KR101094304B1

KR101094304B1 - 표시 장치 및 그의 영상 처리 방법

Info

Publication number: KR101094304B1
Application number: KR1020100016390A
Authority: KR
Inventors: 김재신
Original assignee: 삼성모바일디스플레이주식회사
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2011-12-19
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: US20110206126A1; KR20110096882A; US8693545B2

Abstract

본 발명은 표시 장치 및 그의 영상 처리 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 연속하는 복수의 프레임을 각각 입력하는 프레임 입력부; 상기 복수의 프레임 중 현재 프레임의 영상에서 직전 프레임의 영상과 유사한 소정의 영역을 검색하고, 상기 영역에서의 현재 프레임의 이미지 위치 정보 및 직전 프레임의 이미지 위치 정보 각각의 차이를 연산하여 복수의 모션 벡터를 추출하는 모션 벡터 추출부; 상기 소정의 영역에 대한 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율이 기 설정된 소정의 비율 이상일 때 상기 소정의 영역을 모션 블러가 발생하는 영역으로 판단하는 모션 블러 판단부; 및 상기 모션 블러가 발생한 영역으로 판단된 상기 소정의 영역에 해당하는 현재 프레임 뒤에 블랙 데이터를 삽입하여 보상하는 모션 보상부를 포함한다.

Description

표시 장치 및 그의 영상 처리 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR IMAGE PROCESSING THEREOF}

본 발명은 표시 장치 및 그의 영상 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표시 장치의 동영상의 화질을 개선하고 발광 소자의 수명을 감소시킨 고품질의 표시 장치 및 이의 영상 처리 방법에 관한 것이다.

근래에 와서, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치들이 개발되고 있다. 평판 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display: FED), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel: PDP) 및 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display Device) 등이 있다.

평판 표시 장치 중 유기 발광 표시 장치는 전자와 정공의 재결합에 의하여 빛을 발생하는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 이용하여 영상을 표시하는 것으로서, 빠른 응답속도를 가짐과 동시에 낮은 소비전력으로 구동되고 발광효율, 휘도 및 시야각이 뛰어난 장점이 있어 주목받고 있다.

또한 평판 표시 장치 중 액정 표시 장치는 액정 분자의 광학적 이방성과 복굴절 특성을 사용하여 화상을 표현하는 장치로서, 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고, 두 기판 사이에 액정 물질을 주입하며, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자 배열을 변경시켜 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 화상을 표현한다.

표시 장치는 크게 1 프레임 동안 지속적인 영상을 보여주는 홀드 타입(Hold Type)의 표시 장치와 1 프레임 중 스캐닝하는 짧은 시간 동안에만 영상을 보여주는 임펄시브 타입(Impulsive Type)의 표시 장치로 나눌 수 있다.

유기 발광 표시 장치나 액정 표시 장치 등은 하나의 이미지가 전체 프레임 주기 동안 같은 RGB 휘도를 유지하며 표시되는 홀드 타입 표시 장치이다.

이러한 홀드 타입 표시 장치는 유지 특성에 의해 동영상에서 화면이 선명하지 못하고 흐릿하게 보이는 모션 블러(motion blur) 현상이 나타나게 된다.

이를 해결하기 위해서 블랙 데이터(black data)를 삽입하여 유지 시간(hold time)을 줄이는 방법이 제안되고 있으나, 이러한 기존의 기술은 화면 깜빡임(flicker) 현상 및 자발광 소자의 수명 저하 문제가 있다. 또한 정지 영상(still image)과 동영상을 판별하여 동영상에만 블랙 데이터 삽입을 적용하는 방법으로는 실제 동영상에서 모션 블러 현상을 개선하기에는 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 동영상에서 발생하는 모션 블러 상황을 명확히 판별하고, 모션 블러를 감소시킬 수 있는 표시 장치 및 그의 영상 처리 제공하는 데 목적이 있다.

또한 표시 장치의 영상 처리 시 발광 재료에 가해지는 스트레스를 줄여 발광 소자의 수명 감소를 억제하고, 정확한 모션 블러 상황에서 모션 블러 저감 기술을 적절하게 적용하여 고품질의 표시 장치와 그 영상 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치는 연속하는 복수의 프레임을 각각 입력하는 프레임 입력부; 상기 복수의 프레임 중 현재 프레임의 영상에서 직전 프레임의 영상과 유사한 소정의 영역을 검색하고, 상기 영역에서의 현재 프레임의 이미지 위치 정보 및 직전 프레임의 이미지 위치 정보 각각의 차이를 연산하여 복수의 모션 벡터를 추출하는 모션 벡터 추출부; 상기 소정의 영역에 대한 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율이 기 설정된 소정의 비율 이상일 때 상기 소정의 영역을 모션 블러가 발생하는 영역으로 판단하는 모션 블러 판단부; 및 상기 모션 블러가 발생한 영역으로 판단된 상기 소정의 영역에 해당하는 현재 프레임 뒤에 블랙 데이터를 삽입하여 보상하는 모션 보상부를 포함한다.

