프레임레이트 변환기능을 구비한 영상표시장치 및 프레임레이트 변환방법 { Image displaying apparatus having frame rate conversion and method thereof }

도 1은 일반적인 영상표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면,

도 2는 종래의 모바일형 영상표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 부분움직임추정부의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 움직임판단부의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 프레임레이트 변환방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면,

도 8a 내지 도8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치의 움직결정부의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치의 FRC부(330)로부터 출 력되는 영상신호의 프레임레이트를 나타내기 위한 도면, 그리고,

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치의 프레임레이트 변환방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 프레임버퍼부 120 : FRC(Frame Rate Convertion)부

121 : 지연부 123 : 부분움직임추정부

125 : 움직임판단부 127 : 추가연산부

129 : 움직임보상부 140 : TCon(Timing Controller)부

160 : 디스플레이부

본 발명은 프레임레이트(frame rate) 변환기능을 구비한 영상표시장치 및 프레임레이트 변환방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모바일(mobile)형 영상표시장치에서 나타나는 움직임 저더(judder)를 줄여, 부드러운 영상을 제공하는 프레임레이트 변환기능을 구비한 영상표시장치 및 프레임레이트 변환방법에 관한 것이다.

일반적으로, 프레임레이트는 1초 동안 화면에 표시되는 영상신호의 프레임 수를 말하며, 프레임레이트의 단위는 Hz이다. 종래에는 텔레비젼이나 모니터와 같은 영상표시장치에서, 이러한 영상신호의 프레임레이트를 변환함으로써, 촬영시 카메라의 회전(panning)에 의해 발생하는 움직임 저더를 감소시킨 부드러운 화질을 사용자에게 제공하였다.

다시 말해서, 비디오플레이어나 DVD플레이어로부터 전송된 영상신호의 프레임레이트가 영상표시장치에서 표시할 수 있는 프레임레이트와 다른 경우, 프레임레이트를 변환하여 영상신호를 화면에 표시할 수 있었다. 또한, 비디오플레이어나 DVD플레이어로부터 전송된 영상신호에 움직임 저더가 발생하지 않도록 프레임레이트를 변환하여 부드러운 영상을 화면에 표시할 수 있었다.

이상과 같이 프레임레이트 변환기능을 구비한 종래의 영상표시장치는 대부분 모바일기능을 구비하지는 않고 있다. 이러한 모바일기능을 구비하지 않은 종래의 영상표시장치의 프레임레이트 변환에 대해 도 1 및 도 2를 이용하여 아래에 설명한다.

도 1은 일반적인 영상표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 영상표시장치는 프레임버퍼부(10), FRC(Frame Rate Conversion)부(30), 및 디스플레이부(70)를 포함한다.

프레임버퍼부(10)에는 영상신호가 일시적으로 저장되며, FRC부(30)로 소정 프레임레이트로 영상신호를 출력한다. FRC부(30)는 영상신호의 프레임레이트를 디스플레이부(70)에서 표시가능한 프레임레이트로 변환한다. 그러면, 디스플레이부(70)는 영상신호를 신호처리하여 화면에 표시한다.

여기서, FRC부(30)는 움직임 저더를 제거하기 위해, 입력되는 영상신호의 프레임레이트를 변환하여 출력하게된다. 즉, 입력 영상신호의 프레임레이트가 15Hz인 경우 30Hz로 변환하여 출력하고, 30Hz인 경우 60Hz로 변환하여 출력하고, 50Hz인 경우 100Hz로 변환하여 출력하고, 60Hz인 경우 120Hz로 변환하여 출력하게 된다. 이때, 움직임 추정을 통해 보정된 프레임을 원래의 프레임에 추가함으로써, 입력 영상신호의 프레임레이트를 두 배로 변환하여 출력할 수 있다.

그리고, FRC부(30)는 입력되는 영상신호의 프레임레이트가 입력 영상신호의 전송방식에 따라 다른 경우에도 디스플레이부(70)의 표시방식에 대응하는 프레임레이트로 변환하여 출력한다. 즉, PAL(Phase Alternation by Line system)방식으로 입력되는 50Hz의 영상신호나 SECAM(Sequential Couleur a Memoire)방식으로 입력되는 24Hz의 영상신호를 디스플레이부(70)의 표시방식에 대응하는 NTSC(National Television System Committee)방식의 60Hz의 영상신호로 변환하여 출력한다.

이상과 같은 프레임레이트 변환기능을 모바일형 영상표시장치에 적용하는데 있어서는 모바일형 영상표시장치의 특성상 한계가 있다. 즉, 도 1에서 설명한 바와 같이 프레임레이트를 변환하기 위해서는 움직임 추정을 통해 보간된 프레임을 생성해야하는데, 이러한 보간된 프레임을 생성하는데 있어서 모바일형 영상표시장치는 많은 계산량을 필요로 한다.

