KR20050122782A - 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화상처리 방법을 개선하여 계조 표현 능력을 향상시키고 디더 노이즈를 저감할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 구현하기 위한 방법에 있어서, 입력되는 비디오 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시키는 역감마 보정 단계; 및 상기 역감마 보정 단계에서 발생하는 저계조에서의 의사윤곽을 제거하기 위하여, n x n (n은 자연수) 패턴의 경우 2n개의 디더 마스크를 사용하는 디더 하프토닝 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명은 영상신호 구현시 발생되는 디더 노이즈를 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

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

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화상처리 방법을 개선하여 계조 표현 능력을 향상시키고 디더 노이즈를 저감할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: 이하, 'PDP'라 함.)은 소다라임(Soda-lime) 글라스로 된 전면 글라스와 배면 글라스 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이룬다. 각 셀 내에는 네온(Ne), 헬륨(He) 또는 네온 및 헬륨의 혼합기체(Ne+He)와 같은 주 방전 기체와 소량의 크세논을 함유하는 불활성 가스가 충진된다. 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 불활성 가스는 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)을 발생하고 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상이 구현된다.

이와 같은 PDP는 종래 표시수단의 주종을 이루어왔던 음극선관(CRT)에 비하여 구조가 단순하기 때문에 제작이 용이하다. 또한, PDP는 음극선관에 비하여 박형인 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 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 사람의 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 2에서 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 향상시키기 위하여 디더링(dithering) 방법 및 오차 확산(error diffusion) 방법 등의 하프톤(half tone) 방법을 사용하고 있다.

먼저, 오차 확산 방법은 해당 픽셀이 양자화(Quantization)될 때 발생하는 오차를 이웃하는 픽셀에 영향을 주게 함으로써 버려지는 오차에 대한 보정을 공간적으로 해결하고자 하는 방법이다. 상기 오차 확산 방법은 이웃한 픽셀에 대한 상기 오차 확산 계수가 일정하게 설정되어 라인마다 그리고 프레임마다 반복됨에 따라 일정한 오차 확산 계수로 인하여 균일한 계조에서 오차 확산 무늬가 발생되는 문제점이 있다.

다음으로, 디더링 방법에 대하여 살펴보면 다음 도 3과 같다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 디더링 방법을 나타낸 도이다. 도 3a는 종래의 4×4 디더 마스크에 대해 여러가지 패턴을 나타냈으며, 도 3b는 디더 레벨에 따른 디더 마스크 패턴을 나타낸 도이다. 도 3c는 4프레임 주기로 디더 마스크를 토글(toggle)하여 사용하였을 때 나타날 수 있는 디더 마스크 패턴을 나타낸 도이다.

도 3a에 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. 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 사용하였다. 동일 계조값을 갖는 하나의 패턴을 매 프레임 마다 사용하게 되면 패턴이 사람의 눈에 띄는 디더 노이즈가 발생하게 된다. 따라서, 도 3a에서는 4가지의 디더 마스크 패턴을 순서대로 사용하여 4장의 프레임을 주기로 반복되도록 하였다.

도 3b는 종래 디더 마스크 패턴을 나타낸 도이다. 도시된 바와 같은 패턴들을 사용하여 화면을 구현하는데 부족한 계조를 표현할 수 있다.

도 3b에 도시된 디더 마스크 패턴을 사용하면 부족한 계조를 표현하는 것이 가능해 지지만, 상기의 패턴들이 일정하게 화면상에 반복 될 경우 인간의 눈에 잘 띄게 된다. 이로인해 디더 노이즈가 발생하게 된다.

도 3c는 디더 마스크 패턴의 토글에 의해 사람의 눈에 인식 되는 패턴의 형태를 나타낸 도이다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 4개의 디더 마스크(200)가 주기적으로 토글(toggle)될 때 최종적인 디더 마스크 패턴의 모습은 오른쪽 그림과 같다. 따라서 도 3c의 오른쪽에 도시된 모습이 실재로 사람의 눈에 보이는 패턴(300)의 모습이다.

