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KR100439387B1 - 휘도 계조 표시 방법 및 화상 표시 장치 - Google Patents

휘도 계조 표시 방법 및 화상 표시 장치 Download PDF

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KR100439387B1
KR100439387B1 KR1020010053663A KR20010053663A KR100439387B1 KR 100439387 B1 KR100439387 B1 KR 100439387B1 KR 1020010053663 A KR1020010053663 A KR 1020010053663A KR 20010053663 A KR20010053663 A KR 20010053663A KR 100439387 B1 KR100439387 B1 KR 100439387B1
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하시구치줌페이
가사하라미츠히로
이노하라시즈오
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

계조를 표시하기 위한 계조 표시는, 복수의 2진 화상을 시간적으로 중첩함으로써 행해지며, 구체적으로는, 복수의 2진 화상을 커지는 순서로 배열한 경우에, 인접하는 각 2진 화상에 할당된 웨이트의 차(1차 차분)의 절대값이 상기 복수의 2진 화상의 중첩에 의해 표시할 수 있는 총 계조수의 6%이하가 되도록 2진 화상에 각각의 휘도 레벨에 따라 웨이트를 개별적으로 할당하는 것을 특징으로 한다.

Description

휘도 계조 표시 방법 및 화상 표시 장치{METHOD FOR DISPLAYING LUMINOUS GRADATION}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(이하 "PDP"라 칭함)이나 디지털 마이크로미러 디바이스 등, 2진 메모리를 지닌 계조 표시 장치에 있어서, 각각의 발광 레벨, 즉 휘도에 따라 웨이트(weight)를 부여한 복수의 2진 화상 서브필드를 시간적으로 중첩시켜 휘도의 계조를 표시하는, 소위 서브필드법을 이용한 표시 장치의 계조 표시 방법에 관한 것이다.
종래의 소위 서브필드법은, 일본 특개평 4-195087호 공보 등에 기재되어 있는 바와 같이, PDP와 같은 2진 메모리 효과를 가지는 표시 장치에 있어서 휘도의 계조를 표시하기 위해 사용되는 것이다. 도 30a 및 도 30b에 이러한 표시법의 일례를 도시한다. 표시 장치는 표시 화면의 전체 화소 수에 대해서 각각 미리 발광 온·오프의 제어 데이터를 기록하고, 그 후에 이 제어 데이터에 따라서 전체 화소를 일제히 발광시킨다. 이 방법에 의해 표시 장치는 8비트 256 계조의 텔레비전 화상을 표시할 수 있다. 이하 그 예를 설명한다.
종래예로서 도 30a에 도시한 바와 같이, 1장의 필드 화상을 8장의 서브필드의 2진 화상으로 구성한 경우에 대해 설명한다. 즉, 각 서브필드에는 발광 기간(해당 서브필드가 온인 경우에 발광하는 기간)과 발광하지 않는 기간이 있고, 빗금친 부분이 발광 기간이다. 발광하지 않는 기간은 서브필드마다 대략 동일하지만, 발광 기간의 시간적 길이 혹은 이 발광 기간내에서 발광하는 펄스 수는 휘도에 따라 부여되는 웨이트에 대응한다. 각 서브필드에는 서브필드 번호가 부여되어 있으며, 그 서브필드 번호의 서브필드마다 상이한 웨이트가 부여된다.
서브필드법은 시각의 잔상 효과가 이용가능한 시간내, 즉, 1필드의 기간(경과 시간)내에 발광하는 시간의 길이 혹은 발광하는 펄스 회수를 변화시킴으로써 계조를 얻는다. 사람은 개개의 화소에 대해 1필드의 기간내의 각 서브필드의 발광한 시간의 적분 혹은 발광 펄스의 회수를 누산해서 그 화소의 휘도 레벨을 지각한다.
도 30a 및 도 30b의 예에 있어서, 각 서브필드에는 2진법에 따라 각각 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 및 128의 휘도에 대응하는 웨이트(이하 "휘도 레벨"이라 칭함)가부여되고 있다. 예컨대, 서브필드 번호가 "1"(이하 "서브필드 1"이라 칭함)인 서브필드는 "1"의 휘도 레벨을 얻기 위해 1회의 발광을 행하고, "서브필드 8"의 서브필드는 "128"의 휘도 레벨을 얻기 위해 128회의 발광을 행한다.
도 30b는 기대하는 휘도 계조를 표시하기 위해 발광시켜야 할 서브필드를 도시한 도면이다. 서브필드 및 각 서브필드 번호마다 부여된 웨이트가 가로좌표에, 표시할 휘도의 계조가 세로 좌표에 도시되어 있다. 도면에서, "온" 표시는, 세로축상에서 휘도의 계조를 표시하기 위해 발광시켜야 할 서브필드를 나타낸다.
구체적으로, 계조 1의 표시는 서브필드 1을 발광시킨다. 마찬가지로, 계조 2의 표시는 서브필드 2를, 계조 3의 표시는 서브필드 1 및 2를, 계조 4의 표시는 서브필드 3을, 계조 5의 표시는 서브필드 1 및 3을, 계조 6의 표시는 서브필드 2 및 3을, 계조 7의 표시는 서브필드 1, 2 및 3을, 계조 8∼15의 표시는 서브필드 4와 계조 0∼7의 것을 조합해서, 계조 16∼31의 표시는 서브필드 5와 계조 0∼15의 것을 조합해서, 계조 32∼63의 표시는 서브필드 6과 계조 0∼32의 것을 조합해서, 계조 64∼127의 표시는 서브필드 7과 계조0∼64의 것을 조합해서, 계조 128∼255의 표시는 서브필드 8과 계조 0∼128의 것을 조합해서 발광시킨다.
PDP의 각각의 화소는 이런 식으로 발광시켜야 할 서브필드를 조합시킴으로써 계조를 표시하고 있다. 예컨대, "173"에 상당하는 휘도를 얻기 위해서는 웨이트가 128인 서브필드 8, 웨이트가 32인 서브필드 6, 웨이트가 8인 서브필드 4, 웨이트가 4인 서브필드 3 및 웨이트가 1인 서브필드 1의 각각의 서브필드를 발광시킨다. 이와 같이 해서, PDP는 제각기의 웨이트에 따라 발광(혹은 웨이트에 따른 횟수의 발광)을 행하고, 사람이 지각하는 휘도는 그 발광된 시간의 적분합에 대응한다.
정지 화상(still images)을 표시할 때, 이와 같이 계조의 표시 방법을 이용하면, 화질의 불규칙한 인상(또는 기타 다른 문제)을 주는 일없이 바람직한 계조 표시를 실현할 수 있다. 그 이유는, 화상을 보는 사람의 눈이 실제로 그 화상에 고정되므로 1필드에 대한 경과 시간내에서 각 서브필드에 부여되는 웨이트를 적절하게 가산함으로써 사람이 각 화소의 휘도 레벨을 인지하기 때문이다.
그러나, 종래의 서브필드법을 이용한 표시 방법에서는, 동화상의 경우, 동화상에 특유한 의사 윤곽 형태의 노이즈 출현(즉, "동화상의 의사 윤곽")으로 인해 화질이 열화한다는 문제가 있다. 이것은, 예컨대, 일본의 텔레비젼 엔지니어들의 학회에 의한 ITEJ 기술 보고서 "펄스-폭-변조 동화상에서 관측되는 새로운 범주의 윤곽 노이즈"(Vol.19, No.2, IDY95-21, pp.61-66)에 기술되어 있다. 스크린상의 동화상을 보는 사람은 스크린에서 움직이고 있는 목적물을 의식적으로 인지한다. 서브필드법에 있어서, 사람의 눈이 포착하고 있는 화상의 어느 특정 스폿(화소)의 휘도 레벨은, 정지 화상인 경우, 1필드의 경과 시간(기간)내의 발광 시간 혹은 펄스 수의 통상의 합에 대응한다. 그러나, 동화상의 경우에 사람의 눈은 그 위치에서 발광이 완전히 종료하기 전에 화상이 이동하는 위치로 이동하기 때문에, 화상의 특정 스폿("화소")의 휘도 레벨은 그 이동의 궤적내에 발생하는 발광 시간 혹은 발광 펄스 수의 합에 대응한다. 즉, 발광 시간 혹은 발광 펄스 수의 가산은 하나의 화소내에서가 아니라 복수의 화소에 걸쳐 행해진다.
