KR100350561B1 - 화상신호인핸스먼트회로 - Google Patents

Abstract

히스토그램을 측정하는 회로(3), 및 상기 측정 회로(3)에 접속되어 측정된 히스토그램에 따라 화상 신호를 개선하는 비선형 처리 회로(1)를 구비한 화상 신호 인핸스먼트 회로에 있어서, 상기 히스토그램은 상기 화상 신호의 천이들에서만 측정된다.

Description

화상 신호 인핸스먼트 회로

본 발명은 히스토그램을 측정하는 수단, 및 상기 측정 수단에 접속되어 상기 측정된 히스토그램에 따라 화상 신호를 개선하는 비선형 처리 회로를 포함하는 화상 신호 인핸스먼트 회로에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그와 같은 화상 신호 인핸스먼트 회로가 제공된 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 서두에 기재된 형태의 화상 신호 인핸스먼트 회로는 공지되어 있다. 이 회로에서, 화상 신호의 진폭 범위는 다수의 히스토그램 세그먼트들로 분할될 수 있고, 분할 후에 히스토그램 세그먼트마다의 측정에 의해, 관련 히스토그램 세그먼트의 진폭으로 화소값이 얼마나 자주 발생하는지 또는 화상 신호가 얼마나 오래 동안 발생되어야 하는지가 결정된다. 다음에, 상기 화상 신호는 상기 히스토그램의 적분을 기초로 하는 전달 특성을 가진 비선형 회로에 의해 처리될 수 있다. 히스토그램 세그먼트마다의 화상 신호는 측정된 관련 히스토그램 세그먼트의 콘텐츠(contents)에 의존하는 인자에 의해 증폭된다. 아날로그 실시예들에서 상기 비선형 처리 회로는 비선형 증폭기에 의해 구성되고, 디지털 실시예들에서 상기 비선형 처리 회로는 룩업 테이블(look-up table)로서 사용되는 메모리를 포함한다. 지금까지, 이와 같은 화상 신호 개선 기술들은 화상 개선이 만족스럽지 않았기 때문에 널리 도입되지 않았다.

본 발명의 목적은 공지된 화상 신호 인핸스먼트 회로들보다 양호한 결과를 낳는 화상 신호 인핸스먼트 회로 및 표시 장치를 제공하는데 있다. 이 목적을 달싱하기 위해, 본 발명의 제 1 형태는 청구 범위 제 1 항에 정의된 화상 신호 인핸스먼트 회로를 제공한다. 양호한 실시예들은 종속항들에 정의되어 있다. 본 발명의 제 2 형태는 청구 범위 제 4 항에 정의된 표시 장치를 제공한다.

본 발명은, 위에서 설명한 종래 방법으로 히스토그램 보정이 수행될 때 그 히스토그램 보정은 실제로 화상 픽업 장치에 의해 생기는 감마 왜곡(gamma distortion)의 제거에 기여하며, 화상 표시 장치는 다음에 상기 화상 픽업 장치에 의해 생기는 감마 왜곡을 한번 더 제거한다는 인식을 기초로 하고 있다. 상기 히스토그램이 화상의 천이(transition)들에서만 보정되는 경우에는, 화상 픽업 장치에 의해 생기는 감마 왜곡에 대한 이와 같은 두 번의 제거가 일어나지 않으며, 아울러 매우 흥미로운 화상 개선이 달성된다는 사실이 발견되었다. 또한, 본 발명은 화상 개선이 사람 눈이 특히 민감해하는 화상의 영역, 즉 천이에 기초한다는 이점을 제공한다. 콘트라스트(contrast)의 개선 이외에, 변조 깊이의 증가나 선명도(definition)의 개선이, 위에서 언급한 바와 같이 사람 눈에 가장 민감한 상기 화상 신호의 천이들 근처에서 대부분의 진폭값들이 발생되는 히스토그램 세그먼트에 제공된다. 이는, 본 발명에 따라, 상기 히스토그램이 이들 천이들의 근처에서만 측정되어, 상기 천이들 근처의 진폭값들만이 어느 히스트로그램 세그먼트가 대부분의 진폭값들을 포함하게 되는지, 따라서 입력 신호의 진폭 범위가 히스토그램 의존 화상 개선에 의해 최적으로 증폭되게 되는지를 결정할 수 있다는 사실에 기인한다.

