KR20150071344A - 디스플레이의 영상 안정화 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 의한 디스플레이의 영상 안정화 장치는, 외부 진동이나 사용자의 손떨림에 따른 상기 디스플레이의 움직임을 검출하기 위한 움직임 검출부; 및 상기 움직임 검출부의 출력에 기반하여 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 보정하는 영상 왜곡 보정부를 포함하여, 진동이 있는 환경에서 스마트폰 또는 태블릿과 같은 모바일 디바이스의 디스플레이가 진동이나 사용자의 손떨림으로 인하여 흔들리더라도, 디스플레이상에 표시되는 영상의 왜곡을 보정함으로써, 흔들림이 없는 선명한 영상을 표시할 수 있어, 사용자의 눈의 피로를 감소시킬 수 있고 영상의 품질을 높일 수 있다.
Description
본 발명은 자이로 센서와 같은 움직임 센서를 이용하여 디스플레이상의 영상을 안정화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
버스나 지하철 안에서, 스마트폰 또는 태블릿과 같은 모바일 디바이스를 이용하여 신문을 보거나 책을 볼 때 가장 아쉬운 점은 진동이 있는 환경에서는 모바일 디바이스의 흔들림으로 인하여, 디스플레이가 흔들려 디스플레이상에 표시되는 신문이나 책을 선명하게 볼 수 없다는 점이다. 그 결과, 사용자의 심신이 피곤하여 집중도가 떨어지는 문제점이 있었다.
하기의 선행기술문헌에 기재된 특허문헌은, 디지털 방송 수신용 휴대 단말기 및 그의 수평 영상 유지 방법에 관한 것으로, 출력된 디지털 방송 영상을 지면에 수평하게 화면에 표시하는 디지털 방송 수신용 휴대 단말기 및 그의 수평 영상 유지 방법을 개시하고 있다. 하기의 특허문헌에 의하면, 화면의 회전각에 무관하게 디지털 방송 영상이 지면에 수평하게 표시되도록 할 수 있다. 하지만, 하기의 특허문헌에 기재된 디지털 방송 수신용 휴대 단말기 및 그의 수평 영상 유지 방법은, 버스나 지하철 안에서, 스마트폰 또는 태블릿과 같은 모바일 디바이스를 이용하여 신문을 보거나 책을 볼 때 디스플레이의 흔들림으로 인하여, 디스플레이상에 표시되는 신문이나 책을 선명하게 볼 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예는 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 과제는, 디스플레이가 외부 진동이나 사용자의 손떨림으로 인하여 흔들리더라도, 디스플레이상에 표시되는 영상의 왜곡을 보정함으로써, 흔들림이 없는 선명한 영상을 표시할 수 있어, 사용자의 눈의 피로를 감소시킬 수 있고 영상의 품질을 높일 수 있는 디스플레이의 영상 안정화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예가 해결하고자 하는 다른 과제는, 디스플레이가 외부 진동이나 사용자의 손떨림으로 인하여 흔들리더라도, 디스플레이상에 표시되는 영상의 왜곡을 보정함으로써, 흔들림이 없는 선명한 영상을 표시할 수 있어, 사용자의 눈의 피로를 감소시킬 수 있고 영상의 품질을 높일 수 있는 디스플레이의 영상 안정화 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치는, 상기 디스플레이의 움직임을 검출하기 위한 움직임 검출부; 및 상기 움직임 검출부의 출력에 기반하여 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 보정하는 영상 왜곡 보정부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서, 상기 영상 왜곡 보정부는, 상기 움직임 검출부에서 검출된 움직임에 기반하여 애플리케이션 프로세서 또는 이미지 신호 처리기에서 출력되는 영상 신호를 픽셀들의 위치를 보정하여 상기 디스플레이 구동부에 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서, 상기 영상 왜곡 보정부는, 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 상기 디스플레이의 움직이는 방향과 반대 방향으로 시프트시킴으로써, 상기 디스플레이의 움직임에 따른 영상 왜곡을 보정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서, 상기 움직임 검출부는,
상기 디스플레이의 움직임을 감지하기 위한 적어도 하나의 자이로 센서;
상기 적어도 하나의 자이로 센서의 출력 형식을 변환하여 출력하는 자이로 인터페이스; 및
상기 자이로 인터페이스에 연결되어 상기 자이로 센서의 출력에서 드리프트 에러 및 오프셋 에러를 제거하기 위한 필터링부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서, 상기 영상 왜곡 보정부는,
상기 자이로 인터페이스에서 출력되는 각속도에 기반하여 상기 디스플레이의 이동 거리를 계산하는 각속도-거리 계산부;
상기 각속도-거리 계산부에서 출력되는 상기 디스플레이의 이동 거리에 기반하여, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하는 싱크 및 픽셀 위치 계산부;
상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부의 출력에 기반하여, 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 시프트시키는 메모리 제어부;
상기 메모리 제어부에 연결되며, 상기 입력되는 영상 신호를 저장하기 위한 메모리;
상기 메모리 제어부에서 출력되는 영상 신호에서 픽셀들의 시프트로 인하여 생긴 빈 공간에 채워넣을 픽셀들을 생성하기 위한 보간부; 및
상기 보간부에서 출력되는 보간된 영상 신호에 대한 싱크 및 영상을 구성하기 위한 싱크 및 영상 구성부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서, 상기 영상 왜곡 보정부는,