이러한 패턴이 화면에 지속적으로 구현될 경우 ON 되는 픽셀은 항상 ON 되어 있는 것처럼 보이고, OFF 되어 있는 픽셀은 항상 OFF 되어 있는 것처럼 보이므로 화면상에 도트 패턴 노이즈(Dot Pattern Noise)로 나타나게 된다.

PDP에 사용되는 디더 마스크는 한 프레임에 하나씩 화면상에 출력이 된다. 종래의 일반적인 PDP의 경우 4개의 디더 마스크를 기본으로 화면상에 보이는 패턴을 표현하고 있다.

도 4는 종래 4x4 디더 마스크를 4프레임당 화면에 출력하는 각 마스크의 총합을 나타낸 도이다.

디더 레벨 0, 1, 4, 5, 8, 9, 12, 13의 경우는 전체적으로 균일한 빈도로 점이 찍히는 것을 알 수 있다. 그러나 레벨 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15의 경우는 일정한 패턴 형태가 나타남을 볼 수 있다.

즉, 60Hz PDP에서 정지된 화면에 1초 동안 디스플레이 되는 경우 레벨 2의 마스크가 사용되는 계조를 살펴보면 60프레임/4마스크=15회 이므로 '1'로 표시된 점들은 1초에 총 15회가 화면에 표시되는 반면, '0'으로 표시된 부분은 단 한번도 표시되지 않는다.

즉, 도 3c의 오른쪽에 도시된 패턴(300)이 1초 동안 디스플레이 되는 경우 화면상에 15회 고정되어 표시되게 된다. 이러한 불균일한 점들이 화면상에 도트 패턴 노이즈(Dot Pattern Noise)로 나타나게 된다.

이로인해, 선명한 화상을 구현하지 못하는 문제를 발생시키게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여 영상신호 구현시 발생되는 디더 노이즈를 억제할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 구현하기 위한 방법에 있어서, 입력되는 비디오 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시키는 역감마 보정 단계; 및 상기 역감마 보정 단계에서 발생하는 저계조에서의 의사윤곽을 제거하기 위하여, n x n (n은 자연수) 패턴의 경우 2n개의 디더 마스크를 사용하는 디더 하프토닝 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 디더 하프토닝 단계는, 플라즈마 디스플레이 패널에서 초당 m개(m은 자연수)의 프레임을 표시할 때, m/2n 회의 디더 마스크패턴이 화면에 표시되는 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디더 마스크는, 한 프레임당 하나씩 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

< 실시예 >

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개략적으로 나타낸 도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 PDP 화상 처리 방법은 역감마 보정 단계(s410), 이득 제어 단계(s420), 디더 하프토닝 단계(s430), 서브필드 맵핑 단계(s440), 데이터 정렬 단계(s450) 및 데이터 구동 단계(s460)를 포함한다.

상기 PDP의 화상처리를 위한 방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저, 역감마 보정단계(s410)는 입력되는 비디오 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시킨다. 이후, 이득 제어 단계(s420)는 역감마 보정 단계(s410)에 의해 보정된 R, G, B의 비디오 데이터에 대하여 비디오 데이터의 유효이득을 증폭시키게 된다.

다음으로, 디더 하프토닝(Dither Halftoning) 단계(s430)는 디더 마스크 패턴을 사용하여 계조 표현력을 높임으로써 의사윤곽을 제거한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 다수의 디더 마스크 패턴의 수를 늘려 디더 노이즈 형성을 억제한다. 이에 관한 보다 상세한 설명은 이후에 기술하기로 한다.