따라서, 동화상의 각 화소의 휘도 레벨은 정상적인 휘도 레벨로서 감지되지 못하게 되어, 화질이 열화한다. 이러한 화질 열화는, 인접하는 화소간에 휘도 레벨이 완만하게 변화하는 화상, 예컨대, 사람의 얼굴이나 피부 등에서 현저하게 느낄 수 있고, 등고선과 같은 의사 윤곽 패턴이 나타나거나 하는 것이다. 이하, 이 현상을 도면을 사용해서 설명한다.
도 31은 인접한 4개의 화소 "a", "b", "c", "d"가 발광하는 상태를 시간 경과(가로축)에 따라 도시한 것이다. 이 경우, 화소 "a" 및 "b"는 서브필드 1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7에서는 발광하지만, 서브필드 8에서는 발광하지 않는다. 한편, 화소 "c" 및 "d"는 서브필드 1, 2, 3, 4, 5, 6 및 7에서는 발광하지 않지만, 서브필드 8에서는 발광한다.
즉, 도 31은, 화소 a 및 화소 b의 휘도 레벨이 "127"이고 화소 c 및 화소 d의 휘도 레벨이 "128"이어서, 휘도 레벨이 단지 1밖에 차이나지 않는 "127"과 "128"의 화소가 인접하여 존재하고 있는 경우를 도시한 것이다.
화상이 정지하고 있고 시선이 움직이지 않는 경우, 화면을 바라보는 사람은 휘도 레벨 "127"의 화소에 대해서, 도 31에서 "고정 시선 127"로 표시된 화살표를 따라 각 서브필드의 발광을 검지하고, 그 발광 시간 혹은 펄스 수를 정확히 적분하여, 밝기를 지각한다. 마찬가지로, 화면을 바라보는 사람은 휘도 레벨 "128"의 화소에 대해서도 "고정 시선 128"로 표시된 화살표 방향으로 각 서브필드의 발광을검지하고, 휘도 레벨 "128"의 밝기를 지각한다.
그러나, 동화상의 경우에는, 망막상에 형성된 화상은, 시선이 이 동화상을 따라가고 있으므로, 시간의 경과와 함께 화소 위치 및 그에 대응하는 서브필드의 관계에 편차가 생겨서 계조에 혼란이 발생한다. 예컨대, 화상이 1필드의 기간동안 3개 화소 거리만큼 이동한다고 하자. 즉, 1필드의 경과 시간(기간)내에 임의 화상이 화소 "a"의 스폿에서 화소 "d"의 스폿으로 이동한다고 하자. 이 경우, 사람의 시선은 화상의 움직임을 쫓아가므로, 서브필드 1이 발광하고 있는 시점에서는 화소 "a"를 주시하고, 1필드 기간 후에 그 화상이 화소 "d"의 위치로 이동할 것으로 예측되며, 그 화상의 이동속도에 따라 시선을 움직여 화소 "d"로 이동하게 된다. 이 상태를 도 31에서 우측하부를 따른 점선으로 도시하고 있다.
시선은, 도 31에서 좌측상부로부터 우측하부로 이동한다. 이 경우, 눈은 휘도 레벨 "127"의 화소 "a" 및 "b"의 서브필드 1∼7 전체와, 휘도 레벨 "128"의 화소 "c" 및 "d"의 서브필드 8을 보게 되어 버리므로, 휘도 레벨 "255"(= (1+2+4+8+16+32+64)+128)의 밝기를 지각하는 것으로 된다.
역으로, 시선이 화소 "d"로부터 화소 "a"로 이동하는 경우, 즉, 도 31의 좌측하부로부터 우측상부로 시선이 이동하는 경우, 어느 서브필드도 발광하고 있지 않은 기간만 눈이 포착하므로, 휘도 레벨 "0"인 밝기를 지각하는 경우도 있다.
동화상을 보는 사람의 시선이 화상의 이동을 따라갈 때 의도하지 않은 휘도 레벨을 지각해 버리는 이러한 현상은, 특히, 웨이트("휘도 레벨")가 큰 서브필드의 발광을 잘못 본 경우에 현저해진다.
이와 같이, 종래의 계조 표시 방법은, 사용자가 화상의 이동에 추종해서 화면을 보는 경우, 휘도 차가 거의 없는 화소간에서도 휘도차가 있는 것과 같은 부자연스러움을 지각하게 하는 경우가 있다는 문제를 지니고 있었다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라서 동화상에서의 화질의 개선을 설명하기 위한 서브필드의 발광을 표시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라서 각 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여된 웨이트를 설명하는 도면,
도 3은 종래예에 있어서 동화상에서의 화질의 문제를 설명하는 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 4는 도 2에 따른 서브필드에 대한 휘도 레벨에 의거한 웨이트를 부여한 경우 동화상 화질의 개선 상황을 설명하기 위한 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따라서 비교를 위해 서브필드에 대한 휘도 레벨에 의거해서 부여된 다른 웨이트를 표시한 도면,
도 6은 도 5에 따라 서브필드에 대한 휘도 레벨에 의거한 웨이트를 부여한 경우 동화상 화질의 개선 상황을 설명하기 위한 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예 1에 따라서 다른 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여되는 웨이트를 설명하는 도면,
도 8은 본 발명의 도 7에 따라 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거한 웨이트를 부여한 경우 동화상 화질의 개선 상황을 설명하기 위한 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 9는 본 발명의 실시예 2에 따라서 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여되는 웨이트를 설명하는 도면,
도 10은 본 발명의 실시예 2에 따라서 다른 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여되는 웨이트를 설명하는 도면,
도 11은 본 발명의 실시예 2에 있어서 동화상에서의 화질의 개선을 설명하기 위한 서브필드의 발광을 표시한 도면,
도 12는 본 발명의 실시예 3에 따라서 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여된 웨이트를 설명하는 도면,
도 13은 도 12에 따라 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거한 웨이트를 부여한 경우 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 14는 본 발명의 실시예 3에 있어서 도 10에 따라 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거한 웨이트를 부여한 경우 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 15는 본 발명의 실시예 3에 따라서 다른 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여된 웨이트를 설명하는 도면,
도 16은 도 15에 따라 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거한 웨이트를 부여한경우 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 17은 본 발명의 실시예 4에 따라서 선택된 서브필드의 조합을 설명하는 제 1 도면,
도 18은 본 발명의 실시예 4에 따라서 선택된 서브필드의 조합을 설명하는 제 2 도면,
도 19는 도 17에 따라서 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 20은 본 발명의 실시예 5에 따라서 발광 서브필드의 평균 위치를 도시한 제 1 도면,
도 21은 본 발명의 실시예 5에 따라서 발광 서브필드의 평균 위치를 도시한 제 2 도면,
도 22는 본 발명의 도 20에 따라서 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 23은 도 21 에 따라서 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 24는 본 발명의 실시예 5에 따라서 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여된 웨이트를 설명하는 제 1 도면,
도 25는 본 발명의 실시예 5에 따라서 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여된 웨이트를 설명하는 제 2 도면,
도 26은 본 발명의 실시예 5에 따라서 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여된 웨이트를 설명하는 제 3 도면,
도 27은 본 발명의 실시예 5에 따라서 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여된 웨이트를 설명하는 제 4 도면,
도 28은 본 발명의 실시예 5에 따라서 서브필드에 대해 휘도 레벨에 의거해서 부여된 웨이트를 설명하는 제 5 도면,
도 29는 도 9에 따라서 입력 휘도 레벨과 인지 휘도 레벨과의 관계를 표시한 그래프,
도 30a 및 도 30b는 종래예에 따라서 선택된 서브필드의 조합과 발광 웨이트를 설명하는 도면,
도 31은 종래예에 있어서 동화상에서의 화질의 문제를 설명하기 위한 서브필드의 발광을 표시한 도면.
계조는 제각기의 휘도 레벨에 따른 웨이트가 개별적으로 할당된 복수의 2진 화상을 시간적으로 중첩함으로써 표시된다. 각 2진 화상에 할당될 웨이트는, 모든 2진 화상이 오름차순으로 배열된 경우, 인접하는 2진 화상간의 웨이트차의 절대값이 복수의 2진 화상을 중첩함으로써 표시될 수 있는 발광 계조 총 수의 6%이하로 되도록 선택된다.
