KR100620966B1 - 화면 적응적인 파워 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

화면 적응적인 파워 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

입력영상의 히스토그램을 이용하여 입력 화면마다 상이한 광원의 파워를 적용하는 화면 적응적인 파워 제어 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 화면 적응적인 파워 제어 장치는 시간적으로 연속하여 입력되는 제1, 제2, 제3 입력영상을 이용하여 제3 입력영상 디스플레이시 사용되는 광원의 파워를 조절하는 화면 적응적인 파워 제어 장치에 있어서, 제2 입력영상의 히스토그램을 생성 및 분석하여 제2 입력영상의 최대 밝기값인 제1 최대 밝기값을 검출하는 히스토그램 분석부, 생성된 히스토그램에서 소정 빈도값인 제1 문턱값과의 교점을 검출하며, 검출된 교점들 중 최대 밝기값을 제2 최대 밝기값으로 결정하는 결정부, 제2 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값으로 나눈 값에 기초하여 광원의 파워를 조절하는 파워 제어신호로 생성하는 생성부, 및 파워 제어신호의 적용으로 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하게 디스플레이되는 제3 입력영상의 밝기를 증가시키는 보상부를 포함한다. 이에 의해, 입력 화면의 히스토그램에 따른 최대 밝기를 고려하여 광원의 파워의 크기를 감소시킴으로써 광원의 소비전력을 줄일 수 있다.
히스토그램, 파워제어, 최대 밝기값, 클리핑

Description

화면 적응적인 파워 제어 장치 및 그 방법{Scene adaptive power control apparatus and method for the same}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화면 적응적인 파워 제어 장치의 블럭도,
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 화면 적응적인 파워 제어 장치에서 결정부의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 화면 적응적인 파워 제어 장치에서 조정부의 동작을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화면 적응적인 파워 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
210: 히스토그램 생성부 220: 밝기 분석부
221: 판단부 223: 계산부
230: 결정부 240: 생성부
250: 조정부 260: 보상부
270: 파워부 280: 출력부
본 발명은 화면 적응적인 파워 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력영상의 히스토그램을 이용하여 입력 화면마다 상이한 광원의 파워를 적용하는 화면 적응적인 파워 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이장치의 화면이 대형화되면서, 화면에 충분한 밝기를 갖는 영상이 디스플레이되도록 하기 위한 고소비전력 문제가 대두되고 있다. 또한, 모바일 디스플레이 장치의 소형화에 따라, 영상의 디스플레이시 저소비전력화가 문제되고 있다. 즉, 디스플레이장치의 소비전력을 낮추는 것이 요구되고 있다.
한편, 출력영상의 밝기값은 입력영상의 밝기값과 광원의 파워의 크기에 의해 결정된다. 그러나, 종래의 디스플레이장치의 광원은 화면 독립적으로 항상 일정한 밝기를 제공함으로써 전력소모가 일정하다. 이때, 디스플레이장치의 광원의 파워의 크기는 항상 피크값으로 유지된다. 따라서, 출력영상의 밝기값은 광원의 파워의 크기와 관계없이 입력영상의 밝기값에 의하여 결정되었다.
즉, 종래의 디스플레이장치는 화면에 따라 광원의 파워의 크기를 조절하지 않음으로써 소비전력이 일정하게 피크값을 가지게 되므로 어두운 영상에 불필요한 소비전력이 제공되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 입력영상의 히스토그램을 이용하여 검출되는 입력영상의 최대 밝기값을 신뢰범위내에서 감소하도록 조정하여 감소되는 밝기값에 비례하게 광원의 파워를 감소시키도록 파워 제어신호를 생성하는 한편, 감소되는 광 원의 파워에 역비례하게 입력영상의 밝기를 증가시켜 광원의 파워의 감소에도 불구하고 출력영상의 밝기가 감소되지 않도록 하는 화면 적응적인 파워 제어 신호 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화면 적응적인 파워 제어장치는 시간적으로 연속하여 입력되는 제1, 제2, 제3 입력영상을 이용하여 제3 입력영상 디스플레이시 사용되는 광원의 파워를 조절하는 화면 적응적인 파워 제어 장치에 있어서, 제2 입력영상의 히스토그램을 생성 및 분석하여 제2 입력영상의 최대 밝기값인 제1 최대 밝기값을 검출하는 히스토그램 분석부, 생성된 히스토그램에서 소정 빈도값인 제1 문턱값과의 교점을 검출하며, 검출된 교점들 중 최대 밝기값을 제2 최대 밝기값으로 결정하는 결정부, 제2 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값으로 나눈 값에 기초하여 광원의 파워를 조절하는 파워 제어신호로 생성하는 생성부, 및 파워 제어신호의 적용으로 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하게 디스플레이되는 제3 입력영상의 밝기를 증가시키는 보상부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 다른 화면 적응적인 파워 제어 장치는 시간적으로 연속하여 입력되는 제1, 제2, 제3 입력영상을 이용하여 제3 입력영상 디스플레이시 사용되는 광원의 파워를 조절하는 화면 적응적인 파워 제어 장치에 있어서, 제2 입력영상의 히스토그램을 생성 및 분석하여 제2 입력영상의 최대 밝기값인 제1 최대 밝기값을 검출하는 히스토그램 분석부, 제2 입력영상의 히스토그램에서 제2 입력영상 디스플레이시 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중되었 는지 여부를 판단하는 판단부, 밝기값들이 화면의 소정영역에 집중된 것으로 판단된 경우, 소정영역의 밝기값들의 평균값 및 중간값 중 어느 하나를 계산하는 계산부, 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값, 소정 빈도값인 제1 문턱값, 및 제2 문턱값을 이용하여 제1 최대 밝기값을 보정한 제2 최대 밝기값을 결정하는 결정부, 제2 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값으로 나눈 값에 기초하여 광원의 파워를 조절하는 파워 제어신호로 생성하는 생성부, 파워 제어신호의 적용으로 광원의 파워가 감소되는 것에 반비례하게 증가된 제2 입력영상의 밝기값들, 및 제1 내지 제3 입력영상이 디스플레이되는 디스플레이장치의 최대 밝기값을 이용하여 파워 제어신호를 조정하는 조정부, 및 조정된 파워 제어신호의 적용으로 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하게 디스플레이되는 제3 입력영상의 밝기를 증가시키는 보상부를 포함한다.
여기서, 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들은, 생성된 파워 제어신호를 제2 입력영상의 밝기에 적용할 경우 제1 내지 제3 입력영상이 디스플레이되는 디스플레이장치의 최대 밝기값 이상의 밝기값들이다.
그리고, 판단부는, 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단은 소정 영역에서 제1 입력영상의 제2 최대 밝기값 보다 큰 값을 갖는 밝기값들이 일정 개수 이상 존재하는지 여부로 판단한다.
바람직하게는 결정부는, 생성된 히스토그램과 제1 문턱값의 교점들 중 최대 밝기값과 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값을 비교하며, 비교결과 큰 값을 제2 최대 밝기값으로 결정한다.
그리고, 결정부는, 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값, 및 교점들 중 최대 밝기값 이상의 밝기값 영역에서의 빈도값의 합이 제2 문턱값 이상인지 여부를 판단한다.