그러나, 모바일형 영상표시장치에는 신호처리용 하드웨어 리소스(resource)가 제한적이기 때문에, 프레임레이트 변환기능을 구비할 수 없으므로, 화면에 표시되는 영상의 화질이 전체적으로 저하되게 된다.

또한, 종래의 모바일 영상표시장치는 화질을 향상하기 위해, 화질개선기능을 구비하게 되는데, 이에 관해서는 도 2를 통해 설명하기로 한다.

도 2는 종래의 모바일형 영상표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 다른 도면 이다.

도 2를 참조하면, 종래의 모바일형 영상표시장치는 디코더부(20), 화질개선부(40), TCon부(60), 및 디스플레이부(70)를 포함한다.

디코더부(20)는 인코딩된 영상신호를 디코딩하여 출력하며, 화질개선부(40)는 디코딩시 발생한 영상신호의 노이즈(noise)를 제거하거나 색감을 높인 영상신호를 출력한다. TCon(Timing Controller)부(60)는 화질개선부(40)로부터 출력되는 영상신호의 프레임레이트를 디스플레이부(70)의 표시방식에 대응하는 60Hz로 변환하여 출력한다.

디스플레이부(70)는 60Hz의 영상신호를 신호처리하여 화면에 표시함으로써, 화질이 향상된 영상을 사용자에게 제공할 수 있다.

도 2에서 설명한 바와 같이, 화질개선부(40)는 디코더부(20)로부터 출력되는 영상신호에 포함된 모든 프레임에 관해 노이즈를 제거하거나 색감을 높이기 위한 신호처리동작을 수행하게 된다. 이러한 화질개선부(40)의 신호처리동작에 의해, 필요 이상의 소비전력이 모바일형 영상표시장치에 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 제한된 하드웨어 리소스를 이용하여 촬영시 카메라의 회전에 의해 발생하는 시간 축 방향의 움직임 저더를 줄이기 위해, 움직임 추정 방법을 간소화함으로써, 입력 영상신호의 프레임레이트를 변환하는 프레임레이트 변환기능을 구비한 영상표시장치 및 프레임레이트 변환방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 소비전력을 감소시키기 위해, 움직임 정도에 따라 화 질개선기능을 수행하는 프레임레이트 변환기능을 구비한 영상표시장치 및 프레임레이트 변환방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치는 영상의 움직임에 따라, 입력 영상신호의 프레임레이트(frame rate)를 변환하여 출력하는 FRC(Frame Rate Conversion)부, 및 상기 FRC부로부터 출력되는 상기 입력 영상신호를 신호처리하여 화면에 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

여기서, 상기 FRC부는 상기 입력 영상신호에 포함된 현재프레임의 특정영역에 대한 움직임을 추정하여, 상기 특정영역에 움직임이 소정 기준 이상 존재하는 것으로 판단되면, 상기 입력 영상신호의 프레임레이트를 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 FRC부는 상기 입력 영상신호에 움직임이 소정 기준 이상 존재하는 것으로 판단되면, 상기 입력 영상신호를 보간하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 FRC부는 제1프레임레이트로 입력되는 상기 입력 영상신호에 대해, 상기 입력 영상신호에 포함된 현재프레임의 특정영역에 대한 움직임벡터를 산출한 후, 상기 움직임벡터의 누적값이 최대가 되는 최대값을 출력하는 부분움직임추정부, 상기 최대값을 제1임계값과 비교하여, 상기 최대값이 상기 제1임계값 이상인 경우, 상기 입력 영상신호에 소정 기준이상의 움직임이 존재하는 것으로 판단하는 움직임판단부, 상기 움직임판단부의 판단결과에 따라, 상기 특정영역을 제외한 상기 현재프레임의 나머지영역에 대한 움직임벡터를 산출하는 추가연산부, 및 상기 특정영역에 대한 움직임 벡터 및 상기 나머지영역에 대한 움직임벡터를 이용하여, 상기 현재프레임 및 상기 현재프레임을 보간한 보간된 프레임을 번갈아 출력함으로써, 상기 입력 영상신호를 제2프레임레이트로 출력하는 움직임보상부를 포함한다.

여기서, 상기 움직임판단부는 상기 최대값이 상기 제1임계값보다 작은 경우, 상기 입력 영상신호를 상기 제1프레임레이트로 출력하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 부분움직임추정부는 상기 현재프레임을 N×M개의 픽셀을 포함하는 소정 개수의 블럭으로 구성된 복수의 화면영역으로 구분하여, 상기 복수의 화면영역의 일부인 상기 특정영역에 포함된 블럭의 움직임벡터를 산출하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부를 구비한 영상표시장치의 프레임레이트 변환방법은 영상의 움직임에 따라, 입력 영상신호의 프레임레이트(frame rate)를 변환하여 출력하는 단계, 및 상기 입력 영상신호를 신호처리하여 화면에 표시하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 프레임레이트를 변환하는 단계는 상기 입력 영상신호에 포함된 현재프레임의 특정영역에 대한 움직임을 추정하여, 상기 특정영역에 움직임이 소정 기준 이상 존재하는 것으로 판단되면, 상기 입력 영상신호의 프레임레이트를 변환하여 출력하는 단계인 것을 특징으로 한다.