본 발명의 일시시예에 있어서, 복수의 2진 화상을 웨이트 크기를 따라 승순으로 배열한 경우에, 인접하는 2진 화상간의 웨이트차가 복수의 2진 화상을 중첩함으로써 표시할 수 있는 총 계조수의 6%이하로 되도록 각 2진 화상에 웨이트를 할당하므로, 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에, 사용자가 각종 순간에 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 지각하더라도 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 저감할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 인접하는 2진 화상간 웨이트 차("1차 차분")와 그에 인접하는 인접하는 다른 1차 차분과의 차("2차 차분")의 절대값이 총 계조 수의 3%이하로 되도록 각 2진 화상에 웨이트를 할당하므로, 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 더욱 저감할 수 있다. 이러한 감소효과는, 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에, 사용자가 각종 순간에서 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 지각하더라도 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는, 복수의 2진 화상이 상승순으로 배열된 경우, 모든 2진 화상의 배열의 전반부에 위치된 인접하는 2진 화상간의 웨이트차("1차 차분")의 평균값이 상기 배열의 후반부에 위치된 인접하는 2진 화상간의 1차 차분의 평균값보다 작도록 각 2진 화상에 웨이트를 할당하므로, 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에, 사용자가 각종 순간에 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 지각하더라도 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 더욱 저감할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는, 복수의 2진 화상이 커지는 순서로 배열된 경우, 인접하는 2진 화상간의 웨이트차("1차 차분")를 포함하는 그룹의 범위가 2진 화상 배열의 전반부 그룹으로부터 시작해서 상기 배열의 후반부 그룹을 향해 한번에 1차 차분 시프트함에 따른 인접하는 2진 화상간의 웨이트차("1차 차분")의 그룹내의 평균값(이하 "이동 평균값")이 단조증가하도록 각 2진 화상에 웨이트를 할당하므로, 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에, 사용자가 각종 순간에 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 지각하더라도 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 더욱 저감할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는, 복수의 2진 화상이 커지는 순서로 배열된 경우, 인접하는 2진 화상간의 웨이트차("1차 차분")가 2진 화상의 작은 웨이트쪽으로부터 큰 웨이트쪽으로 단조증가하도록 각 2진 화상에 웨이트를 할당하므로, 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에, 사용자가 각종 순간에 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 지각하더라도 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 더한층 저감할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는, 2진 화상중에서 가장 작은 웨이트가 부여된 2진 화상을 우선적으로 선택하고, 이 2진 화상을 조합해서, 더 많은 수의 2진 화상으로 발광을 분산시키도록 계조로 나타내는 2진 화상의 소정 조합으로 함으로써, 정지 화상과 동화상 양자에 있어서 더욱 명백한 계조를 얻고, 또한, 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 저감할 수 있다. 이러한 감소 효과는, 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에, 사용자가 각종 순간에 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 지각하더라도 얻을 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서는, 커지는 순서로 또는 작아지는 순서로 2진 화상의 웨이트를 지닌 2진 화상을 시간적으로 중첩시켜 화소를 발광시키므로, 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 저감할 수 있다. 이러한 감소 효과는 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에, 사용자가 각종 순간에 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 지각하더라도 얻을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서는, 각 2진 화상에 할당되는 웨이트의 비율이 개별적으로 지정되어 있는 12개의 2진 화상을 시간적으로 중첩시켜 계조로 표시하므로, 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 저감할 수 있다. 이러한 감소 효과는 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에 사용자가 각종 순간에 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 지각하더라도 얻을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서는, 계조 표시 방법에 있어서, 각 2진 화상에 할당되는 웨이트의 비율이 개별적으로 지정되어 있는 11개의 2진 화상을 시간적으로 중첩시켜 계조를 표시하므로, 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에, 사용자가 각종 순간에 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 인지하더라도 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 저감할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서는, 계조 표시 방법에 있어서, 각 2진 화상에 할당되는 웨이트의 비율이 개별적으로 지정되어 있는 10개의 2진 화상을 시간적으로 중첩시켜 계조를 표시하므로, 사용자의 시선이 일정 시간 주기내에 복수의 화소를 가로질러 이동할 때에, 사용자가 각종 순간에 발광하는 복수의 2진 화상을 합성해서 지각하더라도 각 화소에 의해 표시되어야 할 본래의 계조로부터의 어긋남을 저감할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
(실시예 1)
이하, 도 1 내지 도 8을 이용해서 본 발명의 실시예 1을 설명한다.
도 2는 1필드를 12개 서브필드로 구성한 예를 도시하고 있다. 1행째는 서브필드 번호를, 2행째는 각 서브필드에 할당된 웨이트를 나타내고 있다. 서브필드는 편의상 웨이트가 커지는 순서로 배열되어 있다. 3행째는 1차 차분(인접하는 서브필드간의 웨이트차, 즉, 인접하는 2진 화상간의 웨이트차)의 값을 나타내고 있다.
서브필드번호에 따라 각 서브필드에 부여된 웨이트는 1, 2, 4, 6, 9, 14, 29, 34, 36, 39, 40 및 41이다. 화상 신호는, 12개의 서브필드로 이루어진 2진 화상의 조합에 의해 8비트 256 계조를 표현할 수 있다.
도 1은 도 2에 도시한 바와 같은 서브필드에 할당된 웨이트에 의거한 서브필드의 발광 순서 및 발광 상태를 도시한 것이다. 또, 도 2는 4개의 인접해서 배열된 화소 "a", "b", "c" 및 "d"를 도시하고 있다(이하 설명하는 바와 같이 수직, 수평 및 대각으로 형성된 선을 따라 동일한 현상 및 효과가 발생됨). 4각형의 제각기의 수평 길이는 각 서브필드내의 발광 기간(또는 발광 횟수), 흰사각형은 온 상태의 서브필드, 빗금친 사각형은 오프 상태의 서브필드이다. 사각 사이의 공백 기간은 각각의 서브필드와 평행한 발광하지 않는 기간(비발광 기간)이다.
본 실시예는, 화소 "a", "b", "c" 및 "d"가 일직선상에서 인접하여 형성되고, 또 화소 "a" 및 "b"의 휘도 레벨이 "40", 화소 "c" 및 "c"의 휘도 레벨이 "41"인 경우이다. 이러한 상황에서, 동화상을 따라가는 시선이 포착한 휘도 레벨과 본래의 휘도 레벨간의 차는 어느 정도 발생하는지를 설명한다.
"40" 및 "41"의 휘도 레벨을 선택한 이유는, 표시하고자 하는 적절한 휘도 레벨과 동화상을 따라가는 사람의 눈에 의해 인지되는 휘도 레벨간의 차는, 12개의 서브필드중 가장 큰 웨이트가 할당된 서브필드의 발광이 온·오프 절환될 때 가장 크기 때문이다. 어떠한 휘도 레벨을 표시하기 위해 서브필드를 선택하거나 조합하는 데는 몇가지 방법이 있으나, 보다 큰 서브필드를 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 특징은, 서브필드의 웨이트에 기초하여 웨이트가 커지는 순서로 서브필드를 배열한 경우에, 1차 차분이 총 계조수 256의 6%이하, 즉 "15"이하가 되도록 각 서브필드에 웨이트를 할당하고 있는 것에 있다.
도 2에 있어서는 서브필드를 웨이트가 커지는 순서로 배열했지만, 여기서 주의해야 할 점은 PDP등의 표시 장치를 실제로 작동시킬 경우 서브필드의 배열 및 시간적으로 발광시키는 순서는 웨이트가 커지는 순서로 제한되는 것은 아니라는 점이다. 즉, 실제의 발광 순서를 표시한, 도 1과 달리, 도 2의 배열은 이해를 보다 쉽게 할 수 있도록 편의상 커지는 순서로 한 것이다. 도 2와는 다른 서브필드의 순서의 예로서, 도 1은 서브필드의 웨이트로 표시된 바와 같이, 1, 4, 2, 6, 9, 14, 29, 36, 39, 40 및 41의 순서로 발광이 행해지는 경우를 표시한 것이다.
도 2의 3행째의 1차 차분이란, 인접하는 서브필드간의 웨이트의 차이로서, 예컨대, 서브필드 1과 서브필드 2와의 1차 차분은 1(=2-1), 서브필드 4와 서브필드 5와의 1차 차분은 3(=9-6)이다. 마찬가지로, 1차 차분은 도 2의 왼쪽으로부터 오른쪽으로 1, 2, 2, 3, 5, 15, 5, 2, 3, 1 및 1의 순서로 되어 있다.
본 실시예에서의 1차 차분의 최대값은 서브필드 6과 서브필드 7간의 1차 차분인 "15"이며, 이 값은 256 계조의 6% 이하, 즉, "15"이하인 조건을 만족시키고 있다.