본 발명의 상기 형태 및 다른 형태들은 이하에서 설명되는 실시예들로부터 명백해진다.

도 1에 따라 화상 신호 인핸스먼트 회로의 실시예가 제공된 표시 장치의 블럭도에서, 입력 휘도 신호(Yi)가 비선형 증폭기(1), 및 이 비선형 증폭기(1)의 제어 신호 입력 조합(7)에 접속된 제어 신호 출력 조합(5)을 가진 히스토그램 측정 회로(3)에 인가되며, 따라서 상기 비선형 증폭기(1)는 측정된 히스토그램에 따라 화상 신호를 개선시킨다. 상기 비선형 증폭기(1)는 출력 휘도 신호(Yo)를 표시 장치 (9)에 인가한다.

제 2 도에는 제 1 도의 히스토그램 측정 회로(3)의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 5 개의 히스토그램 세그먼트들 중 어느 세그먼트 내에서 입력 휘도 신호(Yi)가 발생하는지를 결정하기 위해, 상기 입력 휘도 신호(Yi)가 5 개의 비교기(21-25)들의 제 1 입력들에 인가된다. 상기 비교기(21-25)들의 제 2 입력들은 전류원(I)에 의해 공급되는 전류가 흐르는 저항 래더(resistance ladder; 26-30)에 접속되어 있다. 가장 낮은 기준 전압 레벨이 혹(black) 레벨 기준 전압 단자(Ybref)에 인가되며, 상기 저항 래더의 다른 접속들은 보다 높은 전압을 전달한다. 상기 비교기(21-25)들의 출력들은 논리 NOR 회로(31-35)들의 제 1 입력들에 접속되어 있고, 상기 NOR 회로(31-35)들의 제 2 입력들은 상기 비교기(22-25)들의 출력들 및 접지에 각각 접속되어 있다. 상기 NOR 회로(31-35)들의 출력 신호(S5-S1)들은 어느 히스토그램 세그먼트 내에서 상기 입력 휘도 신호(Yi)가 발생하였는지를 나타낸다. 상기 출력 신호(S5-S1)들은 스위칭 신호(Sx)가 발생될 때 5 개의 전류원(41-45) 중 해당 전류원이 5 개의 측정 캐패시터(MC5-MC1)들중 하나의 측정 캐패시터(MCx)에 접속되는 방식으로 스위치(36a,b - 40a,b)들을 제어하며, 따라서 상기 측정 캐패시터(MCx)의 전하는 상기 입력 휘도 신호(Yi)가 상기 측정 캐패시터(MCx)에 관련된 히스토그램 세그먼트 내에서 얼마나 오래 동안 발생되었는지를 나타낼 수 있다. 5 개의 전류원(41-45) 대신에 하나의 전류원만을 사용할 수도 있지만, 하나의 전류원만이 사용되었을 때에는 기생 캐패시턴스들에 의해 생기는 에러가 발생되었다.