다음으로, 서브필드 맵핑 단계(s440)는 상기 디더 하프토닝 단계(s430)로부터 입력된 데이터를 미리 설정된 서브필드 패턴에 맵핑한다. 이후, 데이터 정렬 단계(s450)는 상기 서브필드 맵핑 단계(s440)로부터 입력되는 비디오 데이터를 서브 필드 별로 재정렬하며, 상기 데이터 정렬 단계(s450)로부터 변환된 비디오 데이터를 PDP의 어드레스전극 구동장치(도시하지 않음.)로 공급하여 구동하는 데이터 구동 단계(s460)를 거쳐 PDP의 화상을 구현하게 된다.

이와 같은 PDP의 화상처리 단계 중 디더 하프토닝 단계(s430)를 더욱 상세히 살펴 보면 다음과 같다.

디더 하프토닝 단계는 각 픽셀(pixel)의 계조값을 디더 마스크의 특정 문턱(threshold)값과 비교하여 자리 올림(carry) 발생여부를 판별하는 단계이다. 즉, 자리 올림이 발생된 픽셀에 대하여 온(on)을, 그렇지 않은 픽셀에 대하여 오프(off)를 시킴으로써 부족한 계조 표현력을 높이는 단계이다.

상기 특정 문턱값을 결정하기 위해 디더 마스크가 사용된다. 상기 디더 마스크는 동일 계조값을 갖는 하나의 패턴을 매 프레임 마다 사용하게 되면 패턴이 사람의 눈에 띄는 디더 노이즈가 발생하게 된다. 따라서, 매 프레임 마다 디더 마스크 패턴을 달리 적용한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디더 마스크 패턴을 나타낸 도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 4프레임당 4x4 마스크 패턴에 점을 찍는 빈도가 균일하지 않을 경우, 8프레임 동안 8개의 마스크를 사용하여 균일한 패턴을 형성 할 수 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 0, 1, 4, 5, 8, 9, 12, 13의 레벨의 경우는 4x4 디더 마스크에서 4개의 마스크를 사용하여도 균일한 화면을 구현하는 것이 가능하므로, 8개의 마스크를 사용하지 않아도 디더 노이즈의 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15의 레벨의 경우 본 발명의 적용이 가능하다.

도 6에 도시된 바와 같이, 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14, 15 레벨의 불균일한 디더 마스크가 사용되는 특정 계조 레벨에서 마스크를 8개로 확장하여 사용한다.

이로인해 패턴을 균일하게 만들수 있고, 디더 노이즈를 억제하게 된다.

즉, 도 6의 경우 기존의 4마스크를 사용한 패턴에 4개의 마스크를 더 사용하여 최종적으로 4x4 마스크에 표현되는 점의 수가 균일하게 분포됨을 알 수 있다.

이로 인해 각각의 픽셀이 화면상에 동일한 빈도로 표현되므로 화면상에 불균일하게 표현되는 픽셀로 인해 발생하는 디더 노이즈를 저감할 수 있게 된다.

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 영상신호 구현시 발생되는 디더 노이즈를 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, 도 3b 및 도 3c는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 디더링 방법을 나타낸 도.

도 4는 종래 4x4 디더 마스크를 4프레임당 화면에 출력하는 각 마스크의 총합을 나타낸 도.

도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개략적으로 나타낸 도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디더 마스크 패턴을 나타낸 도.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****

200: 디더마스크 300: 실재 눈에 보이는 패턴

Claims (3)

1. 영상신호를 처리하여 화상을 구현하기 위한 플라즈마 디스플레이 패널의 화상을 구현하기 위한 방법에 있어서,

   입력되는 비디오 데이터를 미리 저장된 감마 데이터로 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시키는 역감마 보정 단계; 및

   상기 역감마 보정 단계에서 발생하는 저계조에서의 의사윤곽을 제거하기 위하여,

   n x n (n은 자연수) 패턴의 경우 2n개의 디더 마스크를 사용하는 디더 하프토닝 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 디더 하프토닝 단계는,

   플라즈마 디스플레이 패널에서 초당 m개(m은 자연수)의 프레임을 표시할 때,

   m/2n 회의 디더 마스크패턴이 화면에 표시되는 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 디더 마스크는,

   한 프레임당 하나씩 사용하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.