이하, 도 1을 참조해서, 상술한 바와 같이 웨이트가 부여된 서브필드를 조합해서 계조를 표현하는 방법에 대해 설명한다. TV 등의 표시 장치를 시청하는 사람은, 시선이 정지하고 있을 때에는 도 1의 "고정 시선"으로 표시한 화살표를 따라 화소마다 정확히 각 서브필드의 휘도 레벨을 가산하므로, 휘도 레벨 "40" 및 "41"의 휘도 레벨을 정확히 지각한다. 이에 대해서, 예컨대, 동화상의 경우, 화상이 1필드 기간 동안 3개의 화소 거리를 이동하면, 1필드분의 시간 경과내에 화소 "a"의 위치로부터 화소 "d"의 위치로 이동한다. 도 1에서 사선 화살표는 시선의 이동을 표시한 궤적이다. 이때, 사람은 시선이 이동할 때의 궤적을 따라 다른 타이밍에서 발광하는 화소 "a", "b", "c" 및 "d"의 각각에서 서브필드의 휘도 레벨을 가산하므로, 눈은 포착해야 할 적절한 휘도 레벨로부터의 어긋남에 의해 휘도 레벨을 "40" 대신 "41"로서 또는 "41" 대신 "40"으로서 잘못 지각해 버리게 된다.
그러나, 이러한 본래의 휘도 레벨과 지각 휘도 레벨과의 차는, 도 30 및 도 31에 표시한 바와 같이 8개의 서브필드를 이용해서 계조를 표시하는 종래 기술에 비해서 적다. 도 3 및 도 4는 그 개요를 도시한 것이다. 이들 도면은 입력 휘도 레벨과 지각 휘도 레벨간의 관계를 도시한 것으로, 화상 신호로서 여기서 사용한 입력 화상 신호는, 휘도 레벨이 한번에 1단계씩 "0"에서 "255"까지 수평 방향으로 변화하는 램프(ramp) 신호이다. 또한, 이 램프 신호는 6화소/필드의 속도로 수평으로 이동하는 신호이다.
이 신호를 사용해서, 각 서브필드에 휘도에 따른 소정의 웨이트를 할당하고, 그 때에 발생하는 본래의 휘도 레벨로부터 지각 휘도 레벨의 어긋남을 계산한다. 여기서, 본래의 휘도 레벨로부터 지각 휘도 레벨의 어긋남을 이하 "휘도 레벨 어긋남"이라 칭한다. 이러한 계산 결과로부터 얻어진 정보는 실제 눈으로 화상을 평가한 결과와 일치함이 확인되었다.
도 3은 도 31에 도시한 바와 같이 8개의 서브필드에 웨이트가 할당된 종래예에 있어서, 그 신호를 입력받은 경우의 입력 휘도 레벨과 지각 휘도 레벨간의 관계를 도시한 것이다. 입력 휘도 레벨과 지각 휘도 레벨간의 관계는 전술한 바와 같은 착오 인식이 없다면 직선으로 도시되지만, 착오 인식으로 인해 입력 휘도 레벨의 몇몇 지점에서 인식 휘도 레벨은 적절한 휘도 레벨로부터 상당히 어긋나 있다.
도 4는 도 1에 도시한 바와 같이 12개의 서브필드에 웨이트가 할당된 본 실시예의 경우의 입력 휘도 레벨과 지각 휘도 레벨간의 관계를 도시한 것이다.
도 4와 도 3을 비교해 보면, 도 4에 도시한 본 실시예의 방법이 본래의 값으로부터의 어긋남의 크기("피크값")를 감소시키고 있음은 명백하다.
램프 신호의 화상을 포함한 각종 동화상(예컨대, 1996년 발행한 PDP 개발 협의회 제작 "PDP 동화상 화질 평가용 화상 리스트")을 이용해서, 휘도 레벨 어긋남의 크기와, 화질, 즉, 동화상 의사 윤곽의 외관과를 비교 검토한 결과, 도 3의 종래예에 있어서 휘도 레벨 어긋남의 피크값과 동화상 의사 윤곽의 외관과의 사이에는 밀접한 관계가 있고, 휘도 레벨 30 근처와 190 근처에서 관측되고 있는 휘도 피크값 이하이면, 동화상 의사 윤곽이 시각적으로 간신히 허용될 수 있는 것으로 판명되었다. 따라서, 이들 두 피크값의 정점을 연결한 선 A를 동화상 의사 윤곽의 "허용 선"으로 정하고 지표로 사용하기로 하였다. 이 허용 선 A가 도 3에 도시되어 있다.
사람의 명암차 변별 능력(휘도 레벨"L"에 대한 휘도 차 "dL"과의 비 또는 dL/L)은 밝은 시야에서는 휘도 레벨의 절대값에 관계없이 일정하므로, "선 A"는 원점과 만나는 것으로 가정할 수 있다. 하지만, 표시 장치에 있어서, 휘도 레벨이 30 이하인 경우, 시각 특성은 밝은 시야로부터 희미한 시야 영역으로 이행하고, 명암차 변별 능력은 저하하기 때문(또는 휘도 레벨이 비교적 높은 부분과 함께 존재하는 휘도 레벨이 낮은 부분을 동시에 보는 것에 의해, 비교적 휘도 레벨이 낮은 부분에 대한 명암차 변별 능력이 저하한다고 생각할 수 있기 때문)에, 상기 허용 선 A는 원점을 통과하지 않는다. 그 결과, "선 A"는 도 3에 도시한 바와 같이 일직선이 된다. 이하의 설명은 이 허용가능 "선A"에 기초한다.
종래의 조건에 의거해서, 편의상 커지는 순서로 서브필드를 배열하면, 동화상의 의사 윤곽의 외관은 인접하는 서브필드간의 웨이트의 차, 즉, 1차 차분이 적어질수록 줄어들게 된다. 그리고, 동화상의 허용가능한 화질은, 휘도 레벨 어긋남이 "선A"이내에 남아 있고 또 동화상의 의사 윤곽의 외관이 감소하기 때문에, 1차 차분이 총 발광 계조수의 대략 6%이하가 되면 확보되는 것으로 알려져 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 서브필드의 발광 순서는 웨이트가 커지거나 작아지는 순서에 제한되지 않는다.
한편, 어느 하나의 휘도 레벨을 표현하기 위해서, 12개의 웨이트중 어느 것을 조합할 것인가에 대해서는 여러 방법이 있어 용장성이 있다. 본 실시예의 조합은, 저휘도 레벨에서의 휘도 레벨 어긋남이 크게 되도록 큰 웨이트를 지닌 서브필드에 의도적으로 우선권을 부여해서 선택한다. 그와 같은 조건하에서도, 앞에서 설명한 바와 같이, 1차 차분이 총 발광 계조수의 6%이하를 유지한다면 화질은 허용가능하게 된다.
도 5와 도 6에서, 개개의 서브필드에 할당하는 웨이트는 다음과 같이 선택한다. 도 5에 표시한 바와 같이, 서브필드 1 내지 12에 대해 부여되는 웨이트("휘도 레벨")는 각기 1, 2, 4, 8, 9, 10, 11, 21, 38, 49, 50 및 52이고, 그의 1차 차분은 1, 2, 4, 1, 1, 1, 10, 17, 11, 1 및 2이다.
도 6은 전술한 바와 같이 웨이트가 서브필드에 할당된 경우의 입력 휘도 레벨과 지각 휘도 레벨과의 관계를 도시한 그래프로서, 도 3에서 사용한 바와 마찬가지의 램프 신호가 입력되고 있다. 도 6에 있어서, 서브필드의 발광 순서는 커지는 순서로 되어 있다. 도 5에 도시된 웨이트 부여의 경우, 1차 차분의 최대값은 17로서 총 계조수 256의 약 7%이며, 휘도 레벨 어긋남이 허용가능 레벨을 초과하고 있다. 따라서, 도 5 및 도 6과 비교한 경우 전술한 바와 같이 6%라고 하는 수치는 중요한 수치임은 명백하다.
도 7 및 도 8은 다른 예를 나타낸 것이다. 도 7에서, 서브필드 1 내지 12에 할당된 웨이트("발광 레벨")는 1, 2, 4, 8, 12, 26, 28, 30, 32, 34, 37 및 41이고, 이들 웨이트로부터 도출된 1차 차분은 1, 2, 4, 4, 14, 2, 2, 2, 2, 3 및 4이다.
도 8은 전술한 바와 같이 웨이트가 서브필드에 할당된 경우의 입력 휘도 레벨과 지각 휘도 레벨과의 관계를 도시한 그래프로, 도 3에서 사용한 바와 마찬가지의 램프 신호가 입력되고 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 웨이트 부여의 경우, 1차 차분의 최대값은 256 계조의 약 5.5%인 "14"로서, "15" 미만이므로, 휘도 레벨 어긋남이 "선A"의 허용가능 레벨 이내이다. 따라서, 1차 차분의 최대값이 "17"인 도 5 및 도 6과 비교해서 동화상의 의사 윤곽의 외관이 감소하므로 동화상의 허용가능한 화질을 확보할 수 있다.
