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KR20040100875A - 델타 배열형의 화면을 갖는 화상 표시 장치 및 표시를위한 화상 변환 방법 - Google Patents

델타 배열형의 화면을 갖는 화상 표시 장치 및 표시를위한 화상 변환 방법 Download PDF

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KR20040100875A
KR20040100875A KR1020040019084A KR20040019084A KR20040100875A KR 20040100875 A KR20040100875 A KR 20040100875A KR 1020040019084 A KR1020040019084 A KR 1020040019084A KR 20040019084 A KR20040019084 A KR 20040019084A KR 20040100875 A KR20040100875 A KR 20040100875A
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display
pixel
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KR1020040019084A
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하시모또야스노부
이리에가쯔야
아와모또겐지
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

델타 배열형 화면을 갖는 표시 장치에 있어서, 에일리어싱을 가급적 저감시키기 위해, 화면 구동 회로의 전단으로서 국소 근방 연산을 행하는 화상 필터를 내장한다. 화상 필터는, 델타 배열형 화면에 의한 표시에 적합한 경사 방향의 공간 주파수 제한을 포함하는 저역 통과 필터링을 실현한다. 델타 배열에서의 나이키스트 한계를 초과하는 주파수 성분을 거의 완전하게 차단하도록, 국소 근방 연산을 구성하는 계수를 최적화한다. 임의의 규모의 국소 근방 연산에서의 최적의 필터 특성을 제공하는 계수를 수학식으로 정의한다.

Description

델타 배열형의 화면을 갖는 화상 표시 장치 및 표시를 위한 화상 변환 방법{IMAGE DISPLAY DEVICE HAVING DELTA ARRAY TYPE SCREEN AND IMAGE CONVERSION METHOD FOR DISPLAY}
본 발명은 델타 배열형의 화면에 의한 화상 표시에 관한 것으로, 플랫 패널 디스플레이의 구동에 적합하다.
텔레비전 방송 및 각종 비디오 디스크를 포함하는 영상 미디어의 고해상도화가 진행되고 있다. 이것에 수반하여, 고품위의 대화면 표시가 가능하면서 저가격의 화상 표시 장치가 기대되고 있다.
플라즈마 디스플레이 패널을 이용한 화상 표시 장치는, 방전을 발생시키는 전압을 플라즈마 디스플레이 패널에 가하는 구동 회로의 전단(前段)으로서, 텔레비전 튜너나 컴퓨터와 같은 화상 출력 장치로부터의 신호를 받는 입력 인터페이스를 갖는다. 입력 인터페이스는 아날로그 화상 신호를 디지털 화상 데이터로 변환하고, 감마 보정을 가한 화상 데이터를 구동 회로로 전송한다.
일반적으로, 화상 표시 장치에 입력되는 화상의 화소 배열은 직교 배열(정방 배열이라고도 함)이다. 즉, 입력 화상 신호는 매트릭스 표시의 1개의 행을 구성하는 셀 및 1개의 열을 구성하는 셀이 직선으로 배열되는 직교 배열형의 화면에서의 표시를 전제로 작성되고 있다. 여기서 말하는 직교 배열형에는, 화소의 형상이 직교형이 아닌 것이 포함된다. 행의 피치와 열의 피치와의 비가 1 : 1일 필요는 없다.
직교 배열형의 화면을 갖는 화상 표시 장치에서, 입력 화상의 해상도를 표시 화면의 해상도에 맞추는 해상도 변환이 행해지고 있다. 수평 방향의 해상도(도트 수)의 변환은, 아날로그 화상 신호를 디지털 화상 데이터로 변환할 때에, 샘플링 클럭의 타이밍을 조정하는 것에 의해 실현된다. 수직 방향의 해상도(행 수)의 변환은, 복수 라인의 데이터에 기초한 보간 연산에 의해 실현된다. 상하 2행간의 데이터의 평균값으로부터 새롭게 1행의 데이터를 만들어내어, 원래의 2행 사이에 삽입하면, 행 수를 2배로 할 수 있다. 또한, 만들어낸 1 행의 데이터를 원래의 2 행 대신에 출력하면, 행 수를 1/2로 할 수 있다.
한편, 플랫 패널 디스플레이의 화면 구조에 관하여, 일본 특개평9-50768호 공보에 델타 배열형의 화면을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널이 개시되어 있다. 여기서 말하는 델타 배열이란, 셀이라고 하는 표시 소자의 집합인 화면에서, 인접하는 셀 열 사이에서 셀의 위치가 반 피치 어긋난 배열이다. 반 피치는 각 열의 셀 피치의 1/2이다. 컬러 표시는 적, 녹, 및 청색의 셀의 조(組)가 화소를 구성하지만, 3색 중 어느 1개의 색에 주목하면, 델타 배열에서는 인접하는 화소 열 사이에서 화소의 발광 중심 위치가 반 피치 어긋난다. 플라즈마 디스플레이 패널에서의 델타 배열은, 직교 배열보다도 개구율을 크게 할 수 있다는 이점을 갖고, 휘도 및 발광 효율을 향상시키는 데 적합한 배열 형식이다. 이하에서는 델타 배열형의 화면을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널을 델타 패널이라고 한다.
델타 패널에 의한 표시에서는, 배열 변환으로 호칭하는 화상 처리를 행할 필요가 있다. 배열 변환이란, 표시 대상인 직교 배열의 화상을 표시 화면의 셀 배열에 적합한 화상으로 치환하는 처리, 보다 상세히 설명하면 화상의 각 화소값을 화면의 각 셀로 배분하여, 화상의 화소 위치와 화면의 셀 위치와의 편차를 보완하는 연산이다. 일본 특개2003-122293호 공보에는, 입력 인터페이스와 구동 회로와의 사이에, 배열 변환을 위한 가중치 가산 처리를 행하는 변환 회로를 갖는 화상 표시 장치가 기재되어 있다.
화소의 배열 형식과 상관없이, 유한개의 화소가 이산적으로 배열되는 화면을갖는 표시 장치에서는, 표시되는 화상에 에일리어싱이라는 의사 주파수 성분이 나타난다. 모식적으로 도 1과 같이 도시되는 직교 배열의 화면에서는, 도 2 및 도 3과 같은 에일리어싱이 나타난다. 화상을 충실히 재현할 수 있는 것은, 원신호의 스펙트럼 중심의 근방에 한정된다. 주파수 공간에서의 충실 재현의 가능 여부를 정하는 경계가 나이키스트 한계이다. 도 2와 같이 직교 배열에서의 나이키스트 한계는 사각 형상을 이룬다. 도 3에서 자세히 도시한 바와 같이, 나이키스트 한계는 원신호의 스펙트럼 중심과, 원신호의 스펙트럼에 인접하는 에일리어싱의 스펙트럼의 중심과의 중간에 위치한다. 나이키스트 한계 이상의 주파수 성분을 갖는 화상을 표시하려고 해도, 에일리어싱의 성분과 서로 중첩되어 화상이 충실히 표현되지 않는다. 이 때문에, 직교 배열의 화면에 의한 표시에 있어서, 화상 신호에서의 수평 방향 및 수직 방향 각각의 주파수 성분을 나이키스트 한계 내에 포함되도록 제한하는 저역 통과 필터링이 행해지고 있다.
일반적으로 표시 장치에서의 필터링에는, 입력 화상에서의 복수개의 데이터점의 휘도로부터 가중치 가산에 의해 화면의 화소의 휘도를 산출하는 국소 근방 연산형의 화상 필터가 이용된다. 그것은 푸리에 변환형과 비교하여 고속의 처리가 가능하며, 동화상 표시에 적합하기 때문이다.
델타 배열형의 화면을 갖는 종래의 화상 표시 장치에는, 입력 화상 신호 중 공간 주파수가 높은 부분이 의사 신호로 치환되고, 원래 당연히 표시할 수 있는 낮은 공간 주파수의 정보에 중복되고, 그것에 의하여 해당 부분의 화상 정보가 표시에 있어서 완전하게 누락되는 경우가 있다는 문제가 있었다.
의사 신호로 치환되는 문제는, 화면을 고정밀로 하고, 그것에 의하여 표시 가능한 공간 주파수 범위를 넓힘으로써 해결된다. 그러나, 이 해결책은 화상 표시 장치의 대폭적인 가격 상승을 초래한다.
