KR20050076442A

KR20050076442A - 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법

Info

Publication number: KR20050076442A
Application number: KR1020040004425A
Authority: KR
Inventors: 김정환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2005-07-26

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저계조 및 비저계조의 계조 표현 기법을 다르게 사용함으로써, 계조 표현능력을 향상시키고 화상에 특정 무늬가 발생하는 것을 방지할 수 있는 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; 상기 역감마 보정된 계조값을 판단하여 저계조값 및 비저계조값으로 구별하고, 그 결과에 따라서 하프톤 방법을 다르게 적용하는 하프토닝 단계; 및 서브필드 맵핑 테이블을 저계조 영역 및 비저계조 영역으로 다르게 설정하고, 상기 하프토닝 단계로부터 입력되는 계조값을 저계조값 및 비저계조값에 따라서 상기 서브필드 맵핑 테이블에 선택적으로 맵핑하는 서브필드 맵핑 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

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

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 2에 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, 디더링 방법에 대하여 살펴보면 다음 도 3과 같다.

도 3a 및 도 3b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 디더링 방법을 나타낸 도이다. 도 3a는 종래의 2×2 디더 마스크이며, 도 3b는 2×2 디더 마스크에 의한 디더 마스크 패턴이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 디더링 방법은 각 픽셀(pixel)의 계조값을 디더 마스크(310)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.

하지만, 디더링 방법은 정지된 영상이나 균일한 값을 갖는 지역에 대해 디더 패턴이 보이는 문제점이 있다. 그리고, 자리 올림을 발생시킬 때 문턱값보다 얼마나 큰지 적은지를 나타내는 오차가 전혀 고려되지 않는 문제점이 있다.

또 다른 방법인 오차 확산(error diffusion) 방법에 대하여 살펴보면 다음 도 4와 같다.

도 4a 및 도 4b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 오차 확산 방법을 나타낸 도이다. 도 4a는 종래의 공간적인 오차 확산 방법을 설명하기 위한 도이고, 도 4b는 도 4a의 오차 확산을 수행하기 위한 블록도이다.

도 4a에 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 4b에 도시된 바와 같이, 오차 확산 블록은 공간적인 피드백 루틴을 반복적으로 수행함으로써 상기 목표 휘도에 가장 근사한 휘도값을 맵핑하여 출력한다. 또한, 도 4에서, 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.

하지만, 상기 오차 확산 방법은 이웃한 픽셀에 대하여 오차 확산 계수가 일정하게 설정되어 있다. 저계조에서는 라인마다 그리고 프레임마다 반복되는 일정한 오차 확산 계수로 인하여 오차 확산 무늬가 발생되는 문제점이 있다.

한편, 상술한 하프톤 방법으로 계조 표현 능력이 향상된 데이터는 미리 설정된 서브필드 맵핑 테이블에 맵핑한 후 PDP의 어드레스 구동 장치에 공급하여 PDP의 화상을 구현하게 된다. 이러한 서브필드 맵핑(Sub-Filed Mapping) 방법 중에서 최근 많이 사용되는 ABCD 맵핑법에 대하여 상세히 살펴보면 다음 도 5와 같다.

도 5a 및 도 5b는 종래의 플라즈마 디스플레이의 ABCD 맵핑법을 나타낸 도이다. 도 5a는 ABCD 맵핑법을 개략적으로 나타낸 도이고, 도 5b는 ABCD 맵핑법을 적용한 A, B, C, D의 서브필드 맵핑 테이블을 나타낸 도이다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, ABCD 맵핑법은 서브필드 맵핑 테이블(Sub-field Mapping table, 510)을 A,B,C,D의 4가지 종류로 나눈 후, 각 픽셀(pixel) 및 라인(line)마다 계조값을 맵핑시켜줌으로써 4개 픽셀(520)의 평균 계조를 표현하는 방법이다. 도 5a에서, 계조값 2를 표현하려면 도 5b의 서브필드 맵핑 테이블(510)에 A=4, B=0, C=4, D=0의 계조값을 맵핑하여 (4+0+4+0)/4=2로 4개 픽셀(520)의 평균 계조값 2를 표현한다.

그러나, 상기 ABCD 맵핑법은 상기 오차 확산 방법을 사용한 후 맵핑하기 때문에 저계조 표현시 오차 확산 무늬가 나타난다. 또한, ABCD 맵핑법은 저계조 영역에서 A,B,C,D의 조합으로 정확한 계조를 표현할 수 없다는 문제점을 가지고 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 다른 목적은, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여 영상신호 구현시 발생되는 특정 무늬를 억제할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 제공하데 그 목적이 있다.