도 28에 도시된 웨이트 부여의 경우, 1차 차분의 최대값은 256 계조의 약 4.7%인 "12"이다. 또, 도 9 및 도 27에 도시된 웨이트 부여의 경우, 1차 차분의 최대값은 256 계조의 약 4.3%인 "11"이다. 이들 두 경우에 있어서, 휘도 레벨 어긋남은 도 2의 "15" 미만으로, "선A"의 허용가능 레벨 이내이다. 따라서, 1차 차분의 최대값이 "17"인 도 5 및 도 6과 비교해서 동화상의 의사 윤곽의 외관이 더욱 감소하므로, 동화상으로서 개선된 화질을 확보할 수 있다.
또, 도 10, 도 25 및 도 26에 도시된 웨이트 부여의 경우, 1차 차분의 최대값은 256 계조의 약 3.1%인 "8"로, 도 2의 "15"보다 훨씬 작으므로, 휘도 레벨의 어긋남이 "선A"의 허용가능 레벨 이내이다. 따라서, 1차 차분의 최대값이 "17"인 도 5 및 도 6의 경우와 비교해서 동화상의 의사윤곽의 외관이 더욱 감소하므로 동화상으로서 우수한 화질을 확보할 수 있다.
또한, 도 15 및 도 24에 도시된 웨이트 부여의 경우, 1차 차분의 최대값은256 계조의 약 2.7%인 "7"로서, 도 2의 "15"보다도 훨씬 작은 값이므로, 휘도 레벨 어긋남이 "선A"의 허용가능 레벨 이내이다. 따라서, 17"인 도 5 및 도 6의 경우와 비교해서 동화상의 의사 윤곽의 외관이 더욱 감소하므로 동화상으로서 더욱 우수한 화질을 확보할 수 있다.
(실시예 2)
이하, 본 발명의 실시예 2에 대해서 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9에서, 서브필드의 번호에 따라 개개의 서브필드에 할당된 웨이트는 각각 1, 2, 4, 8, 12, 23, 28, 32, 33, 35, 36 및 41이고, 1차 차분은 1, 2, 4, 4, 11, 5, 4, 1, 2, 1 및 5이다. 이들 1차 차분은 256 발광 계조의 6% 이하, 즉, "15" 이하이다.
도 9의 4행째에 인접하는 1차 차분간의 차를 나타내는 2차 차분이 도시되어 있다. 예컨대, 각각 서브필드 1과 서브필드 2 사이의 1차 차분 "1"과 서브필드 2와 서브필드 3 사이의 1차 차분 "2"와의 차인 "1"이 2차 차분이다. 도 9에서 2차 차분은 왼쪽에서부터 오른쪽으로 1, 2, 0, 7, -6, -1, -3, -1, -1 및 4이다.
본 실시예의 특징은 2차 차분의 절대값이 256 계조의 3% 이하, 즉, "7" 이하로 되도록 각각의 서브필드에 웨이트를 할당하는 데 있다.
상기 웨이트 부가의 목적은, 1차 차분을 총 계조 수의 6% 이하로 유지하는 외에, 1차 차분의 어긋남이 비교적 작게 유지되도록 하고, 또한 웨이트가 커지는 순서로 배열의 후방으로 향해감에 따라 1차 차분이 증가하는 경향을 지니도록 개개의 서브필드에 웨이트를 할당함으로써, 웨이트가 작은 서브필드간의 1차 차분을 될 수 있는 한 작게 하고, 웨이트가 큰 서브필드간의 1차 차분을 될 수 있는 한 크게 하는 데 있다.
비교를 위해, 우선 실시예 1에서 참조된 도 2에서의 서브필드의 웨이트 부여의 경우를 일례로 고려해 보자. 도 2에서, 1차 차분은 "5"이하의 값에서 서브필드 6과 7사이의 "15"로 갑자기 증가하고, 후반부에는 다시 작은 값으로 감소된다. 다섯 번째와 여섯 번째의 1차 차분간의 2차 차분과, 여섯 번째와 일곱 번째의 1차 차분간의 2차 차분은 각각 "10"과 "-10"인 바, 이들 2차 차분의 절대값은 256 계조의 대략 4%에 상당하는 값을 표시하고 있다.
한편, 도 9에서는, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 1차 차분이 "15"로 갑자기 증가하는 것은 피할 수 있고, 후반부의 1차 차분은 도 2의 것과 비교해서 비교적 큰 반면, 서브필브 5와 6사이에서 1차 차분은 "11"로 증가한다. 이 경우의 2차 차분은 서브필드 4와 5간의 1차 차분"4"와 서브필드5와 6간의 1차 차분 "11" 사이의 최대값 "7"까지 증가하지만, 이 최대값은 총 발광 계조의 3% 이내에 있는 값이다.
앞에서 설명한 바와 같이, 도 4는, 실시예 1의 도 2에 도시된 웨이트 부여한 경우의 서브필드 구성이 램프 입력 신호에 대해 야기하는, 본래 휘도 레벨로부터의 지각 휘도 레벨 어긋남(상기 설명한 바와 같이 "휘도 레벨의 어긋남"이라 약칭함)을 계산한 결과를 나타낸다.
도 29는 본 실시예의 도 9에 나타낸 웨이트 부여한 경우의 서브필드의 구성이 램프 입력 신호에 대해 야기하는 휘도 레벨의 어긋남을 계산한 결과를 나타내는 것이다.
도 4와 도 29를 비교하면, 2차 차분을 발광 계조수의 3% 이하로 유지하는 도 9에 도시한 웨이트 부여한 쪽이 휘도 레벨 어긋남의 피크값은 전체적으로 조금씩 감소하고 있고, 이것은 휘도 레벨이 낮은 부분에서 그 개선 비율이 높아지게 된다. 이를 더욱 명확히 나타내기 위해서 정량적인 지표로서 평균 자승 오차를 사용하여 평가한다. 평균 자승 오차는,
평균 자승 오차 = [{Σ(지각 휘도 레벨i-입력 휘도 레벨i)2}/N]1/2
에 의해 계산되며, 여기서 N은 계산시 포함될 데이터의 수이다.
도 4와 도 29에 도시된 휘도 레벨 어긋남에 대해 상기 평균 자승 오차를 계산하면, 계산에 포함된 범위마다에서 다음과 같다.
계산에 포함된 범위는
전체 : 휘도 레벨 "0"∼"255"
낮은 휘도 레벨의 범위 : 휘도 레벨 "0"∼"127"
높은 휘도 레벨의 범위 : 휘도 레벨 "128"∼"255"
로 하였다.
상기 결과로부터, 휘도 레벨 어긋남은 전체적으로 감소하고, 또 개선 비율은 휘도 레벨이 낮은 영역에서 더 높아짐을 알 수 있다. 이러한 2차 차분을 작게 하는 방법을, 실시예 1에서도 이용된 시선의 이동에 따라 각 서브필드의 웨이트를 가산하는 방법으로 검증한다.
여기서 제공된 예는, 그 효과가 보다 알기 쉽게 나타난다고 하는 관점에서, 도 7에 도시된 2차 차분의 절대값의 최대값이 "12"인 예와, 도 10에 도시된 2차 차분의 절대값의 최대값이 "1"이라고 하는 매우 작은 값으로 된 예이다.
도 7의 4행째에 도시된 2차 차분은 왼쪽에서부터 오른쪽으로 1, 2, 0, 10, -12, 0, 0, 0, 1 및 1이다.
한편, 도 10의 4행째에 도시된 2차 차분은 왼쪽에서 오른쪽으로 1, 1, 1, 1, -1, 1, 1, 1, 1 및 0이고, 이 2차 차분의 최대값은 256 계조수의 3% 이하, 즉, "7" 이하이다.
도 7 및 도 10의 이들 두 예 사이에서, 2차 차분의 영향이 나타나기 시작하는 서브필드 6을 포함해서, 휘도 레벨이 오프 상태로부터 온 상태로 전환될 때에, 가장 큰 웨이트를 지닌 서브필드 6의 휘도 레벨에 주목하자. 이것은, 도 11a 및 도 11b에서, 4개의 화소 "a", "b", "c" 및 "d"가 나란히 배열되어 있는 예로서 도시하였다. 또, 여기서도, 웨이트가 큰 서브필드를 우선적으로 선택하는 예를 이용해서 휘도 레벨을 표시할 때의 서브필드의 조합을 설명한다. 따라서, 도 7에 대응하는 휘도 레벨 "25"로부터 휘도 레벨 "26"으로 변하는 경계와, 도 10에 대응하는 휘도 레벨 "15"로부터 휘도 레벨 "16"으로 변하는 경계에 주목하면 된다. 도 11a및 도 11b의 가로좌표는 시간축이며, 이 예는 커지는 순서도 작아지는 순서도 아닌 서브필드의 발광 순서를 도시한 것이다.