의사 신호의 상세한 내용은 다음과 같다. 도 4와 같이 모식적으로 도시되는 델타 배열의 화면에 의한 표시에서는, 도 5와 같은 에일리어싱이 나타난다. 주파수 공간에서의 에일리어싱의 스펙트럼 중심의 배열도 델타 배열이 되므로, 나이키스트 한계의 형상이 육각형으로 되는 것이 델타 배열 화면의 특징이다. 따라서, 충실한 화상 재현을 실현하기 위해서는, 수직 방향 및 수평 방향의 대역 제한 외에, 수직 방향 및 수평 방향으로 기운 방향인 "경사 방향"의 대역 제한이 필요하다. 그러나, 직교 배열과 마찬가지로 수직 방향 및 수평 방향의 대역 제한만이 행해지고, 경사 방향의 대역 제한은 행해지지 않았다. 델타 배열형의 화면을 갖는 표시 장치에서, 충실한 화상 재현을 의도한 화상 필터에 의한 경사 방향의 대역 제한은 실현되어 있지 않았다.
대역 제한을 의도하지 않았지만, 화상 신호의 직교 배열 포맷을 델타 배열 포맷으로 변환하기 위한 어느 한 종류의 연산은, 경사 방향의 필터링에 상당한다. 그 연산은, 수직 방향의 화소 사이뿐만 아니라, 수평 방향의 화소 사이에서도 입력 화상의 화소 정보의 분배를 행하는 국소 근방 연산이다. 이어서 그 연산을 구체적으로 기재한다.
우선 기호를 준비한다. 임의의 색의 셀의 계조 레벨을 Cn, m으로 하고, 주목하는 색의 셀에 대응하는 화상 신호를 Tn, m으로 한다. 첨자의 n은 수직 방향의 위치, m은 수평 방향의 위치를 나타내고, 이들 위치는 도 6 및 도 7과 같이 정의되는 것으로 한다. 여기서 주의해야 할 것은, 색에 따라, 위치에 관한 번호 부여가 상이한 것이다. 수평 방향이 짝수번째인 셀과 홀수번째인 셀은 수직 방향의 위치가, 수직 방향의 셀 피치의 1/2만큼 어긋나 있다.
그리고, 화상 신호의 수평 라인의 수직 위치에 관하여, 도 8과 같이 셀과 동일한 위치인 경우(type A), 및 인접 셀 사이의 중간 위치인 경우(type B)를 상정한다.
종래의 포맷 변환을 위한 국소 근방 연산(필터 행렬 연산이라고도 함)은, 화면의 2배의 수평 라인을 갖는 인터레이스 신호에 대한 연산이다. 이하에서는, 인터레이스의 화상 정보를 T'n,m으로 하고, T'2n,m을 짝수 필드의 정보, T'2n+1,m을 홀수 필드의 정보로 한다. 연산은 이하의 식으로 표현된다.
[type A에서의 짝수 필드]
[type A에서의 홀수 필드]
[type B에서의 짝수 필드]
[type B 에서의 홀수 필드]
또한, 짝수 필드와 홀수 필드로 평균화하면, 상기의 연산은 다음과 같다. 연산식은 RGB의 3개의 색에 공통된다. 단, 첨자 부여 방법에 배려가 필요하다.
[type A]
[type B]
이들 포맷 변환을 위한 연산은, 저역 통과 필터로서의 기능도 갖지만, 저역 통과 필터로서 설계된 것은 아니다. 따라서, 델타 배열의 화면에 적합한 대역 제한 필터 특성을 제공하는 것은 아니다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 델타 배열형 화면에 의한 표시에서의 화상 정보의 누락을 초래하는 에일리어싱을 가급적 저감시키는 것을 목적으로 한다.
도 1은 직교 배열을 도시하는 도면.
도 2는 원신호와 에일리어싱의 스펙트럼 중심(직교 배열)을 도시하는 도면.
도 3은 m 축 상의 스펙트럼 분포를 도시하는 도면.
도 4는 델타 배열을 도시하는 도면.
도 5는 원신호와 에일리어싱의 스펙트럼 중심(델타 배열)을 도시하는 도면.
도 6은 셀 위치에 관한 번호 부여(R, B)를 도시하는 도면.
도 7은 셀 위치에 관한 번호 부여(G)를 도시하는 도면.
도 8은 화상 신호와 셀의 위치 관계를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 10은 플라즈마 디스플레이 패널의 셀 구조를 도시하는 도면.
도 11은 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 패턴을 도시하는 도면.
도 12는 셀 배열을 모식적으로 도시하는 도면.
도 13은 컬러 표시의 도트 구성의 일례를 도시하는 도면.
도 14는 단순한 라인 표시의 점등 패턴을 도시하는 도면.
도 15는 대역 제한 필터의 기능 설명도.
도 16은 배열 변환과 해상도 변환을 겸하는 처리의 예를 도시하는 도면.
도 17은 배열 변환과 해상도 변환과 3색 공통의 대역 제한을 겸하는 처리의 예를 도시하는 도면.
도 18은 배열 변환과 해상도 변환과 발색 R, B에 대한 대역 제한을 겸하는 처리의 예를 도시하는 도면.
도 19는 구동 회로의 구성을 도시하는 도면.
도 20은 입력 인터페이스의 구성을 도시하는 도면.
도 21은 화상 변환 회로의 구성을 도시하는 도면.
도 22는 화상 변환 회로의 다른 구성을 도시하는 도면.
도 23은 컬러 표시에 있어서의 다른 도트 구성을 도시하는 도면.
도 24는 격벽 패턴의 다른 예를 도시하는 도면.
도 25는 저역 통과 필터의 구성예를 도시하는 도면.
도 26은 셀의 위치와 데이터점의 위치(type A)를 도시하는 도면.
도 27은 셀의 위치와 데이터점의 위치(type B)를 도시하는 도면.
도 28은 셀과 근방의 데이터점(type A)을 도시하는 도면.
도 29는 셀과 근방의 데이터점(type B)을 도시하는 도면.
도 30은 대역 제한의 예를 도시하는 도면.
도 31은 나이키스트 한계(상세 내용)를 도시하는 도면.
도 32는 화소 연산의 가중치(제1 실시예)를 도시하는 도면.
도 33은 화소 연산의 가중치(제2 실시예)를 도시하는 도면.
도 34는 색별 셀 위치와 데이터점의 위치(type A)를 도시하는 도면.
도 35는 색별 셀 위치와 데이터점의 위치(type B)를 도시하는 도면.
도 36은 근사 계산 시의 색별 셀 위치와 데이터점의 위치(type A)를 도시하는 도면.
도 37은 근사 계산 시의 색별 셀 위치와 데이터점의 위치(type B)를 도시하는 도면.
도 38은 나이키스트 한계(1<K 인 경우)를 도시하는 도면.
도 39는 적색 셀에 대한 계수의 예(type A)를 도시하는 도면.
도 40은 적색 셀에 대한 계수의 예(type B)를 도시하는 도면.
도 41은 청색 셀에 대한 계수의 예(type A)를 도시하는 도면.
도 42는 청색 셀에 대한 계수의 예(type B)를 도시하는 도면.
도 43은 포맷 변환을 겸한 예(type 1)를 도시하는 도면.
도 44는 포맷 변환을 겸한 예(type 2)를 도시하는 도면.
도 45는 포맷 변환을 겸한 예(type 3)를 도시하는 도면.
도 46은 포맷 변환을 겸한 예(type 4)를 도시하는 도면.
도 47은 포맷 변환을 겸한 예의 적색 셀인 경우(type 1)를 도시하는 도면.
도 48은 포맷 변환을 겸한 예의 적색 셀인 경우(type 2)를 도시하는 도면.
도 49는 포맷 변환을 겸한 예의 적색 셀인 경우(type 3)를 도시하는 도면.
도 50은 포맷 변환을 겸한 예의 적색 셀인 경우(type 4)를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 플라즈마 디스플레이 패널(표시 디바이스)
51, 52, 53 : 셀
60 : 화면
70 : 구동 회로
84 : 화상 변환 회로(화상 필터)
100 : 화상 표시 장치
418 : 메모리 컨트롤러(컨트롤러)
731, 732, 733 : 승산기(승산 수단)
734 : 가산기(가산 수단)
841 : 대역 제한 필터
842 : 배열·해상도 변환 회로(배열 변환 회로)
R, G, B : 발색
D83 : 화상 데이터(입력 화상)
D841 : 화상 데이터(출력 화상)
본 발명에서는, 입력 화상을 나타내는 화상 데이터에 대하여 공간 주파수 범위를 좁히는 연산 처리를 행하는 화상 필터를, 구동 회로의 전단으로서 내장한다.화상 필터는, 델타 배열형 화면에 의한 표시에 적합한 경사 방향의 공간 주파수 제한을 포함하는 저역 통과 필터링을, 국소 근방 연산에 의해 실현한다. 델타 배열에서의 나이키스트 한계를 초과하는 주파수 성분을 거의 완전하게 차단하도록, 국소 근방 연산을 구성하는 계수를 최적화한다. 필터 특성은 표시 장치의 사양으로 결정되는 국소 근방 연산의 규모에 의존하지만, 임의의 규모의 국소 근방 연산에서의 최적의 필터 특성이, 본 발명의 정의에 준한 계수에 의해 얻어진다.