상기 각속도-거리 계산부의 출력에 기반하여 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지를 판단하고, 손떨림 판단 신호 및 상기 각속도-거리 계산부에서 출력되는 상기 디스플레이의 이동 거리를 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부에 제공하는 손떨림 판단부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서, 상기 손떨림 판단부는, 상기 움직임 검출부의 출력에 기반하여 한 프레임 주기 동안의 누적된 변위량을 계산하고 상기 누적된 변위량과 소정의 기준 값을 비교하여, 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서, 상기 손떨림 판단부에서 출력되는 손떨림 판단 신호가 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림임을 나타내는 경우, 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부는, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하지 않고, 원래의 영상 신호를 바이패스하라는 신호를 상기 메모리 제어부에 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서, 상기 메모리 제어부는, 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부에서 출력되는 새로운 싱크 및 픽셀 위치에 따라 상기 메모리에 저장된 영상 신호를 독출하여 출력함으로써 영상을 X-Y-Z 축으로 시프트시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서, 상기 영상 왜곡 보정부는,
상기 적어도 하나의 자이로 센서가 2축 자이로 센서인 경우, 상기 디스플레이의 X-Y 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y 축 방향으로 보정하고,
상기 적어도 하나의 자이로 센서가 3축 자이로 센서인 경우, 상기 디스플레이의 X-Y-Z 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y-Z 축 방향으로 보정할 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법은,
(A) 상기 디스플레이의 움직임을 검출하는 단계; 및
(B) 상기 움직임 검출부의 출력에 기반하여 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 보정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법에 있어서, 상기 단계 (B)는, 상기 움직임 검출부에서 검출된 움직임에 기반하여 애플리케이션 프로세서 또는 이미지 신호 처리기에서 출력되는 영상 신호를 픽셀들의 위치를 보정하여 상기 디스플레이 구동부에 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법에 있어서, 상기 단계 (B)는, 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 상기 디스플레이의 움직이는 방향과 반대 방향으로 시프트시킴으로써, 상기 디스플레이의 움직임에 따른 영상 왜곡을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법에 있어서, 상기 단계 (B)는,
(B1) 상기 단계 (A)에서 출력되는 상기 디스플레이의 움직임에 따른 각속도에 기반하여 상기 디스플레이의 이동 거리를 계산하는 단계;
(B2) 상기 디스플레이의 이동 거리에 기반하여, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하는 단계;
(B3) 상기 새로운 싱크 및 픽셀의 위치에 기반하여, 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 시프트시키는 단계;
(B4) 상기 단계 (B3)에서 픽셀들의 위치가 시프트된 영상 신호에서 시프트로 인하여 생긴 빈 공간을 채워넣을 픽셀들을 동일 프레임 내의 픽셀들을 보간하여 생성하여 보간된 영상 신호를 생성하는 단계; 및
(B5) 상기 보간된 영상 신호에 대한 싱크 및 이미지를 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법에 있어서, 상기 단계 (B1) 이후에, (B1-1) 상기 디스플레이의 이동 거리에 기반하여 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지 여부를 판단하고, 손떨림 판단 신호 및 상기 단계 (B1)에서 계산된 상기 디스플레이의 이동 거리를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법에 있어서, 상기 단계 (B1-1)은, 상기 디스플레이의 이동 거리에 기반하여 한 프레임 주기 동안의 누적된 변위량을 계산하고 상기 누적된 변위량과 소정의 기준 값을 비교하여, 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법에 있어서, 상기 단계 (B1-1)에서 출력되는 손떨림 판단 신호가 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림임을 나타내는 경우, 상기 단계 (B2)는, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하지 않고, 원래의 영상 신호를 바이패스하라는 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법에 있어서, 상기 단계 (B3)는, 상기 새로운 싱크 및 픽셀의 위치에 따라 메모리에 저장된 영상 신호를 독출하여 출력함으로써 영상의 픽셀들의 위치를 X-Y-Z 축으로 시프트시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법에 있어서, 상기 단계 (A)에서 사용자의 손떨림에 따른 상기 디스플레이의 움직임을 적어도 하나의 2축 자이로 센서를 이용하여 검출하는 경우,
상기 단계 (B)는, 상기 적어도 하나의 2축 자이로 센서의 출력에 기반하여 상기 디스플레이의 X-Y 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y 축 방향으로 보정하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (A)에서 사용자의 손떨림에 따른 상기 디스플레이의 움직임을 적어도 하나의 3축 자이로 센서를 이용하여 검출하는 경우,
상기 단계 (B)는, 상기 적어도 하나의 3축 자이로 센서의 출력에 기반하여 상기 디스플레이의 X-Y-Z 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y-Z 축 방향으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 진동이 있는 환경에서 스마트폰 또는 태블릿과 같은 모바일 디바이스의 디스플레이가 진동이나 사용자의 손떨림으로 인하여 흔들리더라도, 디스플레이상에 표시되는 영상의 왜곡을 보정함으로써, 흔들림이 없는 선명한 영상을 표시할 수 있어, 사용자의 눈의 피로를 감소시킬 수 있고 영상의 품질을 높일 수 있다.