본 발명의 실시 예에서 상기 소정의 영역은, 상기 복수의 프레임의 전체 영상을 소정의 크기를 가지는 복수의 블록으로 분할하였을 때, 상기 현재 프레임의 복수의 블록 및 직전 프레임의 복수의 블록 각각을 비교하고, 각각의 블록에 포함된 이미지가 유사한 블록을 적어도 하나 이상 포함하는 영역이다.

본 발명의 실시 예에서 상기 모션 벡터 추출부는, 전체 영상을 소정의 크기를 가지는 복수의 블록으로 분할하고, 현재 프레임의 복수의 블록과 직전 프레임의 복수의 블록을 비교하여 유사한 블록을 검색하는 블록 검색부, 및 상기 유사한 블록에서 현재 프레임 및 직전 프레임의 이미지 위치 정보 각각의 차이를 연산하고 복수의 모션 벡터를 추출하는 모션 벡터 연산부를 포함할 수 있다.

여기서 상기 블록 검색부가 유사한 블록을 검색하는 검색 범위는 한 프레임당 미리 설정된 개수의 화소를 포함하는 범위일 수 있으나 이에 반드시 제한되는 것은 아니다.

또한 상기 블록 검색부는, 상기 현재 프레임의 복수의 블록 각각의 위치를 기준하여 블록 매칭 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘으로 이동하면서 직전 프레임의 복수의 블록 각각과 상기 블록을 검색할 수 있다. 상기 블록 매칭 알고리즘은 기존의 블록 매칭 방법을 사용하면 충분할 것이고 특별히 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시 예에서 상기 모션 블러 판단부는, 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율에 따라 전체 동영상의 모션 블러 상태, 국부적 동영상의 모션 블러 상태, 및 자막의 모션 블러 상태로 구분하여 판단할 수 있다.

구체적으로 자막의 모션 블러 상태를 판단하기 위한 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율의 범위는 상기 소정의 영역에 대하여 90% 내지 100%의 범위로 설정할 수 있다. 전체 동영상의 모션 블러 상태로 판정하기 위한 상기 면적 비율의 범위는 80% 내지 90% 범위로 설정할 수 있으며, 국부적 동영상의 모션 블러 상태로 판정하기 위한 상기 면적 비율의 범위는 40% 내지 80%로 정할 수 있다. 그러나 이러한 면적 비율의 범위에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시 예에서 상기 표시 장치는, 상기 복수의 프레임에서 추출된 복수의 모션 벡터를 저장하는 모션 벡터 저장부를 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 영상 처리 방법은 연속하는 복수의 프레임 중 현재 프레임의 영상 및 직전 프레임의 영상을 비교하여 현재 프레임에 포함된 이미지와 유사한 이미지가 포함된 직전 프레임의 소정의 영역을 검색하는 단계; 상기 소정의 영역에서의 현재 프레임의 이미지 위치 정보 및 직전 프레임의 이미지 위치 정보 각각의 차이를 연산하여 복수의 모션 벡터를 추출하는 단계; 상기 복수의 모션 벡터로부터 상기 소정의 영역에 대한 모션 블러의 발생 여부를 판단하는 단계; 및 상기 소정의 영역이 모션 블러가 발생한 영역으로 판단되면 상기 소정의 영역에 해당하는 현재 프레임 뒤에 블랙 데이터를 삽입하여 보상하는 단계를 포함한다.

상기 소정의 영역은, 상기 복수의 프레임의 전체 영상을 소정의 크기를 가지는 복수의 블록으로 분할하여 현재 프레임의 복수의 블록 및 직전 프레임의 복수의 블록 각각을 비교하는 경우 이미지가 유사한 적어도 하나 이상의 블록을 포함할 수 있다.

상기 실시 예에서 상기 소정의 영역을 검색하는 단계는, 상기 복수의 프레임의 전체 영상을 소정의 크기를 가지는 복수의 블록으로 분할하는 단계, 상기 현재 프레임의 복수의 블록 및 상기 직전 프레임의 복수의 블록 각각을 비교하는 블록 매칭 알고리즘을 결정하고, 상기 현재 프레임의 복수의 블록 각각의 위치를 기준하여 상기 결정된 알고리즘에 따라 이동하면서 상기 직전 프레임의 복수의 블록 각각과 대비하는 단계, 및 상기 대비된 현재 프레임 및 직전 프레임의 블록 각각의 이미지 정보의 차이를 연산하여 기 설정된 문턱값과 비교하여 유사 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 블록의 크기는 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 한 프레임당 미리 설정된 개수의 화소를 포함하는 크기일 수 있다.

본 실시 예에 따른 영상 처리 방법에서 상기 유사 여부의 판단은, 상기 현재 프레임 및 직전 프레임의 블록 각각의 이미지 정보의 차이값이 상기 문턱값보다 작을 경우 유사한 것으로 판단할 수 있다.

