KR100304650B1 - 디지털 영상 신호의 콘트라스트와 브라이트니스 조절장치 - Google Patents

디지털 영상 신호의 콘트라스트와 브라이트니스 조절장치 Download PDF

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Abstract

디지털 영상 신호의 콘트라스트(contarst)와 브라이트니스(brightness) 제어 장치가 개시되어 있다. 본 발명은 입력 영상 신호를 소정의 콘트라스트 조정값에 따라 콘트라스트 조정하는 제1영상 조정수단, 입력 영상 신호를 소정의 브라이트니스 조정값에 따라 브라이트니스 조정하는 제2영상 조정수단, 상기 제1영상 조정수단과 제2영상 조정수단에서 조정되는 영상 신호를 일정 범위내로 제한하는 리미터수단, 상기 리미터수단에서 제한된 영상 신호와 상기 입력 영상 신호를 믹스하는 믹서수단을 포함한다.

Description

디지털 영상 신호의 콘트라스트와 브라이트니스 조절 장치{Apparatus for controlling contrast and brightness of video signal}
본 발명은 디지털 영상 시스템에서 영상 신호 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 디지털 영상 신호의 콘트라스트(contarst)와 브라이트니스(brightness) 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 디지털 영상 시스템에서 콘트라스트 및 브라이트니스 제어 장치의 블럭도이다.
먼저, 입력 디지털 영상 신호(V)는 멀티플라이어(multiplier:110) 및가산기(130)에 의해 콘트라스트와 브라이트니스가 제어된다. 디지털 영상 신호(V)의 콘트라스트는 멀티플라이어(110)에서 콘트라스트제어신호발생부(120)에서 발생하는 임의의 조정값(a)에 따라 조절된다. 또한 브라이트니스는 가산기(130)에서 브라이트니스제어신호발생부(140)에서 발생하는 임의의 조정값(b)이 멀티플라이어(100)에서 출력되는 디지털 영상 신호와 더해져 조절된다.
즉, 콘트라스트는 디지털 영상 신호의 변화량을 증폭시키는 것에 비례하여 강조되고, 브라이트니스는 디지털 영상 신호에 더하는 값을 크게 하여 강조할 수있다.
이와 같이 도 1과 같이 구성하면 콘트라스트를 강조하거나 브라이트니스를 올릴 경우 신호의 크기가 증가하기 때문에 결국 하이라이트 부분이 포화(saturation)되며, 이와 반대로 브라이트니스를 내릴 경우 '0'이하로 내려가는 영상신호가 클립(clip)되어 화면에 표시되지 않는다. 이와 같이 종래에는 대부분의 영상 시스템이 아날로그 회로를 이용하면서 CRT 디스플레이의 다이내믹 레인지(dynamic range)가 콘트라스트 및 브라이트니스 조정을 감당할 정도로 충분하였다. 그러나 영상 시스템이 디지털화하고, 특히 전 디지털 시스템(full digital system)에서 이용되는 DMD(Digital Micro Mirror Device), PDP(Plasma Display Pannel), FLCD(Ferroelectric Liquid Crystal Display)등이 다이내믹 및 콘트라스트비가 매우 낮고, 디지털 영상 신호에 대한 비트가 한정되야 하므로 영상 신호가 완전 포화되기 쉽다. 즉, 아날로그 시스템에서는 불완전 포화가 대부분인 반면에 디지털 시스템에서는 완전 포화가 되기 때문에 영상 신호의 계조를 전혀 나타낼 수없는 문제점이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 디지털 영상 시스템에서 영상 신호가 완전 포화되지 않도록 콘트라스트와 브라이트니스를 제어하는 디지털 영상 표시 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 디지털 영상 시스템에서 콘트라스트 및 브라이트니스 제어 장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 영상 신호의 콘트라스트와 브라이트니스 조절 장치를 보이는 블럭도이다.
도 3 내지 도 6은 도 2의 믹서에서 콘트라스트 및 브라이트니스 각각을 조정한 전달 특성을 도시한 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 영상 신호 표시 장치에 있어서,
입력 영상 신호를 소정의 콘트라스트 조정값에 따라 콘트라스트 조정하는 제1영상 조정부;
입력 영상 신호를 소정의 브라이트니스 조정값에 따라 브라이트니스 조정하는 제2영상 조정부;
상기 제1영상 조정부나 제2영상 조정부에서 조정되는 영상 신호를 일정 범위내로 제한하는 리미터부;
상기 리미터부에서 제한된 영상 신호와 상기 입력 영상 신호를 믹서하는 믹서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 콘트라스트와 브라이트니스 조절장치이다.
이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 영상 신호의 콘트라스트와 브라이트니스 조절장치를 보이는 블럭도이다.
도 2의 장치는 입력 디지털 영상신호(V)를 콘트라스트제어신호발생부(220)에서 발생하는 콘트라스트제어신호(a)에 따라 제어하는 제1영상신호제어장치(210), 제1영상신호제어장치(210)에서 출력되는 영상신호를 브라이트니스제어신호발생부 (240)에서 발생하는 브라이트니스제어신호(b)에 따라 제어하는 제2영상신호제어장치(230), 상기 제2영상신호제어장치(230)로 부터 출력되는 영상 신호의 범위를 제한하는 리미터(250), 상기 리미터(250)에서 출력되는 영상신호와 입력 디지털 영상신호(V)를 믹스(mix)하는 믹서(260)로 구성된다. 여기서 제1영상신호제어장치(210) 및 제2영상신호제어장치(230)는 실시예로 각각 멀티플라이어 및 가산기로 구성될 수있다.