도 1은 일반적인 디스플레이 구동부의 내부 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치의 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법의 흐름도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치의 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법의 흐름도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, "제1", "제2", "일 면". "타 면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 디스플레이 구동부의 내부 구성을 도시한 도면으로서, 일반적으로 애플리케이션 프로세서(AP) 또는 이미지 신호 처리기(ISP)(100)는 디스플레이에 표시할 영상을 디스플레이 구동부(102)에 제공하는데 있어서, 아무런 영상의 변경을 하지 않고 영상을 디스플레이 구동부(102)에 제공하고, 디스플레이 구동부(102)는 단순히 입력받은 정보를 바탕으로 게이트 드라이버(Gate)를 구동시킨다.
드라이버 구동부(102)는 단순히 게이트 드라이버를 온 또는 오프시킴으로써 디스플레이상에 영상을 표시한다. 애플리케이션 프로세서 또는 이미지 신호 처리기(100) 및 디스플레이 구동부(102)는 외부의 진동이나 사용자의 손떨림에 의한 영상의 왜곡을 보정하는 기능을 가지고 있지 않다.
본 발명의 일 실시예에서는 애플리케이션 프로세서가 디스플레이 구동부로 보내는 영상을 자이로 센서와 같은 움직임 검출부를 이용하여 재구성함으로써, 디스플레이의 흔들림으로 인하여 디스플레이에 표시되는 영상이 흔들려 왜곡되는 것을 방지한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 디스플레이 구동부의 입력부 앞 단에 진동으로 인한 영상의 왜곡을 보상하기 위한 영상 왜곡 보상부를 삽입하여 결과적으로 애플리케이션 프로세서나 이미지 신호 처리기에서 보낸 영상과는 다른 보정된 영상을 디스플레이가 표시하도록 영상을 변형시켜, 눈의 피로도를 낮추고 영상의 선명도를 높이는 결과를 얻을 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 자이로 센서, 영상의 3차원 변환, 보간, 및 메모리 제어 등을 이용하여 이러한 기능을 구현한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 버스나 지하철 안과 같이 진동이 있는 환경에서, 진동에 의해 스마트폰이나 태블릿과 같은 모바일 디바이스의 디스플레이가 흔들리는 경우, 디스플레이가 흔들리는 방향과 반대 방향으로 디스플레이에 표시되는 영상을 위나 아래, 좌측이나 우측, 또는 앞이나 뒤로 이동시킨다. 따라서, 진동에 의해 디스플레이가 흔들리더라도, 디스플레이에 표시되는 영상의 번짐을 최소화할 수 있고, 선명도를 크게 개선할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법의 흐름도이다.
하기에, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치 및 방법에 대해 설명하가로 한다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치는, 외부 진동이나 사용자의 손떨림에 따른 디스플레이(230)의 움직임을 검출하기 위한 움직임 검출부(200) 및 상기 움직임 검출부(200)의 출력에 기반하여 디스플레이 구동부(228)에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 보정하는 영상 왜곡 보정부(202)를 포함한다.
상기 움직임 검출부(200)는, 상기 디스플레이(230)의 움직임을 감지하기 위한 자이로 센서(204), 상기 자이로 센서(204)의 출력 형식을 변환하여 출력하는 자이로 인터페이스(206) 및 상기 자이로 인터페이스(206)에 연결되어 상기 자이로 센서(204)의 출력에서 드리프트 에러 및 오프셋 에러를 제거하기 위한 필터링부(208)를 포함한다.