본 실시 예에서 상기 모션 블러의 발생 여부를 판단하는 단계는, 상기 소정의 영역에 대한 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율이 기 설정된 소정의 비율 이상일 경우 모션 블러가 발생한 것으로 판단할 수 있다.

상기 기 설정되는 소정의 비율은 특별히 제한되지 않으나, 동영상의 판단 대상에 따라 다른 비율로 설정될 수 있다.

본 발명의 영상 처리 방법에 있어서 상기 모션 블러의 발생 여부를 판단하는 단계는, 상기 소정의 영역에 대한 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율을 연산하는 단계, 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율과 기 설정된 소정의 비율과 비교하는 단계, 및 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율에 따라 모션 블러의 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일례로서, 전체 동영상의 모션 블러 상태, 국부적 동영상의 모션 블러 상태, 및 자막의 모션 블러 상태로 구분하여 판단할 수 있다.

본 발명에 의하면 표시 장치에서 표시하는 동영상에서 모션 블러가 발생하는 상황을 명확하게 판별하여 모션 블러를 감소시키는 기술을 적용하므로 표시 장치의 화질을 고품질로 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 동영상에서 모션 블러가 발생하는 상황에서만 모션 블러 저감 기술을 적용하게 되므로 표시 장치의 발광 소자의 재료에 가해지는 스트레스를 줄이고 발광 소자의 수명 감소를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 데이터 변조부의 일 실시 예에 의한 블록도이다.
도 3은 블랙 데이터 삽입을 적용하지 않은 표시 장치에 있어서 사용 시간 별 휘도 저하를 나타낸 그래프이다.
도 4는 블랙 데이터 삽입을 적용한 표시 장치에 있어서 사용 시간별 휘도 저하를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 표시 장치의 영상 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.

또한, 여러 실시 예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시 예에서 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 제1 실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 표시 장치의 블록도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 표시 장치는, 복수의 화소 각각을 포함하는 표시부(10), 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 데이터 변조부(40) 및 타이밍 제어부(50)을 포함한다.

도 1의 실시 예에서 데이터 변조부(40)는 타이밍 제어부(50)와 별도로 구성하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며 타이밍 제어부(50) 내에 포함되도록 구성될 수도 있다.

표시부(10)는 복수의 화소 행과 복수의 화소 열에 따라 배열된 복수의 화소 각각을 포함하고 있다.

주사 구동부(20)는 상기 복수의 화소 행에 따라 배열된 복수의 화소 각각에 연결되는 복수의 주사선(S1, S2,...Sn)에 복수의 주사 신호를 생성하여 전달한다.

데이터 구동부(30)는 상기 복수의 화소 열에 따라 배열된 복수의 화소 각각에 연결되는 복수의 데이터 선(D1, D2,...Dm)에 복수의 데이터 신호에 따른 데이터 전압을 전달한다.

이때 상기 복수의 데이터 신호는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 처리 방법에 의해 모션 블러 현상이 저감되도록 보상된 영상 데이터 신호에 따른 복수의 데이터 신호이다.

데이터 변조부(40)는 외부에서 프레임 단위로 공급되는 영상 데이터 신호(Data1)를 전달받아 움직이는 영상에서 모션 블러가 발생되는 영역을 명확히 판별하고, 해당 영역의 프레임 뒤에만 블랙 데이터를 삽입하는 보상을 수행한다. 구체적인 데이터 변조부(40)에서의 모션 블러 현상을 저감하는 영상 처리 방법은 도 2 내지 도 3에서 후술하도록 한다.

초기에 공급되는 영상 데이터 신호(Data1)에 대하여 본 발명의 일 실시 예에 따라 모션 블러를 보상하는 영상 처리 방법에 의해 보상된 영상 데이터 신호(Data2)는 타이밍 제어부(50)를 거쳐 데이터 구동부(30)에 전달된다. 즉, 타이밍 제어부(50)는 데이터 변조부(40)에서 데이터가 변조되어 공급되는 각 프레임 영상 데이터 신호(Data2)를 정렬하여 데이터 구동부(30)로 출력할 수 있다.

타이밍 제어부(50)는 외부로부터 입력되는 수평 동기 신호(Hsync), 수직 동기 신호(Vsync), 및 클럭 신호(MCLK)를 이용하여 주사 구동부(20), 데이터 구동부(30), 및 데이터 변조부(40)의 구동을 제어하는 구동 제어 신호를 발생한다. 즉, 타이밍 제어부(50)에서 생성된 데이터 구동 제어 신호(DCS)는 데이터 구동부(30)로 공급되고, 주사 구동 제어 신호(SCS)는 주사 구동부(20)로 공급된다. 또한, 데이터 변조부(40)에서 수행되는 영상 데이터 신호의 모션 블러 발생을 억제하는 보상 과정 역시 타이밍 제어부(50)에 의해 제어될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 데이터 변조부(40)의 일 실시 예에 의한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 데이터 변조부(40)는 프레임 입력부(101), 모션 벡터 추출부(103), 모션 벡터 저장부(105), 모션 블러 판단부(107), 및 모션 보상부(109)로 구성된다.