공간 주파수의 제한에 의해, 원화상에서의 공간 주파수가 높은 부분의 화상 정보의 완전한 누락은 없게 된다. 계수를 적절하게 선정하면, 직교 배열로부터 비 직교 배열로의 배열의 변환 및 해상도의 변환을 공간 주파수의 제한과 동시에 행할 수 있다. 복수개의 처리를 동시에 행하는 것에 의해, 회로 규모가 작아져, 장치가 더 저렴해진다.
<제1 형태>
본 형태에서는, 경사 방향의 대역 제한을 포함하지 않는 간략화된 저역 통과 필터링이 실시된다.
도 9는 본 발명에 따른 화상 표시 장치의 구성을 도시한다. 화상 표시 장치(100)는, 비직교 배열형의 화면(60)을 갖는 표시 디바이스인 플라즈마 디스플레이 패널(1), 표시 내용에 대응한 방전을 발생시키는 구동 전압 신호를 플라즈마 디스플레이 패널(1)에 제공하는 구동 회로(70), 및 텔레비전 튜너나 컴퓨터와 같은 화상 출력 장치로부터의 입력 화상 신호를 받는 입력 인터페이스(80)로 구성되어 있다. 입력 인터페이스(80)는 본 발명 특유의 필터 기능을 갖는다.
도 10은 플라즈마 디스플레이 패널의 셀 구조를 도시하고, 도 11은 격벽 패턴을 도시한다. 도 10에서는 플라즈마 디스플레이 패널(1) 중, 1 화소의 표시에 관한 3개의 셀에 대응한 부분을, 내부 구조를 잘 알 수 있도록 한쌍의 기판 구조체(10, 20)를 분리시켜 도시하고 있다.
플라즈마 디스플레이 패널(1)은 한쌍의 기판 구조체(10, 20)로 이루어진다. 기판 구조체란, 유리 기판 위에 전극 외의 구성 요소를 형성한 구조체이다. 전면측의 기판 구조체(10)에서의 유리 기판(11)의 내면에 표시 전극(행 전극) X, Y, 유전체층(17) 및 보호막(18)이 형성되고, 배면측의 기판 구조체(20)에서의 유리 기판(21)의 내면에 어드레스 전극(열 전극) A, 절연층(24), 격벽(29), 및 형광체층(28R, 28G, 28B)이 형성되어 있다. 표시 전극 X, Y는 각각이 면 방전 갭을 형성하는 투명 도전막(41)과 버스 도체로서의 금속막(42)으로 구성되어 있다. 격벽(29)은 어드레스 전극 배열의 전극 간극마다 1개씩 형성되어 있고, 이들 격벽(29)에 의해 방전 공간이 열마다의 열 공간(31)으로 구획된다. 각 열 공간(31)은 모든 행에 걸쳐 연속한다. 형광체층(28R, 28G, 28B)은 방전 가스가 발하는 자외선에 의해 여기되어 발광한다. 도 10의 기울기체의 알파벳 R, G, B는 형광체의 발광색(적, 녹, 청)을 나타낸다.
도 11과 같이, 모든 격벽(29)은 광대부(廣大部)와 협착부가 교대로 배열되는 열 공간을 형성하도록 사행하고 있으며, 인접하는 열 공간끼리 광대부의 열 방향 위치가 열 방향 셀 피치의 반만큼 어긋나 있다. 셀은 각 광대부에 형성된다. 도 11에서는 대표로 1 행분의 셀(51, 52, 53)을 쇄선의 원으로 도시하고 있다. 행은수평 방향의 최소 폭(1 화소 폭)의 직선을 표시할 때에 점등시켜야하는 셀의 집합이다.
도 12는 셀 배열을 모식적으로 도시한다. 도 12에서, 셀(51)의 발광색은 R(적), 셀(52)의 발광색은 G(녹), 셀(53)의 발광색은 B(청)이다. 도 12와 같이, 플라즈마 디스플레이 패널(1)에서는, 각 열 공간에 대응한 셀의 집합인 셀 열, 즉 수직 방향으로 일직선 형상으로 배열하는 셀의 발색이 동일하며, 인접하는 셀 열의 발색이 상이하며, 또한 동일 발색의 셀 열의 집합(예를 들면 R의 셀(51)의 집합)에서의 인접하는 셀 열끼리에 있어서, 열 방향의 셀 위치가 어긋나 있다. 컬러 표시를 위한 3색의 배치 형태는 델타 배열이다.
도 13은 컬러 표시의 도트 구성의 일례를 도시한다. 도 13과 같이, 화면(60)은 수직 방향으로 2 셀마다, 수평 방향으로 3 셀마다, 구분되어, 3개의 셀을 1조로 한 도트(입력 화상의 화소에 대응한 발광 단위 : 50A, 50B)가 구성된다. 수평 방향으로 배열되는 2개의 인접한 도트(50A, 50B) 중, 한쪽의 도트(50A)는 역삼각형의 델타 배열의 셀군이 되고, 다른 쪽의 도트(50B)는 정삼각형의 델타 배열의 셀군이 된다. 도트(50A)에서는, 스캔 전극으로서의 표시 전극 Y에 대하여, R의 셀 및 B의 셀 중심이 상측에 위치하고, G의 셀의 중심이 하측에 위치한다. 반대로, 도트(50B)에서는, 표시 전극 Y에 대하여 G의 셀의 중심이 상측에 위치하고, R의 셀 및 B의 셀의 중심이 하측에 위치한다.
도 14a, 도 14b는 단순한 라인 표시의 점등 패턴을 도시한다. 도 14a, 도 14b에서 좌측이 직교 배열 화면에서의 표시이고, 우측이 델타 배열 화면에서의 표시이다. 도 14a와 같이, 백색의 수평 라인의 표시에서는, 백색이 3색의 혼합색이므로, 도트를 구성하는 3개의 셀이 점등한다. 적색, 녹색, 또는 청색의 단색의 수평 라인의 표시에서는, 도 14b와 같이 각 도트를 구성하는 3개 중 1개가 점등한다. 이 경우, 델타 배열 화면의 표시가 지그재그로 보인다. 이것에 대해서는, 데이터 보정에 의해 표시 품위를 개선할 수 있다.
이어서, 본 발명에 특유의 대역 제한 필터에 대하여 설명한다. 도 15a는 직교 배열 및 델타 배열의 셀 중심의 위치 관계를 도시하고 있다. 여기서는, 델타 배열의 수직 셀 피치 p1이 직교 배열의 그것과 동일하며, 수평 셀 피치 p2에 대해서도 마찬가지다. 그러나, 1개의 발색(수직 방향으로 배열되는 1개의 행)에 주목했을 때의 델타 배열에서의 수직 방향의 셀의 간격, 즉 수직 도트 피치 P는 수직 셀 피치 p1의 2배이다. 이와 같이 직교 배열의 수직 도트 수가 델타 배열의 그것보다 많으므로, 표시 가능한 공간 주파수 범위(주파수 한계의 내측)는, 도 15b와 같이 직교 배열이 델타 배열보다도 더 넓다. 즉, 직교 배열로 재현되는 미세한 모양이 델타 배열에서는 단색의 똑같은 도안(의사 신호)으로 치환되고, 원래 당연히 표시할 수 있는 낮은 공간 주파수의 화상 정보가 소실된다.
셀 배열의 차이에 기인하는 화상 정보의 소실을 가능한 한 적게 하는 수단이 대역 제한 필터이다. 도 15c는 필터 특성의 일례를 도시한다. 이 예에서는 수직 방향으로만 고주파 성분이 차단되어, 화상의 공간 주파수 범위가 델타 배열의 재현 가능 범위에 근접하고 있다. 경사 방향에 대해서는 차단 주파수가 델타 배열의 주파수 한계보다 높지만, 화상의 공간 주파수 범위가 좁아진 만큼, 화상 정보의 소실이 발생하기 어렵게 된다. 이 예에는 간이한 구성의 필터에 의해 실현할 수 있는 이점이 있다. 또, 후술하는 최적화된 계수를 이용하면, 화상의 공간 주파수 범위를 델타 배열의 재현 가능 범위에 일치시킬 수 있다.
입력 화상에 대한 공간 주파수의 제한은, 직교 배열의 화상을 델타 배열의 화상으로 치환하는 배열 변환과 동시에 행할 수 있다.