빈도값의 합이 상기 제2 문턱값 이상인 경우, 제2 최대 밝기값을 순차적으로 감소시키면서 각 밝기값들에 해당하는 빈도값을 합산한 값이 제2 문턱값과 일치하는 점의 밝기값을 제2 최대 밝기값으로 결정한다.
또한, 바람직하게는 조정부는, 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 작은 경우, 제2 입력영상의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값과 일치하도록 제2 입력영상의 밝기값들을 조정하는 값에 기초하여 파워 제어신호를 조정한다.
반면, 조정부는, 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 경우, 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 밝기값을 갖는 제2 입력영상의 밝기값은 디스플레이장치의 최대 밝기값으로 조정한다.
또는, 조정부는, 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 경우, 소정 밝기값 이상에서만 증가된 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값과 일치하도록 제2 입력영상의 밝기값들을 조정하는 값에 기초하여 생성된 파워 제어신호를 조정한다.
이때, 소정 밝기값은 제2 최대 밝기값의 약 0.8배의 밝기값이다.
한편, 본 발명의 화면 적응적인 파워 제어 방법은 시간적으로 연속하여 입력되는 제1, 제2, 제3 입력영상을 이용하여 제3 입력영상 디스플레이시 사용되는 광원의 파워를 조절하는 파워 제어 장치에 있어서, 제2 입력영상의 히스토그램을 생 성 및 분석하여 제2 입력영상의 최대 밝기값을 검출하며, 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값으로 결정하는 단계, 생성된 히스토그램에서 소정 빈도값인 제1 문턱값과의 교점을 검출하며, 검출된 교점 중 최대 밝기값을 제2 최대 밝기값으로 결정하는 단계, 제2 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값으로 나눈 값에 기초하여 광원의 파워를 조절하는 파워 제어신호 생성하는 단계, 및 파워 제어신호의 적용으로 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하게 디스플레이되는 제3 입력영상의 밝기를 증가시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 화면 적응적인 파워 제어 방법은 시간적으로 연속하여 입력되는 제1, 제2, 제3 입력영상을 이용하여 제3 입력영상 디스플레이시 사용되는 광원의 파워를 조절하는 파워 제어 장치에 있어서, (a)제2 입력영상의 히스토그램을 생성 및 분석하여 제2 입력영상의 최대 밝기값을 검출하며, 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값으로 결정하는 단계, (b)제2 입력영상의 히스토그램에서 제2 입력영상 디스플레이시 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단하는 단계, (c)밝기값들이 화면의 소정영역에 집중된 것으로 판단된 경우, 소정영역의 밝기값들의 평균값 및 중간값 중 어느 하나를 계산하는 단계, (d)평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값, 소정 빈도값인 제1 문턱값, 및 제2 문턱값을 이용하여 제1 최대 밝기값을 보정한 제2 최대 밝기값을 결정하는 결정부, (e)제2 최대 밝기값을 상기 제1 최대 밝기값으로 나눈 값에 기초하여 광원의 파워를 조절하는 파워 제어신호 생성하는 단계, (f)파워 제어신호의 적용으로 광원의 파워가 감소되는 것에 반비례하게 증가된 제2 입력영상의 밝기값들, 및 제1 내지 제3 입력 영상이 디스플레이되는 디스플레이장치의 최대 밝기값을 이용하여 파워 제어신호를 조정하는 단계, 및 (g)조정된 파워 제어신호의 적용으로 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하게 디스플레이되는 제3 입력영상의 밝기를 증가시키는 단계를 포함한다.
여기서, 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들은 생성된 파워 제어신호를 제2 입력영상의 밝기에 적용할 경우, 제1 내지 제3 입력영상이 디스플레이되는 디스플레이장치가 표현할 수 있는 최대 밝기값 이상의 밝기값들이다.
그리고, (b)단계는, 소정 영역에서 제1 입력영상의 제2 최대 밝기값 보다 큰 값을 갖는 밝기값들이 일정 개수 이상 존재하는지 여부로 상기 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단한다.
바람직하게는 (d)단계는, 생성된 히스토그램과 제1 문턱값의 교점들 중 최대 밝기값과 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값을 비교하며, 비교결과 큰 값을 제2 최대 밝기값으로 결정한다.
또한 바람직하게는, (d)단계는, 생성된 히스토그램과 제1 문턱값의 교점들 중 최대 밝기값, 및 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값 이상의 밝기값 영역에서의 빈도값의 합이 제2 문턱값 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함한다.
빈도값의 합이 상기 제2 문턱값 이상인 경우, 제2 최대 밝기값을 순차적으로 감소시키면서 각 밝기값들에 해당하는 빈도값을 합산한 값이 제2 문턱값과 일치하는 점의 밝기값을 제2 최대 밝기값으로 결정한다.
바람직하게는 (f)단계는, 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 디스플레이 장치의 최대 밝기값 보다 작은 경우, 제2 입력영상의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값과 일치하도록 제2 입력영상의 밝기값들을 조정하는 값에 기초하여 파워 제어신호를 조정한다.
또한, 바람직하게는 (f)단계는, 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 경우, 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 밝기값을 갖는 제2 입력영상의 밝기값은 디스플레이장치의 최대 밝기값으로 조정한다.
그리고, (f)단계는, 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 경우, 소정 밝기값 이상에서만 제2 입력영상의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값과 일치하도록 제2 입력영상의 밝기값들을 조정하는 값에 기초하여 생성된 파워 제어신호를 조정한다.
이때, 소정 밝기값은 제2 최대 밝기값의 약 0.8배의 밝기값이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
그리고, 이하에서는 입력영상신호를 '1'로 노말라이즈(normalize)한 것으로 가정하고 본 발명을 설명한다. 또한, 시간적으로 연속하여 입력되는 입력영상을 이용하여 본 발명을 설명하기로 한다. 이때, 시간적으로 연속하여 입력되는 입력영상을 제1, 제2, 제3 입력영상으로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화면 적응적인 파워 제어 장치의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 화면 적응적인 파워 제어 장치는 히스토그램 분 석부(210), 밝기 분석부(220), 결정부(230), 생성부(240), 조정부(250), 보상부(260), 파워부(270), 및 출력부(280)를 구비한다. 여기서, 밝기 분석부(220)는 판단부(221) 및 계산부(223)를 포함한다.
먼저, 히스토그램 분석부(210)는 입력영상의 히스토그램(histogram)을 생성 및 분석한다. 히스토그램 분석부(210)는 입력영상의 히스토그램을 생성하고, 생성된 히스토그램을 분석하여 입력영상의 최대 밝기값을 검출한다. 이때, 히스토그램 분석부(210)에서 검출되는 최대 밝기값은 픽셀 빈도값에 관계없이 검출되는 최대 밝기값으로, 이 검출되는 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값(Max1)으로 한다.
밝기 분석부(220)는 히스토그램 생성시 이용된 입력영상의 밝기값들 중 디스플레이시 클리핑(clipping)될 가능성이 있는 밝기값들이 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단한다. 여기서, 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들은 생성부(240)에서 생성되는 광원의 파워를 제어하는 파워 제어신호를 히스토그램 생성시 이용된 입력영상의 밝기에 적용할 경우, 디스플레이장치가 표현할 수 있는 최대 밝기값 이상의 밝기값을 갖음으로써 디스플레이장치에 표현되지 않을 가능성이 있는 밝기값들을 말한다.