먼저, 프레임 입력부(101)는 외부에서 프레임 단위로 영상 데이터 신호(Data1)를 공급받는다. 또한 상기 공급받은 영상 데이터 신호(Data1)의 복수의 프레임 중에서 현재 프레임(frame n)과 직전 프레임(frame n-1)을 구분하여 각각 모션 벡터 추출부(103)에 입력한다.

모션 벡터 추출부(103)는 전달받은 현재 프레임(frame n)과 직전 프레임(frame n-1)으로부터 모션 벡터를 연산하여 추출한다.

본 발명의 일 실시 예에 따라서는, 모션 벡터를 추출하기에 앞서, 프레임의 전체 영상에서 이미지가 유사한 영역을 찾기 위하여 영상 전체를 소정의 크기를 가지는 복수의 블록으로 분할한다. 상기 단위 블록의 크기는 특별히 제한되지 않지만, 전체 영상을 8x8로 분할한 블록일 수 있다.

모션 벡터 추출부(103)는 전달받은 현재 프레임(frame n)과 직전 프레임(frame n-1)을 복수의 블록으로 분할하고, 현재 프레임(frame n)의 복수의 블록과 직전 프레임(frame n-1)의 복수의 블록 각각을 비교하여 현재 프레임(frame n)의 이미지와 유사한 이미지를 직전 프레임(frame n-1)의 복수의 블록에서 검색한다.

현재 프레임(frame n)과 직전 프레임(frame n-1)에서 검색되는 유사한 이미지는 현재 프레임(frame n)과 직전 프레임(frame n-1)의 블록 각각의 이미지 정보의 차이를 연산하여 기 설정된 문턱값과 비교함으로써 찾을 수 있다.

현재 프레임(frame n)과 직전 프레임(frame n-1)의 블록 각각의 이미지 정보의 차이값이 기 설정된 문턱값보다 작을 경우 유사한 이미지로 정의할 수 있다.

현재 프레임(frame n)과 직전 프레임(frame n-1)의 블록 각각을 비교하면서 유사한 이미지를 찾기 위한 블록 매칭 방법은 기존의 방법을 이용할 수 있으며 특별히 제한되는 것은 아니다.

구체적으로 풀 블록 매칭 알고리즘(full search algorithm), 3-스텝 블록 매칭 알고리즘(3-step search algorithm)과 같은 단계별 블록 매칭 알고리즘(step search algorithm), 나선형 블록 매칭 알고리즘(spiral search algorithm), 교차 블록 매칭 알고리즘(cross search algorithm) 등으로 이루어진 블록 매칭 알고리즘 중에서 선택된 방법으로 검색할 수 있다.

풀 블록 매칭 알고리즘(full search algorithm)은 현재 프레임(frame n)의 복수의 블록 각각의 위치를 기준하여 화소 라인에 따라 적어도 하나의 화소만큼 이동하면서 상기 직전 프레임(frame n-1)의 복수의 블록 각각과 비교하는 방법이다.

3-스텝 블록 매칭 알고리즘(3-step search algorithm)은 상기 현재 프레임(frame n)의 복수의 블록 각각의 위치를 기준하여 화소 라인에 따라 화소 이동 개수를 3번의 단계로 줄이면서 이동하고, 이동할 때마다 직전 프레임(frame n-1)의 복수의 블록 각각과 비교하는 매칭 방법이다.

나선형 블록 매칭 알고리즘(spiral search algorithm)은 상기 현재 프레임(frame n)의 복수의 블록 각각의 위치를 기준하여 나선형 외곽으로 이동하면서 직전 프레임(frame n-1)의 복수의 블록 각각과 비교하는 방법이다.

교차 블록 매칭 알고리즘(cross search algorithm)은 상기 현재 프레임(frame n)의 복수의 블록 각각의 위치를 기준하여 엑스자(X)형 또는 십자(+)형의 4개 지점에 따른 화소로 이동하여 직전 프레임(frame n-1)의 복수의 블록 각각과 비교하는 방법이다.

모션 벡터 추출부(103)는 현재 프레임(frame n)의 블록 별로 직전 프레임(frame n-1)의 블록에서 유사한 이미지를 찾은 이후에 해당 블록에서 이미지의 위치 정보 각각의 차이를 연산하여 모션 벡터를 추출한다.

만일 정지 영상(still image)인 경우라면 해당 블록에서 이미지의 위치 정보에 대한 차이가 없을 것이다. 또한 만일 화면이 완전히 새로운 화면으로 전환된 경우라면 유사한 이미지를 포함하는 블록을 찾을 수 없을 것이다. 그러나, 연속적으로 움직임이 있는 동영상(motion image)이라면 해당 블록에서 이미지의 위치 정보에 대한 차이값을 구할 수 있다.