도 16a, 도 16b는 배열 변환의 예를 도시한다. 도면에서의 배열 변환은 2 : 1 해상도 변환을 겸한다. 도 16a의 표시 패턴은, 2 화소 주기의 지그재그 패턴이다. 도 16b의 표시 패턴은, 1 화소 주기의 지그재그 패턴으로서, 가장 미세한 패턴이다. 도시된 바와 같은 변환은, 입력 화소값을 복수개의 셀로 분류하는 연산을 행하지 않고, 위치 관계가 가장 비슷한 셀에 화소값을 대응시키는 방법에 의해 행해지고 있다. 델타 배열에서는 인접하는 열끼리 열 방향의 셀 위치가 1/2 피치만큼 어긋나 있으므로, 수직 도트 피치 P의 델타 배열 화면에서, 수직 화소 피치 P/2의 직교 배열의 화상 데이터를 점등 화소 위치의 정보를 유지하여 표시할 수 있다.
그러나, 도 16b와 같이 고주파수 성분을 갖는 화상을 표시하는 경우에는, 델타 배열 화면으로 재현되는 지그재그 패턴에서의 3색의 배치 위치가 불균등해져, 색차가 두드러지게 된다. 즉, 지그재그 패턴의 상측이 녹색으로 보이고, 하측이 적색과 청색의 혼합색으로 보인다. 색 어긋남은 의사 신호의 일종이다. 이것으로부터 분명히 알 수 있듯이, 직교 배열의 화상을 델타 배열의 화면으로 표시하는 경우에는, 공간 주파수를 제한하는 저역 통과 필터링을 행할 필요가 있다.
도 17은 도 16a 또는 도 16b의 변환과 함께 공간 주파수의 제한을 행하는 데이터 처리의 예를 도시한다. 도 17에서의 공간 주파수의 제한은 R, G, B의 3색에 공통이다. 여기서의 공간 주파수의 제한은, 수직 방향의 인접 셀에 대한 연산에 의해 복수개의 셀에 휘도를 분산시켜, 수직 방향의 공간 주파수 대역을 좁히는 처리이다. 예를 들면, 델타 배열의 각 셀을 순서대로 주목하여, 주목 셀의 휘도를 직교 배열 화상 중 대응하는 위치의 휘도 데이터와, 주목 셀의 상하에 위치하는 가장 가까운 동일한 발색의 2개의 셀(인접 셀)의 휘도 데이터를 이용하여 가중치 가산 연산을 한다. 계산식의 일례는, 〔(상측 인접 데이터)+(대응 위치의 데이터)×2+(하측 인접 데이터)〕/3이다. 도 17에서는 저역 통과 필터링에 의해 수직 방향으로 발광이 분산되어, 색차의 문제가 억제되고 있다.
저역 통과 필터링을 행하면, 필연적으로 선명도가 저하한다. 특히 발색이 녹색(G)인 셀의 선명도가 저하하면, 화상의 번짐이 눈에 띈다. 이것은 인간의 시각의 감도 및 해상력이 녹색에 대하여 높다는 일반적인 특성에 기인한다. 샤프니스의 저하에는, 적어도 녹색에 대하여 다른 발색과 상이한 특성의 필터링을 행하는 것이 유효하다.
도 18은 도 16a 또는 도 16b의 변환과 함께 발색 R, B에 대한 공간 주파수의 제한을 행하는 데이터 처리의 예를 도시한다. 발색 G에 대해서는 공간 주파수의 제한을 행하지 않는다. 발색 R, B에 대해서는 공통된 제한을 행한다. 발색마다의 필터 특성의 전환은, 가중치 가산 연산의 계수의 변경에 의해 용이하게 실현할 수 있다. 발색 R, B에 대한 계산식의 일례는, 〔(상측 인접 데이터)×5+(대응 위치의 데이터)×7+(하측 인접 데이터)〕/12이다. 도 18에서는 발색 G의 샤프니스가 유지되고, 발색 R, B의 발광이 분산되어 색차의 문제가 억제되고 있다.
이어서, 화상 표시 장치(100)의 회로 구성을 설명한다.
도 19는 구동 회로의 구성을 도시한다. 구동 회로(70)는 드라이버 컨트롤러(71), 서브 프레임 처리부(72), 방전용 전원(73), X 드라이버(74), Y 드라이버(76), 및 A 드라이버(78)를 갖고 있다. 구동 회로(70)에는, 입력 인터페이스(80)로부터 델타 배열의 화상 데이터인 프레임 데이터 D80이 제공된다. 서브 프레임 처리부(72)는, 프레임 데이터 D80을 계조 표시를 위한 서브 프레임 데이터 Dsf로 변환한다. 서브 프레임 데이터 Dsf는 프레임(다치 화상)을 나타내는 복수개의 서브 프레임(2치 화상) 각각의 셀의 점등의 필요 여부, 엄밀히 설명하면 어드레스 방전의 필요 여부를 나타낸다. X 드라이버(74)는 표시 전극 X에 구동 전압을 인가하고, Y 드라이버(76)는 표시 전극 Y에 구동 전압을 인가한다. Y 드라이버(76)는 표시 전극 Y에 대한 개별의 전위 제어를 가능하게 하는 스캔 회로를 포함한다. A 드라이버(78)는 서브 프레임 데이터 Dsf에 대응한 구동 전압을 어드레스 전극 A에 인가한다.
도 20은 입력 인터페이스의 구성을 도시한다. 입력 인터페이스(80)는 아날로그/디지털 변환기(81), 셀렉터(82), 업 컨버터(83), 화상 변환 회로(84), 감마 보정 회로(85), 프레임 메모리(86), 및 타이밍 컨트롤러(87)로 이루어진다. 입력 인터페이스(80)는 텔레비전 영상으로 대표되는 인터레이스 형식의 화상, 및 컴퓨터 출력으로 대표되는 프로그레시브 형식의 화상의 쌍방을 접수한다. 이들 화상은 아날로그/디지털 변환된 후에, 셀렉터(82)에 의해 선택되고, 선택된 한쪽의 화상이업 컨버터(83)로 전송된다. 업 컨버터(83)는 후단에서의 필터링을 정밀하게 하기 위해 화상의 해상도를 높인다. 이 때, 화상의 일시 기억에 프레임 메모리(86)가 이용된다. 화상 변환 회로(84)는 상술한 본 발명 특유의 공간 주파수의 제한을 담당하는 화상 필터(저역 통과 필터)로서 기능한다. 감마 보정 회로(85)는 플라즈마 디스플레이 패널(1)의 표시 특성에 적합하도록 화상의 휘도를 조정한다. 입력 인터페이스(80)에서의 신호 처리는 타이밍 컨트롤러(87)에 의해 제어된다.
타이밍 컨트롤러(87)는 입력 화상이 표준 텔레비전 화상, 하이비젼 화상, VGA 사양의 화상, XGA 사양의 화상, 및 그 밖의 무엇인지 판별한다. 화상의 규격을 알면 해상도도 알 수 있다. 텔레비전 영상과 컴퓨터 화상에서는 바람직한 화질이 상이하므로, 화상에 적합한 처리를 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 주로 자연 화상의 텔레비전 영상인 경우에는, 공간 주파수의 제한(대역 제한)을 행하는 제1 모드를 적용하여 화상 정보의 부분적인 누락을 저감시킨다. 1 화소 폭의 선화(線畵)를 포함하는 컴퓨터 출력의 경우에는, 샤프니스가 우선되므로, 공간 주파수의 제한을 행하지 않는 제2 모드를 적용한다. 화상의 판별 결과에 어떠한 처리를 대응시킬지에 대해서는, 미리 다양한 화상의 표시 결과를 객관적으로 평가하여 정해 둔다. 또, 본 예에서는 사용자가 기호에 대응하여 처리를 선택하는 것도 가능하다.