그리고, 밝기 분석부(220)는 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 화면의 소정영역에 집중된 것으로 판단된 경우, 소정영역에 집중된 밝기값들이 디스플레이시 클리핑됨으로써 영상의 왜곡을 방지하기 위해 소정 영역이 집중된 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 제1 최대 밝기값 보정시 고려될 수 있도록 소정영역에 집중된 밝기값들에 대한 정보를 계산부(220)에 제공한다.
구체적으로는 밝기 분석부(220)의 판단부(221)는 히스토그램 분석부(210)에서 생성된 히스토그램에서 클리핑 될 가능성 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단한다. 이는 히스토그램에서 클리핑 될 가능성 있는 밝기들이 소정 영역에 집중된 경우에는, 클리핑 될 가능성 있는 밝기들이 실제로 클리핑되면 부자연스러운 계조로 인하여 영상의 왜곡이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 클리핑 될 가능성 있는 밝기들이 소정 영역에 집중된 경우에는 클리핑 될 가능성이 있는 밝기들의 값이 제1 최대 밝기값을 보정할 때 고려되도록 한다.
여기서, 입력영상에서 클리핑될 가능성이 있는 밝기는 입력영상 이전의 입력된 이전영상의 최대 밝기값보다 큰 값을 갖는 밝기값들이다. 따라서, 히스토그램에서 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되었는지 여부의 판단은, 이전영상의 히스토그램을 이용하여 결정된 이전영상의 최대 밝기값과 입력영상의 밝기값들을 각각 비교하여 이전영상의 최대 밝기값 보다 큰 값을 갖는 밝기값들이 소정영역에서 일정 개수 이상 존재하는지 여부로 판단한다.
그리고, 밝기 분석부(220)의 계산부(223)는, 판단부(221)에서 클리핑될 가능성이 있는 입력영상의 밝기가 소정 영역에 집중된 것으로 판단한 경우, 소정영역의 밝기들의 평균값(S) 또는 중간값을 계산한다.
예를 들어, 입력영상에 7*3 윈도우를 설정하여 21개 픽셀 중 18개 이상 픽셀의 밝기가 이전영상의 최대 밝기값 보다 크면, 입력영상의 밝기값 중 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 소정 영역에 집중된 것으로 판단한다. 그리고, 평균값(S) 또는 중간값은 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 소정 영역에 집중 여부 판단시 사용된 입력영상 윈도위내의 픽셀의 밝기값의 평균값(S) 또는 중간값이다.
결정부(230)는 광원의 파워 제어 신호를 생성시 사용되며, 제1 최대 밝기값(Max1)이 보정함으로써 계산되는 제2 최대 밝기값을 결정한다. 즉, 밝기 분석부(220)에서 계산된 밝기 평균값과 중간값 중 어느 하나의 값, 및 제1 문턱값을 이용하여 히스토그램 분석부(210)에서 검출된 제1 밝기 최대값(Max1)을 제2 밝기 최대값(Max2)으로 보정한다. 그리고, 제1 문턱값은 입력영상의 히스토그램에서 임의의 픽셀 빈도값이다.
그리고, 제2 최대 밝기값은 입력영상 디스플레이시 사용되는 광원의 파워의 크기를 낮추기 위해, 높은 밝기값은 갖으나 픽셀 빈도값이 낮은 밝기값을 광원의 파워의 크기 결정시 고려하지 않고 결정되는 입력영상의 최대 밝기값이다.
결정부(230)는 입력영상에서 제1 문턱값 이하의 빈도값을 갖으며, 높은 밝기값은 갖는 픽셀이 존재하는 경우, 이 픽셀의 밝기값을 고려하지 않고 결정되는 최대 밝기값인 제2 최대 밝기값(Max2)을 계산한다. 이는 빈도가 낮은 높은 밝기값을 고려하지 않고 최대 밝기값을 결정함으로써 입력영상의 최대 밝기값을 줄여서 입력영상에 적용되는 광원의 파워 세기를 줄이기 위함이다.
구체적으로 결정부(230)는 판단부(221)의 판단 결과 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되지 않은 경우, 히스토그램 분석부(210)에서 생성된 히스토그램의 제1 최대 밝기값(Max1)으로부터 밝기값을 순차적으로 줄이면서 각 밝기값에 해당하는 픽셀 빈도값이 제1 문턱값과 일치하는 때 값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정한다. 즉, 히스토그램과 제1 문턱값의 교점 중 최대 밝기값을 갖는 밝기값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정한다.
이는 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되지 않은 경우는, 픽셀 빈도값이 작은 높은 밝기값들을 고려하지 않고 제2 최대 밝기값을 결정하더라도 영상의 왜곡이 발생하지 않기 때문이다. 즉, 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 화면에 분산되어 있는 경우에는 클리핑될 가능성 있는 밝기들이 실제 클리핑되더라도 계조가 자연스럽기 때문이다.
그리고, 결정부(230)는 판단부(221)의 판단결과 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중된 경우, 제1 최대 밝기값(Max1)으로부터 밝기값을 순차적으로 줄이면서 각 밝기값에 해당하는 픽셀 빈도값이 제1 문턱값과 일치하는 값과, 계산부(223)에서 계산된 밝기 평균값(S) 또는 중간값을 비교한다.
즉, 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되지 않은 경우에 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정된 밝기값인 히스토그램과 제1 문턱값의 교점 중 최대 밝기값을 갖는 밝기값과, 밝기 평균값 또는 중간값을 비교한다. 비교결과, 교점 중 최대 밝기값을 갖는 밝기값, 밝기 평균값(S) 또는 중간값 중 큰 값을 제2 최대 밝기값으로 결정한다.
밝기 평균값(S) 또는 중간값이 교점 중 최대 밝기값을 갖는 밝기값 보다 큰 경우에도 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중되지 않은 경우와 같이, 제2 최대 밝기값(Max2)을 교점 중 최대 밝기값을 갖는 밝기값으로 결정한다면 영상의 왜곡이 발생할 수 있다. 따라서, 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중된 경우에는 소정 영역의 밝기값들의 평균값 또는 중간값을 계 산하여 제2 최대 밝기값 계산시 반영되도록 한다.
그러나, 입력영상의 히스토그램에서 큰 픽셀 빈도값이 낮은 밝기값 쪽으로 치우쳐 있는 경우, 즉 입력영상이 낮은 밝기값을 갖는 픽셀을 다수 갖는 경우에 있는 경우, 밝기 평균값 또는 중간값, 및 제1 문턱값과 교점 중 최대 밝기값을 갖는 밝기값만을 이용하여 제2 최대 밝기값을 결정할 경우 영상의 왜곡이 발생할 수 있다.