도 11a는 도 10의 웨이트 부여에 대응하는 것으로서, 서브필드 2와 5를 온시킴으로써 휘도 레벨 "15"를 표시하고, 서브필드 6만을 온시킴으로써 휘도 레벨 "16"을 표시한다. 또한, 도 11b는 도 7의 웨이트 부여에 대응하는 것으로서, 서브필드 1, 2, 4, 및 5를 온시킴으로써 휘도 레벨 "25"를 표시하고, 서브필드 6만을 온시킴으로서 발광 레벨 "26"을 표시한다. 상기의 발광 상태하에서 시선이 정지하고 있을 경우에는, "고정 시선"으로서 표시한 화살표로 나타낸 바와 같이, 각 화소의 휘도 레벨이 서브필드 1에서 서브필드 6까지 정상으로 가산되므로, 눈은 본래대로의 휘도 레벨을 지각한다.
또, 동화상의 경우에는, 예컨대, 1필드내의 서브필드 1과 서브필드 6의 경과 기간에 시선이 3화소분 이동한 때에는, 시선이 화소 "a"에서 화소 "b"까지 화살표를 따라 왼쪽 상부에서 오른쪽 하부로 이동하기 때문에, 도 11a의 경우 포착되는 휘도 레벨은 약 "20"(=4+16)이고, 반대로, 시선이 화소 "d"에서 화소 "a"로 이동할 때는 약 "11"의 휘도 레벨이 눈에 포착된다. 한편, 도 11b에서는, 화소 "a"에서 화소 "d"로 화살표를 따라 시선이 이동할 경우, 포착되는 휘도 레벨은 약 "51" (=1+4+8+12+26)이고, 반대로 화소 "d"에서 화소 "a"로 시선이 이동할 때는 포착되는 휘도 레벨은 약 "0"인 바, 이들 사이에서 본래 휘도 레벨로부터의 어긋남은 크다.
도 11a와 도 11b를 비교하면, 시선의 이동에 의해 포착되는 휘도 레벨 어긋남은 명백히 도 11a에 도시된 어긋남의 쪽이 작은 것을 알 수 있고, 따라서 이러한 검증에 기초해 2차 차분이 작은 것이 효과적이다.
즉, 2차 차분이 총 발광 계조수의 3%이하로 억제되면, 1차 차분의 변화를 비교적 작게 유지할 수 있고, 또한 서브필드의 웨이트의 증가하는 순서의 뒤쪽으로 감에 따라 1차 차분이 증가하는 경향을 갖게 할 수 있으므로, 시선의 이동에 따라 포착되는 휘도 레벨 어긋남은 저휘도에 있어서 비교적 작게 억제할 수 있음을 알 수 있다.
(실시예 3)
이하, 본 발명의 실시예 3을 설명한다. 본래 휘도 레벨로부터 지각 휘도 레벨의 어긋남의 크기는 휘도 레벨이 높은 서브필드보다 휘도 레벨이 작은 서브필드에서 작게 하는 것이 바람직하다. 이것은 서브필드의 웨이트 부여를 편의상 웨이트가 작은 것부터 커지는 순서로 배열한 경우에 있어서, 모든 서브필드 개수의 전반의 1차 차분의 평균값(이 평균값을 이하 "AF"라 칭함)과, 후반의 1차 차분의 평균값(이 평균값을 이하 "AS"라 칭함)을 파라미터로서 사용하는 것에 특징이 있다.
12개의 서브필드를 채택할 경우, 예컨대, 휘도 레벨이 커지는 순서로 배열되어 있을 때, AF는 서브필드 1내지 6으로부터 도출된 1차 차분의 평균값이고, AS는 서브필드 7 내지 12로부터 도출된 1차 차분의 평균값이다.
여기서, 2차 차분이 총 계조 수의 3% 이하가 아닌 반면에, 1차 차분은 총 발광 계조 수의 6% 이하인 경우에 있어서도, 파라미터 (AF, AS)로 특징 부여하면, 휘도 레벨 어긋남이 작아지는 것을 설명한다. 이 경우, 서브필드의 웨이트 부여의 예가 도 12에 도시되어 있다. 도 12의 예에 있어서의 1차 차분의 최대값이 총 계조 수의 6% 이하인 "14"이고, 2차 차분 절대값의 최대값이 상기 총 계조 수의 3% 이하가 아닌 "12"이다. 또한, 파라미터 AF와 AS는 각각 3.6과 6.8로서, 후반이 전반보다 크다.
도 13은 도 12에 도시된 예의 경우에 있어서의 램프 신호 입력에 따른 휘도 레벨 어긋남(서브필드를 발광시키는 순번은 서브필드의 웨이트로 설명해서 1, 4, 2, 8, 15, 19, 21, 24, 26, 39, 41 및 55의 순으로 산출됨)을 나타낸다. 도 13을, 도 2에 상당하는 휘도 레벨 어긋남을 도시한 도 4와 비교할 경우, 휘도 레벨 150 이하인 부분에서 휘도 레벨 어긋남의 피크값은 거의 동등하지만, 큰 피크의 발생 수는 도 13의 경우 6개, 도 4의 경우 12개이고, 도 13의 경우가 휘도 어긋남을 초래하기 더 어려움을 알 수 있다.
더욱이, 이 1차 차분의 평균값을 파라미터로 사용한다는 생각을, 모든 서브필드 개수의 전반과 후반의 두 부분뿐 아니라, 그 중간에 있는 이동 평균값에까지 확장해 보면, 그 평균값이 순차로 단조증가하는 쪽이 휘도 레벨 어긋남에 대해서 보다 효과적임을 알 수 있다.
일례로서, 도 10에 도시된 웨이트 부여에 관해서, 1차 차분의 평균값을 전반의 AF에서 후반의 AS에 이르기까지 각 1차 차분수 5개씩의 평균값으로 해서 조사해 보면, 차례로 (3.0, 3.6, 4.2, 4.8, 5.4, 6.0, 6.8)로 단조증가하고 있다. 한편, 도 12에 도시된 웨이트 부여의 경우에는 1차 차분의 평균값을 전반의 AF에서 후반의 AS에 이르기까지 1차 차분 수 5개씩의 평균값으로 해서 조사해 보면, 차례로 (3.6, 3.8, 4.0, 3.6, 4.8, 4.4, 6.8)로서 단조증가하지 않는다.
도 14는 도 10에 도시한 바와 같이 웨이트가 할당된 서브필드가 램프 입력 신호에 대해 야기하는 휘도 레벨 어긋남을 계산한 결과를 도시한 것이다. 마찬가지로, 도 13은 도 12에 도시한 바와 같이 웨이트가 할당된 서브필드가 램프 입력 신호에 대해 야기하는 휘도 레벨 어긋남을 계산한 결과를 도시한 것이다. 도 14와 도 13의 비교 및 시각적인 검증으로부터, 도 13보다도 도 14에서는 휘도 레벨 어긋남의 피크가 집중하는 일없이 분산되어 있어, 의사 윤곽을 인식하기 어렵다는 효과가 있음이 판명되었다.
지금까지는 파라미터로서 1차 차분의 평균값을 사용하여 휘도 레벨 어긋남을 감소시키는 효과에 대해서 설명하였으나, 이 효과를 얻는 더욱 한정적인 조건을 구해 보면, 1차 차분의 각각의 값 자체가 단조 증가해야 한다는 조건에 이르게 된다. 그 일례가 도 15에 도시되어 있다.
도 15에 도시된 예는 12개의 서브필드로 구성된다. 동도면에 있어서, 1행째는 서브필드 번호를, 2행째는 개개의 서브필드에 할당된 웨이트를 각각 나타낸다. 서브필드는 편의상 웨이트가 커지는 순서로 배열되어 있다. 또, 3행째는 1차 차분의 값을 표시하고, 4행째는 제 2차 차분의 값을 표시하고 있다.
서브필드 번호에 따라, 개개의 서브필드에 할당된 웨이트는 1, 2, 4, ,7 11, 16, 21, 26, 32, 38, 45 및 52이며, 1차 차분은 1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 6, 7 및 7이고, 2차 차분은 1, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1 및 0이다. 이 예에서는, 웨이트가작은 서브필드간의 1차 차분으로부터 웨이트가 큰 서브필드간의 1차 차분을 향해 1차 차분의 값이 단조증가한다.