도 21은 화상 변환 회로(84)의 구성을 도시한다. 화상 변환 회로(84)는, 메모리 회로(411), 연산 회로(412), 및 연산 제어 회로(415)로 이루어진다. 메모리 회로(411)는 2 행분의 입력 데이터를 기억하는 2단 구성의 라인 메모리를 갖고, 화소 배열순으로 입력되는 화상 데이터 D83을 스루 출력함과 함께, 1 라인 전송 시간의 지연을 가한 화상 데이터 D83 및 2 라인 전송 시간의 지연을 가한 화상 데이터 D83을 동시에 출력한다. 이에 의해, 총 3 행에서의 수평 방향과 동일 위치의 화소의 데이터가 동시에 연산 회로(412)에 제공된다. 연산 회로(412)에서, 승산기(531, 532, 533)는 각각 입력 데이터와 계수 K1, K2, K3과의 승산을 행한다. 가산기(534)는 승산으로 얻어진 3개의 곱을 더한다. 계수 K1, K2, K3은, 미리 연산 제어 회로(415)의 계수 메모리(419)에 기억되어 있는 복수개의 계수조 G1, G2… GN 중 1조이다. 연산 제어 회로(415)에서, 도트·라인 판정 회로(417)에 의해, 연산 회로(412)에의 데이터 입력에 호응하여 동기 신호 S3에 기초하여 화상 데이터의 행 위치 및 화소 위치가 판정된다. 도트·라인 판정 회로(417)의 출력과 타이밍 컨트롤러를 경유하여 입력되는 모드 지정 신호 S4와의 조합에 대응하여, 메모리 컨트롤러(418)는 1조의 계수 K1, K2, K3을 계수 메모리(419)로부터 판독한다. 예를 들면, 상술한 도 17의 변환을 행하는 경우에는, 계수(K2, K1, K3)로서 (1, 2, 1)이 판독되고, 도 18의 변환을 행하는 경우에는 발색 R, B의 데이터의 입력에 호응하여 (5, 7, 1)이 판독된다. 또, 승산기에 계수 K1, K2, K3을 제공하는 데 호응하여, 이들 계수 K1, K2, K3의 합(K1+K2+K3)을 가산기(535)로 구하여 제산기(536)로 제공하는 도시한 구성에 한하지 않고, 미리 모든 계수조에 대하여 계수의 합을 구하여 계수 메모리(419)에 기억시켜 두며, 계수조 및 계수의 합을 판독하여 연산 회로(412)에 제공해도 된다. 연산으로 얻어진 화상 데이터 D84는 감마 보정 회로로 전송된다.
이상의 회로 구성에 관하여 다음의 변형예가 있다.
화상 데이터 D83은, 1 화소당 R 데이터, G 데이터, B 데이터의 3개로 이루어진다. 이 1 화소분의 데이터를 R, G, B의 순으로 직렬 전송하고, 1개의 연산 회로(412)에 의해 순서대로 처리할 수 있다. 이 경우에는 도 21의 회로는 1개라도 된다. 또한, 도 21의 회로를 3개 형성하고, R 데이터, G 데이터, B 데이터를 병렬로 처리하는 구성이어도 된다. 이 경우, 도트·라인 판정 회로(417), 메모리 컨트롤러(418), 및 계수 메모리(419)는 3개의 회로에 공통이어도 되고, 3개의 상이한 연산 처리를 일제히 실행할 수 있는 구성이면 된다. 회로를 3개 형성하는 경우에는 1개의 경우와 비교하여 연산 처리의 속도를 약 3배(처리 시간을 1/3)로 할 수 있다.
메모리 회로(411)의 변형예로서, 라인 메모리를 대신하여 프레임 메모리를 형성하는 구성이 있다. 프레임 메모리를 구비하는 구성에서는, 연산에 이용하는 데이터의 행 수의 제한이 없으므로, 입력 화상 내의 넓은 범위의 데이터에 기초한 연산이 가능하다. 입력 화상이 고해상도인 경우에는, 광범위한 데이터에 기초한 연산이 바람직하다.
화상 변환의 회로 구성에 대해서는, 도 22의 화상 변환 회로(84b)와 같이, 저역 통과 필터(841)와 배열·해상도 변환 회로(842)를 갖는 2단 구성을 채용해도 된다. 이에 의하면, 필터링 및 배열·해상도 변환 각각에 적합한 회로를 설계할 수 있다.
본 발명의 화상 변환 회로(84, 84b)에서는 따로따로 설정한 복수개의 연산동작을 합성하여 1회의 연산으로서 실행할 수 있다. 즉, 대역 제한(저역 통과 필터링), 배열 변환, 및 해상도 변환과 함께, 직선이 지그재그로 보이는 것을 방지하는 스무징, 및 엣지 강조 필터의 효과를 갖는 연산 처리를 합성한 계수조를 만드는 것도 가능하다.
필터링 및 배열·해상도 변환에 관한 가중치 가산 처리(컨볼루션 연산)의 내용은 해상도 및 프레임 형식에 대응하여 전환할 뿐만 아니라, 입력 화상의 정보 내용의 분류(예를 들면, 정지 화상인지 동화상인지, 자연 화상인지 컴퓨터 화상인지, 문자 정보가 많은지의 여부, 기타), 및 사용자의 지시에 대응하여 전환할 수 있다. 전환에 의해, 효과적으로 표시 화상을 고화질화할 수 있다.
플라즈마 디스플레이 패널(1)의 화면(60)에서의 도트 배열은 도 13의 예에 한하지 않고, 도 23a와 같이 도트(50A, 50B)가 배열되는 형태 및 도 23b와 같이 3개의 셀이 일렬로 배열되는 도트(50C)로 이루어지는 형태이어도 된다.
또한, 본 발명은 사행한 격벽을 갖는 표시 디바이스에 한하지 않고, 도 24와같이 직선 띠형상의 벽체의 집합인 격벽(59)에 의해 셀 배열이 델타 배열형인 화면이 형성된 표시 디바이스에도 적용 가능하다. 입력 화상 단자 수는 3 이상이어도 된다.
〔제2 형태〕
본 형태에서는, 델타 패널에 의한 표시 품질을 더 높이는 경사 방향의 대역 제한을 포함하는 저역 통과 필터링이 실시된다.
도 25는 저역 통과 필터의 구성예를 도시한다. 화상 변환 회로(84)는 기억회로(711), 연산 회로(712), 및 연산 제어 회로(715)로 이루어진다. 기억 회로(711)는 2 행분의 입력 데이터를 기억하는 2단 구성의 라인 메모리를 갖고, 화소 배열순으로 입력되는 화상 데이터 D83을 스루 출력함과 함께, 1 라인 전송 시간의 지연을 가한 화상 데이터 D83 및 2 라인 전송 시간의 지연을 가한 화상 데이터 D83을 동시에 출력한다. 이에 의해, 총 3행에서의 수평 방향과 동일 위치의 화소의 데이터가 동시에 연산 회로(712)에 제공된다. 연산 회로(712)는 9개의 승산기, 가산기(810), 제산기(812), 및 6개의 레지스터를 갖고 있다. 수평 방향 인접 도트 사이의 연산이 가능하게 되어 있다. 레지스터는 화소 기간분의 데이터 지연 수단으로서, 수평 방향 인접 화소에 대한 연산을 가능하게 한다. 기억 회로(711)에서의 2단의 라인 메모리와, 연산 회로(712)에서 2개씩 직렬 접속한 3조의 레지스터에 의해, 수평·수직 3×3점, 합계 9개의 데이터점의 정보에 기초하여 1 화소의 휘도를 산출하는 국소 근방 연산이 가능하다. 연산 회로(712)에서, 승산기(801, 802, 803, 804, 805, 806, 807, 808, 809)는 각각 입력 데이터와 계수 ρ1, ρ2, ρ3, ρ4, ρ5, ρ6, ρ7, ρ8, ρ9와의 승산을 행한다. 가산기(810)는 승산으로 얻어진 9개의 곱을 더한다. 계수 ρ1, ρ2, …ρ9는 국소 근방 연산의 계수로서, 미리 연산 제어 회로(715)의 계수 메모리(719)에 기억되어 있는 복수개의 계수조 G1b, G2b, … GNb 중 1조이다. 연산 제어 회로(415)에서, 도트·라인 판정 회로(717)에 의해, 연산 회로(712)에의 데이터 입력에 호응하여 동기 신호 S3에 기초하여 화상 데이터의 행 위치 및 데이터점 위치가 판정된다. 도트·라인 판정 회로(717)의 출력과 타이밍 컨트롤러를 경유하여 입력되는 모드 지정 신호 S4와의 조합에 대응하여, 메모리 컨트롤러(718)는 1조의 계수 ρ1, ρ2, …ρ9를 계수 메모리(719)로부터 판독한다. 승산기에 계수 ρ1, ρ2, …ρ9를 제공하는 데 호응하여, 이들 계수 ρ1, ρ2, …ρ9의 합을 가산기(744)에 의해 구하여 제산기(812)에 제공한다. 연산에 의해 얻어진 화상 데이터 D841은 후단의 회로에 출력된다.
이하, 저역 통과 필터링을 상술한다.
<제1 실시예>
우선, 목표로 하는 이상적인 필터 특성은, 도 5에서 도시된 나이키스트 한계 내의 공간 주파수 성분은 감쇠없이 투과하고, 나이키스트 한계 밖의 공간 주파수 성분은 완전하게 차단하는 것이다.