입력영상의 히스토그램에서 큰 픽셀 빈도값이 낮은 밝기값 쪽으로 치우쳐 있는 경우에 제1 문턱값과 교점 중 최대 밝기값을 갖는 밝기값과, 밝기 평균값 또는 중간값을 비교하여 큰 값을 제2 최대 밝기값으로 결정한다면 제2 최대 밝기값을 상대적으로 낮게 결정된다. 상대적으로 낮은 제2 최대 밝기값 이상에 위치하는 밝기값들 각각의 픽셀 빈도값은 적더라도 각각의 밝기값들의 픽셀 빈도값의 합산이 클 경우에는, 낮은 픽셀 빈도값을 갖는 높은 밝기값들이 디스플레이시 표현되지 않음으로써 영상이 왜곡이 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 이 경우에는 제1 문턱값과 교점 중 최대 밝기값을 갖는 밝기값과 밝기 평균값 또는 중간값만을 이용하여 결정되는 제2 최대 밝기값(Max2) 이상에 위치하는 밝기값들의 픽셀 빈도값과 제2 문턱값을 비교한다. 그리고, 제1 최대 밝기값(Max1)에서 밝기값을 순차적으로 감소시키면서 각 밝기값에 해당하는 픽셀 빈도값을 순차적으로 합산한 값이 제2 문턱값과 일치하게 되는 때의 밝기값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정하게 된다.
그리고, 생성부(240)는 제1 최대 밝기값(Max1)과 제2 최대 밝기값(Max2)을 이용하여 광원의 파워 제어신호(f1)를 생성한다. 광원의 파워 제어 신호는 다음의 수학식에 의한다.
Figure 112004059091327-pat00001
여기서, f1는 광원의 파워 제어신호이다. 그리고, Max1는 히스토그램 분석부(210)에서 계산된 제1 최대 밝기값이며, Max2는 결정부(230)에서 계산된 제2 최대 밝기값이다.
제1 최대 밝기값(Max1)은 보정되기 전의 입력영상의 최대 밝기값이고, 제2 최대 밝기값(Max2)은 높은 밝기값들 중 픽셀 빈도값이 적은 밝기값을 고려하지 않고 결정된 최대 밝기값이다. 따라서, 제2 최대 밝기값(Max2)은 제1 최대 밝기값(Max1) 보다 작은 값을 갖는다. 즉, f1는 '1'보다 작은 값을 갖는다. 입력영상의 최대 밝기값이 감소되도록 보정되므로 입력영상 디스플레이시 사용되며, 입력영상의 최대 밝기값에 따라 결정되는 광원의 파워의 크기를 줄일 수 있다.
조정부(250)는 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호를 입력영상의 밝기에 적용하여 출력된 출력값의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값과 동일하게 되도록 하며, 조정된 출력값에 대응되도록 생성된 파워 제어신호(f2)를 조정한다. 즉, 생성된 파워 제어신호(f1)를 적용하여 출력된 출력값의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기보다 작은 경우, 출력값의 최대 밝기값이 디플레이장치의 최대 밝기값을 갖도록 증가시키는 조정을 하고, 조정된 값에 기초하여 파워 제어신 호(f1)가 감소되도록 조정한다.
반면, 출력값의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기보다 큰 경우, 디스플레이장치가 표현할 수 없는 밝기를 갖는 영상이 존재하는 것으로 출력값의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값을 갖도록 감소시키는 조정을 하고, 조정된 값에 기초하여 파워 제어신호(f1)가 증가되도록 조정한다.
이때, 출력값의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기보다 큰 경우, 파워 제어신호를 조정하지 않고 디스플레이장치의 최대 밝기값과 일치하는 밝기값까지는 생성된 파워 제어신호(f1)를 적용하고, 디스플레이장치의 최대 밝기값 이상의 밝기값들은 디스플레이장치의 최대 밝기값으로 조정한다.
이는 생성부(240)에서 파워 제어신호(f1)는 생성시 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 실제로 클리핑될 경우를 고려하여 결정된 제2 최대 밝기값을 이용하였으므로, 디스플레이장치의 최대 밝기값 이상의 밝기값이 클리핑되더라도 영상의 왜곡이 발생하지 않기 때문이다.
조정부(250)에서 입력영상의 밝기에 파워 제어신호(f1)가 적용되어 출력된 출력값의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값과 동일하도록 조정된 파워 제어신호(f2)는 파워부(270)로 출력되어 영상 출력시 사용되는 광원의 파워의 크기를 파워 제어신호만큼 감소시킨다.
보상부(260)는 조정부(250)에서 조정된 파워 제어신호(f2)가 광원의 파워에 적용되어 파워의 크기를 감소시킴으로써 발생하는 영상의 밝기 감소를 보상한다. 파워 제어신호(f2)가 적용되어 감소된 광원의 파워는 파워 제어신호 생성시 사용된 입력영상 다음에 입력된 다음영상에 적용된다. 따라서, 다음영상의 밝기가 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하도록 보상된다. 파워 제어신호(f2)는 '1'보다 작은 값을 갖으므로 다음영상의 밝기에 파워 제어신호(f2)의 역수를 곱하여 다음영상의 밝기를 증가시킴으로써 광원의 파워가 감소되더라도 출력영상의 밝기가 일정하게 유지되도록 한다.
이때, 입력영상들은 시간적으로 연속하여 히스토그램 분석부(210)로 입력된다. 시간적으로 연속하여 입력되는 입력영상을 제1, 제2, 제3 입력영상이라 할 경우, 제2 입력영상은 파워 제어신호를 생성시 이용되고, 제3 입력영상에는 파워 제어신호가 실질적으로 적용된다. 그리고, 제1 입력영상은 제2 입력영상의 제2 최대 밝기값 결정하는데 이용된다. 즉, 제2 입력영상에서 클리핑될 가능성 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단하는데 제1 입력영상의 제2 최대 밝기값이 이용된다.
그리고, 파워부(270)는 입력영상 디스플레이시 이용되는 광원의 파워를 제공하며, 조정부(250)로부터 조정된 파워 제어신호(f2)를 입력받는다. 따라서, 파워부(270)는 입력받은 파워 제어신호에 따라 감소된 파워를 출력부(280)로 출력한다.
출력부(280)는 보상부(260)로부터 밝기가 보상된 입력영상 및 파워부(270)로부터 감소된 파워를 입력받은 후, 입력영상의 밝기 및 파워를 기초로 출력영상의 밝기를 계산하여 출력영상이 디스플레이되도록 한다. 이때, 파워부(270)로부터 입력되는 파워는 파워 제어신호(f2)에 의해 감소되었으며, 보상부(260)로부터 입력되는 파워 제어신호에 의해 파워가 감소하는 것에 반비례하게 증가된 입력영상의 밝 기가 입력된다. 따라서, 파워 제어신호(f2)에 의해 광원의 파워가 감소되더라도 입력영상 디스플레이시 입력영상의 밝기는 감소되지 않게 된다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 화면 적응적인 파워 제어 장치의 결정부(230)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2a 내지 도 2c는 판단부(221)의 판단결과, 생성되는 파워 제어신호가 입력영상의 밝기에 적용된 경우에 입력영상의 밝기가 디시플레이장치의 최대 밝기값 보다 크게 됨으로써 조정부(250)에서 클리핑 될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중된 경우이다. 도 2d는 판단부(221)의 판단결과 클리핑 될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되지 않은 경우의 입력영상의 히스토그램이다.
여기서, Max2는 제2 최대 밝기값이며, S는 계산부(223)에서 계산된 소정 영역의 밝기값들의 평균값이다.