혹은, 상기 프레임레이트를 변환하는 단계는 상기 입력 영상신호에 움직임이 소정 기준 이상 존재하는 것으로 판단되면, 상기 입력 영상신호를 보간하여 출력하 는 단계인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 프레임레이트를 변환하는 단계는 제1프레임레이트로 입력되는 상기 입력 영상신호에 대해, 상기 입력 영상신호에 포함된 현재프레임의 특정영역에 대한 움직임벡터를 산출한는 단계, 상기 움직임벡터의 누적값이 최대가 되는 최대값을 출력하는 단계, 상기 최대값을 제1임계값과 비교하여, 상기 최대값이 상기 제1임계값 이상인 경우, 상기 입력 영상신호에 소정 기준이상의 움직임이 존재하는 것으로 판단하는 단계, 상기 판단결과에 따라, 상기 특정영역을 제외한 상기 현재프레임의 나머지영역에 대한 움직임벡터를 산출하는 단계, 및 상기 특정영역에 대한 움직임 벡터 및 상기 나머지영역에 대한 움직임벡터를 이용하여, 상기 현재프레임 및 상기 현재프레임을 보간한 보간된 프레임을 번갈아 출력함으로써, 상기 입력 영상신호를 제2프레임레이트로 출력하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 프레임레이트를 변환하는 단계는 상기 최대값이 상기 제1임계값보다 작은 경우, 상기 입력 영상신호를 상기 제1프레임레이트로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 입력 영상신호에 포함된 현재프레임의 특정영역에 대한 움직임벡터를 산출한는 단계는 상기 현재프레임을 N×M개의 픽셀을 포함하는 소정 개수의 블럭으로 구성된 복수의 화면영역으로 구분하여, 상기 복수의 화면영역의 일부인 상기 특정영역에 포함된 블럭의 움직임벡터를 산출하는 단계인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치는 영상의 움직임 정도에 따라, 입력 영상신호의 프레임레이트(frame rate)를 변환하여 출력하는 FRC(Frame Rate Conversion)부, 상기 FRC부로부터 출력되는 상기 입력 영상신호에 대해, 화질개선을 위한 신호처리를 수행하여 출력하는 화질개선부, 및 화질개선된 상기 입력 영상신호를 신호처리하여 화면에 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

여기서, 상기 FRC부는 제1프레임레이트로 입력되는 상기 입력 영상신호에 대해, 상기 입력 영상신호에 포함된 현재프레임에 대한 움직임벡터를 산출하는 움직임추정부, 상기 움직임벡터의 누적값 분포를 이용하여, 상기 입력 영상신호의 움직임 정도를 판단하는 움직임결정부, 및 상기 움직임결정부의 판단결과에 따라, 상기 제1프레임레이트를 소정 프레임레이트로 변환하여 상기 입력 영상신호를 변환된 프레임레이트로 출력하는 출력부를 포함한다.

그리고, 상기 움직임결정부는 상기 움직임벡터의 누적값 분포에서, 상기 누적값이 최대가 되는 최대값이 제1임계값을 초과하는 경우가 발생하지 않으면, 상기 입력 영상신호에 제1움직임 정도가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

혹은 상기 움직임결정부는 상기 움직임벡터의 누저값 분포에서, 상기 누적값이 최대가 되는 최대값이 제1임계값을 초과하고, 상기 최대값의 분포영역이 상기 움직임벡터의 크기영역 중, 제2임계영역에 포함되지 않는 경우, 상기 입력 영상신호에 제2움직임 정도가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

혹은 상기 움직임결정부는 상기 움직임벡터의 누적값 분포에서, 상기 누적값이 최대가 되는 최대값이 제1임계값을 초과하고, 상기 최대값의 분포영역이 상기 움직임벡터의 크기영역 중, 제2임계영역에 포함되는 경우, 상기 입력 영상신호에 제3움직임 정도가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1움직임 정도, 상기 제2움직임 정도, 및 상기 제3움직임 정도의 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.