상기 화상 신호의 필드 구간의 끝에서는, 상기 측정 캐패시터(MC1-MC5)들에 저장된 히스토그램 세그먼트 값들이 버퍼 증폭기(46-50)들을 통해 기억 캐패시터(SC1-SC5)들에 전달되고, 기억 신호(ST)에 의해 제어되는, 상기 버퍼 증폭기들(46-50)들과 상기 기억 캐패시터(SC1-SC5)들 사이에 배열된 스위치들이 이를 위해 도통되기 시작한다. 다음에, 새로운 필드 기간 이전에, 방전 신호(d-ch)에 의해 제어되는, 이를 위해 도통되는 단락 스위치들에 의해, 상기 측정 캐패시터(MC1-MC5)들이 방전된다. 상기 기억 캐패시터(S1-S5)에 존재하는 히스토그램 세그먼트값(HM1-HM5)들은 버퍼 증폭기(51-55)들을 통해 상기 히스토그램 측정 회로(3)의 출력 조합(5)에 인가된다. 상이한 다수의 히스토그램 세그먼트들에는 대응하는 상이한 다수의 비교기들, 저항기들 및 NOR 회로들이 수반된다는 사실은 명백하다. 그러나, 상기 5 개의 히스토그램 세그먼트들이 양호한 결과를 낳는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따라, 히스토그램 값들은 상기 화상 신호의 천이들의 근처에서만 결정된다. 이를 위해, 상기 화상 신호의 천이들을 검출하여 상기 비교기들이 상기 화상 신호의 천이들에서만 동작하는 것을 보장하는 회로부에 상기 입력 휘도 신호(Yi)가 인가된다. 상기 입력 휘도 신호(Yi)는 인가되는 샘플링 제어 신호가 이를 나타낼 때에만 상기 입력 휘도 신호(Yi)의 샘플을 취하는 샘플 홀드 회로(sample-and-hold circuit(S&H))(56)에 인가된다. 버퍼(57)를 통해, 상기 샘플은 전류원(59a), 저항기(58a), 저항기(58b), 및 전류원(59b)의 직렬 배열 중에서 상기 저항기(58a, 58b)들간의 접속에 인가된다. 이 방식으로, 2 개의 임계값들이 상기 샘플에 의해 얻어지며, 상기 임계값들은 상기 샘플의 진폭보다 약간 크거나 작다. 상기 전류원(59a)과 저항기(58a)간의 접속부는 비교기(60a)의 제 1 입력에 접속되어 있고, 상기 전류원(59b)과 저항기(58b)간의 접속부는 비교기(60b)의 제 1 입력에 접속되어 있다. 상기 입력 휘도 신호(Yi)는 상기 비교기(60a, 60b)들의 제 2 입력들에 인가된다. 상기 비교기(60a, 60b)들의 출력들에 접속된 논리 OR 회로(61)는, 상기 입력 휘도 신호(Yi)가 상기 임계값들 중 하나의 임계값을 초과할 때를, 따라서 상기 화상 신호의 천이가 존재하는 때를 나타낸다. 상기 OR 회로(61)에 의해 공급된 펄스는 제 1 제어 신호 발생기(62)에 의해 상기 샘플 홀드 회로(56)에 적합한 샘플링 제어 신호로 변환된다. 또한, 상기 OR 회로(61)에 접속된 제 2 제어 신호 발생기(63)가 상기 OR 회로(61)에 의해 지시된 화상 신호의 천이들에서, 후술되는 바와 같이, 논리 회로(64, 65)를 통해 상기 비교기(21-25)들에 제어 신호를 인가하며, 상기 제어 신호는 상기 화상의 천이에 후속되는 측정 기간을 결정한다. 화상 내에 하강 에지들과 같은 수의 상승 에지들이 존재하므로, 상기 제어 신호에 의해 천이(에지)의 근처(이전 및 이후)의 측정 기간이 지시될 때와 같은 수의 고레벨 및 저레벨에서 상기 히스토그램이 측정된다. 그러나, 측정이 천이의 근처에서 수행되어야 하는 경우에는, 상기 신호는 어느 정도 지연되어야 한다. 에지 이후에만 측정이 수행되는, 본 실시예를 참조하여 설명된 모드에서는, 상기 지연을 위해 필요한 보상 지연 회로가 필요 없다.

본 발명의 정밀한 실시예에 따라, 명목상 최대 화상 신호 값의 90%보다 큰 화상 신호들은 히스토그램 측정에서 고려되지 않는다. 따라서, 가장 밝은 화상 신호 부분들은 다른 화상 신호 부분들을 위해 진폭이 약간 압축되며, 이는 상기 화상의 밝은 부분들에서의 사람 눈의 떨어지는 감도에 따른 것이다. 이를 위해, 상기 입력 휘도 신호(Yi)는 비교기(66)의 제 1 입력에 인가되고, 상기 비교기(66)의 제 2 입력은 명목상 최대 화상 신호값의 90%인 기준 전압을 수신한다. 이 기준 전압은 상기 히스토그램에 의해 커버되는 전압(Up)과 10%의 차(=V)를 흑 레벨 기준 전압(Ybref)과 더함으로써 얻어진다. 상기 비교기(66)의 출력 신호는 상기 논리 OR 회로(64)에서 상기 제어 신호 발생기(63)에 의해 발생되는 제어 신호와 조합된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 상기 히스토그램은 상기 화상의 중앙 윈도우 내에서만 결정된다. 이 방식으로, 상기 화상의 상부에서의 방송국들의 로고들, 상기 화상 하부의 서브타이틀(sub-titles), 및 PAL 플러스와 같은 레터박스(letterbox) 텔레비젼 신호의 상부 및 하부의 블랙 바(black bar)들이 히스토그램 제어된 화상 개선에 영향을 주는 것이 회피된다. 이를 위해, 윈도우 제어신호(W)가 상기 비교기(60a,60b,66)들에 인가되고, 또한, 상기 OR 회로(64)에 의해 공급되어 상기 비교기(21-25)용으로 의도된 상기 제어 신호와의 조합을 위해 상기 논리 NOR 회로(65)에 인가된다.