도 2a를 참조하면, 입력영상의 히스토그램과 소정 빈도값인 제1 문턱값의 교점들 중 최대 밝기값을 갖는 교점의 밝기값이 평균값 보다 크다. 따라서, 결정부(230)는 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이 제2 최대 밝기값을 교점의 밝기값으로 결정한다.
도 2b를 참조하면, 최대 밝기값을 갖는 교점의 밝기값이 평균값 보다 작은 경우로서 결정부(230)는 제2 최대 밝기값을 평균값으로 결정한다. 소정 영역에 집중되어 있는 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들의 평균값이 최대 밝기값을 갖는 교점의 밝기값 보다 큰 경우에 평균값을 제2 최대 밝기값 결정시 반영하여 출력영상의 왜곡(contour error) 현상이 발생할 수 있다. 이는 클리핑될 가능성이 있는 밝 기값들이 소정 영역에 집중되어 있음으로써 실제로 소정 영역의 밝기값들이 클리핑될 경우 부자연스러운 계조가 디스플레이되기 때문이다.
따라서, 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들의 평균값이 최대값을 갖는 교점의 밝기값 보다 큰 경우, 제2 최대 밝기값(Max2)을 결정할 때 소정 영역의 밝기값들의 평균값을 고려하여 제2 최대 밝기값(Max2)이 최대 밝기값을 갖는 교점의 밝기값 보다 큰 값을 갖도록 결정한다. 제2 최대 밝기값(Max2)이 최대 밝기값을 갖는 교점의 밝기값 보다 큰 값을 가짐으로써 파워 제어신호의 크기를 감소되는 입력영상에 제공되는 파워의 크기는 상대적으로 증가하게 된다.
도 2c를 참조하면, 입력영상의 히스토그램에서 큰 픽셀 빈도값들이 낮은 밝기값 쪽으로 치우쳐 있다. 이 경우에도 도 2a 및 도 2b의 경우와 동일한 방식으로 제2 최대 밝기값을 결정한다면, 제2 최대 밝기값(Max2) 이상에서 클리핑되는 픽셀 빈도값이 높아서 출력영상의 왜곡을 초래할 수 있다. 즉, 제2 최대 밝기값(Max2) 이상의 밝기값들의 픽셀 빈도값이 적더라도 낮은 픽셀 빈도값의 합산이 큰 경우에는 출력영상의 왜곡을 초래할 수 있다.
따라서, 클리핑되는 픽셀 빈도값이 소정값 이상되지 않도록 제2 최대 밝기값(Max2)을 결정하며, 소정값은 미리 결정하여 둔다. 즉, 교점의 밝기값, 및 밝기 평균값을 이용하여 결정되는 제2 최대 밝기값(Max2) 이상에 위치하는 밝기값에 해당하는 픽셀 빈도값의 합이 제2 문턱값 보다 큰 경우, 픽셀 빈도값의 합이 제2 문턱값과 일치하는 때의 밝기값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정한다.
이때, 교점의 밝기값과 평균값(S)을 이용하여 결정되는 제2 최대 밝기값 (Max2) 이상에 위치하는 밝기값에 해당하는 픽셀 빈도값의 합은, 제1 최대 밝기값(Max1)인 '1'에서 밝기값을 순차적으로 감소시키면서 각 밝기값에 해당하는 픽셀 빈도값을 순차적으로 합산한다. 즉, 제1 최대 밝기값(Max1)에서 소정 밝기값 사이의 픽셀 빈도값의 합이 제2 문턱값과 일치할 때, 이 소정 밝기값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정한다.
도 2d를 참조하면, 입력영상의 히스토그램과 제1 문턱값이 일치하는 교점 중 최대 밝기값을 갖는 교점의 밝기값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정한다. 이는 입력영상에서 클리핑 될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되어 있지 않는 경우에는 클리핑 될 가능성이 있는 밝기값들을 클리핑하더라도 시각적으로 자연스러운 영상을 볼 수 있어 출력영상의 왜곡현상이 발생하지 않기 때문이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 화면 적응적인 파워 제어 장치의 조정부(250)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a는 입력영상에 파워 제어신호를 적용한 출력값의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 작은 경우이다. 그리고, 도 3b 및 도 3c는 입력영상에 파워 제어신호를 적용한 출력값의 최대 밝기값이 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 경우이다.
여기서, ln'은 입력영상의 밝기에 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호를 적용한 경우의 출력값이며, O는 조정부(250)에서 조정된 파워 제어신호를 입력영상의 밝기에 적용한 경우의 출력값이다. 그리고, A는 입력영상이 디스플레이되는 디스플레이장치의 최대 밝기값이며, X는 입력영상의 밝기값들에 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호(f1)를 적용한 후의 밝기값들 중 최대 밝기값이다.
도 3a를 참조하면, 조정부(250)는 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호(f1)를 입력영상의 밝기에 적용한 경우의 출력값의 최대 밝기값(X)이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)과 매칭되도록 출력영상을 조정한다. 생성된 파워 제어신호(f1)는 출력값의 최대 밝기값(X)이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)과 매칭되도록 조정될 때의 파워 제어신호(f2)로 조정된다.
따라서, 입력영상의 출력값의 최대 밝기값(X)을 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)인 '1'로 노말라이즈하여 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호(f1)를 조정함으로써, 파워 제어신호(f1)는 감소되도록 조정된다. 즉, 입력영상의 출력값의 최대 밝기값(X)과 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)의 차(A-X)에 비례하여 입력영상의 출력값이 증가되는 것만큼 파워 제어신호(f1)는 감소되도록 조정된다. 파워 제어신호(f1)가 감소되도록 조정됨으로써 광원의 파워를 더 줄일 수 있게 된다.
도 3b를 참조하면, 입력영상의 밝기에 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호(f1)가 적용된 출력값의 최대 밝기값(X)이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 보다 큰 경우, 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 이상의 밝기값을 갖는 출력값은 디스플레이장치에서 표현될 수 없다. 따라서, 디스플레이장치 최대 밝기값(A) 이상인 출력값, 즉 클리핑되는 출력값을 디스플레이장치 최대 밝기값(A)으로 조정한다.
생성부(240)에서 파워 제어신호(f1)는 생성시 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 실제로 클리핑되더라도 영상의 왜곡을 초래하지 않음을 고려하여 제2 최대 밝기값(Max2)을 결정하였다. 따라서, 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 이상의 밝기값이 실제로 클리핑되더라도 영상의 왜곡이 발생하지 않는다. 따라서, 이 경우에는 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호(f1)를 조정하지 않는다.
즉, 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)과 일치하는 출력값까지는 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호(f1)를 적용한다. 그리고, 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 이상의 출력값은 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)을 적용한다.
도 3c를 참조하면, 입력영상의 밝기에 파워 제어신호(f1)를 적용한 출력값의 최대 밝기값(X)이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 보다 큰 경우에도 도 3a의 경우와 같이 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호(f1)를 조정하는 경우이다.