이 예에 대해서, 상기 램프 신호의 입력을 사용해서 휘도 레벨 어긋남을 계산(서브필드를 발광시키는 순서는 서브필드의 웨이트로 기술해서 1, 4, 2, 7, 11, 16, 21, 26, 32, 38, 45 및 52순으로 하였다)한 도 16을 보면, 어긋남의 피크가 집중하는 일없이 분산되어 있으며, 도 14와 비교해도 그 피크값 자체가 전체적으로 작게 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 이러한 사실은 시각적인 검증에 의해서도 확인할 수 있었다.
(실시예 4)
다음으로, 본 발명의 실시예 4에 대해서 설명한다. 실시예 1 내지 3에서는 임의의 휘도 레벨을 표시하기 위하여, 웨이트가 다른 서브필드의 조합으로서 몇가지 방법의 용장성이 있는 것중에서, 큰 웨이트를 지닌 서브필드를 우선적으로 선택하는 조합으로 설명했었다. 그러나, 다음에 설명하는 이유에 의해, 작은 웨이트를 지닌 서브필드를 우선하여 선택ㆍ조합하는 쪽이 휘도 레벨의 포화 특성면에서 보다 바람직한 것을 알 수 있었다.
여기서, 예로 든 것은 도 10에 도시된 웨이트 부여이다. 즉, 각각의 서브필드 1∼12에는 각각 1, 2, 4, 7, 11, 16, 20, 25, 31, 38, 46 및 56의 웨이트가 할당되어 있다(편의상, 서브필드는 웨이트가 커지는 순서로 배열되어 있다). 도 17 및 도 18은 휘도 레벨 "1"∼"30"을 발광시키기 위한 서브필드의 선택 및 조합을 설명하는 두 예를 도시하고 있다.
도 17에 있어서는 임의의 휘도 레벨을 발광시키기 위하여 웨이트가 작은 서브필드를 우선적으로 사용하고, 도 18에서는 임의의 휘도 레벨을 발광시키기 위하여 웨이트가 큰 서브필드를 우선적으로 사용하고 있다.
휘도 레벨 25를 표시하는 경우를 예로 들면, 웨이트가 큰 서브필드를 우선적으로 사용하는 도 18에 표시한 선택 방법에서는 서브필드 8만을 발광시키는 한편, 웨이트가 작은 서브필드를 우선적으로 사용하는 도 17에 표시한 선택 방법에서는 서브필드 1(휘도 레벨 "1"), 서브필드 2(휘도 레벨 "2"), 서브필드 3(휘도 레벨 "4"), 서브필드 4(휘도 레벨 "7") 및 서브필드 5(휘도 레벨 "11")의 5개의 서브필드를 발광시키고 있다.
이와 같은 양자의 발광 휘도를 비교하면, 후자가 전자보다 밝은 감이 있다. 이것은 짧은 시간폭내에서 발광 횟수를 많게 하거나 발광 시간을 길게 하면, 일반적으로 관찰되는 발광체의 휘도 레벨의 포화가 발생한다고 하는 이유에 의한 것이다. 이 휘도 레벨의 포화를 완화하기 위해서는, 예컨대, 절대적인 휘도를 내리고, 눈의 적분 시간내에서 발광을 시간적으로 분산시키는 등의 대책이 효과적이지만, 화상 표시 장치의 경우 고휘도 레벨이 바람직하므로 발광 횟수를 눈의 적분시간내에서 분산시키는 방법이 바람직하다. 즉, 발광을 복수의 서브필드로 분산시켜서 휘도 레벨을 표시하면 발광의 시간적 집중이 없어져 휘도 포화를 완화시켜 올바른 휘도에 가깝게 할 수 있다.
또, 휘도 레벨 25에 한정되지 않고 휘도 레벨 1 내지 휘도 레벨 30을 포현하기 위해서는, 웨이트가 작은 서브필드를 우선적으로 사용한 경우에서는, 1계조당 선택조합시키는 서브필드의 개수의 평균값이 3.0개/1휘도 레벨(=89개/30휘도 레벨), 웨이트가 큰 서브필드를 우선적으로 사용한 경우는 1.9개/1휘도 레벨(=58개/30휘도 레벨)로 되어, 웨이트가 작은 서브필드를 우선하여 사용한 경우에 보다 많은 서브필드에 걸쳐서 휘도 레벨을 발광하고 있는 것을 알 수 있다.
즉, 임의의 휘도 레벨을 발광시킬 때에 웨이트가 작은 서브필드를 우선적으로 사용하면 보다 많은 서브필드로 발광이 분산됨으로써 발광체의 휘도 포화가 완화된다. 그 결과, 정지 화상 및 동화상의 양자에 있어 양호한 계조를 얻을 수 있어, 화질을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 이들 두 예에 대해서, 상기와 마찬가지의 램프 신호를 입력으로 사용하고 이 신호를 일정속도로 이동시킨 경우의 휘도 레벨의 어긋남을 계산한 도면으로서, 도 14의 웨이트가 큰 서브필드를 우선적으로 사용한 예와 도 19의 본 실시예를 비교해 보면, 웨이트가 작은 서브필드를 우선적으로 사용하는 것이 저휘도 영역에 있어서 휘도 레벨 어긋남의 피크치를 대폭 개선할 수 있고, 또 동화상의 의사 윤곽에 대해서도 효과적인 것을 알 수 있다. 또, 도 14 및 도 19의 계산에 의하며, 서브필드의 발광 순서는 도 10의 서브필드 번호를 기준으로 해서 1, 3, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11 및 12로 설정되어 있으며, 커지는 순서로 한정하고 있는 것은 아니다.
또한, 이 효과는 도 10의 웨이트뿐만 아니라, 실시예 1∼3 에서 설명한 경우 모두에 대해서도 마찬가지로 작용하는 것은 물론이다.
(실시예 5)
이하, 본 발명의 실시예 5에 대해서 설명한다. 동화상의 의사 윤곽을 감소시키는 방법으로서 유효한 것으로 일반적으로 알려져 있는 것 중에, 임의의 휘도 레벨을 발광시키는 타이밍과 그 휘도 레벨에 근접한 다른 휘도 레벨을 발광시키는 타이밍은 가능한 한 서로 근접하고 있는 쪽이 좋다고 하는 조건이 있다. 여기서는, 그 조건에 의거한 본 발명의 실시예를 도 10에 도시한 각 서브필드에 할당된 웨이트의 예를 참조해서 설명한다.
본 예에 있어서는, 웨이트가 작은 서브필드를 우선적으로 사용해서 "0"∼"255"의 휘도 레벨을 표시하고, 또한 이 서브필드를 시간적으로 중첩시켜 발광시킬 때에 웨이트가 커지는 순서로 되도록 서브필드를 배열하여 구동하는 경우를 고려한다. 지금까지의 실시예에 있어서는, 편의상 서브필드를 웨이트의 순서로 배열하여 설명을 하였지만, 여기서는 발광의 순번 그 자체가 커지는 순서로 한정하고 있는 점에서 지금까지의 설명과 다른 것이다.
임의의 휘도 레벨을 발광시키는 타이밍을 정량적으로 나타내기 위해 "발광 서브필드 평균 위치"라 불리는 값을 정의하면, 다음과 같다.
"발광 서브필드 평균 위치"=(1/A)×(B/C)
여기서, A:필드를 구성하는 서브필드의 수
B:임의의 휘도 레벨을 표현할 때 발광하는 서브필드 번호의 합
C:임의의 휘도를 표현할 때 발광하는 서브필드의 개수
도 20에, 상기 식에 의거해서 계산한 "발광 서브필드 평균 위치"를 휘도 레벨의 입력에 대해 표시한다. 예컨대, 도면중의 1점으로서 휘도 레벨 "20"을 설명한다. 식중에 "A"는 필드를 구성하는 서브필드의 수이므로 12이다. 휘도 레벨 "20"을 표현하기 위해서는, 웨이트가 작은 서브필드가 우선적으로 발광되므로, 도 17에 있어서 휘도 레벨 "20"에 상당하는 선을 따라 원으로 표시된 서브필드를 선택적으로 발광시킨다. 즉, 서브필드 2(휘도 레벨 "2"), 서브필드 4(휘도 레벨 "7") 및 서브필드 5(휘도 레벨 "11")가 발광된다. 그러므로, "B"는 11(=2+4+5), "C"는 3이기 때문에 "발광 서브필드 평균 위치"는 (1/12)×(11/3)=0.305가 된다. 따라서, 서브필드가 휘도 레벨 "20"을 표시하기 위해 발광하고 있을 때, 서브필드 평균 위치는 1필드 기간의 시작으로부터 30% 정도의 지점에 존재하는 것을 알 수 있다.