상기 영상 왜곡 보정부(202)는, 상기 자이로 인터페이스(206)에서 출력되는 각속도에 기반하여 상기 디스플레이(230)의 이동 거리를 계산하는 각속도-거리 계산부(210), 상기 각속도-거리 계산부(210)에서 출력되는 상기 디스플레이(230)의 이동 거리에 기반하여, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하는 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214), 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)의 출력에 기반하여, 애플리케이션 프로세서나 이미지 신호 처리기와 같은 영상 소스(224)가 영상 인터페이스(226)를 통해 출력하는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 시프트시키는 메모리 제어부(216), 상기 메모리 제어부(216)에 연결되며, 상기 입력되는 영상 신호를 저장하기 위한 메모리(218), 상기 메모리 제어부(216)에서 출력되는 영상 신호에서 픽셀들의 시프트로 인하여 생긴 빈 공간에 채워넣을 픽셀들을 생성하기 위한 보간부(220), 및 상기 보간부(220)에서 출력되는 보간된 영상 신호에 대한 싱크 및 영상을 구성하는 싱크 및 영상 구성부(222)를 포함한다.
상기 영상 왜곡 보정부(202)는, 상기 영상 소스(224)에서 출력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 상기 움직임 검출부(200)에서 검출된 움직임에 기반하여 보정하여 상기 디스플레이 구동부(228)에 제공한다.
상기 영상 왜곡 보정부(202)는, 상기 디스플레이 구동부(228)에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 상기 디스플레이(230)의 움직이는 방향과 반대 방향으로 시프트시킴으로써, 상기 디스플레이(230)의 움직임에 따른 영상 왜곡을 보정한다.
상기 영상 왜곡 보정부(202)는, 상기 각속도-거리 계산부(210)의 출력에 기반하여 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지 여부를 판단하고, 손떨림 판단 신호 및 상기 각속도-거리 계산부(210)에서 출력되는 상기 디스플레이(230)의 이동 거리를 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에 제공하는 손떨림 판단부(212)를 더 포함한다.
상기 손떨림 판단부(212)는, 상기 각속도-거리 계산부(210)의 출력에 기반하여 한 프레임 주기 동안의 누적된 변위량을 계산하고 상기 누적된 변위량과 소정의 기준 값을 비교하여, 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지를 판단한다.
상기 손떨림 판단부(212)에서 출력되는 손떨림 판단 신호가 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림임을 나타내는 경우, 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)는, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하지 않고, 원래의 영상 신호를 바이패스하라는 신호를 상기 메모리 제어부(216)에 제공한다.
상기 메모리 제어부(216)는, 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에서 출력되는 새로운 싱크 및 픽셀 위치에 따라 상기 메모리(218)에 저장된 영상 신호를 독출하여 출력함으로써 영상을 X-Y-Z 축으로 시프트시킨다.
상기 영상 왜곡 보정부(202)는, 상기 자이로 센서(204)가 2축 자이로 센서인 경우, 상기 디스플레이(230)의 X-Y 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부(228)에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y 축 방향으로 보정하고, 상기 자이로 센서(204)가 3축 자이로 센서인 경우, 상기 디스플레이(230)의 X-Y-Z 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부(228)에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y-Z 축 방향으로 보정한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 장치의 동작을 도 2를 참조하여 하기에 설명하기로 한다.
외부 진동이 있거나 사용자의 손떨림 등으로 인하여 디스플레이(230)가 흔들린다고 가정하자. 자이로 센서(204)는 디스플레이(230)의 흔들림에 따른 각속도를 출력한다. 자이로 센서(204)에서 출력된 각속도는 필터링부(208)에 의해 필터링되어 드리프트 에러와 오프셋 에러가 제거되고 자이로 인터페이스(206)를 통해 출력된다.
자이로 인터페이스(206)는 자이로 센서(204)와 영상 왜곡 보정부(202)와의 연결을 담당한다. 현재 스마트 기기의 디스플레이 대부분이 30Hz 리프레시율을 갖고 있으므로, 1KHz의 자이로 데이터를 이용한다.
필터링부(208)는 자이로 센서(204)의 출력의 드리프트 에러 및 오프셋 에러를 제거하기 위하여 하이패스 필터(HPF) 또는 로우패스 필터(LPH)를 사용한다.