제3움직임 정도 < 제1움직임 정도 < 제2움직임 정도

상기 출력부는 상기 현재프레임을 출력함으로써, 상기 입력 영상신호를 제1프레임레이트로 출력하는 제1출력부, 상기 현재프레임을 보간하여 생성한 보간된 프레임을 상기 현재프레임 사이사이에 삽입하여 출력함으로써, 상기 입력 영상신호를 제2프레임레이트로 출력하는 제2출력부, 및 상기 현재프레임을 두 프레임마다 한 프레임씩 삭제하여 출력함으로써, 상기 입력 영상신호를 제3프레임레이트로 출력하는 제3출력부를 포함한다.

그리고, 상기 출력부는 상기 움직임결정부의 판단결과에 따라, 상기 제1프레임레이트를 상기 제1프레임레이트, 상기 제1프레임레이트의 두 배인 제2프레임레이트, 및 상기 제1프레임레이트의 1/2배인 제3프레임레이트로 변환하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이부를 구비한 영상표시장치의 프레임레이트 변환방법은 영상의 움직임 정도에 따라, 입력 영상신호의 프레임레이트(frame rate)를 변환하여 출력하는 단계, 상기 입력 영상신호에 대해, 화질개선을 위한 신호처리를 수행하여 출력하는 단계, 및 화질개선된 상기 입력 영상신호를 신호처리하여 상기 디스플레이에 표시하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 프레임레이트를 변환하여 출력하는 단계는 제1프레임레이트로 입력되는 상기 입력 영상신호에 대해, 상기 입력 영상신호에 포함된 현재프레임에 대 한 움직임벡터를 산출하는 단계, 상기 움직임벡터의 누적값 분포를 이용하여, 상기 입력 영상신호의 움직임 정도를 판단하는 단계, 및 상기 판단결과에 따라, 상기 제1프레임레이트를 소정 프레임레이트로 변환하여 상기 입력 영상신호를 변환된 프레임레이트로 출력하는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 움직임 정도를 판단하는 단계는 상기 움직임벡터의 누적값 분포에서, 상기 누적값이 최대가 되는 최대값이 제1임계값을 초과하는 경우가 발생하지 않으면, 상기 입력 영상신호에 제1움직임 정도가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

혹은, 상기 움직임 정도를 판단하는 단계는 상기 움직임벡터의 누저값 분포에서, 상기 누적값이 최대가 되는 최대값이 제1임계값을 초과하고, 상기 최대값의 분포영역이 상기 움직임벡터의 크기영역 중, 제2임계영역에 포함되지 않는 경우, 상기 입력 영상신호에 제2움직임 정도가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

혹은, 상기 움직임 정도를 판단하는 단계는 상기 움직임벡터의 누적값 분포에서, 상기 누적값이 최대가 되는 최대값이 제1임계값을 초과하고, 상기 최대값의 분포영역이 상기 움직임벡터의 크기영역 중, 제2임계영역에 포함되는 경우, 상기 입력 영상신호에 제3움직임 정도가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 입력 영상신호를 변환된 프레임레이트로 출력하는 단계는 상기 현재프레임을 출력함으로써, 상기 입력 영상신호를 제1프레임레이트로 출력하는 단계, 상기 현재프레임을 보정하여 생성한 보정된 프레임을 상기 현재프레임 사이사이에 출 력함으로써, 상기 입력 영상신호를 제2프레임레이트로 출력하는 단계, 및 상기 현재프레임을 두 프레임마다 한 프레임씩 삭제하여 출력함으로써, 상기 입력 영상신호를 제3프레임레이트로 출력하는 단계 중, 어느 하나의 단계인 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 입력 영상신호를 변환된 프레임레이트로 출력하는 단계는 상기 판단결과에 따라, 상기 제1프레임레이트를 상기 제1프레임레이트, 상기 제1프레임레이트의 두 배인 제2프레임레이트, 및 상기 제1프레임레이트의 1/2배인 제3프레임레이트로 변환하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치는 프레임버퍼부(100), FRC(Frame Rate Convertion)부(120), TCon(Timing Controller)부(140), 및 디스플레이부(160)를 포함한다.

프레임버퍼부(100)에는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)방송신호 및 PMP(Personal Multimedia Player)신호와 같이 모바일형 영상표시장치에 전송되는 영상신호가 일시적으로 저장되며, 프레임버퍼부(100)에 저장된 영상신호는 제1프레 임레이트로 출력된다.

FRC부(120)는 제1프임레이트로 프레임버퍼부(100)로부터 출력되는 영상신호를 입력받은 후, 영상의 움직임에 따라, 입력 영상신호의 프레임레이트(frame rate)를 변환하여 출력한다. 즉, 영상의 움직임 정도에 따라, 영상신호를 제1프레임레이트 그대로 출력하거나, 제1프레임레이트의 두 배가 되는 제2프레임레이트로 변환하여 출력한다. 이러한 동작을 수행하는 FRC부(120)는 지연부(121), 부분움직임추정부(123), 움직임판단부(125), 추가연산부(127), 및 움직임보상부(129)를 포함한다.