이렇게 현재 프레임(frame n) 및 직전 프레임(frame n-1)의 복수의 블록 각각에서 발견된 유사한 이미지에 대응하는 위치 정보에 대한 차이값을 모션 벡터로 정의할 수 있다.

상기 모션 벡터는 x축의 위치 변화량 p 및 y축의 위치 변화량 q 의 좌표값 (p, q)로 표현될 수 있다.

모션 벡터 추출부(103)는 프레임 입력부(101)를 통해 연속적으로 입력되는 복수의 프레임에서 상기와 같은 과정을 거쳐 복수의 모션 벡터를 추출한다.

복수의 프레임에 대한 모션 벡터들은 모션 벡터 저장부(105)로 이동하여 저장될 수 있다.

다음으로 모션 블러 판단부(107)는 모션 벡터 추출부(103)에서 구한 복수의 모션 벡터로부터 모션 블러 현상이 발생하는지 여부를 판단한다.

즉, 모션 블러 판단부(107)는 현재 프레임(frame n)의 복수의 블록 중 직전 프레임(frame n-1)과 유사한 이미지를 가지는 블록을 포함하는 소정의 영역을 기준으로 하여, 상기 영역에서 추출된 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율을 산출한다.

예를 들면, 전후 프레임에서 유사한 이미지를 가지는 블록을 포함하는 소정의 영역의 면적을 100이라 하고, 상기 소정의 영역에서 모션 벡터가 동일하게 (p, q)로 추출되는 영역의 면적이 80이라고 한다면 80%의 면적 비율을 가지게 된다. 이때 면적 비율이 미리 실험적으로 모션 블러 현상이 발생될 때의 면적 비율의 범위를 구하여 설정해 둔 면적 비율의 범위에 속하는지 비교한다. 만일 모션 블러 현상이 발생될 때의 면적 비율의 범위 내에 포함되면 이때의 상기 소정의 영역은 동영상에서 모션 블러가 발생하는 영역으로 추정하는 것이다.

동영상에서 모션 블러 현상이 발생되는 상황에 따라서 상기 모션 블러 현상의 판단 기준이 되는 면적 비율의 범위는 구분될 수 있다. 구체적으로 전체 동영상의 모션 블러 상태, 국부적 동영상의 모션 블러 상태, 및 자막의 모션 블러 상태로 구분하여 좀더 세밀하게 분석할 수도 있다.

즉, 동영상 중 자막 영역은 모션 블러 현상에 가장 취약한 부분으로, 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율은 낮다. 본 발명의 실시 예에 따른 모션 블록 판단부(170)는 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율이 소정 비율 이하인 경우는, 자막의 모션 블러 상태로 판단한다.

다음으로 전체 동영상의 모션 블러 상태로 판정하기 위한 면적 비율의 범위는 80%이상으로 설정할 수 있으며, 국부적 동영상의 모션 블러 상태로 판정하기 위한 면적 비율의 범위는 40% 내지 80%로 정할 수 있다.

전체 영상이 동일한 모션으로 움직이지 않더라도 영상의 중요 부분이 특정한 모션으로 동작한다면 사람의 눈은 자연스럽게 그 모션을 추종하기 때문에 모션 블러가 발생할 수 있는데, 모션 벡터가 동일한 영역이 그룹 지어 모여 있다면 상기 면적 비율이 다소 낮은 범위이더라도(일례로 40% 내지 80%) 일부 모션 블러가 발생한다고 보아야 한다. 상기 국부적 동영상의 모션 블러 상태는 이러한 영역에서의 모션 블러 상태를 의미한다.

상기 구체적인 면적 비율의 범위는 일례일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

모션 블러 판단부(107)에서 모션 블러 상태가 발생할 영역으로 판단되었다면, 모션 보상부(109)에서 현재 프레임에 모션 블러 보상을 위한 블랙 데이터를 삽입하는 보상 과정을 수행한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 복수의 프레임의 전체 동영상에 대한 모션 블러 보상을 적용하지 않고, 모션 블러 판단부(107)를 통해 모션 블러 현상이 발생할 것으로 추정되는 소정의 영역에 대해서만 블랙 데이터를 삽입하여 모션 블러 현상을 억제시킬 수 있다.

모션 보상부(109)는 전체 영상 중 모션 블러 현상이 발생할 상황으로 판단되는 소정의 영역에 대응하는 현재 프레임(frame n) 뒤에 블랙 데이터를 삽입하여 보상된 현재 프레임을 생성한다. 프레임 단위로 입력된 영상 데이터 신호(Data1)에 따라 보상된 복수의 프레임을 포함하는 영상 데이터 신호(Data2)를 생성하는 것이다.