각속도-거리 계산부(210)는 상기 자이로 인터페이스(206)에서 출력되는 각속도에 기반하여 상기 디스플레이(230)의 이동 거리를 계산한다. 각속도-거리 계산부(210)는 자이로 인터페이스(206)에서 출력되는 각속도를 이용하여 새로운 싱크 프레임이 들어오기 전까지 상기 디스플레이(230)의 이동 거리를 계산함으로써 얼마나 픽셀의 위치가 바뀌었는지를 계산한다. 1KHz의 자이로 데이터를 이용할 경우, 계산상으로 프레임과 프레임 사이에 33번의 자이로 데이터를 누적할 수 있다. 예를 들어, N-1 프레임과 N 프레임 사이에 33번의 자이로 데이터 변화가 있었고, 누적 각속도를 이동 거리로 환산한 환산량이 X=2mm, Y=2mm, Z=1mm라고 가정한다.
손떨림 판단부(212)는, 각속도-거리 계산부(210)에서 출력되는 상기 디스플레이(230)의 이동 거리에 기반하여 한 프레임 동안의 누적된 변위량, 즉 수직 싱크와 수직 싱크 사이의 누적 변위량을 계산하고 상기 누적된 변위량이 미리 지정한 범위 내에 있는지를 확인하여, 손떨림 판단 신호를 출력한다. 만약 누적된 변위량이 이전 프레임 대비 미리 지정한 범위를 벗어나면 사용자의 손떨림이 의도적인 움직임이라는 손떨림 판단 신호를 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에 출력한다.
상기 손떨림 판단부(212)에서 출력되는 손떨림 판단 신호가 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림임을 나타내는 경우, 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)는, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하지 않고, 원래의 영상 신호를 바이패스하라는 신호를 메모리 제어부(216)에 제공하여, 사용자의 의도적인 손떨림에 대해서는 원래의 영상 신호를 바이패스시켜 영상 왜곡 보정이 행해지지 않도록 한다.
본 발명의 일실시예에서, 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림이 아니라고 가정하면, 손떨림 판단부(212)는 손떨림 판단 신호가 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림임을 아니라는 신호와 함께, 각속도-거리 계산부(210)에서 출력된 상기 디스플레이(230)의 이동 거리를 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에 제공한다. 앞서, 누적 각속도를 이동 거리로 환산한 환산량이 X=2mm, Y=2mm, Z=1mm라고 가정했으므로, 한 프레임 동안 디스플레이(230)의 이동 거리는 X=2mm, Y=2mm, Z=1mm이다.
싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)는 상기 디스플레이(230)의 이동 거리에 기반하여, 디스플레이(230)의 이동 방향과 반대 방향으로 픽셀들을 이동시키기 위한 새로운 싱크 및 픽셀들의 위치를 계산하여 출력한다. 손떨림 판단부(212)를 통해 입력되는 각속도-거리 계산부(210)의 출력에 기반하여 디스플레이(230)가 X-Y-Z 축 방향으로 얼마만큼 움직여서 디스플레이(230)에 표시할 화면을 얼마나 시프트할 지를 계산할 수 있다. 전체 화면이 짧은 기간 동안에는 평행하게 움직인다고 가정한다.
싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)는 먼저 X=2mm, Y=2mm의 이동 거리만큼의 반대 방향의 X-Y 축의 위치를 픽셀 위치로 계산한다. Z 축의 위치는, 이동 거리만큼 의 반대 방향의 X-Y 축 위치를 기준으로 사용자의 눈에서 이전 프레임과 현재 프레임의 거리 차이, 예를 들어, 한 프레임 동안 디스플레이(230)가 사용자의 움직임에 의해 앞으로 1mm 나왔다고 가정하면, 1mm 만큼의 가중치를 두어 각 픽셀의 위치를 수정한다. 계산된 각 픽셀의 위치는 롬 테이블 방식으로 액세스할 수 있고, 실시간 계산은 필요하지 않을 수 있다.
메모리 제어부(216)는 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에서 출력된 수정된 새로운 싱크 및 픽셀 위치에 기반하여, 영상 소스(224)에서 출력되는 영상 신호를 영상 인터페이스(226)를 통해 수신하여 수신된 영상 신호의 픽셀들의 위치를 시프트한다.
메모리(218)는 메모리 제어부(216)에 연결되어 있으며 메모리 제어부(216)를 통해 입력되는 영상 신호를 저장한다.
메모리 제어부(216)는, 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에서 X-Y-Z 축으로 움직여야 할 거리 계산이 끝나면 메모리(218)에 저장된 영상 신호의 독출시 새로운 싱크 신호에 오프셋을 두어 영상 전체를 X-Y-Z 축으로 시프트한다.
