[논문]Motion Blur를 줄이기 위한 Over-driving Controller 설계

남기훈; 신용섭

Motion Blur를 줄이기 위한 Over-driving Controller 설계
A Design of Over-driving Controller to Reduce Motion Blur 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SD, 반도체, v.47 no.4=no.394, 2010년, pp.1 - 6

남기훈 (한양대학교 디스플레이공학연구소) , 신용섭 (한양대학교 디스플레이공학연구소)

초록
AI-Helper

정지해 있는 물체가 디스플레이 될 때는 상이 선명하지만 움직이는 물체가 디스플레이 될 때는 물체의 가장자리가 번져 보이는 Motion Blur현상이 일어난다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 논문에서는 XUP Virtex-II Pro Development System을 이용하여 Virtex-II Pro XUP XC2VP30 보드에 Motion Blur를 줄이는 Overdrive 기술을 구성하는 것을 목표로 하였다. 구현된 플랫폼은 하드웨어 IP로 구현하였으며 어플리케이션 및 모델 데이터 인터페이스는 소프트웨어에서 처리하도록 하였다. 본 설계에서는 임의의 동영상 모델을 이용하여 동영상의 이동 속도(Pixel/Frame)에 따른 Blur의 정도와 기존의 Overdrive를 제어하였을 경우 발생하는 역잔상을 개선하였고, 동영상에서 보다 선명한 화질이 구현될 수 있음 보여주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

We can see the motion blur phenomenon on theedge of the moving picture when it moves in the LCDs. To reduce this phenomenon, we suggested a new over-deriving method, implemented on the board XUP Virtex-2 Pro Development System by using Virtex-2 Pro XUP XC2VP30 and improved the Motion Blur. In this method, we did not use additional parts except for a SDRAM. Hardware implementation for IP and data interface were handled in software. In this paper, we used the moving bar and the moving video image as a design model. We also showed that the afterimage was reduced and the vivid moving images was displayed. through this method.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

Motion blur를 개선하고자 응답속도를 높였지만, 오히려 역잔상이 나타남으로써 눈에 피로를 더해주는 결과를 초래한다. 따라서 본 논문에서는 새로운 구조의 Overdrive 제어 기술로서 동일 data에 대해서도 예측을 통한 Overdrive가 가능하고, 역잔상을 줄일 수 있는 방식을 제안하였다.
본 논문에서는 기존의 Overdrive controller가 가지고 있던 단점을 극복하면서, 추가적인 hardware 가 필요 없는 새로운 Overdrive controller* 설계하였으며, 데모를 통하여 동영상에서의 blur의 개선과 역잔상을 제거할 수 있음을 시연하였다. 하지만 실제 패널에서 나오는 출력을 FeM出ack하여 제어한 것이 아니라, 예측 data를 이용하여 Feed Back 제어를 하였다.