지연부(121)는 프레임버퍼부(100)로부터 출력되는 현재프레임을 소정 시간 동안 지연시켜 이전프레임으로 출력한다. 지연부(121)로부터 출력되는 이전프레임은 부분움직임추정부(123)에서 움직임을 추정하기 위해 참조프레임으로 이용된다.

부분움직임추정부(123)는 프레임버퍼부(100)로부터 출력되는 현재프레임 및 지연부(121)로부터 출력되는 이전프레임을 동시에 입력받은 후, 움직임을 추정하여 움직임벡터를 산출한다. 이때, 부분움직임추정부(123)는 현재프레임의 특정영역에 관해서만 움직임을 추정하는데, 이에 관해서는 도 4에 상세하게 나타내기로 한다. 그리고, 부분움직임추정부(123)는 특정영역에 대한 움직임벡터를 산출한 후, 움직임벡터의 누적값이 최대가 되는 최대값을 파라미터(parameter)로 출력한다.

움직임판단부(125)는 부분움직임추정부(123)에서 출력된 파라미터를 이용하여, 입력 영상신호에 대한 움직임 여부를 판단한다. 즉, 파라미터가 제1임계값이상이면, 입력 영상신호에 소정 기준이상의 움직임이 존재하는 것으로 판단하여, 판단 결과를 추가연산부(127)에 전달한다. 즉, 이 경우는 카메라 회전에 의한 움직임이 존재하여, 움직임 저더가 발생하게 되는 경우이다.

추가연산부(127)는 움직임판단부(125)의 판단결과에 따라, 특정영역을 제외한 현재프레임의 나머지영역에 대한 움직임을 추정하여, 나머지 움직임벡터를 산출한다.

움직임보상부(129)는 특정영역에 대한 움직임벡터 및 현재프레임의 나머지영역에 대한 나머지 움직임벡터를 이용하여 현재프레임을 보간함으로써 보간된 프레임을 생성한다. 그리고, 보간된 프레임을 부분움직임추정부(123)에 입력된 현재프레임과 함께 출력한다. 이때, 움직임보상부(129)에서 출력되는 현재프레임 및 보간된 프레임은 1:1로 번갈아 출력된다. 즉, 현재프레임의 사이사이에 보간된 프레임이 출력된다.

이러한 현재프레임 및 보간된 프레임의 출력에 의해, FRC부(120)가 입력 영상신호의 제1프레임레이트를 제2프레임레이트로 변환하여 출력하게 된다.

만약, 파라미터가 제1임계값보다 작으면, 움직임판단부(125)는 입력 영상신호에 소정 기준 이상의 움직임이 존재하지 않는 것으로 판단하게 된다. 즉, 이 경우는 카메라 회전에 의한 움직임이 존재하지 않으므로, 움직임 저더가 발생하지 않는 경우이다. 이때, 움직임판단부(125)는 부분움직임추정부(123)에 입력된 현재프레임을 그대로 제1프레임레이트로 출력한다. 즉, FRC부(120)가 입력 영상신호의 프레임레이트를 변환하지 않고, 입력 영상신호를 그대로 출력하게 된다.

TCon부(140)는 FRC부(120)로부터 출력된 영상신호의 프레임레이트를 디스플 레이부(160)의 표시방식에 대응하는 프레임레이트로 변환하여 출력한다.

디스플레이부(160)는 TCon부(140)에 의해 프레임레이트가 변환된 영상신호를 신호처리하여 화면에 표시한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 부분움직임추정부(123)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 부분움직임추정부(123)는 현재프레임(CF)을 N×M개의 픽셀로 구성된 복수의 블록으로 분할한다. 여기서, N 및 M은 자연수이다. 그리고, 도 4에서와 같이 6(가로)×5(세로)의 블록으로 구성된 특정영역에 대한 움직임을 추정하여, 특정영역에 대한 움직임벡터(MV11,MV21,...MV65)를 산출한다. 이때, 설정되는 특정영역의 위치는 조정가능하다.

그리고, 부분움직임추정부(123)는 특정영역의 움직임벡터를 다음 수학식1에 적용하여 파라미터(parameter)를 산출한 후, 움직임판단부(125)에 제공한다.

parameter=MAX[AVM(k+MV)], {-MV≤k〈MV, min(MV

_ij )≤MV≤max(MV

_ij )}

여기서, i는 가로방향의 블록 수, j는 세로방향의 블록 수, MV는 움직임벡터를 의미한다. 그리고, AVM(Accumulation Vector Memory)은 특정영역의 움직임벡터를 누적하여 저장한다는 의미이다. 즉, 수학식 1은 움직임벡터를 누적하여, 움직임벡터의 누적값이 최대가 되는 최대값을 파라미터(parameter)로 출력한다는 것을 나타낸다.