여기서, Is는 제2 최대 밝기값(Max2) 보다 작은 임의의 값으로, Is값까지는 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호(f1)를 적용한다. 그리고, Is값 이후의 입력영의 밝기에서는 파워 제어신호(f1)를 적용한 출력값의 최대 밝기값(X)이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)으로 조정하며, 조정된 출력값에 대응하도록 파워 제어신호(f1)를 조정한다. 이때, Is는 출력영상의 왜곡이 발생하지 않을 정도의 임의의 밝기값으로, 도 3c에서는 Is값을 제2 최대 밝기값(Max2)의 80%가 되는 값으로 하였다.
따라서, Is값 이후의 입력영상의 출력값의 최대 밝기값(X)을 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)인 '1'로 노말라이즈하여 생성부(240)에서 생성된 파워 제어신호(f1)를 조정함으로써, 파워 제어신호(f1)가 증가되도록 조정된다. 즉, 입력영상의 출력값의 최대 밝기값(X)과 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)의 차(X-A)에 비례하여 입력영상의 출력값이 감소되는 것만큼 파워 제어신호(f1)는 증가되도록 조정된다. 파워 제어신호(f1)가 증가되도록 조정함으로써 광원의 파워는 증가된다.
이는 결정부(230)에서 제2 최대 밝기값(Max2)이 작게 결정됨으로써 파워 제어신호(f1)가 작게 생성되어 생성된 파워 제어신호(f1)가 적용된 입력영상의 밝기가 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 보다 큰 값을 가지게 된다. 따라서, 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 보다 큰 값을 갖는 입력영상의 밝기값들이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)으로 조정되도록 하며, 조정되는 값을 기초로 파워 제어신호(f1)가 증가되도록 파워 제어신호(f1)를 다시 조정한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화면 적응적인 파워 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 시간적으로 연속하여 입력되는 입력영상을 제1, 제2, 제3 입력영상을 예로 들어 설명한다. 이때, 제2 입력영상은 파워 제어신호 생성시 이용되는 입력영상이며, 제3 입력영상은 생성된 파워 제어신호가 적용되어 디스플레이되는 입력영상이며, 제1 입력영상은 제2 입력영상의 제2 최대 밝기값(Max2) 결정시 이용되는 입력영상이다.
도 4를 참조하면, 먼저 제2 입력영상의 히스토그램을 분석하여 제2 입력영상의 최대 밝기값을 결정한다(S501). 최대 밝기값의 픽셀 빈도값이 적더라도 이 밝기값을 최대 밝기값으로 결정하며, 이 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값(Max1)으로 한다.
이어, 제2 입력영상의 히스토그램에서 클리핑(clipping)될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단한다(S503). 여기서, 클리핑될 가능성이 있는 밝기들은, 생성부(240)에서 생성되는 광원의 파워를 제어하는 파워 제어신호를 제2 입력영상의 밝기에 적용할 경우, 디스플레이장치가 표현할 수 있는 최 대 밝기값(A) 이상의 밝기값을 갖음으로써 디스플레이장치에 표현되지 않을 가능성이 있는 밝기값들을 말한다.
클리핑될 가능성이 있는 밝기들은 제2 입력영상의 이전 입력영상인 제1 입력영상의 최대 밝기값보다 큰 밝기값을 갖는 밝기들이 될 수 있다. 따라서, 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되었는지 여부는 제1 입력영상의 최대 밝기값 보다 큰 밝기값들이 소정 영역에서 일정 픽셀 개수 이상 존재하는지 여부로 판단한다. 예를 들어, 입력영상에 7*3 윈도우를 설정하여 21개 픽셀 중 18개 이상 픽셀의 밝기가 제1 입력영상의 최대 밝기값 보다 크면, 제2 입력영상의 밝기값 중 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 소정 영역에 집중된 것으로 판단한다.
이어, 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중된 것으로 판단되지 않은 경우, 제1 문턱값을 이용하여 제2 최대 밝기값(Max2)을 결정한다(S505). 여기서, 제2 최대 밝기값(Max2)은 입력영상 디스플레이시 사용되는 광원의 파워의 크기를 낮추기 위해, 높은 밝기값은 갖으나 픽셀 빈도값이 적은 밝기값을 광원의 파워의 크기 결정시 고려하지 않고 결정되는 입력영상의 최대 밝기값이다. 그리고, 제1 문턱값은 임의의 픽셀 빈도값으로, 제1 문턱값 이하의 픽셀 빈도값을 갖는 밝기값은 제2 최대 밝기값(Max2) 결정시 고려되지 않도록 하기 위함이다.
클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중되지 않은 경우에는, 클리핑될 가능성이 있는 밝기들을 영상 디스플레이시 고려되지 않더라도 출력영상의 왜곡은 발생하지 않는다. 따라서, 이 경우에는 입력영상의 히스토그램에서 제1 문턱값과의 교점 중 최대 밝기값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정한다.
그러나, 클리핑될 가능성이 있는 밝기들이 소정 영역에 집중된 것으로 판단된 경우, 클리핑될 가능성이 있는 밝기들의 밝기 평균값(S)을 계산한다(S507). 이는 히스토그램에서 클리핑 될 가능성 있는 밝기들이 소정 영역에 집중된 경우, 클리핑 될 가능성 있는 밝기들이 실제로 클리핑되면 디스플레이되는 영상을 왜곡시킬 우려가 있기 때문이다.
따라서, 클리핑 될 가능성 있는 밝기들이 소정 영역에 집중된 경우, 광원의 파워의 크기를 줄이기 위해 제1 최대 밝기값(Max1)을 감소시키는 보정할 때 클리핑 될 가능성이 있는 밝기들의 값이 보정되는 최대 밝기값에 고려되도록 클리핑될 가능성이 있는 밝기들의 밝기 평균값(S)을 계산한다.
예를 들어, 7*3 윈도우를 설정한 경우에 있어서, 클리핑될 밝기들이 소정 영역에 집중된 경우 계산되는 밝기 평균값(S)은 윈도우내의 픽셀의 밝기 평균값이 된다. 여기서, 클리핑될 밝기의 픽셀들의 밝기값이 제1 최대 밝기값(Max1) 보정시 이용되도록 하기 위해서, 밝기 평균값 (S)뿐만 아니라 클리핑될 밝기들의 밝기 중간값을 이용할 수도 있다.
이어, 제2 입력영상의 히스토그램에서 제1 최대 밝기값(Max1)을 순차적으로 감소시키면서 밝기 평균값(S) 또는 교점 중 최대 밝기값까지 각 밝기값의 해당 픽셀 빈도값을 합산하며, 합산된 값이 제2 문턱값 이상인지 여부를 판단한다(S509).
이는 입력영상의 히스토그램에서 큰 픽셀 빈도값이 낮은 밝기값 쪽으로 치우쳐 있는 경우에 제1 문턱값과 교점 중 최대 밝기값을 갖는 밝기값과, 밝기 평균값 또는 중간값을 비교하여 큰 값을 제2 최대 밝기값으로 결정한다면 제2 최대 밝기값 (Max2)을 상대적으로 낮게 결정된다. 상대적으로 낮은 제2 최대 밝기값 이상에 위치하는 밝기값들 각각의 픽셀 빈도값은 적더라도 각각의 밝기값들의 픽셀 빈도값의 합산이 클 경우에는, 낮은 픽셀 빈도값을 갖는 높은 밝기값들이 디스플레이시 표현되지 않음으로써 영상이 왜곡이 발생할 수 있기 때문이다.