상기 블랙 데이터가 삽입되는 기간은 특별히 제한되지 않지만, 프레임의 유지 기간의 1/2기간일 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 표시 장치가 프레임 단위로 표시하는 전체 영상은, 블랙 데이터가 삽입되지 않고 한 프레임의 유지 기간 동안 계속 발광하는 영역과, 모션 블러가 발생할 것으로 추정된 영역으로서, 한 프레임의 유지 기간의 1/2 기간 동안 발광한 후 나머지 1/2 기간 동안 블랙 데이터가 삽입되어 블랙 화면이 표시되는 영역으로 구성된다.

기존의 기술에서는 일 프레임의 기간의 일부 기간 동안 블랙 데이터를 삽입하여 모션 블러를 낮추지만, 이러한 기술은 블랙 데이터 삽입으로 인한 화면 깜빡임(flicker) 현상이 심화되고, 순간 휘도 변화에 기인하여 발광 소자 재료의 스트레스가 증가하여 수명이 더욱 빨리 떨어지는 문제가 발생된다.

구체적으로 블랙 데이터가 삽입되지 않은 경우와 삽입된 경우에 따라 표시 장치의 사용 시간별 휘도 저하는 도 3 및 도 4의 그래프를 비교함으로써 알 수 있다.

도 3는 블랙 데이터 삽입을 적용하지 않은 표시 장치에 있어서 사용 시간 별 휘도 저하를 나타낸 그래프이고, 도 4는 블랙 데이터 삽입을 적용한 표시 장치에 있어서 사용 시간별 휘도 저하를 나타낸 그래프이다.

도 3 및 도 4의 그래프의 x축은 표시 장치의 사용 시간을 나타낸 것으로서 표시부의 발광 시간을 나타낸다. 또한 도 3 및 도 4의 그래프의 y축은 표시 화면의 휘도를 나타낸다. 도 3과 도 4 모두 풀 화이트 영상에 대해 사용 시간에 따른 수명 저하를 나타내고 있다.

도 3에서 풀 화이트 영상에 대해 블랙 데이터 삽입을 적용하지 않은 상태에서 30000 시간 동안 발광하였을 경우 적색 신호(R)의 휘도는 약 23%, 녹색 신호(G)의 휘도는 약 66%, 청색 신호(B)의 휘도는 약 11%까지 떨어짐을 알 수 있다.

한편, 도 4에서 풀 화이트 영상에 대해 블랙 데이터를 삽입한 상태로 15000 시간 동안 발광하였을 때 적색 신호(R)의 휘도는 약 23%, 녹색 신호(G)의 휘도는 약 60%, 청색 신호(B)의 휘도는 0%까지 떨어졌다.

따라서, 도 4의 표시 장치가 도 3의 표시 장치에 비하여 약 2배 정도 빠른 시간 내에 도 3의 표시 장치의 영상 신호의 휘도 변화율과 거의 비슷한 휘도 변화율을 가지면서 휘도가 저하됨을 알 수 있다. 즉, 표시 영상의 화면을 구현함에 있어서 도 4의 경우와 같이 블랙 데이터가 삽입되면 표시 장치의 발광 소자가 스트레스로 인하여 수명이 줄어들게 된다. 모션 블러를 저감하기 위해 블랙 데이터를 삽입하는 경우 상기와 같은 문제점을 고려하여 본 발명과 같은 영상 처리 방법이 제안된 것이다.

즉, 모션 블러가 발생될 영역을 정확하게 판별하고 해당 영역에 대해서만 블랙 데이터를 삽입하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표시 장치의 영상 처리 방법에 의하면 모션 블러를 저감시킴과 동시에 화면 깜빡임 현상을 개선하고, 발광 소자의 스트레스를 줄여 수명 감소를 억제할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 표시 장치의 영상 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 5의 실시 예에 따른 영상 처리 과정은 본 발명의 표시 장치의 데이터 변조부(40)에서 이루어지는 과정이다.

먼저, 외부로부터 프레임 단위로 영상 데이터 신호(Data1)를 공급받는다. 즉, 연속적인 프레임이 데이터 변조부(40)에 입력된다(S10).

상기 입력된 현재 프레임 및 직전 프레임에 대하여 모션 블러 영역을 추정하기 위하여 표시부(10) 전체를 소정의 크기를 가지는 복수의 블록으로 분할한다. 이를 위하여 단위 블록의 크기는 미리 설정되어 있으며, 해당 단위 블록 단위로 전체 영상을 복수의 블록으로 분할한다(S20).

다음으로 현재 프레임의 복수의 블록과 직전 프레임의 복수의 블록 각각을 대비하여 유사한 이미지를 찾기 위하여 블록 매칭 및 검색을 수행한다. 이를 위하여 블록 매칭 알고리즘 중에서 어떠한 방식으로 매칭해 나갈 것인지 결정할 수 있다(S30).