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; 상기 역감마 보정된 계조값을 판단하여 저계조값 및 비저계조값으로 구별하고, 그 결과에 따라서 하프톤 방법을 다르게 적용하는 하프토닝 단계; 및 서브필드 맵핑 테이블을 저계조 영역 및 비저계조 영역으로 다르게 설정하고, 상기 하프토닝 단계로부터 입력되는 계조값을 저계조값 및 비저계조값에 따라서 상기 서브필드 맵핑 테이블에 선택적으로 맵핑하는 서브필드 맵핑 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 역감마 보정된 계조값을 저계조값 및 저계조값을 제외한 나머지 계조값(이하 비계조값이라 함.)으로 구별하고, 서로 다른 하프톤 방법 및 서로 다른 서브필드 맵핑 방법을 적용한다. 이로써, 종래의 하프톤 방법 및 서브필드 맵핑 방법으로 발생하는 저계조에서의 오차 확산 무늬를 저감시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

<실시예>

도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개략적으로 나타낸 도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 PDP 화상 처리 방법은 역감마 보정 단계(610), 이득 제어 단계(620), 하프토닝 단계(630), 서브필드 맵핑 단계(640), 데이터 정렬 단계(650) 및 데이터 구동 단계(660)를 포함한다.

상기 PDP의 화상처리를 위한 방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저, 역감마 보정단계(610)는 입력되는 비디오 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시킨다. 이후, 이득 제어 단계(620)는 역감마 보정 단계(610)에 의해 보정된 R, G, B의 비디오 데이터에 대하여 비디오 데이터의 유효이득을 증폭시키게 된다.

다음으로, 하프토닝(Halftoning) 단계(630)는 상기 역감마 보정된 계조값을 판단하여 저계조값 및 비계조값으로 구별하고, 하프톤 방법을 다르게 적용하는 저계조의 표현력을 높임으로써 저계조에서의 의사윤곽을 제거한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 역감마 보정된 계조값을 양자화시켜 정수 비트와 소수 비트로 분리하고, 상기 소수 비트를 저계조값의 소수 비트 및 비저계조값의 소수 비트로 분리하여 서로 다른 하프톤 방법을 적용한다. 이에 관한 보다 상세한 설명은 이후에 기술하기로 한다.

다음으로, 서브필드 맵핑 단계(640)는 상기 하프토닝 단계(630)로부터 입력된 데이터를 미리 설정된 서브필드 맵핑 테이블에 맵핑한다. 본 발명의 일실시예는 서브필드 맵핑 테이블을 저계조 영역 및 비저계조 영역으로 다르게 설정하고, 상기 하프토닝 단계(630)로부터 입력되는 계조값을 저계조값 및 비저계조값에 따라 상기 서브필드 맵핑 테이블에 선택적으로 맵핑한다.

이후, 데이터 정렬 단계(650)는 상기 서브필드 맵핑 단계(640)로부터 입력되는 비디오 데이터를 PDP의 해상도 포맷에 적합하게 변환하며, 상기 데이터 정렬 단계(650)로부터 변환된 비디오 데이터를 PDP의 어드레스전극 구동장치(도시하지 않음.)로 공급하여 구동하는 데이터 구동 단계(660)를 거쳐 PDP의 화상을 구현하게 된다. 이와 같은 PDP의 화상처리 단계 중 하프토닝 단계(630) 및 서브필드 맵핑 단계(640)를 더욱 상세히 살펴 보면 다음 도 7과 같다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 계조 표현 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, ABCD 맵핑의 저계조 부분의 문제점을 보완하기 위하여 다음과 같은 방법을 사용한다.

먼저, 하프토닝 단계(630)는, 상기 역감마 보정된 계조값을 양자화시켜 정수 비트(bit)와 소수 비트로 분리한다(631). 이후, 상기 소수 비트를 판단하여 저계조값의 소수 비트 및 비저계조값의 소수 비트의 두가지로 구별힌다(632). 본 발명의 일실시예에서는, 저계조값을 255 계조값 중 16 계조값 이하로 정의하였다.

다음으로, 상기 저계조값의 소수 비트 및 비저계조값의 소수 비트에 대하여하프톤 방법을 서로 다르게 적용한다. 여기서, 상기 저계조값의 소수 비트는 랜덤(Random)한 오차 확산 방법 및 디더링 방법을 사용하여 하프토닝을 하고(633), 상기 비저계조값의 소수 비트는 일반적인 오차확산 방법을 사용하여 하프토닝한다(634).

