KR100343204B1

KR100343204B1 - 음극선관디스플레이의계조보정방법

Info

Publication number: KR100343204B1
Application number: KR1019950019284A
Authority: KR
Inventors: 조희근; 박두식
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 1995-07-03
Filing date: 1995-07-03
Publication date: 2002-10-31
Also published as: KR970009301A

Abstract

본 발명은 음극선관 디스플레이(CRT Display)의 계조 보정방법(Tone correction method)에 관한 것으로서,

음극선관의 기기적인 감마특성이 반영된 전달함수를 구하는 단계;

시청자 주위의 조도를 반영하는 음극선관의 휘도 및 시감적 휘도와의 관계식을 구하는 단계; 및

상기 전달함수 및 관계식을 적용하여 LUT 알고리즘을 구하는 단계;를 포함한 것을 그 특징으로 하여,

시청자 주위의 조도가 변하여도 시감적(視感的)으로 동일한 영상을 나타낼 수 있음에 따라, 시청자가 직접 계조를 조정하는 번거러움을 줄이고 최적의 조건으로 영상을 재현시킬 수 있다.

Description

음극선관 디스플레이(CRT Display)의 계조 보정방법

본 발명은 음극선관 디스플레이(CRT Display)의 계조 보정방법(Tone correction method)에 관한 것이다.

디스플레이에 있어서 계조(Tone)란, 휘도(Luminance) 및 틴트(Tint)를 통칭하는 말이다. 상기 계조를 보상하는 알고리즘(Algorithm)의 데이터는 음극선관의 LUT(Look-Up Table)에 저장된다. 종래의 음극선관의 LUT에는, 음극선관의 기기적인 감마(γ) 특성만이 고려됨에 따라 시청자 주위의 조도(照度)가 자동적으로 반영되는 계조 보정방법을 갖지 못했다. 즉, 컴퓨터를 이용하여, 음극선관이 소정의 회색시험-패턴(Gray test-pattern)을 디스플레이이 할 때, 정규 디지탈 계수(Normalized digital count)의 변화에 대한 휘도상태를 측정함으로써 음극선관의 감마특성을 구하였다. 여기서 정규 디지탈 계수란, 임의의 디지탈 계수를 최대 디지탈 계수로 나눈 값이며, 적(R), 녹(G), 청(B)의 각 디지탈 계수에 대해서 동일한 값( D = D_red= D_green= D_blue)이 사용된다. 이에 따라 시청자가 음극선관 상에 나타나는 영상을 볼 때 주위의 조도가 변하면, 상대적으로 나타나는 계조 비율(Tone scale)의 변화를 막기 위하여 상기 음극선관의 감마 특성을 조정해야 하는 번거러움이 있었다. 이러한 현상을 시감적(視感的)으로 표현하면, 촬상시의 조도와 시청자 주위의 조도와의 불일치로 표현할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로, 시청자 주위의 조도가 반영된 음극선관 디스플레이(CRT Display)의 계조 보정방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 음극선관 디스플레이(CRT Display)의 계조 보정 방법은,

음극선관의 감마특성이 반영된 전달함수(Transfer function)를 구하는 단계;

상기 전달함수 및 관계식을 적용하여 LUT 알고리즘을 구하는 단계;를 포함한 것을 그 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

먼저 음극선관의 감마특성이 반영된 전달함수(Transfer function)를 구하기로 한다. 본 실시예에서는 상기 감마특성을 구하기 위하여, 상기 전달함수로부터 독립적인 시험-패턴(test-pattern)과, 상기 전달함수에 종속적인 시험-패턴을 시감적(視感的)으로 비교하는 시감적 특성화(視感的特性化) 방법을 사용하였다. 상기 독립적 시험-패턴으로서 검은색(black) 및 흰색(white)을 일정한 면적 비율로 혼재시킨 패턴을 사용하였다. 또한 상기 종속적 시험-패턴으로서 균일한 회색으로 이루어진 패턴을 사용하였다.