이어서 근방 영역에서의 화소 연산인 국소 근방 연산과 저역 통과 필터 특성과의 관계를 설명한다. 도 26에 도시하는 것이 데이터점의 위치 및 셀의 위치이다. ○과 ●이 데이터점의 위치를 나타내고, ●이 셀의 위치를 나타낸다. 즉, ●의 위치에는 데이터점과 셀의 양방이 존재한다. 이 데이터점과 셀의 위치 관계는, 종래예의 type A에 대응하므로, 본 발명에서도 type A로 하기로 한다. 또한, 지금은 1색의 셀(예를 들면 G)에 대하여 생각하고 있다. 또한, 정지 화상을 생각하는 것으로 하고, 데이터가 인터레이스 포맷인 경우에는, 짝수 필드와 홀수 필드 양방의 데이터점을 합하여 생각하는 것으로 한다. 예를 들면 홀수 라인의 데이터는 홀수 필드의 데이터로 하고, 짝수 라인의 데이터는 짝수 필드의 데이터로 한다.
우선, 입력 화상, 즉 원화를 h(x, y)로 하고, 그 푸리에 변환을 H(μ, ν)로 한다.
여기서 μ는 주파수 공간에서의 x 축 방향(수평 방향)의 좌표이고, ν는 주파수 공간에서의 y 축 방향(수직 방향)의 좌표이다.
각 셀의 설정 휘도는, 근방의 데이터점의 데이터로부터 계산된다. 도 28과 같이, 셀 위치를 기준으로 한, 계산에 사용하는 근방의 데이터점의 좌표를 (ξj, ψj)로 하면, 표시 장치의 화면으로 표시되는 화상은 이하와 같다.
여기서, m, n은 정수이고, 셀 위치의 번지이다. 셀의 수는 유한하지만, 충분히 큰 화면을 생각하면, 셀은 무수히 있는 것과 거의 마찬가지이다. j는 셀 근방의 데이터점을 나타내는 번지로서 유한개이다. 또한, ρj는 근방점의 데이터를 더할 때의 가중치를 나타내며,
로 규격화되어 있는 것으로 한다.
지금,
라는 관계를 사용하면, 수학식 12는 이하와 같이 재기입된다.
따라서, 화면에 표시되는 화상의 푸리에 변환 Hc(μ, ν)는 다음식으로 표시된다.
수학식 16에서, (k, l)=(0, 0)의 항이 원신호 스펙트럼에 대응하고, 그 밖의 항이 에일리어싱 스펙트럼에 대응한다(도 2 및 도 5 참조). 또, k+1이 짝수인 항만 0이 아닌 것이 델타 배열에서의 에일리어싱 스펙트럼의 특징이다.
그런데, 저역 통과 필터 특성 F(μ, ν)를 나타내는 항은 다음의 항이 된다.
수학식 17에서도, (k, l)=(0, 0)의 경우가 원신호 스펙트럼에 대한 필터 특성을 나타낸다. 그러나, 수학식 17의 필터 특성은, 스펙트럼 중심이 상이할 뿐이며 스펙트럼에 대한 것도, 에일리어싱 스펙트럼에 대한 것도 동일하다. 이하, 원신호 스펙트럼에 대한 필터 특성을 대표로 취급하고, 수학식 17을 다시
로 기입한다. 또한, F(0, 0)=1로 규격화하고,
로 재기입한다. 이 규격화된 F(μ, ν)를 사용하여, 다시 이상적인 저역 통과 필터 특성을 설명하면,
로 된다. 또, 통상은 원신호 자체에 수직 방향 및 수평 방향의 대역 제한이 걸리므로, 수학식 20에서의 나이키스트 한계 밖의 영역은, 도 30에 도시하는 대역 제한내에서 생각하면 된다. 따라서, 필터 특성을 평가하기 위해, 이상 특성으로부터의 오차 E를 이하의 식으로 평가한다. E의 값이 작을 수록, 좋은 함수이다.
여기서, σ는 나이키스트 한계 내의 영역을 나타내고, τ는 대역 제한 내에서 나이키스트 한계 밖의 영역을 나타낸다. 나이키스트 한계의 상세 내용을 도 31에 도시한다. 도 31의 제1 상한에서, 나이키스트 한계의 사변은 (1/2x0, 1/2y0)의 점을 통과하는 임의의 직선이다. 다른 상한에서도 대상 위치의 점을 통과한다. 따라서, K를 1/2보다도 큰 임의의 상수로 하여, 나이키스트 한계의 사변은 다음 식으로 표현된다.
K의 값을 몇개로 설정할지는, 수직 방향과 수평 방향 중 어디에 무게를 두는가에 대한 설계 사항이다. 1/2<K<1로 하는 것이 통상적이다. 또한, K의 값이 클수록, 수직 해상도가 높아진다. 저역 통과 필터의 설계는, 바로 수학식 21의 값을 최소로 하는 계수 ρj를 구하는 것이다. 그러나, K의 값에 따라 수학식 21의 적분 범위가 변하므로, 당연히 K의 값마다 최적의 계수 ρj는 상이하다.
이 제1 실시예에서는, 셀 근방 9개의 데이터의 연산으로 구성하는 저역 통과 필터를 생각한다. 이것은, 종래예의 수학식 9의 연산에 대응한다. 도 32에 본 실시예에서의, 화소 연산의 가중치를 나타낸다. 인덱스는 화소 위치의 좌표로부터 ρr,s로 표시한다. 배치의 대칭성으로 인하여 가중치에도 이하의 대칭성이 꼭 필요하다.
이 대칭성에 기초하여 필터 특성(수학식 19)을 재기입하면, 이하와 같다.
그리고 수학식 24를 수학식 21에 대입하여 적분을 실행하면,
로 된다. 또, 여기서, 수학식 13을 고려하였다.
이어서 오차 E를 최소화하는 가중치를 구하기 위해, 이하의 연립 방정식을 푼다.
이 연립 방정식을 풀어, 가중치가 이하와 같이 구해진다.
이에 대하여, 종래예의 수학식 9에서는, 국소 근방 연산의 계수, 즉 가중치가 이하와 같았다.
종래예에서는, 저역 통과 필터 특성을 고려하지 않았으므로, K의 값을 어떻게 설정해도, 수학식 28의 값은 수학식 27의 값, 즉 최적값과는 상이하다.
여기서 계수의 오차 Ec를
로 정의한다. ρopt j(K)는 K의 값에 대응하여 결정되는 ρj의 최적값으로서, 예를 들면 본 실시예에서는 수학식 27의 값이다. 그리고, 수학식 29 중 ρj는 평가 대상으로 되는 계수이다. 또한, 수학식 29에서는 K에 관한 최소값으로서 오차를 정의한다. 수학식 28의 값에 가장 근접하게 되는 최적값을 제공하는 K의 값은 0.64이고, 종래예의 수학식 28의 계수의 오차는 15.7%이다.
실제의 표시 장치에서는, 국소 근방 연산을 하는 수단의 가격을 내리기 위해, 혹은 계산 시간을 짧게 하기 위해, 계수의 유효 자릿수를 작게 하여, 근사값을 사용한다. 그 때, 수학식 29의 의미에서 참된 최적값과의 오차가 15.7% 미만이면, 종래예보다도 효과가 있다고 할 수 있다.
또, 데이터가 인터레이스 포맷인 경우에는, 하나의 셀에 주목한 경우, 도 32에서, 예를 들면 짝수 필드에서는 그 프레임에 존재하는 데이터점 ρ-1,0, ρ0,0, ρ1,0의 데이터를 사용하고, 홀수 필드에서는 다른 데이터점을 사용한다. 그 때, 계수의 값은 2배로 한다.
<제2 실시예>
본 실시예에서는, 셀과 데이터점의 위치 관계가 도 29에서 도시되는 type B 인 경우의 예에 대하여 설명한다.
화소 연산의 가중치를 도 33에 도시한다. 이것은 종래예의 수학식 10에 대응한다. 본 실시예에서도 위치 관계로부터, 하기의 대칭성이 있다.
이 때의 필터 특성을 재기입하면,
로 된다. 이 수학식 31을 수학식 21에 대입하여 적분을 실행하면,
로 된다. 또, 여기서, 수학식 13을 고려하였다.
이어서 오차 E를 최소화하는 가중치를 구하기 위해, 이하의 연립 방정식을 푼다.
이 연립 방정식을 풀어, 가중치가 이하와 같이 구해진다.
이에 대하여, 종래예의 수학식 10에서는, 국소 근방 연산의 계수, 즉 가중치가 이하와 같았다.
이 종래예의 수학식 35의 계수에서의, 최적해의 수학식 34의 계수에 대한 오차는11.3%이다. 또, 수학식 35에 가장 가까운 최적해는 K=0.69의 경우였다.
이 제2 실시예에서는, 최적해로부터 오차 11.3% 미만의 근사해이면, 종래예보다도 효과가 있다고 할 수 있다.