기존 기술에서 동영상과 정지 영상을 구분하여 동영상을 판별하는 방법은 현재 프레임과 직전 프레임의 영상 데이터 값을 화소 상호 간의 차이를 이용해서 그 평균값이 미리 설정된 값보다 크면 동영상으로 정의하는 것이었다. 그러나 이러한 방법은 정지 영상의 단순한 화면 전환도 동영상으로 판단하는 문제가 있다. 또한 모션 블러가 발견되는 상황은 영상 전체가 특정한 속도로 움직이거나 자막이 움직이는 상황일 때인데, 두 프레임 간 영상 데이터 값의 차이가 너무 크다는 것은 빠른 화면 전환 상황이기 때문에 모션 블러가 발생하는 상황으로 보기 어렵다. 즉, 기존 기술에서와 같은 판별법으로는 동영상을 정확하게 판단하기 어려울 뿐만 아니라, 동영상이라 하더라도 모션 블러가 발생할 수 있는 상황의 동영상인지를 판단하기가 매우 곤란하다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예와 같은 처리 방법에 따라 먼저 복수의 블록으로 화면을 분할하고 두 프레임 간 블록별로 대비하여 유사한 영상을 찾은 후에 모션 블러 현상이 발생되는 상황인지 판단한다. 그러면 정확한 모션 블러 상황을 예측할 수 있다.

현재 프레임과 직전 프레임의 블록간 비교를 통해 유사한 이미지를 가지는 소정의 영역을 찾았다면, 상기 소정의 영역에서 복수의 모션 벡터를 추출해낸다(S40).

복수의 모션 벡터를 이용하여 상기 소정의 영역에서 모션 블러가 발생할 것인지 판단한다(S50, S60).

본 발명의 일 실시 예에서는 모션 벡터가 동일한 지점을 찾은 후 모션 벡터가 동일한 영역의 면적을 계산하여 면적 비율을 기초로 판단하지만 이에 반드시 제한되지 않으며, 복수의 모션 벡터를 이용하여 판단하는 방법이면 족할 것이다.

본 발명의 일 실시 예에서는 좀더 구체적으로 상황별로 모션 블러를 판단할 수 있는데, 글로벌 모션 블러를 판단하거나(S50) 로컬 모션 블러를 판단할 수 있다(S60).

동일한 모션 벡터를 가지는 면적이 차지하는 면적 비율에 따라 상황별로 모션 블러를 판단하는 과정은 상술하였으므로 생략하기로 한다.

마지막으로 모션 블러가 발생하는 상황으로 판단되면 상기 소정의 영역에 대하여 한 프레임 기간을 분할하여 소정의 기간 동안 블랙 데이터를 삽입한다. 외부에서 공급된 영상 데이터 신호(Data1)에 대하여 보상된 이미지 프레임을 생성하여 모션 블러 현상을 보상하는 보정된 영상 데이터 신호(Data2)를 생성한다(S70).

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

10: 표시부 20: 주사 구동부
30: 데이터 구동부 40: 데이터 변조부
50: 타이밍 제어부
101: 프레임 입력부 103: 모션 벡터 추출부
105: 모션 벡터 저장부 107: 모션 블러 판단부
109: 모션 보상부