제 2 도에 도시된 바와 같이, 상업적으로 이용 가능한 집적 회로 NE529가 각각의 상기 비교기(21-25,60a,60b,66)용으로 사용될 수 있다.

천이들에서만(가능하다면 상기 화상 신호가 명목상 최대값의 90% 이하일 때에만) 상기 히스토그램을 결정하는 본 발명으로 인해, 상기 히스토그램 세그먼트 값들의 합은 더 이상 상기 측정 윈도우 내의 화소들의 전체 개수나 전체 화상 기간과 같지 않다. 따라서, 상기 비선형 처리 회로(1)의 화상 개선의 비선형의 정도, 따라서 유효성(effectiveness)이 감소된다. 이것은, 본 발명에 따라, 측정된 히스토그램 세그먼트 값들의 평균값을 히스토그램이 연속적으로 측정될 때의 평균값과 동일한 기준값과 비교함으로써 보상된다. 연속적인 히스토그램 측정에서의 평균값은 아는 값인데, 이는 상기 값이 히스토그램 세그먼트들의 개수에 의해 나누어진 상기 측정 윈도우 내의 화소들의 전체 개수 또는 전체 시간 기간과 같기 때문이다. 상기 측정된 히스토그램 값들의 평균값은 상기 히스토그램 측정 회로(3)의 출력 조합(5)에 접속된 저항 회로망(67)에 의해 결정된다. 이 평균값 및 기준값(HMaref)은 RC 병렬 회로(69)에 의해 네가티브 피드백되는 차동 증폭기(68)에 인가된다. 상기 차동 증폭기(68)의 출력은 저항기(69)를 통해 전류 미러 회로의 입력단(70)에 접속되며, 전류 미러 회로의 출력단들은 위에서 설명한 전류원(41-45)에 의해 구성된다. 이와 같은 방식으로, 측정된 히스토그램 값들의 평균값과 상기 기준값(HMaref)간의 차는 상기 전류원(41-45)에 의해 공급되는 전류값을 결정하며, 상기 전류에 의해, 각각의 히스토그램 세그먼트 내에서 입력 휘도 신호(Yi)가 발생될 때마다 상기 측정 캐패시터(MC1-MC5)가 충전된다. 이와 같은 방식으로, 모든 히스토그램 세그먼트들의 값들에, 주어진 보정 인가가 똑같이 곱해지며, 이에 따라 상기 값들의 평균은 상기 기준값(HMaref)과 같다.

이 보정의 정교성에 따라, 상기 히스토그램 세그먼트 값들의 그 보정은 상기 측정된 세그먼트 값들의 평균값이 상기 기준값(HMaref)으로부터 너무 많이 이탈하지 않는 경우에만 수행된다. 제 3 도에는 천이들에서의 히스토그램의 실제 측정의 전체 기간(가로축에 표시됨)과, 상기 측정된 히스토그램 값들의 평균값과 기준값(HMaref)간의 차를 기초로 위에서 언급한 보정 인자가 결정되기 전에 상기 차에 곱해지는 인자간의 원하는 관계가 도시되어 있다.