여기서, 움직임벡터의 크기, x축 및 y축에 관해, 수학식1과 같은 방법을 적용하여 최대값을 파라미터로 출력할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 움직임판단부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 5a에 나타낸 바와 같이, 움직임벡터의 누적값이 최대가 되는 최대값(MAX)이 제1임계값(TH1)보다 큰 경우, 움직임판단부(125)는 카메라 회전에 의한 움직임이 존재하는 것으로 판단한다. 그리고, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 움직임벡터의 누적값이 최대가 되는 최대값(MAX)이 제1임계값(TH1)보다 작은 경우, 카메라 회전에 의한 움직임이 존재하지 않는 것으로 판단한다. 도시하지는 않았으나, 최대값(MAX)이 임계값(TH1)과 동일한 경우에는 카메라 회전에 의한 움직임이 존재하는 것으로 판단한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치의 프레임레이트 변환방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 제1프레임레이트의 영상신호가 프레임버퍼부(100)로부터 입력되면(S200), 부분움직임추정부(123)는 현재프레임의 특정영역에 대한 움직임을 추정하여 움직임벡터를 산출한다(S210). 또한, 부분움직임추정부(123)는 산출된 움직임벡터를 누적한 누적값이 최대가 되는 최대값(MAX)을 파라미터로 출력한다(S215).

그러면, 움직임판단부(125)는 파라미터를 제1임계값(TH1)와 비교하여(S220), 파라미터가 제1임계값(TH1)보다 작다고 판단되면(S230), 현재프레임을 그대로 출력 하여 입력 영상신호를 제1프레임레이트로 출력하게 된다(S235). 만약, 움직임판단부(125)가 파라미터가 제1임계값(TH1) 이상인 것으로 판단하면, 추가연산부(127)가 특정영역을 제외한 현재프레임의 나머지영역에 대한 움직임을 추정하여 나머지 움직임벡터를 산출한다(S240).

그리고, 움직임보상부(129)가 특정영역에 대한 움직임벡터 및 나머지 움직임벡터를 이용하여, 현재프레임을 보간함으로써, 보간된 프레임을 생성한 후(S250), 입력 영상신호를 제2프레임레이트로 출력한다(S260). 즉, 움직임보상부(129)는 현재프레임의 사이사이에 보간된 프레임을 출력하여, 입력 영상신호가 제1프레임레이트의 두 배인 제2프레임레이트로 출력되도록 한다.

이상과 같이 FRC부(120)로부터 제1 혹은 제2프레임레이트의 영상신호가 출력되면, TCon부(140)는 디스플레이방식에 대응되는 프레임레이트로 영상신호의 프레임레이트를 변환한다(S270). 그리고, 디스플레이부(160)는 영상신호를 신호처리하여 화면에 표시한다(S280).

이상과 같은 과정에 의해, 움직임 정도에 따라 프레임레이트를 변환하여 카메라 회전에 의한 움직임 저더를 감소시킬 수 있게 된다. 추가적으로, 도 3 내지 도 6을 통해 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 영상표시장치에 대한 설명에서 제1프레임레이트는 30Hz이고, 제2프레임레이트는 60Hz가 될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치는 디코더부 (300), 화면전환감지부(310), FRC부(330), 화질개선부(350), TCon부(370), 및 디스플레이부(390)를 포함한다.

디코더부(300)는 인코딩되어 입력되는 영상신호를 디코딩하여 출력한다. 즉, 인코딩되어 전송되는 DMB방송신호 혹은 PMP신호와 같은 영상신호가 디코딩되며, 이러한 디코더부(300)의 디코딩에 의해, 영상신호에 노이즈가 발생하게 된다.

화면전환감지부(310)는 장면전환과 같은 입력 영상신호의 급격한 변환에 대한 감지신호를 수신하여 화면전환 여부를 판단한다. 여기서, 화면전환감지부(310)가 입력 영상신호에 대해 화면전환이 된 것으로 판단하게 되면, 입력 영상신호에 포함된 현재프레임을 제1프레임레이트로 후술 되는 화질개선부(350)에 전달한다. 반면에, 화면전환감지부(310)가 입력 영상신호에 대해 화면변환이 되지 않은 것으로 판단하게 되면, 후술 되는 FRC부(330)가 동작하도록 제어신호를 전송한다.

FRC부(330)는 화면전환감지부(310)로부터 화면전환된 경우가 아닌 경우에 해당하는 제어신호가 수신되면, 디코더부(300)에서 출력된 제1프레임레이트의 영상신호를 입력받은 후, 영상의 움직임 정도에 따라 영상신호를 소정 프레임레이트로 변환하여 출력한다. 즉, FRC부(330)는 입력 영상신호를 제1프레임레이트 그대로 출력하거나, 제1프레임레이트의 두 배가 되는 제2프레임레이트로 변환하여 출력하거나, 제1프레임레이트의 1/2배가 되는 제3프레임레이트로 변환하여 출력한다.