또, 데이터가 인터레이스 포맷인 경우에는, 하나의 셀에 주목한 경우, 도 33에서, 예를 들면 짝수 필드에서는 그 프레임에 존재하는 데이터점 ρ-1, 1/2, ρ0, 1/2, ρ1,1/2, ρ1,-3/2의 데이터를 사용하고, 홀수 필드에서는 다른 데이터점을 사용한다. 그 때, 계수의 값은 2배로 한다.
<제3 실시예>
제1 실시예 및 제2 실시예에서는 셀의 색에 의한 데이터점과 셀과의 상대적인 위치의 차이에 대해서는 근사적인 취급을 하고 있지만, 이 상대적인 위치의 차이에 대하여 더 정확한 취급도 가능하다.
우선, 도 34, 도 35에 type A, type B인 경우의, 셀의 색에 따른 데이터점과 셀과의 상대적인 위치의 차이에 대하여 도시한다. 도면으로부터 알 수 있듯이, 녹색의 셀에 대해서는 수평 방향의 데이터 위치와 맞는 배치이지만, 적색과 청색의 셀에 대해서는 수평 방향의 데이터 위치와 맞는 배치가 아니다. 제1 실시예 및 제2 실시예에서는, 이 차를 무시하고, 수평 방향에 대해서는 적과 청색의 셀이 데이터점의 위치에 있는 것으로서 취급하였다. 도 36, 도 37에 도시한 M이 근사 계산을 행할 때의 청색과 적색의 셀의 가상적인 위치이다.
그러나, 엄밀하게 설명하면 있어야 될 곳에 셀이 없기 때문에, 윤곽이 겨우착색되는 결함이 발생한다. 본 실시예에서는 셀과 데이터점과의 위치 관계를 엄밀히 취급하는 방법에 대하여 설명한다.
우선, 국소 근방 연산의 최적 계수의 일반식을 구한다. 또, 이 실시예에서는, 데이터점의 피치가 셀 피치의 1/2의 정수배인 경우에 대하여 취급한다. 여기서 셀 피치란 x 방향에 대해서는 x0, y 방향에 대해서는 y0이다.
우선 수학식 21에 따라, 필터 특성의 오차를 구한다. 단, F(μ, ν)를 복소 함수로 일반화하고 있다.
수학식 36의 제1항을 재기입하면, 이하와 같다.
여기서, χjk를
로 정의하면,
로 된다. 여기서, Ρ(χ)는 다음 식으로 정의된다.
지금의 경우, 데이터점의 피치가 셀 피치의 1/2의 정수배로 되어 있으므로 ξj와 ξk가 동일하지 않으면, n을 0이 아닌, 어떤 정수로 하고
로 되므로,
로 된다. 마찬가지로,
이다. 따라서,
로 된다. 여기서 δjk는 크로네커의 델타이다. 정리하면, 수학식 36의 제1항은,
로 된다.
이어서 수학식 36의 제2항을 재기입하면,
이다. 여기서, ωj를 다음 식으로 정의한다.
이 ωj의 구체적인 식은 이후에 구하는 것으로 하고, 앞서 ρj의 최적값의 식을 ωj를 사용하여 구한다. 우선, E를 재기입하면,
로 된다. 이 E를 최소로 하는 ρj를, 구속 조건
에 기초하여 구한다. 라그랑쥬의 미정 계수법을 이용한다. 미정 계수를 λ로 하고,
로 정의한다. 풀어야되는 방정식은
이다. 구속 조건 수학식 49를 고려하여 수학식 51을 풀면,
로 된다. 여기서, N은 계산에 사용하는 데이터점의 수이다.
이어서 ωj의 구체적인 식을 구한다. 식을 간단히 하기 위해, 도 32와 같이 셀 피치의 1/2를 단위로 한 좌표값으로 첨자를 치환한다. 즉,
일 때,
로 표현한다.
우선, 1/2<Κ≤1의 경우, 나이키스트 한계 내의 영역, 즉 적분 영역은 도 31과 같이 되고, 수학식 47의 적분을 실행하면, 다음 식과 같다.
이어서, 1<K의 경우를 생각한다. 이 때, 나이키스트 한계 내의 영역, 즉 적분 영역은 도 38과 같고, 경계의 사변은 다음 식으로 표현된다.
여기서,
이다. 수학식 47의 적분을 실행하면, ωrs는 이하와 같이 구해진다.
이상에 의해, ρj의 표식이 구해졌다.
이어서, 적색의 셀에 대한, 국소 근방 연산의 계수를 제공한다. 우선, type A의 경우, 도 32와 같이, 적색의 셀을 중심으로 한 경우의, 데이터점의 위치와 계수를 도 39에 도시한다. 녹색의 셀과 비교하여, x0/6만 상대적으로 데이터점의 위치가 x 방향으로 어긋난다. 설계 사항인 K의 값을 정하면 수학식 52, 수학식 55 또는 수학식 58에 의해, ρrs의 값이 구해진다.
type B의 경우에는 도 40과 같다.
청색의 셀도 위치가 어긋나는 방향이 반대로 될 뿐으로, 적색의 셀과 마찬가지이다. 도 41 및 도 42는 이 예를 도시한다.
본 실시예에 의해, 셀의 색의 차에 따른 차이를 고려한 화소 연산이 가능하게 된다.
또, 계산에 사용하는 데이터점의 선택 방법은 예시한 것에 한정되지 않는다. 셀마다 상이해도 된다. 어떠한 선택 방법이라도, 수학식 52, 수학식 55 또는 수학식 58에 의해 계수를 결정할 수 있다.
<제4 실시예>
제1 실시예, 제2 실시예, 및 제3 실시예에서는, 데이터점의 피치가 화면의 셀 피치의 1/2인 경우였지만, 데이터점의 피치가 화면의 피치에 맞지 않는 경우의 구성 예에 대하여 도시한다. 즉, 화면 포맷과 데이터 포맷이 상이한 경우, 예를 들면 화면 포맷이 1024 라인×1024 라인에 대하여, 데이터 포맷이 1280 라인×768 라인인 경우에, 포맷 변환을 겸한 저역 통과 필터 연산을 구성한다.
제3 실시예와 상이한 점은, 데이터점의 피치가 셀 피치의 1/2의 정수배라는 관계가 없으므로, 수학식 42 및 수학식 43이 성립하지 않는 것이다. 따라서, E의 표식은 다음식과 같다.
여기서, ωj를 나타내는 식은 변하지 않고, 수학식 55 또는 수학식 58로 제공된다. χjk는 수학식 39 및 수학식 40으로 제공된다.
수학식 59에서의 괄호 내의 제1항은 2차형의 식이며, 그 값은 다음 식으로 제공된다.
또한, 이 2차 형식의 값이 0이 되는 것은, F(μ, ν)=0일 때, 즉 모든 계수 ρj가 0일 때로 한정된다. 따라서, 이 2차 형식의 값은 양의 값이고, 행렬 χjk는 역행렬 χ-1 jk를 갖는다.
이어서 수학식 59의 E를 최소로 하는 ρj를 구속 조건의 수학식 49에 기초하여 구한다. 제3 실시예와 마찬가지로 라그랑쥬의 미정 계수법을 사용한다. 미정 계수를 λ로 하고,
로 정의한다. 풀어야되는 방정식은,
로 된다. χjk는 역행렬을 가지므로, 수학식 62는 ρj에 대하여 풀면,
로 된다. 이어서 수학식 63의 양변을 1에 대하여 합을 구하면, 수학식 49를 고려하여,
로 된다. 여기서, χjk가 양의 값인 것에 주의하면, χ-1 jk도 양의 값이다. 한편, 모든 요소가 1인 벡터
를 사용하여
로 재기입할 수 있다. 따라서, 수학식 66은 0이 아닌 벡터에 대한 양의 값의 2차형의 식이 되므로, 그 값은 양의 값이 된다. 그렇게 하면 λ의 값이 수학식 64로부터 구해지며, 그 값을 수학식 63에 대입하여, ρl의 값이 다음 식과 같이 구해진다.
화면과 원화상에서 수직 라인 수가 동일하고, 수평 라인 수가 상이한 경우에 대해, 셀과 데이터점, 계수의 관계를 도 43, 도 44, 도 45, 및 도 46에 도시한다. 화면의 수평 라인 수가 1024 라인이고, 원화상의 수평 라인 수가 768개인 경우이다. 화면의 수평 라인 피치가 y0/2인 데 비하여, 원화상의 수평 라인 피치는 2y0/3이다(또, 화면의 라인 피치는 셀 피치의 1/2임). 셀과 데이터점과의 위치 관계가 4가지 발생한다.
도 47, 도 48, 도 49, 및 도 50은 적색의 셀인 경우이다. 제3 실시예와 마찬가지로, 녹색의 셀인 경우와 비교하여, 수평 방향으로 x0/6만큼, 데이터점의 위치가 어긋난다. 청색의 셀인 경우에는, 어긋나는 방향이 반대로 될 뿐이므로, 도시는 생략한다.