S509단계에서 판단결과 합산된 값이 제2 문턱값 이상이 아닌 경우, 밝기 평균값(S) 및 제1 문턱값을 이용하여 제2 최대 밝기값(Max2)을 결정한다(S511). 이때, 제2 최대 밝기값(Max2)은 제1 문턱값과 교점 중 최대 밝기값, 및 밝기 평균값 (S)중 큰 값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정한다.
S509단계에서 판단결과 합산된 값이 제2 문턱값 이상이 아닌 경우는 밝기 평균값(S) 또는 교점 중 최대 밝기값 이후의 밝기값에 해당하는 픽셀 빈도값이 크지 않은 경우이다. 따라서, 밝기 평균값(S)과 제1 문턱값만을 고려하여 제2 최대 밝기값(Max2)을 결정하여 광원의 파워의 크기를 감소시키더라도 출력영상의 왜곡이 발생하지 않는다.
그러나, S509단계에서 판단결과 합산된 값이 제2 문턱값 이상인 경우, 합산된 값이 제2 문턱값과 일치하는 점의 밝기값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정한다(S513). 합산된 값이 제2 문턱값 이상인 경우는 밝기 평균값(S) 또는 교점 중 최대 밝기값 이후에 존재하는 밝기값들의 픽셀 빈도가 크지 경우이다. 즉, 제2 입력영상의 히스토그램에서 큰 픽셀 빈도값이 밝기값이 낮은 쪽으로 치우쳐 있는 경우로서 제2 최대 밝기값(Max2)을 교점 중 최대 밝기값 또는 밝기 평균값(S)을 이용하여 결정할 경우, 제2 최대 밝기값(Max2) 이후의 밝기값에 해당하는 픽셀 빈도 합산 값이 크기 때문에 출력영상의 왜곡을 초래할 수 있다.
따라서, 광원 파워 제어신호 생성시 밝기 평균값(S) 또는 교점 중 최대 밝기값 이후에 존재하는 밝기값들을 고려할 필요가 있다. 제1 최대 밝기값(Max1)에서 밝기값을 순차적으로 감소시키면서 각 밝기값에 해당하는 픽셀 빈도값을 순차적으로 합산한 값이 제2 문턱값과 일치하게 되는 때의 밝기값을 제2 최대 밝기값(Max2)으로 결정한다.
이어, 결정된 제2 최대 밝기값(Max2) 및 제1 최대 밝기값(Max1)을 이용하여 파워 제어신호(f1)를 생성한다(S515). 파워 제어신호(f1)는 결정부(220)에서 결정된 제2 최대 밝기값(max2)을 제1 최대 밝기값(Max1)으로 나눈 값으로 한다. 여기서, 제1 최대 밝기값(Max1)은 보정되기 전의 제2 입력영상의 최대 밝기값이고, 제2 최대 밝기값(Max2)은 높은 밝기값들 중 픽셀 빈도값이 적은 밝기값을 클리핑한 후 결정된 최대 밝기값이다.
따라서, 제2 최대 밝기값(Max2)은 제1 최대 밝기값(Max1)보다 작은 값을 가지므로 생성된 파워 제어신호(f1)는 '1'보다 작은 값을 갖는다. '1'보다 작은 파워 제어신호(f1)가 제3 입력영상 디스플레이시 사용되는 광원의 파워에 적용됨으로써 광원의 파워를 줄일 수 있다.
생성된 파워 제어신호(f1)를 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)을 이용하여 조정한다(S517). 생성된 파워 제어신호(f1)를 적용하여 광원의 파워의 크기를 감소시킬 경우, 제3 입력영상 디스플레이시 제3 입력영상의 밝기가 감소되지 않도록 파워 제어신호(f1)에 의해서 광원이 감소되는 만큼 입력영상의 밝기를 증가시키는 보 상이 필요하다.
이때, 제3 입력영상의 밝기를 파워 제어신호(f1)의 역수에 비례하게 증가시켜 제3 입력영상의 출력값의 최대 밝기값(X)이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 보다 크거나 작은 경우, 출력값들의 최대값(X)이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A)과 일치되도록 파워 제어신호(f1)를 조정한다.
출력값들의 최대 밝기값(X)이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 보다 큰 경우, 디스플레이장치가 표현할 수 없는 밝기값을 갖는 영상이 입력되는 것으로 이 영상을 디스플레이장치가 표현할 수 없다.
반면, 출력값들의 최대 밝기값(X)이 디스플레이장치의 최대 밝기값(A) 보다 작은 경우, 디스플레이장치가 표현할 수 있는 최대 밝기값(A)까지 출력값들의 최대 밝기값(X)을 증가시키도록 입력영상을 조정하고, 조정된 입력영상의 밝기에 대응하도록 파워 제어신호(f1)를 조정한다. 따라서, 입력영상의 밝기가 증가되는 만큼 광원의 파워의 크기를 더 줄일 수 있게 된다.
이어, 조정된 파워 제어신호(f2)를 적용하여 입력영상을 출력한다(S519). 보상부(260)는 제2 입력영상의 히스토그램을 이용하여 생성된 파워 제어신호(f2)의 역수를 제3 입력영상에 적용하여 제3 입력영상의 밝기를 증가시킨다. 즉, 광원의 파워에 파워 제어신호가(f2) 적용되어 광원의 파워의 크기가 감소됨으로써 제3 입력영상의 밝기가 감소되는 것을 방지하기 위하여, 파워 제어신호(f2)의 역수를 제3 입력영상에 적용하여 밝기를 증가시킨다.
그리고, 조정된 파워 제어신호(f2)를 광원에 적용하여 광원의 파워의 크기를 감소시킨다. 증가되도록 보상된 제3 입력영상의 밝기값과 감소된 광원의 파워를 곱하여 출력영상의 밝기를 결정한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 입력 화면의 히스토그램에 따른 최대 밝기를 고려하여 광원의 파워의 크기를 감소시킴으로써 광원의 소비전력을 줄일 수 있다.
특히, 모바일(mobile) 디스플레이장치에서 소비전력의 감소로 장치의 사용시간을 증가시킬 수 있으며, 대형 디스플레이장치에서는 화면이 커짐에 따라 증가하는 전력소모량을 감소시킬 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (22)

  1. 시간적으로 연속하여 입력되는 제1, 제2, 제3 입력영상을 이용하여 상기 제3 입력영상의 디스플레이시 사용되는 광원의 파워를 조절하는 화면 적응적인 파워 제어 장치에 있어서,
    상기 제2 입력영상의 히스토그램을 생성 및 분석하여 상기 제2 입력영상의 최대 밝기값을 갖는 제1 최대 밝기값을 검출하는 히스토그램 분석부;
    생성된 상기 히스토그램에서 임의의 픽셀 빈도값을 갖는 제1 문턱값과의 교점을 검출하며, 검출된 상기 교점들 중 최대 밝기값을 제2 최대 밝기값으로 결정하는 결정부;
    상기 제2 최대 밝기값을 상기 제1 최대 밝기값으로 나눈 값에 기초하여 상기 광원의 파워를 조절하는 파워 제어신호를 생성하는 생성부; 및
    상기 파워 제어신호의 적용으로 상기 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하게 디스플레이되도록 상기 제3 입력영상의 밝기를 증가시키는 보상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 장치.