도 2를 참조하면, 멀티플라이어(210)는 입력되는 디지털 영상 신호(V)를 입력하여 콘트라스트제어신호발생부(220)에서 발생하는 스케일팩터(scale factor)(a)에 따라 콘라스트를 조정한다. 멀티플라이어(210)는 콘트라스트제어신호에 해당하는 스케일팩터(a)에 비례하여 증폭된 디지털 영상 신호(aV)를 출력시키며, 이때 a>1이면 콘트라스가 강조된다.
가산기(230)는 멀티플라이어(210)로 부터 출력되는 디지털 영상 신호(aV)를 입력하여 브라이트니스제어신호발생부(240)에서 발생하는 스케일팩터(scale factor)(b)에 따라 브라이트니스를 조정한다. 가산기(230)는 디지털 영상 신호(aV)에 브라이트제어신호(b)가 더해진 디지털 영상 신호(aV+b)를 출력시킨다. 결과적으로 가산기(230)의 출력으로 부터 콘트라스트와 브라이트니스 제어를 위한 신호는수학식 1과 같이 나타낼 수있다.
다음으로 리미터(250)는 가산기(230)에서 입력되는 영상 신호(Y)를 최대값 및 최소값 양쪽의 일정 범위내로 제한한 디지털 영상 신호(Y')를 출력한다. 예를들어 리미터(230)의 출력신호를 8비트로 가정하고 8비트로 나타낼수 있는 영상 신호는 0 - 255로 가정하면, 리미터(230)는 입력되는 디지털 영상 신호(Y)에서 256 이상의 신호를 255로 제한하고 0보다 적은 신호를 0로 제한한다. 믹서(260)는 완전 포화가 되는 것을 방지하기 위해 리미터(250)에서 입력되는 디지털 영상 신호(Y')와 입력디지털 영상 신호(V)를 믹스하여 믹스된 디지털 영상신호(L)를 출력한다.
도 3 내지 도 6은 믹서(260)에서 두 신호(V 및 Y')의 비율을 50%로 동일하게 믹스한 것으로 가정하여 콘트라스트 및 브라이트니스 각각을 조정한 전달 특성들이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, I는 콘트라스트제어신호(a)와 브라이트니스제어신호(b)를 0로 할 경우 전달특성이며, 입력 디지털 영상신호(V)가 출력 디지털 영상신호(L)에 그대로 전달된다. C는 멀티플라이어(210)에서 부터 리미터(250)까지의 전달 특성으로, 도 3은 콘트라스를 강조한 것(a>1)이며, 도 4는 콘트라스트를 줄이는 것(0<a<1)이다. 또한 도 5는 브라이트니스를 강조한 특성으로 C의 기울기와 완전 포화되는 위치 S는 콘트라스트제어신호(a)와 브라이트니스제어신호(b)에 따라서 결정된다.
그리고 O는 멀티플라이어(210)에서 부터 믹서(260)까지의 전체적인 영상신호 전달 특성이다. 즉, 전달 특성 O는 I와 C의 평균이되어 도 3과 도 5로 부터 콘트라스트나 브라이트니스강조에서는 S점에서 전달 특성의 기울기가 떨어져 두개의 전달 특성을 가지게 되며, 하일라이트부분의 완전 포화없이 S점이상의 영상 신호가 압축된다. 도 4는 콘트라스를 줄이는 것으로 이 경우 완전 포화가 발생할 수없으므로 단일 전달 특성을 나타낸다. 도 6은 브라이트니스를 줄이기 위해 브라이트니스제어신호(b)<0일 때이며, 이 경우 블랙 라이트(black light)가 완전 포화되지 않고 압축되어 나타난다. 만약에 브라이트니스제어신호(b)를 0보다 적게하고 콘트라스트 제어신호(a)를 1보다 크게한다면 완전 포화S는 서로 다른 위치에서 발생하여 두개가 되며, 전달 특성C는 3개의 기울기를 가진다. 즉, 도 3과 도 6를 합성한 형태이다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정하지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 즉, 입력디지털 영상신호(V)에 대한 비트수와 출력디지털 영상신호(L)에 대한 비트 수 및 각 회로의 입출력 신호에 대한 비트수가 상술한 실시예와 같이 제한되지 않고 원하는 대로 설정 할 수있다.
또한 콘트라스트제어신호(a)와 브라이트니스제어신호(b)는 각각의 제어신호발생부(220,240)에서 간단히 수동으로 조정할 수도 있지만, 입력디지털 영상신호(V)를 분석하여 콘트라스트제어신호(a)와 브라이트니스제어신호(b)를 자동으로 결정할 수도 있다.
또한 본 발명이 디지털 영상 시스템의 실시예이나 아날로그 영상 시스템에도가능하다. 이 경우 도 2의 멀티플라이어(210)을 전압제어증폭기로 대치하고 한정된 비트(bits)을 아날로그 소자의 선형(liner)영역으로 대신할 수있다.
또한 도 2에서 콘트라스트와 브라이트니스를 동시에 제어하지 않고 개별적으로도 조정할 수있다. 즉, 도 2에서 멀티플라이어(210)의 출력신호를 리미터(250)에 직접 공급하면 콘트라스트 조정에 대해서, 입력 디지털 영상 신호를 가산기(230)에 직접연결하면 브라이트니스 조정으로 개별적으로 처리할 수있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 콘트라스트 및 브라이트니스 조정에 따라 발생하는 디지털 영상 신호의 포화를 억제하고 비트한정등에 나타나는 완전 포화를 방지함으로써 콘트라스트 및 브라이트니스 조정에 의한 어두운 영상 신호를 강조할 수있을 뿐만 아니라 하이라이트부분도 재현할 수있어 다이내믹 레인지를 최대한으로 이용할 수있다.