Claims

연속하는 복수의 프레임을 각각 입력하는 프레임 입력부;
상기 복수의 프레임 중 현재 프레임의 영상과 직전 프레임의 영상을 동일한 개수의 복수의 블록으로 분할하고, 상기 현재 프레임과 직전 프레임의 대응하는 각각의 블록에 대한 이미지 정보의 차이값을 연산하여 기 설정된 문턱값보다 작은 적어도 하나의 유사 블록을 검색하여 제1 영역으로 설정하고, 상기 제1 영역의 해당 블록의 현재 프레임 이미지 위치 정보 및 직전 프레임 이미지 위치 정보의 차이를 연산하여 복수의 모션 벡터를 추출하는 모션 벡터 추출부;
상기 제1 영역을 기준으로 상기 제1 영역에서 추출된 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율을 산출하고, 상기 면적 비율이 기 설정된 모션 블러 현상의 발생 면적 비율의 범위에 속하는지 판단하여 상기 제1 영역에서 모션 블러가 발생하는지 판단하는 모션 블러 판단부; 및
상기 제1 영역에서 모션 블러가 발생하는 것으로 판단되는 경우 상기 제1 영역에 해당하는 현재 프레임 뒤에 블랙 데이터를 삽입하여 보상하는 모션 보상부를 포함하는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 모션 벡터 추출부는,
풀 블록 매칭 알고리즘(full search algorithm), 3-스텝 블록 매칭 알고리즘(3-step search algorithm), 나선형 블록 매칭 알고리즘(spiral search algorithm), 및 교차 블록 매칭 알고리즘(cross search algorithm)으로 이루어진 블록 매칭 알고리즘 중에서 선택된 어느 하나의 알고리즘을 이용하여 상기 적어도 하나의 유사 블록을 검색하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 모션 벡터 추출부는,
상기 복수의 프레임의 전체 영상을 소정의 크기를 가지는 복수의 블록으로 분할하고, 현재 프레임의 복수의 블록과 직전 프레임의 복수의 블록을 각각 비교하여, 대응하는 각각의 블록에 대한 이미지 정보의 차이값을 연산하여 기 설정된 문턱값보다 작은 적어도 하나의 유사 블록을 검색하는 블록 검색부, 및
상기 유사 블록에서 현재 프레임 및 직전 프레임의 이미지 위치 정보 각각의 차이를 연산하고 복수의 모션 벡터를 추출하는 모션 벡터 연산부를 포함하는 표시 장치.
제 3항에 있어서,
상기 블록 검색부가 상기 유사 블록을 검색하는 검색 범위는 한 프레임 당 미리 설정된 개수의 화소를 포함하는 범위인 표시 장치.
제 3항에 있어서,
상기 블록 검색부는,
블록 매칭 알고리즘 중에서 선택된 어느 하나의 알고리즘을 이용하여 상기 적어도 하나의 유사 블록을 검색하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 모션 블러 판단부는,
상기 산출된 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율에 따라 전체 동영상의 모션 블러 상태, 국부적 동영상의 모션 블러 상태, 및 자막의 모션 블러 상태로 구분하여 판단하는 표시 장치.
제 1항에 있어서,
상기 표시 장치는,
상기 복수의 프레임에서 추출된 복수의 모션 벡터를 저장하는 모션 벡터 저장부를 더 포함하는 표시 장치.
연속하는 복수의 프레임 중 현재 프레임의 영상 및 직전 프레임의 영상을 동일한 개수의 복수의 블록으로 분할하고, 상기 현재 프레임과 직전 프레임의 대응하는 각각의 블록에 대한 이미지 정보의 차이값을 연산하여 기 설정된 문턱값보다 작은 적어도 하나의 유사 블록을 검색하여 제1 영역으로 설정하는 단계;
상기 제1 영역의 해당 블록의 현재 프레임 이미지 위치 정보 및 직전 프레임 이미지 위치 정보의 차이를 연산하여 복수의 모션 벡터를 추출하는 단계;
상기 복수의 모션 벡터로부터 상기 제1 영역에 대한 모션 블러의 발생 여부를 판단하는 단계; 및
상기 제1 영역이 모션 블러가 발생한 영역으로 판단되면 상기 제1 영역에 해당하는 현재 프레임 뒤에 블랙 데이터를 삽입하여 보상하는 단계를 포함하는 표시 장치의 영상 처리 방법.
제 8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유사 블록은, 풀 블록 매칭 알고리즘(full search algorithm), 3-스텝 블록 매칭 알고리즘(3-step search algorithm), 나선형 블록 매칭 알고리즘(spiral search algorithm), 및 교차 블록 매칭 알고리즘(cross search algorithm)으로 이루어진 블록 매칭 알고리즘 중에서 선택된 어느 하나의 알고리즘을 이용하여 검색되는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 영상 처리 방법.
제 8항에 있어서,
상기 제1 영역을 설정하는 단계는,
상기 복수의 프레임의 전체 영상을 소정의 크기를 가지는 복수의 블록으로 분할하는 단계,
상기 현재 프레임의 복수의 블록 및 상기 직전 프레임의 복수의 블록 각각을 비교하는 블록 매칭 알고리즘을 결정하고, 상기 결정된 알고리즘을 이용하여 상기 현재 프레임의 복수의 블록 각각의 위치를 기준하여 대응하는 상기 직전 프레임의 복수의 블록 각각과 대비하는 단계, 및
상기 대비된 현재 프레임 및 직전 프레임의 블록 각각의 이미지 정보의 차이값을 연산하여 기 설정된 문턱값과 비교하고, 상기 차이값이 상기 문턱값보다 작은 적어도 하나의 유사 블록을 검색하는 단계를 포함하는 표시 장치의 영상 처리 방법.
제 10항에 있어서,
상기 블록의 크기는 한 프레임당 미리 설정된 개수의 화소를 포함하는 크기인 표시 장치의 영상 처리 방법.
삭제
제 8항에 있어서,
상기 모션 블러의 발생 여부를 판단하는 단계는,
상기 제1 영역을 기준으로 상기 제1 영역에서 추출된 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율을 산출하고, 상기 면적 비율이 기 설정된 모션 블러 현상의 발생 면적 비율의 범위에 속하는지 판단하는 것을 특징으로 하는 표시 장치의 영상 처리 방법.
제 8항에 있어서,
상기 모션 블러의 발생 여부를 판단하는 단계는,
상기 제1 영역을 기준으로 상기 제1 영역에서 추출된 상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율을 산출하는 단계,
상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율이 상기 기 설정된 모션 블러 현상의 발생 면적 비율의 범위에 속하는지 대비하는 단계, 및
상기 복수의 모션 벡터가 동일한 영역의 면적 비율에 따라 전체 동영상의 모션 블러 상태, 국부적 동영상의 모션 블러 상태, 및 자막의 모션 블러 상태로 구분하여 판단하는 단계를 포함하는 표시 장치의 영상 처리 방법.