제1도는 본 실시예에 따른 시감적 특성화(視感的特性化)에 사용되는 영상의 예시도이다. 제1도에서 A는 독립적 시험-패턴을 나타내고, B는 종속적 시험-패턴을 나타낸다. 한편 본 실시예에서는 상기 전달함수를 I = (K₁D + K₂)^γCRT로 설정하였다. 여기서 I는 음극선관 출력의 최대 휘도에 대한 현재 휘도의 비율을 나타낸다. D는 상기 정규 디지탈 계수(Normalized digital count)이고, K_l은 음극선관의 효율(Gain)을 나타낸다. K₂는 음극선관의 옵셋(Offset)이고, γ_CRT는 음극선관의 감마값이다. 기본적으로 상기 효율(K₁)과 옵셋(K₂)의 합은 1이 된다. 즉, K₁+ K₂= 1 의 조건을 만족한다. 옵셋(K₂)은 상기 종속적 패턴(제1도의 B)을 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다. 즉, 정규 디지탈 계수(D)를 영(zero)에서부터 일정한 값만큼 순차적으로 증가시켰을 때, 관찰자에 의하여 최초로 빛의 방사가 감지되기 직전의정규 디지탈 계수를 D_th라 하면, K₁D_th+ K₂= 0 의 조건이 성립된다. 따라서 K₂= D_th/ (D_th- 1)이 된다. 한편 상기 감마값(γ_CRT)은 상기 독립적 시험-패턴(제1도의 A)과 종속적 시험-패턴(제1도의 B)의 휘도를 시감적(視感的)으로 비교하는 실험을 통하여 관계식을 다음과 같이 구할 수 있다. 먼저 종속적 시험-패턴(제1도의 B)의 정규 디지탈 계수(D)를 일정한 값만큼 순차적으로 증가시킬 때, 관찰자에 의하여 독립적 시험-패턴(제1도의 A)과 종속적 시험-패턴(제1도의 B)의 휘도가 같게 느껴지는 시점의 정규 디지탈 계수 Dm을 구한다. 또한 독립적 시험-패턴(제1도의 A)에서 예정된 휘도 비율 즉, 흰색과 검은색의 면적 비율을 I_l이라 하면 감마값(γ_CRT)은 다음 식으로 구할 수 있다. 즉, γ_CRT= log(I_l) / log [(1-K₂)Dm + K₂] 이다.

다음은 시청자 주위의 조도가 반영된 음극선관의 감마값 및 디스플레이의 시감적 휘도와의 관계식을 구하는 과정을 소개한다.

먼저 음극선관 디스플레이의 기준 휘도에 대한 현재 휘도의 비율을 Y/Y_n, 시청자 주위의 조도가 반영된 디스플레이의 시감적 휘도를 L, 시청자 주위의 기준 조도가 반영된 시감적 감마값을 γ_a, 그리고 상기 기준 조도보다 낮은 조도가 반영된 시감적 감마값을 γ_b라 할 때, 상기 시감적 휘도의 관계식은, 기준 조도의 경우 L = (Y/Y_n)^γa, 기준 조도보다 낮은 조도의 경우 L=(Y/Y_n)^γb로 설정된다. 일반적으로 γ_b는 γ_a보다 적은 값을 갖는다. 제2도는 본 실시예에 따른 휘도 비율에 대한 디지탈 계수의 비율 및 시감적 휘도와의 관계도이다. 제2도에서 Y/Y_n축은 음극선관 디스플레이의 기준 휘도에 대한 현재 휘도의 비율을 나타낸다. d/d_n축 기준 휘도의 디지탈 계수(d_n)에 대한 현재 휘도의 디지탈 계수(d)와의 비율을 나타낸다. L 축은 시청자 주위의 조도가 반영된 디스플레이의 시감적 휘도를 나타낸다. 곡선 2a는 기준 조도에서 음극선관 디스플레이의 휘도 비율에 대한 시감적 휘도를 나타내는 곡선이다. 곡선 2b는 기준 조도보다 낮은 조도에서 음극선관 디스플레이의 휘도 비율에 대한 시감적 휘도를 나타내는 곡선이다. 직선 2c는 음극선관 디스플레이의 휘도 비율에 대한 디지탈 계수 비율을 나타낸 직선으로서, 디스플레이의 감마 특성이 보정된 경우를 나타내고 있다. 곡선 2d는 음극선관의 감마 특성곡선을 나타낸다. d_a는 시청자 주위의 조도가 기준 조도인 시점에서 시감적 휘도 L_o를 디스플레이하는 디지탈 계수를 나타내며, d_b는 시청자 주위의 조도가 기준 조도보다 낮은 시점에서 시감적 휘도 L_o를 디스플레이하는 디지탈 계수를 나타낸다.