메모리 제어부(216)에서 출력되는 영상 신호는 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에서 계산된 위치에 따라 소정의 이동 거리만큼 시프트된 영상 신호이다. 따라서, 보간부(220)는 메모리 제어부(216)에서 출력되는 영상 신호에서 픽셀들의 시프트로 인하여 생긴 빈 공간에 채워넣을 픽셀들을 동일한 프레임 내의 픽셀들을 보간하여 생성하여 보간된 영상 신호를 생성한다.
싱크 및 영상 구성부(222)는 보간부(220)에서 출력되는 보간된 영상 신호에 대한 싱크 및 영상을 구성하여 디스플레이 구동부(228)에 제공함으로써, 디스플레이(230)를 통해 흔들림이 없는 선명한 영상이 표시된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이의 영상 안정화 장치에 의하면, 진동이 있는 환경에서 디스플레이(230)가 진동이나 사용자의 손떨림으로 인하여 흔들리더라도, 디스플레이(230)상에 표시되는 영상의 왜곡을 보정함으로써, 흔들림이 없는 선명한 영상을 표시할 수 있어, 사용자의 눈의 피로를 감소시킬 수 있고 영상의 품질을 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 영상 안정화 방법에 대해 설명하기로 한다.
외부 진동이 있거나 사용자의 손떨림 등으로 인하여 디스플레이(230)가 흔들린다고 가정하자. 단계 S300에서, 자이로 센서(204)는 디스플레이(230)의 흔들림에 따른 각속도를 출력한다. 자이로 센서(204)에서 출력된 각속도는 필터링부(208)에 의해 필터링되어 드리프트 에러와 오프셋 에러가 제거되고 자이로 인터페이스(206)를 통해 출력된다.
단계 S302에서, 각속도-거리 계산부(210)는 상기 자이로 인터페이스(206)에서 출력되는 각속도에 기반하여 상기 디스플레이(230)의 이동 거리를 계산한다.
단계 S304에서, 손떨림 판단부(212)는, 각속도-거리 계산부(210)에서 출력되는 상기 디스플레이(230)의 이동 거리에 기반하여 한 프레임 주기 동안의 누적된 변위량을 계산하고 상기 누적된 변위량이 소정의 범위 내에 있는지를 판단하여, 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지를 판단한 후 손떨림 판단 신호를 출력한다.
상기 손떨림 판단부(212)에서 출력되는 손떨림 판단 신호가 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림임을 나타내는 경우, 단계 S314에서, 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)는, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하지 않고, 원래의 영상 신호를 바이패스하라는 신호를 메모리 제어부(216)에 제공하여, 사용자의 의도적인 손떨림에 대해서는 원래의 영상 신호를 바이패스시켜 영상 왜곡 보정이 행해지지 않도록 한다.
사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림이 아니라면, 손떨림 판단부(212)는 손떨림 판단 신호가 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림임이 아니라는 신호와 함께, 각속도-거리 계산부(210)에서 출력된 상기 디스플레이(230)의 이동 거리를 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에 제공한다.
단계 S306에서, 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)는 상기 디스플레이(230)의 이동 거리에 기반하여, 디스플레이(230)의 이동 방향과 반대 방향으로 픽셀들을 이동시키기 위한 새로운 싱크 및 픽셀들의 위치를 계산하여 출력한다.
단계 S308에서, 메모리 제어부(216)는 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에서 출력된 새로운 싱크 및 픽셀 위치에 기반하여, 영상 소스(224)에서 출력되어 영상 인터페이스(226)를 통해 수신되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 시프트시킨다.
메모리(218)는 메모리 제어부(218)에 연결되어 있으며 메모리 제어부(218)에 의해 메모리 제어부(216)를 통해 입력되는 영상 신호를 저장한다.
메모리 제어부(216)는, 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에서 출력되는 새로운 싱크 및 픽셀 위치에 따라 상기 메모리(218)에 저장된 영상 신호를 독출하여 출력함으로써 영상을 X-Y-Z 축으로 시프트시킨다.
메모리 제어부(216)에서 출력되는 영상 신호는 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부(214)에서 계산된 위치에 따라 소정의 이동 거리만큼 시프트된 영상 신호이다. 따라서, 단계 S310에서, 보간부(220)는 메모리 제어부(216)에서 출력되는 영상 신호에서 픽셀들의 시프트로 인하여 생긴 빈 공간에 채워넣을 픽셀들을 동일 프레임 내의 픽셀들을 보간하여 생성하여 보간된 영상 신호를 생성한다.
단계 S312에서, 싱크 및 영상 구성부(222)는 보간부(220)에서 출력되는 보간된 영상 신호에 대한 싱크 및 영상을 구성하여 디스플레이 구동부(228)에 제공함으로써, 디스플레이(230)를 통해 흔들림이 없는 선명한 영상이 표시된다.
