프레임의 움직임 예측에 따른 가상 프레임을 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 영상표시기기의 영상표시 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 프레임 비교 레벨을 설정하는 단계는

   상기 가상 프레임 생성을 위한 비교 프레임 수를 설정하는 단계임을 특징으로 하는 영상표시기기의 영상표시 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 비교 프레임 수를 설정하는 단계는

   상기 입력 영상신호의 움직임 변화량에 비례하게 상기 비교 프레임 수를 증가시키는 단계임을 특징으로 하는 영상표시기기의 영상표시 방법.

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