Claims (4)

  1. 영상 신호 표시 장치에 있어서,
    입력 영상 신호를 소정의 콘트라스트 조정값에 따라 콘트라스트 조정하는 제1영상 조정수단;
    입력 영상 신호를 소정의 브라이트니스 조정값에 따라 브라이트니스 조정하는 제2영상 조정수단;
    상기 제1영상 조정수단과 제2영상 조정수단에서 조정되는 영상 신호 레벨을 최대 및 최소 범위내로 제한하는 리미터수단;
    상기 리미터수단에서 제한된 영상 신호와 상기 입력 영상 신호를 믹스하는 믹서수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 콘트라스트와 브라이트니스 조절장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 믹서수단은 완전 포화가 발생되지 않도록 일정범위 이내로 제한된 영상 신호와 원래의 입력 영상 신호를 믹서하는 것임을 특징으로 하는 영상 신호의 콘트라스트와 브라이트니스 조절장치.
  3. 영상 신호 표시 장치에 있어서,
    입력 영상 신호를 소정의 콘트라스트 조정값에 따라 콘트라스트 조정하는 영상 조정수단;
    상기 영상 조정수단에서 조정되는 영상 신호 레벨을 일정 범위내로 제한하는 리미터수단;
    상기 리미터수단에서 제한된 영상 신호와 상기 입력 영상 신호를 믹스하는 믹서수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 콘트라스트 조절장치.
  4. 영상 신호 표시 장치에 있어서,
    입력 영상 신호를 소정의 브라이트니스 조정값에 따라 브라이트니스 조정하는 영상 조정수단;
    상기 영상 조정수단에서 조정되는 영상 신호 레벨을 일정 범위내로 제한하는 리미터수단;
    상기 리미터수단에서 제한된 영상 신호와 상기 입력 영상 신호를 믹스하는 믹서수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호의 브라이트니스 조절장치.
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