본 발명의 실시예는, 애플리케이션 프로세서 또는 이미지 신호 처리기 등에서 한 번 영상 보정이 끝난 영상 데이터를 참조하여, 자이로 센서를 이용하여 애플리케이션 프로세서나 이미지 신호 처리기에서 디스플레이 구동부로 전송되는 영상을 보정한다.
기존의 스마트폰과 같은 모바일 디바이스에서 모든 이미지 처리가 끝난 영상을 실제 상황, 예를 들어, 버스나 지하철과 같은 진동 환경에 맞게 재구성함으로써 표시되는 영상의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이의 영상 안정화 장치 및 방법에 의하면, 디스플레이가 진동이나 사용자의 손떨림으로 인하여 흔들리더라도, 디스플레이상에 표시되는 영상의 왜곡을 보정함으로써, 흔들림이 없는 선명한 영상을 표시할 수 있어, 사용자의 눈의 피로를 감소시킬 수 있고 영상의 품질을 높일 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
200 : 움직임 검출부
202 : 영상 왜곡 보정부
204 : 자이로 센서 206 : 자이로 인터페이스
208 : 필터링부 210 : 각속도-거리 계산부
212 : 손떨림 판단부 214 : 싱크 및 픽셀 위치 계산부
216 : 메모리 제어부 218 : 메모리
220 : 보간부 222 : 싱크 및 영상 구성부
224 : 영상 소스 226 : 영상 인터페이스
228 : 디스플레이 구동부 230 : 디스플레이
204 : 자이로 센서 206 : 자이로 인터페이스
208 : 필터링부 210 : 각속도-거리 계산부
212 : 손떨림 판단부 214 : 싱크 및 픽셀 위치 계산부
216 : 메모리 제어부 218 : 메모리
220 : 보간부 222 : 싱크 및 영상 구성부
224 : 영상 소스 226 : 영상 인터페이스
228 : 디스플레이 구동부 230 : 디스플레이
Claims (19)
- 디스플레이의 영상 안정화 장치에 있어서,
상기 디스플레이의 움직임을 검출하기 위한 움직임 검출부; 및
상기 움직임 검출부의 출력에 기반하여 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 보정하는 영상 왜곡 보정부를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 영상 왜곡 보정부는, 상기 움직임 검출부에서 검출된 움직임에 기반하여 애플리케이션 프로세서 또는 이미지 신호 처리기에서 출력되는 영상 신호를 픽셀들의 위치를 보정하여 상기 디스플레이 구동부에 제공하는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 영상 왜곡 보정부는, 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 상기 디스플레이의 움직이는 방향과 반대 방향으로 시프트시킴으로써, 상기 디스플레이의 움직임에 따른 영상 왜곡을 보정하는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 움직임 검출부는,
상기 디스플레이의 움직임을 감지하기 위한 적어도 하나의 자이로 센서;
상기 적어도 하나의 자이로 센서의 출력 형식을 변환하여 출력하는 자이로 인터페이스; 및
상기 자이로 인터페이스에 연결되어 상기 자이로 센서의 출력에서 드리프트 에러 및 오프셋 에러를 제거하기 위한 필터링부를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 영상 왜곡 보정부는,
상기 자이로 인터페이스에서 출력되는 각속도에 기반하여 상기 디스플레이의 이동 거리를 계산하는 각속도-거리 계산부;
상기 각속도-거리 계산부에서 출력되는 상기 디스플레이의 이동 거리에 기반하여, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하는 싱크 및 픽셀 위치 계산부;
상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부의 출력에 기반하여, 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 시프트시키는 메모리 제어부;
상기 메모리 제어부에 연결되며, 상기 입력되는 영상 신호를 저장하기 위한 메모리;
상기 메모리 제어부에서 출력되는 영상 신호에서 픽셀들의 시프트로 인하여 생긴 빈 공간에 채워넣을 픽셀들을 생성하기 위한 보간부; 및
상기 보간부에서 출력되는 보간된 영상 신호에 대한 싱크 및 영상을 구성하기 위한 싱크 및 영상 구성부를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 영상 왜곡 보정부는,
상기 각속도-거리 계산부의 출력에 기반하여 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지를 판단하고, 손떨림 판단 신호 및 상기 각속도-거리 계산부에서 출력되는 상기 디스플레이의 이동 거리를 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부에 제공하는 손떨림 판단부를 더 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 손떨림 판단부는,
상기 움직임 검출부의 출력에 기반하여 한 프레임 주기 동안의 누적된 변위량을 계산하고 상기 누적된 변위량과 소정의 기준 값을 비교하여, 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지를 판단하는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 청구항 7에 있어서,