시청자 주위의 조도가 기준 조도인 시점에서, 음극선관의 전달함수만을 고려한 경우 LUT의 알고리즘은 다음과 같이 표현될 수 있다. 즉, { d_a/d_n, (1/K₁) [ (d_a/d_n)^1/γCRT- K₂] } 이다. 여기서 곡선 2b와 같이 시청자 주위의 조도가 기준 조도보다 낮아지는 경우, 디스플레이 상의 휘도 비율도 Ya/Yn 에서 Yb/Yn 으로 전환되어야 한다. 이를 반영하기 위하여 디지탈 계수는 다음과 같은 방법으로 계산될 수있다. 먼저 동일한 시감적 휘도 즉, 제2도의 L₀를 유지하여야 하므로 관계식 L_O= (Y_a/Y_n)^γa= (Y_b/Y_n)^γb이 성립되어야 한다. 여기서 γ_a는 시청자 주위의 기준 조도가 반영된 시감적 감마값이고, γ_b는 상기 기준 조도보다 낮은 조도가 반영된 시감적 감마값을 나타낸다. 따라서 Y_b/Y_n= (Y_a/Y_n)^γa/γb이다. d_a/d_n인 경우 휘도 비율을 Yb/Yn 로 전환시키기 위하여 보정되는 디지탈 값은 (1/K₁) [ (d_b/d_n)^1/γCRT- K₂] 이다. 여기서 Y_a/Y_n= d_a/d_n, Y_b/Y_n= d_b/d_n이므로 다음 관계식을 유도할 수 있다. 즉, d_b/d_n= Y_b/Y_n= (Y_a/Y_n)^γa/γb= (d_a/d_n)^γa/γb이 성립하여야 한다. 따라서 임의의 디지탈 계수가 d_a인 경우, LUT는 다음과 같은 알고리즘을 갖는다. 즉, { d_a/d_n, (1/K_l) [ (d_a/d_n)^{(γa/γb)/γCRT}- K₂] } 의 쌍으로 적용된다.

상기 알고리즘을 완성하기 위하여 상기 γ_a및 γ_b는 음극선관 디스플레이의 양태를 고려하여 설정하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 시청자의 시감적 휘도는 영상(image) 주변의 배경 변화와 같은 디스플레이의 양태(mode)에 따라 상당한 차이를 갖기 때문이다. 이러한 현상은 특히 시청자 주위의 조도가 매우 낮은 경우 즉, 어두운 경우에 크게 나타난다. 제3도는 본 실시예에 따라서 감마값을 설정하기 위하여 음극선관 디스플레이의 양태를 나타낸 예시도이다. 제3도에서 3a는 음극선관디스플레이의 외곽을 나타내고, 3b는 검은색 배경(Black background)을 나타낸다. 3c는 흰색 경계(White border)를 나타내고, 3d는 회색 배경(Gray background)을 나타낸다. 그리고 3e는 9 개의 회색 패치(Gray patch) 배열을 나타낸다. 도시된 바와 같이 흰색 경계(3c) 외부는 검은색 배경(3b)으로 하고, 패치(3e)와 흰색 경계(3c) 사이의 회색 배경(3d)은 상기 휘도 비율을 0. 2로 하여 기준 휘도로 선택하였다. 본 실시예에서는 9 개의 회색 패치 배열(3e)을 적용하여, 영상(image) 주위의 흰색 경계(3c) 유무에 따라 상기 γ_a및 γ_b를 설정하는 방법을 택하였다. i 번째 패치 (3e)의 시감적 휘도 Li와 초기 감마값 γ₀와의 관계식은 다음과 같다. Li = (Y/Y_n)^γo이다. 여기서 Li의 값을 0.125씩 순차적으로 더하면서 다음과 같이 설정하였다. 즉, L_o= 0.0, L₁= 0.125, L₂= 0.25, L₃= 0.375, L₄= 0.5, L₅= 0.625, L₆=0.75, L₇= 0.875, L₈= 1.0 으로 설정하였다. 결국 가장 적절한 감마값은 각 패치의 시감적 휘도가 인접 패치의 시감적 휘도와 균일한 차이를 갖게 하는 값이다. 제4도는 본 실시예에 따라서 설정된 감마값을 나타낸 표이다. 제4도에 도시된 바와 같이 상기 γ_a는 영상(image) 주위의 흰색 경계(3c) 유무에 따라 그 차이가 나타나지 않지만, 상기 γ_b는 흰색 경계가 없는 경우에 더 큰 값을 갖게 됨을 알 수 있다.

이상 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 음극선관 디스플레이(CRT Display)의 계조 보정방법에 의하면, 시청자 주위의 조도가 변하여도 시감적(視感的)으로 동일한 영상을 나타낼 수 있음에 따라, 시청자가 직접 계조를 조정하는 번거러움을 줄이고 최적의 조건으로 영상을 재현시킬 수 있다.

제1도는 본 실시예에 따른 시감적 특성화(視感的特性化)에 사용되는 영상의 예시도이다.

제2도는 본 실시예에 따른 휘도 비율에 대한 디지탈 계수의 비율 및 시감적 휘도와의 관계도이다.