이러한 동작을 수행하는 FRC부(330)는 지연부(331), 움직임추정부(332), 움직임결정부(333), 제1출력부(334), 제2출력부(335), 및 제3출력부(336)를 포함한다.

지연부(331)는 디코더부(300)로부터 출력되는 현재프레임을 소정 시간 동안 지연시켜 이전프레임으로 출력한다. 지연부(331)로부터 출력되는 이전프레임은 움직임추정부(333)에서 움직임을 추정하기 위한 참조프레임으로 이용된다.

움직임추정부(332)는 디코더부(300)로부터 출력되는 현재프레임 및 지연부(331)로부터 출력되는 이전프레임을 동시에 입력받은 후, 움직임을 추정하여 움직임벡터를 산출한다. 이때, 움직임추정부(332)는 움직임벡터의 크기, x방향, 및 y방향 중, 한 가지를 출력하게 된다.

움직임결정부(333)는 움직임추정부(332)로부터 출력되는 움직임벡터를 누적한 누적값의 분포를 이용하여 영상의 움직임 여부를 판단한다. 이에 관해서는 도 8a 내지 도 8c를 통해 상세하게 설명하기로 한다.

제1출력부(334)는 움직임결정부(333)의 판단결과에 따라, 현재프레임을 출력함으로써, 입력 영상신호를 제1프레임레이트 그대로 출력한다.

제2출력부(335)는 현재프레임을 보간하여 보간된 프레임을 생성한 후, 현재프레임 및 보간된 프레임을 출력한다. 이때, 제2출력부(335)는 현재프레임의 사이사이에 보간된 프레임을 삽입하여 출력함으로써, 입력 영상신호를 제2프레임레이트로 출력한다. 여기서, 제2프레임레이트는 제1프레임레이트의 두 배가 되며, 제1프레임레이트가 30Hz인 경우, 제2프레임레이트는 60Hz가 된다.

제3출력부(336)는 현재프레임을 두 프레임마다 한 프레임씩 삭제하여 출력함으로써, 입력 영상신호를 제3프레임레이트로 출력한다. 여기서, 제3프레임레이트는 제1프레임레이트의 1/2배가 되며, 제1프레임레이트가 30Hz인 경우, 제3프레임레이 트는 15Hz가 된다.

이상과 같이 FRC부(330)는 영상의 움직임 정도에 따라, 입력 영상신호의 프레임레이트를 변환하여, 화질개선부(350)에 제공한다.

화질개선부(350)는 FRC부(330)로부터 출력되는 각각의 프레임에 대해, NR(Noise Reduction) 및 CTE(Color Tone Enhancement)와 같은 화질개선을 위한 신호처리를 수행한다. 즉, 화질개선부(350)는 디코딩시 발생한 노이즈나 입력 영상신호의 생성시부터 존재해 온 노이즈를 감소시키고, 영상의 색감을 높이기 위한 신호처리를 수행한다.

TCon부(370)는 FRC부(330)로부터 출력된 영상신호의 프레임레이트를 디스플레이부(390)의 표시방식에 대응하는 프레임레이트로 변환하여 출력한다.

디스플레이부(390)는 TCon부(370)에 의해 프레임레이트가 변환된 영상신호를 신호처리하여 화면에 표시한다.

도 8a 내지 도8c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치의 움직임결정부(333)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8a 내지 도 8c에는 움직임결정부(333)가 움직임벡터의 크기를 이용하여 움직임 정도를 판단하는 것을 나타내었다.

도 8a에 나타낸 바와 같이, 움직임벡터의 누적값 중, 제1임계값(TH1)을 초과하는 최대값(MAX)이 존재하지 않는 경우, 움직임결정부(333)는 입력 영상신호에 움직임이 적당히 존재하는 것으로 판단한다. 즉, 움직임결정부(333)는 입력 영상신호에 제1움직임 정도가 존재하는 것으로 판단한다.

도 8b에 나타낸 바와 같이, 움직임벡터의 누적값 중, 최대값(MAX)이 제1임계 값(TH1)을 초과하는 경우, 최대값(MAX)의 위치가 제2임계영역(TH2)에 존재하지 않게 되면, 움직임결정부(333)는 입력 영상신호에 매우 큰 움직임이 존재하는 것으로 판단한다. 즉, 움직임결정부(333)는 입력 영상신호에 제2움직임 정도가 존재하는 것으로 판단한다.