제안 방법

메모리 구조를 나타내었다. 300MHz 동작하는 PowerPC Processor 로 메모리 주소번지 설정과 Processor local bus를 컨트롤 하게 하였으며, 디스플레이 관련된 monitoring프로그램을 작성하였다. 메모리는 2%M 에서 512M 까지는 시스템 컨트롤로 나머지는 frame buffer로 나누어 영역을 각각 할당했다.
입력은 샘플동영상을 如me(180KB)단위로 capture하여 120개 frame을 메모리에 할당하는 방식을 사용하였다. Frame 에서 pixel 단위로 PLBCProcessor Local Bus)를 통해 불러오고, 이전 pix신 값과 현재 pix이값의 앞 4bit씩을 합하여 LUT 에 256개조로 구분하게끔 설계하였다. LUT(16xl6)에 설정된 값과 현재 pixe1값의 오차 값을 계산하여 line buffet에 저장한 후 메모리에 loadin姻한다.
X须inx의 Virtex- II Pro는 FPGA와 OS(Operating System)가 실행되는 IBM POERPCffi CPU core가 내장되어 PCCPersonal Computer)의 메인보드와 비슷하게 I/O 인터페이스를 가지고 있어서 각종 I/O 인터페이스개발 및 연구가 용이하며, Xilinx ISE를 통해 각종 Logic 설계를 할 수 있고, Xilinx EDK를 통해 Embedded Design, Xilinx System Generator# 통해 DSPCDigital Signal Processor) 설계까지 Virtex-H Pro 보드로 구현이 가능하여 제안된 Controller를 검증하기 위하여 Virtex-n Pro System을 선택하였다. 시스템에 맞는 PLB, On-Chip Peripheral Bus(OPB) 와 같은 버스를 이용하여 설계하였다.
따라서, 같은 데이터가 연속적으로 입력되었을 경우 Overdriving 을 할 수 없다. 그러나 제안한 방법에서는 Overdriving 후 예측 데이터를 프레임 메모리에 저장하고, 현재의입력데이터와 비교하여 그 차이를 LCD 출력으로 내 보낸다. 따라서, 동일한 데이터가 들어오더라도 지속적인 Overdriving할 수 있다.
Scanning Backlight, Backlight Blinking, Black Frame Insertion, 120Hz, 240Hz, 480Hz 등의 기술들을 접목한제품들이 개발되고 있다. 또한, 액정의 응답속도를 개선하기 위해서 최근에 빠른 응답속도를 갖는 액정이 개발되고 있지만, 전 계조에 대하여 1 frame time (16.7ms, 60Hz 기준) 이하를 갖지는 못하고 있다斷却 이를 극복하기 위해서 프레임과 이 전 프레임의 data 차이를 이용한 Overdrive 기술을 개발하였으며, 현재 양산중인 monitor나 TV에서는 대부분 이 기술을 적용하고 있다. 그러나 기존의 Overdrive는 frame 간에 동일한 data가 입력이 될 경우 Overdrive?} 되지 않는 문제점이 있다.
그러나 기존의 Overdrive는 frame 간에 동일한 data가 입력이 될 경우 Overdrive?} 되지 않는 문제점이 있다. 또한, 응답속도를 높이기 위하여 과도하게 Overdrive를 하여 8ms, 4ms, 심지어 2ms 까지도 실현했다. 그러나 이러한 과도한 Overdrive는 역잔상이 생기는 문제점이있다.
시스템에 맞는 PLB, On-Chip Peripheral Bus(OPB) 와 같은 버스를 이용하여 설계하였다. PLB에서 System Control Bus는 32Bit으로 Data Bus는 64Bit로 설계하였다.
회색의 막대 bar가 오른쪽 진행방향으로 이동할 시 흰색에 가까운 잔상과 검정색에 가까운 역잔상의 문제가 나타난다. 이를 극복하기 위해서 FeedBack Overdive Control 기술을 제안한다.
메모리는 2%M 에서 512M 까지는 시스템 컨트롤로 나머지는 frame buffer로 나누어 영역을 각각 할당했다. 입력은 샘플동영상을 如me(180KB)단위로 capture하여 120개 frame을 메모리에 할당하는 방식을 사용하였다. Frame 에서 pixel 단위로 PLBCProcessor Local Bus)를 통해 불러오고, 이전 pix신 값과 현재 pix이값의 앞 4bit씩을 합하여 LUT 에 256개조로 구분하게끔 설계하였다.
수 있음을 시연하였다. 하지만 실제 패널에서 나오는 출력을 FeM出ack하여 제어한 것이 아니라, 예측 data를 이용하여 Feed Back 제어를 하였다. 실제 data 를 FwdBack하기 위해서는 각 pix인에 해당하는 광 sensor가 필요하기 때문에 양산제품으로는 실현 불가능하다고 할 수 있다.

성능/효과

있다. 결과적으로 동영상이 디스플레이 되는 상황에서 Overdrive한 화면을 통해 화질이 개선됨을 확인하였다.

후속연구

LCD pan인의 특성에 맞는 LUT의 구현을 위해서는 각 계조 간 보다 세밀한 응답속도 측정이 필요하다. 그리고 액정의 특성을 분석하여 LUT가 필요 없는 실제적인 FeedBack Control의 개발 가능성을 고려해야 할 것이다.

참고문헌 (9)

Kazuo Sekiya, Kazuhiro Wako, and Shigeru Nakano., "Overdrive for Compensating Color-Shift on Field Sequential Color TFT-LCDs", SID Tech. Dig., 2004 pp. 408-411.
Sun kwang Hong, Byung Hyuk Shin, Tae-Sung Kim, Brian Berkeley, and S. S. Kim., "Advanced Method for Motion-Blur Reduction in LCDs", SID Tech. Dig., 2005, pp. 466-469.
Hao Pan, Xiao-Fan Feng, and Scott Daly., "LCD Motion Blur Analysis and Modeling Based on Temporal PSF", SID Tech. Dig., 2006, pp. 1704-1707.
T-S. Kim, B-I. Park, B-H. Shin, B. H. Berkeley, and S-S. Kim., "Response-Time Compensation for Black-Frame Insertion", SID Tech. Dig., 2006.
http://www.jvc-victor.co.jp/tv/lt-37lh955/feature02.html.
B-W. Lee, Y-C. Yang, D-J. Park, P-Y. Park, B-K. Jeon, S-W. Hong, T-S. Kim, S-H. Moon, M-P. Hong, and K. Chung., "Spatio-Temporal Edge Enhancement for Reducing Motion Blur", SID Tech. Dig., 2006.
N. Yamagishi, H. Ishibashi, Y. Tanabe, and H. Yamagami., "Moving-Picture Simulation with OCB for Image-Blurring-Free LC TVs", SID Tech. Dig., 2006.
Tae-Chan Kim, Seok-Joon Park and Bong-Young Chung., "Design of a Response Time Accelerator for an LCD Panel", Journal of the Korean Physical Society, Vol. 43, No. 5., November 2003, pp. 858-862.
Chen-Lung Kuo, Chung-Kuang Wei, Masaru Suzuki, Wen-Tsung Lin, Wang-Yang Li and Li-Yi Chen., "Large-area TFT-LCD using MVA-LCD Mode for TV Applications", SID Tech. Dig., 2003, pp. 1200-1203.

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