제3도는 본 실시예에 따라서 감마값을 설정하기 위하여 음극선관 디스플레이의 양태를 나타낸 예시도이다.

제4도는 본 실시예에 따라서 설정된 감마값을 나타낸 표이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

A... 독립적 시험-패턴,

B... 종속적 시험-패턴,

2a...기준 조도에서 음극선관 디스플레이의 휘도 비율에 대한 시감적 휘도를 나타내는 곡선,

2b...기준 조도보다 낮은 조도에서 음극선관 디스플레이의 휘도 비율에 대한 시감적 휘도를 나타내는 곡선,

2c...음극선관 디스플레이의 휘도 비율에 대한 디지탈 계수 비율을 나타낸 직선,

20...음극선관의 감마 특성곡선,

d_a...시청자 주위의 조도가 기준 조도인 시점에서 임의의 디지탈 계수,

d_b...시청자 주위의 조도가 기준 조도보다 낮은 시점에서 임의의 디지탈 계수,

3a... 음극선관 디스플레이의 외곽,

3b...검은색 배경(Black background),

3c...흰색 경계(White border),

3d...회색 배경(Gray background),

3e...회색 패치(Gray patch) 배열.

Claims

음극선관의 기기적인 감마특성이 반영된 전달함수를 구하는 단계;

시청자 주위의 조도를 반영하는 음극선관의 휘도 및 시감적 휘도와의 관계식을 구하는 단계; 및

상기 전달함수 및 관계식을 적용하여 LUT 알고리즘을 구하는 단계;를 포함한 것을 그 특징으로 하는 음극선관 디스플레이(CRT Display)의 계조 보정방법.
제1항에 있어서, 상기 감마특성은, 상기 전달함수로부터 독립적인 시험-패턴(test-pattern)과, 상기 전달함수에 종속적인 시험-패턴을 시감적(視感的)으로 비교하는 시감적 특성화(視感的特性化) 방법을 사용하여 구하는 것을 그 특징으로 하는 음극선관 디스플레이의 계조 보정방법.
제2항에 있어서, 상기 독립적 시험-패턴은, 검은색 및 흰색을 일정한 면적 비율로 혼재시킨 패턴을 사용하는 것을 그 특징으로 하는 음극선관 디스플레이의 계조 보정방법.
제2항에 있어서, 상기 종속적 시험-패턴은, 균일한 회색으로 이루어진 패턴을 사용하는 것을 그 특징으로 하는 음극선관 디스플레이의 계조 보정방법.
제4항에 있어서, 상기 전달함수는,

음극선관 출력의 최대 휘도에 대한 현재 휘도의 비율을 I, 정규 디지탈 계수를 D, 음극선관의 효율을 K_l, 음극선관의 옵셋을 K₂, 그리고 음극선관의 감마값을 γ_CRT라 할 때, I = (K₁D + K₂)^γCRT로 설정되는 것을 그 특징으로 하는 음극선관 디스플레이의 계조 보정방법.
제5항에 있어서, 상기 옵셋 K₂는, 상기 종속적 시험-패턴을 이용하여 구해지는 것을 그 특징으로 하는 음극선관 디스플레이의 계조 보정방법.
제5항에 있어서, 상기 효율 K₁과 옵셋 K₂는, 그 합이 1 이 되는 것을 그 특징으로 하는 음극선관 디스플레이의 계조 보정방법.
음극선관 출력의 최대 휘도에 대한 현재 휘도의 비율을 I, 정규 디지탈 계수를 D, 음극선관의 효율을 K_l, 음극선관의 옵셋을 K₂, 그리고 음극선관의 감마값을 γ_CRT라 할 때, 음극선관의 전달함수를 I = (K₁D + K₂)^γCRT로 설정하는 단계;

음극선관 디스플레이의 기준 휘도에 대한 현재 휘도의 비율을 Y/Y_n, 시청자 주위의 조도가 반영된 디스플레이의 시감적 휘도를 L, 시청자 주위의 기준 조도가반영된 시감적 감마값을 γ_a, 그리고 상기 기준 조도보다 낮은 조도가 반영된 시감적 감마값을 γ_b라 할 때,

상기 시감적 휘도의 관계식을, 기준 조도의 경우 L = (Y/Y_n)^γa, 기준 조도보다 낮은 조도의 경우 L=(Y/Y_n)^γb로 설정하는 단계; 및

각 경우의 수에 해당되는 LUT 를,

{ D, (1/K₁) [ D^{(γa γb)/γCTR}- K2 ] } 의 쌍으로 적용하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 하는 음극선관 디스플레이(CRT Display)의 계조 보정방법.