상기 손떨림 판단부에서 출력되는 손떨림 판단 신호가 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림임을 나타내는 경우, 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부는, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하지 않고, 원래의 영상 신호를 바이패스하라는 신호를 상기 메모리 제어부에 제공하는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 청구항 5에 있어서,
상기 메모리 제어부는, 상기 싱크 및 픽셀 위치 계산부에서 출력되는 새로운 싱크 및 픽셀 위치에 따라 상기 메모리에 저장된 영상 신호를 독출하여 출력함으로써 영상을 X-Y-Z 축으로 시프트시키는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 영상 왜곡 보정부는,
상기 적어도 하나의 자이로 센서가 2축 자이로 센서인 경우, 상기 디스플레이의 X-Y 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y 축 방향으로 보정하고,
상기 적어도 하나의 자이로 센서가 3축 자이로 센서인 경우, 상기 디스플레이의 X-Y-Z 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y-Z 축 방향으로 보정하는 디스플레이의 영상 안정화 장치. - 디스플레이의 영상 안정화 방법에 있어서,
(A) 상기 디스플레이의 움직임을 검출하는 단계; 및
(B) 상기 움직임 검출부의 출력에 기반하여 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 보정하는 단계를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 단계 (B)는, 상기 움직임 검출부에서 검출된 움직임에 기반하여 애플리케이션 프로세서 또는 이미지 신호 처리기에서 출력되는 영상 신호를 픽셀들의 위치를 보정하여 상기 디스플레이 구동부에 제공하는 단계를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 단계 (B)는, 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 상기 디스플레이의 움직이는 방향과 반대 방향으로 시프트시킴으로써, 상기 디스플레이의 움직임에 따른 영상 왜곡을 보정하는 단계를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 단계 (B)는,
(B1) 상기 단계 (A)에서 출력되는 상기 디스플레이의 움직임에 따른 각속도에 기반하여 상기 디스플레이의 이동 거리를 계산하는 단계;
(B2) 상기 디스플레이의 이동 거리에 기반하여, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하는 단계;
(B3) 상기 새로운 싱크 및 픽셀의 위치에 기반하여, 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 시프트시키는 단계;
(B4) 상기 단계 (B3)에서 픽셀들의 위치가 시프트된 영상 신호에서 시프트로 인하여 생긴 빈 공간을 채워넣을 픽셀들을 동일 프레임 내의 픽셀들을 보간하여 생성하여 보간된 영상 신호를 생성하는 단계; 및
(B5) 상기 보간된 영상 신호에 대한 싱크 및 이미지를 구성하는 단계를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 단계 (B1) 이후에,
(B1-1) 상기 디스플레이의 이동 거리에 기반하여 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지 여부를 판단하고, 손떨림 판단 신호 및 상기 단계 (B1)에서 계산된 상기 디스플레이의 이동 거리를 제공하는 단계를 더 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 단계 (B1-1)은,
상기 디스플레이의 이동 거리에 기반하여 한 프레임 주기 동안의 누적된 변위량을 계산하고 상기 누적된 변위량과 소정의 기준 값을 비교하여, 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림인지를 판단하는 단계를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 단계 (B1-1)에서 출력되는 손떨림 판단 신호가 사용자의 손떨림이 의도적인 손떨림임을 나타내는 경우,
상기 단계 (B2)는, 새로운 싱크 및 픽셀의 위치를 계산하지 않고, 원래의 영상 신호를 바이패스하라는 신호를 출력하는 단계를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 단계 (B3)는,
상기 새로운 싱크 및 픽셀의 위치에 따라 메모리에 저장된 영상 신호를 독출하여 출력함으로써 영상의 픽셀들의 위치를 X-Y-Z 축으로 시프트시키는 단계를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 단계 (A)에서 사용자의 손떨림에 따른 상기 디스플레이의 움직임을 적어도 하나의 2축 자이로 센서를 이용하여 검출하는 경우,
상기 단계 (B)는, 상기 적어도 하나의 2축 자이로 센서의 출력에 기반하여 상기 디스플레이의 X-Y 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y 축 방향으로 보정하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (A)에서 사용자의 손떨림에 따른 상기 디스플레이의 움직임을 적어도 하나의 3축 자이로 센서를 이용하여 검출하는 경우,
상기 단계 (B)는, 상기 적어도 하나의 3축 자이로 센서의 출력에 기반하여 상기 디스플레이의 X-Y-Z 축의 흔들림에 따라 상기 디스플레이 구동부에 입력되는 영상 신호의 픽셀들의 위치를 X-Y-Z 축 방향으로 보정하는 단계를 포함하는 디스플레이의 영상 안정화 방법.
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