이후, 상기 저계조값의 소수 비트를 하프토닝한 계조값 및 상기 비저계조값의 소수 비트를 하프토닝한 계조값을 상기 정수 비트에 각각 가산하여 상기 서브필드 맵핑 단계(640)로 공급한다(635).

다음으로, 상기 서브필드 맵핑 단계(640)를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 서브필드 맵핑 테이블을 A, B, C, D의 4가지 테이블로 나누어 미리 설정해둔다. 이 때, 저계조 영역 및 비저계조 영역을 다르게 작성한다.

다음으로, 상기 저계조 영역은 상기 하프토닝 단계로부터 입력되는 저계조값을 A, B, C, D 테이블에 동일 계조값으로 맵핑한다.

또한, 상기 비저계조 영역은 상기 하프토닝 단계로부터 입력되는 비저계조값을 A, B,C, D 테이블에 서로 다른 계조값을 맵핑한다.

이후, 상기 서브필드 맵핑 단계(640)를 거친 데이터는 PDP의 어드레스 구동 장치에 공급하여 PDP의 화상을 구현하게 된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 서브필드 맵핑 테이블을 나타낸 도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 저계조값 및 비저계조값에 대한 하프톤 방법을 다르게 함으로써, 서브필드 맵핑 테이블(810)은 종래의 단일 ABCD 맵핑법에서 두가지 맵핑법을 혼합한 형태로 바뀌게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른, 상기 저계조 영역은 상기 하프토닝 단계로부터 입력되는 저계조값을 A, B, C, D 테이블에 A=B=C=D=2의 동일 계조값으로 맵핑하고, 상기 비저계조 영역은 상기 하프토닝 단계로부터 입력되는 비저계조값을 A, B,C, D 테이블에 A=18, B=16, C=18, D=16의 서로 다른 계조값을 맵핑한다.

이때, 상기 저계조값은 (2+2+2+2)/4=2로 표현되고, 상기 비저계조값은 (18+16+18+16)/4=17로 표현된다.

이로써, ABCD 맵핑법이 가지고 있는 저계조 표현력의 문제점을 개선할 수 있고, 상기 디더링 방법이 가지고 있는 상기 비저계조에서의 디더링 노이즈를 개선할 수 있다.

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 저계조와 비저계조의 계조 표현 방법을 다르게 사용함으로써, PDP의 계조 표현능력을 높일 수 있으며, 영상신호 구현시 발생되는 특정 무늬를 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 디더링 방법을 나타낸 도.

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

도 5a 및 도 5b는 종래의 플라즈마 디스플레이의 ABCD 맵핑법을 나타낸 도.

도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개략적으로 나타낸 도.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 계조 표현 방법을 설명하기 위한 블록도.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 서브필드 맵핑 테이블을 나타낸 도.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

310: 디더 마스크 510, 810: 서브필드 맵핑 테이블

520: 픽셀

Claims

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;

상기 역감마 보정된 계조값을 판단하여 저계조값 및 비저계조값으로 구별하고, 그 결과에 따라서 하프톤 방법을 다르게 적용하는 하프토닝 단계; 및

서브필드 맵핑 테이블을 저계조 영역 및 비저계조 영역으로 다르게 설정하고, 상기 하프토닝 단계로부터 입력되는 계조값을 저계조값 및 비저계조값에 따라서 상기 서브필드 맵핑 테이블에 선택적으로 맵핑하는 서브필드 맵핑 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 하프토닝 단계는,

상기 역감마 보정된 계조값을 양자화시켜 정수 비트와 소수 비트로 분리하는 단계;

상기 소수 비트를 저계조값의 소수 비트 및 비저계조값의 소수 비트로 구별하는 단계;

상기 저계조값의 소수 비트는 랜덤한 오차확산 방법 및 디더링 방법을 사용하여 하프토닝하고, 상기 비저계조값의 소수 비트는 일반적인 오차확산 방법을 사용하여 하프토닝하는 단계; 및

상기 저계조값의 소수 비트를 하프토닝한 계조값 및 상기 비저계조값의 소수 비트를 하프토닝한 계조값을 상기 정수 비트에 각각 가산하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 서브필드 맵핑 단계는,

상기 서브필드 맵핑 테이블을 A, B, C, D의 4가지 테이블로 나누는 단계; 및

상기 저계조 영역은 상기 하프토닝 단계로부터 입력되는 저계조값을 A, B, C, D 테이블에 동일 계조값으로 맵핑하고,

상기 비저계조 영역은 상기 하프토닝 단계로부터 입력되는 비저계조값을 A, B,C, D 테이블에 서로 다른 계조값을 맵핑하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.