도 8c에 나타낸 바와 같이, 움직임벡터의 누적값 중, 최대값(MAX)이 제1임계값(TH1)을 초과하는 경우, 최대값(MAX)의 위치가 제2임계영역(TH2)에 존재하게 되면, 움직임결정부(333)는 입력 영상신호에 움직임이 거의 존재하지 않는 것으로 판단한다. 즉, 움직임결정부(333)는 입력 영상신호에 제3움직임 정도가 존재하는 것으로 판단한다.

여기서, 제1움직임 정도, 제2움직임 정도, 및 제3움직임 정도는 다음 수학식2와 같은 관계가 성립한다.

제3움직임 정도 < 제1움직임 정도 < 제2움직임 정도

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치의 FRC부(330)로부터 출력되는 영상신호의 프레임레이트를 나타내기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 제1출력부(334)로부터 출력되는 영상신호는 제1프레임레이트 그대로 출력되는 형태이다. 이때의 출력은 도 8a에 설명한 바와 같이, 움직임결정부(333)가 영상신호에 제1움직임 정도가 존재하는 것으로 판단한 경우에 해당한다.

제2출력부(335)로부터 출력되는 영상신호는 현재프레임 및 보간된 프레임이 번갈아 가며 출력됨으로써, 입력 영상신호가 제2프레임레이트로 출력되는 형태이다. 이때의 출력은 도 8b에서 설명한 바와 같이, 움직임결정부(333)가 영상신호에제2움직임 정도가 존재하는 것으로 판단한 경우에 해당한다.

제3출력부(336)로부터 출력되는 영상신호는 두 프레임마다 한 프레임씩 삭제된 현재프레임이 출력됨으로써, 입력 영상신호가 제3프레임레이트로 출력되는 형태이다. 이때의 출력은 도 8c에서 설명한 바와 같이, 움직임결정부(333)가 영상신호에 제3움직임 정도가 존재하는 것으로 판단한 경우에 해당한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상표시장치의 프레임레이트 변환방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 10에 따르면, 먼저, 디코더부(300)에서 디코딩된 제1프레임레이트의 영상신호가 FRC부(330)에 입력되면(S400), 화면전환감지부(310)가 화면전환 여부를 판단한다(S405).

여기서, 화면전환감지부(310)가 화면이 전환된 것으로 판단하게 되면, FRC부(330)에 이에 해당하는 제어신호를 전달하게 되고, 움직임추정부(332)는 현재프레임에 대한 움직임을 추정하여 움직임벡터를 산출한다(S410). 그리고, 움직임결정부(333)가 산출된 움직임벡터를 누적한 누적값이 최대가 되는 최대값(MAX)을 결정하여(S415), 최대값(MAX)과 제1임계값(TH1)의 크기를 비교하고(S420), 최대값(MAX)이 분포하는 분포영역이 제2임계영역(TH2)내에 포함되는가를 판단한다(S425).

최대값(MAX)이 제1임계값(TH1)보다 크고, 분포영역이 제2임계영역에 포함되는 것으로 판단되는 경우, 움직임결정부(333)는 입력 영상신호에 제3움직임 정도가 존재하는 것으로 판단하여 입력 영상신호를 제3프레임레이트로 출력한다(S430).

최대값(MAX)이 제1임계값(TH1)보다 크고, 분포영역이 제2임계영역에 포함되지 않는 것으로 판단되는 경우, 움직임결정부(333)는 입력 영상신호에 제2움직임정도가 존재하는 것으로 판단하여 입력 영상신호를 제2프레임레이트로 출력한다(S435).

제1임계값(TH1)을 초과하는 최대값(MAX)이 존재하지 않는 경우, 움직임결정부(333)는 입력 영상신호에 제1움직임 정도가 존재하는 것으로 판단하여 입력 영상신호를 제1프레임레이트로 출력한다(S440).

그리고, 단계 S405에서, 화면전환감지부(310)가 화면이 전환된 것으로 판단하게 되는 경우, 현재프레임을 제1프레임레이트 그대로 출력하게 된다(S450).

화질개선부(350)는 FRC부(330) 혹은 화면전환감지부(310)로부터 출력된 프레임에 대해 화질개선을 위한 신호처리를 수행한다(S460). TCon부(370)는 화질개선부(350)로부터 출력된 영상신호의 프레임레이트를 디스플레이방식에 대응되는 프레임레이트로 변환한다(S470). 그리고, 디스플레이부(390)는 영상신호를 신호처리하여 화면에 표시한다(S480).

이상과 같은 과정에 의해, 입력 영상의 움직임 정도에 따라 선택적으로 화질개선처리를 수행할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 움직임 추정방법을 간소화하여 입력 영상신호의 프레임레이트를 변환하여 출력함으로써, 시간 축 방향의 움직임 저 더를 줄여 화질을 개선할 수 있게 된다. 또한, 움직임 정도에 따라, 화질개선을 선택적으로 적용하여 화질개선시 소모되는 전력량을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.