상기 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니고 명료하게 하는 것이며 이 분야 기술의 숙련자들은 첨부된 청구 범위의 범위로부터 이탈하지 않고 많은 다른 실시예들을 구현할 수 있음을 주시해야 한다. 특히, 상기 화상 신호의 천이들에서만 상기 히스토그램을 측정하는 제 2 도에 도시된 방법은 가능한 유일한 방법은 아니다. 또한, 상기 화상 신호의 천이를 검출하기 위해, 상기 입력 휘도 신호(Yi)의 샘플링 클럭 제어된 샘플들을 정규적으로 취하고 2 개 이상의 연속적인 샘플들간의 차를 고려할 수도 있다. 또한, 상기 전류원(41-45)들의 전류들에 곱해져야 할 보정 인자를 결정하기 위해, 상기 측정된 히스토그램 값들의 실제 평균값과 상기 기준값(HMaref)간의 차를 사용하는 대신에, 상기 기준값(HMaref)과 상기 실제 평균값의 비를 사용할 수 있다. 상기 비가 소정의 임계값보다 작으면 상기 보정 인자는 상기 비와 실질적으로 동일하고, 상기 비가 임계값보다 크면 상기 비의 증가에 따라 상기 보정 인자는 0으로 감소한다. 캐패시터가 충전되는 위에서 설명한 아날로그 히스토그램 측정 대신에, 상기 히스토그램은 화소값이 카운터에 관련된 히스토그램 세그먼트 내에 속할 때마다 카운트들이 증가되는 상기 카운터에 의해 디지털적으로 결정될 수 있다.

제 1 도는 히스토그램 보정을 사용하는 화상 인핸스먼트 회로의 실시예가 제공된 표시 장치의 블럭도.

제 2 도는 본 발명에 따른 히스토그램 측정 회로의 일실시예의 회로도.

제 3 도는 화상 천이들에서의 히스토그램의 실제 측정의 전체 측정 기간과 본 발명의 실시예에 따라 히스토그램 보정에 사용될 수 있는 보정 인자간의 관계를 나타낸 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 비선형 처리 회로 3 : 히스토그램 측정 회로

5 : 표시 장치 56 : 샘플 홀드 회로

Claims (4)

1. 히스토그램을 측정하는 수단과; 상기 측정 수단에 접속되어, 측정된 히스토그램에 따라 화상 신호를 개선하는 비선형 처리 회로를 구비한 화상 신호 인핸스먼트 회로에 있어서,

   상기 히스토그램은 상기 화상 신호의 천이들에서만 측정되며,

   상기 화상 신호는 상기 히스토그램이 결정될 수 있는 제 1 개수의 화소들을 가지고 있고,

   상기 히스토그램은 실제로 제 2 개수의 화소들에 대한 천이들에서 결정되며,

   상기 히스토그램은 소정의 개수의 히스토그램 세그먼트들을 구비하고,

   상기 히스토그램 세그먼트들 각각의 콘텐츠(contents)에, 상기 화소들의 제 1 개수와 제 2 개수간의 차에 의존하는 보정 인자가 곱해지는 것을 특징으로 하는 화상 신호 인핸스먼트 회로.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보정 인자가 상기 차를 기초로 결정되기 전에, 상기 차에 상기 차의 증가에 따라 감소하는 값이 곱해지는, 화상 신호 인핸스먼트 회로.
3. 히스토그램을 측정하는 수단과; 상기 측정 수단에 접속되어, 측정된 히스토그램에 따라 화상 신호를 개선하는 비선형 처리 회로를 구비한 화상 신호 인핸스먼트 회로에 있어서,

   상기 히스토그램은 상기 화상 신호의 천이들에서만 측정되며,

   상기 화상 신호는 상기 히스토그램이 결정될 수 있는 화상마다 제 1 시간 기간을 가지고 있고,

   상기 히스토그램은 실제로 제 2 시간 기간 전체 동안의 천이들에서 결정되며,

   상기 히스토그램은 소정의 개수의 히스토그램 세그먼트들을 구비하고,

   상기 히스토그램 세그먼트들 각각의 콘텐츠에, 상기 제 1 시간 기간과 제 2시간 기간간의 차에 의존하는 보정 인자가 각각 곱해지는 것을 특징으로 하는 화상 신호 인핸스먼트 회로.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 보정 인자가 상기 차를 기초로 결정되기 전에, 상기 차에 상기 차의 증가에 따라 감소하는 값이 곱해지는, 화상 신호 인핸스먼트 회로.