도 20을 참조하면, "발광 서브필드 평균 위치"는 휘도 레벨에 따라 원만하게 증가하고 있지만, 본 실시예에서는 서브필드를 서브필드 번호순으로 시계열로 발광시키고 있으므로, 도 20의 세로축은 1필드의 시간폭을 "1"로 했을때 그 1필드중에서의 시간적 위치로 생각해도 되므로, 휘도 레벨의 증가와 동시에 1필드 기간의 개시 시간대에서부터 서서히 각각의 발광 타이밍이 후방의 시간대를 향해 이동하고 있는 것을 알 수 있다.
또, 서브필드의 발광 순서를 커지는 순서와는 반대로 작아지는 순서, 즉, 웨이트가 큰 서브필드 쪽으로부터 순서대로 서브필드가 발광하도록 한 경우에도, 커지는 순서와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 이 예에 있어서 휘도 레벨의 입력에 상당하는 발광 서브필드 평균 위치가 도 21에 표시되어 있다. 그러나 이 경우에는 발광 서브필드 평균 위치는 휘도 레벨이 증가함에 따라 1서브필드 기간의 후방의시간로부터 각각의 개시 시간대를 향해 이동하고 있는 것을 알 수 있다.
본 실시예에 의해 구동되는 발광 타이밍(즉, 휘도 레벨이 가까운 화소끼리는 1필드 기간내의 유사한 시간대에 존재하는 서브필드가 발광한다고 하는 발광 타이밍)을 갖는, 휘도 레벨이 가까운 화소끼리가 공간적으로 인접하고 있는 경우를 생각해 보자. 화상의 움직임을 따라가는 시선이 인접하는 복수 화소에 걸쳐서 복수의 서브필드의 발광을 포착해도, 이미 설명한 바와 같이 이들 화소는 1필드의 유사한 시간대에 존재하는 서브필드가 발광한다고 하는 발광 타이밍을 가지므로, 휘도 어긋남이 발생할 확률이 적고 계조의 혼란이 생기기 어렵게 된다.
램프 신호 입력에 대해 계산한 지각 휘도 레벨을, 커지는 순서로 도 22에, 작아지는 순서로 도 23에 도시되어 있다.
양자의 비교에 의해서 알 수 있는 바와 같이, 임의의 휘도 레벨을 표시하기 위해 웨이트가 작은 서브필드를 우선적으로 선택해서 조합하고, 또한 발광 순서를 커지는 순서 또는 작아지는 순서로 하면, 휘도 레벨 어긋남이 작아져, 시선이 동화상을 따라갔을 때 발생하는 계조의 혼란, 즉, 동화상의 의사 윤곽이 생기기 어렵다고 할 수 있다. 이것은 도 10에 도시된 웨이트 부여의 예뿐만 아니라, 상기한 모든 웨이트 부여의 예에 있어서도 마찬가지로 적용된다.
이상의 각 예에 있어서는 서브필드의 수를 12로 하여 설명하였으나, 반드시 12개로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 과제의 해결 수단에 합치하는 한은 어느 것이라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
서브필드의 수가 11개인 경우를 예로 들면, 웨이트를 도 25에 도시된 바와같이, 1, 2, 4, 8, 13, 19, 26, 34, 42, 49 및 57의 비율로, 또는 도 26에 도시된 바와 같이 1, 2, 4, 8, 14, 20, 26, 33, 41, 49 및 57의 비율로 설정해도 되고, 서브필드의 수가 10개인 경우를 예로 들면, 웨이트를 도 27에 도시된 바와 같이 1, 2, 4, 8, 16, 25, 34, 44, 55 및 66의 비율로, 또는 도 28에 도시된 바와 같이 1, 2, 4, 8, 15, 24, 33, 44, 56 및 68의 비율로 배열해도 된다. 이들 예에 있어서도 시선이 동화상을 따라 움직일 때 발생하는 휘도 레벨 어긋남, 즉, 동화상의 의사 윤곽이 생기기 어렵다고 하는 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 종래예에 비해서 현저하게 동화상의 의사 윤곽의 외관을 감소시켜 동화상의 화질을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 특히 저휘도 레벨 영역에 있어서 동화상의 의사 윤곽의 외관을 경감시킬 수 있어, 동화상의 화질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 보다 저휘도 레벨 영역으로부터 고휘도 레벨 영역에 걸쳐서 동화상의 의사 윤곽의 외관을 전체적으로 감소시킬 수 있다.
또, 본 발명의 계조 표시 방법에 의하면, 정지 화상 및 동화상에 관계없이 보다 선명한 계조를 얻을 수 있는 동시에 화질을 향상시킬 수 있으며, 특히 저휘도 레벨 영역에 있어서 더욱 동화상의 의사 윤곽의 외관을 현저하게 경감시켜 동화상의 화질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 계조 표시 방법에 의하면, 저휘도 레벨 영역으로부터 고휘도 레벨 영역에 있어서 한층 더 동화상의 의사 윤곽의 외관을 현저하게 경감시킬 수 있어 동화상의 화질을 향상시킬 수 있다.
상기한 각 실시예에서는 총 계조 수가 256개인 경우를 설명하였으나, 계조 수가 256에 한정되는 것이 아님은 물론이다. 또, 본 발명은 각종 변형과 수정이 가능하므로, 본 발명의 정신과 범주내에 있는 모든 변형예 및 수정예는 첨부된 특허 청구 범위에 의해 커버되는 것으로 한다.

Claims (9)

  1. 휘도 계조를 표시하는 방법에 있어서,
    휘도 레벨에 대응하는 웨이트가 할당된 복수의 2진 화상을 시간적으로 조합하여 표시하는 단계를 포함하되,
    임의의 계조를 표시하기 위해, 선택된 상기 2진 화상의 모든 웨이트가 서로 다르며, 또한, 상기 복수의 2진 화상의 조합이 복수 있는 경우에, 상기 계조를 나타내는 상기 복수의 2진 화상의 조합은, 상기 복수의 2진 화상 중 가장 작은 웨이트가 할당된 2진 화상으로부터 우선적으로 선택된 2진 화상으로 이루어지는 휘도 계조 표시 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 2진 화상을 상기 복수의 2진 화상의 웨이트가 증가하는 순서로 표시하는 휘도 계조 표시 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 2진 화상을 상기 복수의 2진 화상의 웨이트가 감소하는 순서로 표시하는 휘도 계조 표시 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 2진 화상은 서브필드로 형성되는 휘도 계조 표시 방법.
  5. 휘도 계조를 표시하는 방법에 있어서,
    휘도 레벨에 대응하는 서로 다른 웨이트가 할당된 복수의 2진 화상을 시간적으로 조합하여 표시하는 단계를 포함하되,
    임의의 계조를 표시하기 위해, 상기 2진 화상의 조합이 복수 있는 경우에, 상기 계조를 나타내는 상기 복수의 2진 화상의 조합은, 상기 복수의 2진 화상 중 가장 작은 웨이트가 할당된 2진 화상으로부터 우선적으로 선택된 2진 화상으로 이루어지는 휘도 계조 표시 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 2진 화상은 서브필드로 형성되는 휘도 계조 표시 방법.
  7. 휘도 레벨에 대응하는 서로 다른 웨이트가 할당된 복수의 2진 화상을 시간적으로 조합하여 표시하는 화상 표시 장치로서,
    임의의 계조를 표시하기 위해, 선택된 상기 2진 화상의 모든 웨이트가 서로 다르며, 또한, 상기 복수의 2진 화상의 조합이 복수 있는 경우에, 상기 계조를 나타내는 상기 복수의 2진 화상의 조합은 상기 복수의 2진 화상 중 가장 작은 웨이트가 할당된 2진 화상으로부터 우선적으로 선택된 2진 화상으로 이루어지는 화상 표시 장치.
  8. 휘도 레벨에 대응하는 서로 다른 웨이트가 할당된 복수의 2진 화상을 시간적으로 조합하여 표시하는 화상 표시 장치로서,
    임의의 계조를 표시하기 위해, 상기 2진 화상의 조합이 복수 있는 경우에, 상기 계조를 나타내는 상기 복수의 2진 화상의 조합은, 상기 복수의 2진 화상 중 가장 작은 웨이트가 할당된 2진 화상으로부터 우선적으로 선택된 2진 화상으로 이루어지는 화상 표시 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 2진 화상은 서브필드에 의해 형성되는 화상 표시 장치.
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