또, 상기의 실시예에서는 수학식 49에 의해 계수의 값을 규격화했지만, 여기서 구한 계수의 상수배의 계수를 사용해도 필터의 효과는 동일하다.
본 발명은, 델타 배열형의 화면을 갖는 표시 장치의 표시 품위를 높이는 데 유용하다. 델타 배열형 플라즈마 디스플레이 패널에 의한 원화상에 충실한 화상 재현이 가능하게 된다.

Claims (20)

  1. 화소 배열이 직교 배열인 입력 화상을 비직교 배열의 화상으로 치환하여 표시하는 화상 표시 장치에 있어서,
    표시 제어를 위한 전극 매트릭스가 배치된 비직교 배열형의 화면을 갖는 표시 디바이스와,
    상기 입력 화상을 나타내는 화상 데이터에 대하여, 공간 주파수 범위를 좁히는 연산 처리를 행하는- 대역 제한 필터와,
    상기 대역 제한 필터의 출력에 대하여, 화소의 배열을 직교 배열로부터 상기 화면의 셀 배열로 변환하는 연산 처리를 행하는 배열 변환 회로와,
    상기 배열 변환 회로의 출력에 대응하여 상기 전극 매트릭스에 구동 전압을 인가하는 구동 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배열 변환 회로는, 화소 배열의 변환과 해상도의 변환을 겸한 연산 처리를 행하는 화상 표시 장치.
  3. 화소 배열이 직교 배열인 입력 화상을 비직교 배열의 화상으로 치환하여 표시하는 화상 표시 장치에 있어서,
    표시 제어를 위한 전극 매트릭스가 배치된 비직교 배열형의 화면을 갖는 표시 디바이스와,
    상기 입력 화상을 나타내는 화상 데이터에 대하여, 공간 주파수 범위를 좁히고 또한 화소의 배열을 직교 배열로부터 상기 화면의 셀 배열로 변환하는 가중치 가산 처리를 행하는 화상 변환 회로와,
    상기 화상 변환 회로의 출력에 대응하여 상기 전극 매트릭스에 구동 전압을 인가하는 구동 회로
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 화상 변환 회로는 공간 주파수의 제한과 화소 배열의 변환과 해상도의 변환을 겸하는 가중치 가산 처리를 행하는 화상 표시 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 화면은 발색이 상이한 3종의 셀로 이루어지며,
    상기 화면에서의 매트릭스 표시의 각 열을 구성하는 셀의 발색이 동일하고, 또한 인접하는 셀 열끼리의 사이에서는 열 방향의 셀 위치가 어긋나 있고,
    상기 화상 변환 회로는, 적어도 1개의 발색에 대하여 다른 발색과 공간 주파수 범위가 상이하도록 상기 화상 데이터에 대한 가중치 가산 처리를 행하는 화상 표시 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 화상 변환 회로의 처리 내용을 전환하는 컨트롤러를 갖고,
    상기 화상 변환 회로는 상기 컨트롤러로부터 제1 모드가 지정되었을 때에는, 상기 화상 데이터에 대하여 공간 주파수를 제한하는 가중치 가산 처리를 행하고, 제2 모드가 지정되었을 때에는, 상기 화상 데이터에 대하여 공간 주파수를 제한하지 않는 가중치 가산 처리를 행하는 화상 표시 장치.
  7. 다수의 화소로 이루어지는 델타 배열형의 화면에 의한 표시를 위한 화상 필터에 있어서,
    입력 화상을, 상기 화면에서의 수직 방향의 화소 피치, 수평 방향의 화소 피치, 및 수직 방향과 수평 방향에 대하여 미리 설정된 가중치의 3개의 요소로 결정되는 나이키스트 한계를 초과하는 공간 주파수 성분을 억제한 화상으로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상 필터.
  8. 다수의 화소로 이루어지는 델타 배열형의 화면에 의한 표시를 위한 화상 필터에 있어서,
    입력 화상의 데이터값에 계수를 곱하는 승산 수단과,
    승산으로 얻어진 N개의 곱을 서로 더하는 가산 수단
    을 포함하고,
    상기 화면에서의 상기 화소의 각각의 표시 휘도를 상기 입력 화상에 있어서의 N개의 데이터점의 휘도로부터 산출하는 국소 근방 연산을 행하며,
    상기 화면에서의 수직 방향의 화소 피치, 수평 방향의 화소 피치, 및 수직 방향과 수평 방향에 대하여 미리 설정된 가중치에 의해 결정되는 나이키스트 한계를 초과한 공간 주파수 성분을 억제한 화상을 출력하는 것을 특징으로 하는 화상 필터.
  9. 다수의 화소로 이루어지는 델타 배열형의 화면에 의한 표시를 위한 화상 변환 방법에 있어서,
    입력 화상을 그 공간 주파수를 제한한 화상으로 변환하는 동작으로서, 상기 화면에서의 상기 화소 각각의 표시 휘도를 상기 입력 화상에 있어서의 N개의 데이터점의 휘도로부터 산출하는 국소 근방 연산을 행하는 단계,
    상기 입력 화상에 있어서의 수직 방향의 데이터점 피치가 상기 화면에서의 수직 방향의 화소 피치 y0의 1/2이고, 또한 상기 입력 화상에 있어서의 수평 방향의 데이터점 피치가 상기 화면에서의 수평 방향의 화소 피치 x0의 1/2이 되도록 하는 단계, 및
    상기 국소 근방 연산에 있어서, 다음의 식
    <수학식 1>
    로 표현되는 계수 ρj를 상기 입력 화상의 데이터점의 휘도에 곱하는 단계
    를 포함하는 화상 변환 방법.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 국소 근방 연산에 있어서, 상기 계수 ρj대신에, 상기 계수 ρj에 대하여 11.3% 미만의 오차를 갖는 근사 계수를 상기 입력 화상의 데이터점의 휘도에 곱하는 화상 변환 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 입력 화상이 인터레이스 포맷의 프레임을 구성하는 복수개의 필드 중 1개인 화상 변환 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 화면은 표시색이 상이한 복수개의 화소로 이루어지며,
    상기 국소 근방 연산에 있어서 상기 입력 화상의 데이터점의 휘도에 곱하는 계수가 화소의 표시색에 따라 상이한 화상 변환 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 국소 근방 연산에 있어서, 상기 화면에서의 화소 배열의 규칙성에 기초하여 복수개의 계수로 이루어지는 계수조(組)를 반복하여 이용하는 화상 변환 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 계수는 상기 화면에서의 화소의 위치를 실제 위치로부터 어긋난 위치로 가정한 계산에 의해 제공되는 수치인 화상 변환 방법.
  15. 다수의 화소로 이루어지는 델타 배열형의 화면에 의한 표시를 위한 화상 변환 방법에 있어서,
    입력 화상을 그 공간 주파수를 제한한 화상으로 변환하는 동작으로서, 상기 화면에서의 상기 화소 각각의 표시 휘도를 상기 입력 화상에서의 N개의 데이터점의 휘도로부터 산출하는 국소 근방 연산을 행하는 단계,
    상기 입력 화상에 있어서의 수직 방향의 데이터점 피치가 상기 화면에서의수직 방향의 화소 피치 y0의 1/2과 다르게 하거나, 또는 상기 입력 화상에 있어서의 수평 방향의 데이터점 피치가 상기 화면에서의 수평 방향의 화소 피치 x0의 1/2과 다르게 하는 단계, 및
    상기 국소 근방 연산에 있어서, 다음의 수학식
    <수학식 2>
    로 표현되는 계수 ρj를 상기 입력 화상의 데이터점의 휘도에 곱하는 단계
    를 포함하는 화상 변환 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 국소 근방 연산에 있어서, 상기 계수 ρj대신에, 상기 계수 ρj에 대하여 11.3% 미만의 오차를 갖는 근사 계수를 상기 입력 화상의 데이터점의 휘도에 곱하는 화상 변환 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 입력 화상이 인터레이스 포맷의 프레임을 구성하는 복수개의 필드 중 1개인 화상 변환 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 화면은 표시색이 상이한 복수개의 화소로 이루어지며,
    상기 국소 근방 연산에 있어서 상기 입력 화상의 데이터점의 휘도에 곱하는 계수가 화소의 표시색에 따라 상이한 화상 변환 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 국소 근방 연산에 있어서, 상기 화면에서의 화소 배열의 규칙성에 기초하여 복수개의 계수로 이루어지는 계수조를 반복하여 이용하는 화상 변환 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 계수는 상기 화면에서의 화소의 위치를 실제의 위치로부터 어긋난 위치로 가정한 계산에 의해 제공되는 수치인 화상 변환 방법.
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