  2. 시간적으로 연속하여 입력되는 제1, 제2, 제3 입력영상을 이용하여 상기 제3 입력영상의 디스플레이시 사용되는 광원의 파워를 조절하는 화면 적응적인 파워 제어 장치에 있어서,
    상기 제2 입력영상의 히스토그램을 생성 및 분석하여 상기 제2 입력영상의 최대 밝기값을 갖는 제1 최대 밝기값을 검출하는 히스토그램 분석부;
    상기 제2 입력영상의 히스토그램에서 상기 제2 입력영상 디스플레이시 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단하는 판단부;
    상기 밝기값들이 화면의 소정영역에 집중된 것으로 판단된 경우, 상기 소정영역의 밝기값들의 평균값 및 중간값 중 어느 하나를 계산하는 계산부;
    상기 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값, 임의의 픽셀 빈도값을 갖는 제1 문턱값 및 제2 문턱값을 이용하여 상기 제1 최대 밝기값을 보정한 제2 최대 밝기값을 결정하는 결정부;
    상기 제2 최대 밝기값을 상기 제1 최대 밝기값으로 나눈 값에 기초하여 상기 광원의 파워를 조절하는 파워 제어신호를 생성하는 생성부;
    상기 파워 제어신호의 적용으로 상기 광원의 파워가 감소되는 것에 반비례하게 증가된 상기 제2 입력영상의 밝기값들, 및 상기 제1 내지 제3 입력영상이 디스플레이되는 디스플레이장치의 최대 밝기값을 이용하여 상기 파워 제어신호를 조정하는 조정부; 및
    상기 조정된 파워 제어신호의 적용으로 상기 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하게 디스플레이되도록 상기 제3 입력영상의 밝기를 증가시키는 보상부;를 포함하는 것을 특징으로 화면 적응적인 파워 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들은, 상기 생성된 파워 제어신호를 상기 제2 입력영상의 밝기에 적용할 경우 상기 제1 내지 제3 입력영상이 디스플레이되는 디스플레이장치의 최대 밝기값 이상의 밝기값들인 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단은 상기 소정 영역에서 상기 제1 입력영상의 제2 최대 밝기값 보다 큰 값을 갖는 밝기값들이 일정 개수 이상 존재하는지 여부로 판단하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 결정부는,
    상기 생성된 히스토그램과 상기 제1 문턱값의 교점들 중 최대 밝기값과 상기 평균값 및 상기 중간값 중 어느 하나의 값을 비교하며, 상기 비교결과 큰 값을 제2 최대 밝기값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 결정부는,
    상기 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값, 및 상기 교점들 중 최대 밝기값 이상의 밝기값 영역에서의 빈도값의 합이 제2 문턱값 이상인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 빈도값의 합이 상기 제2 문턱값 이상인 경우, 상기 제2 최대 밝기값을 순차적으로 감소시키면서 각 밝기값들에 해당하는 빈도값을 합산한 값이 상기 제2 문턱값과 일치하는 점의 밝기값을 제2 최대 밝기값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 작은 경우, 상기 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값과 일치하도록 상기 제2 입력영상의 밝기값들을 조정하는 값에 기초하여 상기 파워 제어신호를 조정하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 경우, 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 밝기값을 갖는 상기 제2 입력영상의 밝기값은 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값으로 조정하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 조정부는,
    상기 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 경우, 소정 밝기값 이상에서만 상기 증가된 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값과 일치하도록 상기 제2 입력영상의 밝기값들을 조정하는 값에 기초하여 상기 생성된 파워 제어신호를 조정하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소정 밝기값은 상기 제2 최대 밝기값의 약 0.8배의 밝기값인 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어장치.
  12. 시간적으로 연속하여 입력되는 제1, 제2, 제3 입력영상을 이용하여 상기 제3 입력영상의 디스플레이시 사용되는 광원의 파워를 조절하는 파워 제어 장치에 있어서,
    상기 제2 입력영상의 히스토그램을 생성 및 분석하여 상기 제2 입력영상의 최대 밝기값을 검출하며, 상기 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값으로 결정하는 단계;
    생성된 상기 히스토그램에서 임의의 픽셀 빈도값을 갖는 제1 문턱값과의 교점을 검출하며, 검출된 상기 교점 중 최대 밝기값을 제2 최대 밝기값으로 결정하는 단계;
    상기 제2 최대 밝기값을 상기 제1 최대 밝기값으로 나눈 값에 기초하여 상기 광원의 파워를 조절하는 파워 제어신호를 생성하는 단계; 및
    상기 파워 제어신호의 적용으로 상기 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하게 디스플레이되도록 상기 제3 입력영상의 밝기를 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 방법.
  13. 시간적으로 연속하여 입력되는 제1, 제2, 제3 입력영상을 이용하여 상기 제3 입력영상의 디스플레이시 사용되는 광원의 파워를 조절하는 파워 제어 장치에 있어서,
    (a)상기 제2 입력영상의 히스토그램을 생성 및 분석하여 상기 제2 입력영상의 최대 밝기값을 검출하며, 상기 최대 밝기값을 제1 최대 밝기값으로 결정하는 단계;
    (b)상기 제2 입력영상의 히스토그램에서 상기 제2 입력영상의 디스플레이시 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단하는 단계;
    (c)상기 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중된 것으로 판단된 경우, 상기 소정 영역의 밝기값들의 평균값 및 중간값 중 어느 하나를 계산하는 단계;
    (d)상기 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값, 임의의 픽셀 빈도값을 갖는 제1 문턱값 및 제2 문턱값을 이용하여 상기 제1 최대 밝기값을 보정한 제2 최대 밝기값을 결정하는 결정부;
    (e)상기 제2 최대 밝기값을 상기 제1 최대 밝기값으로 나눈 값에 기초하여 상기 광원의 파워를 조절하는 파워 제어신호를 생성하는 단계;
    (f)상기 파워 제어신호의 적용으로 상기 광원의 파워가 감소되는 것에 반비례하게 증가된 상기 제2 입력영상의 밝기값들과, 제1 내지 제3 입력영상이 디스플레이되는 디스플레이장치의 최대 밝기값을 이용하여 상기 파워 제어신호를 조정하는 단계; 및
    (g)상기 조정된 파워 제어신호의 적용으로 상기 광원의 파워가 감소하는 것에 반비례하게 디스플레이되도록 상기 제3 입력영상의 밝기를 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들은 상기 생성된 파워 제어신호를 제2 입력영상의 밝기에 적용할 경우, 상기 제1 내지 제3 입력영상이 디스플레이되는 디스플레이장치가 표현할 수 있는 최대 밝기값 이상의 밝기값들인 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    상기 소정 영역에서 상기 제1 입력영상의 제2 최대 밝기값 보다 큰 값을 갖는 밝기값들이 일정 개수 이상 존재하는지 여부로 상기 클리핑될 가능성이 있는 밝기값들이 화면의 소정 영역에 집중되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    상기 생성된 히스토그램과 상기 제1 문턱값의 교점들 중 최대 밝기값과 상기 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값을 비교하며, 상기 비교결과 큰 값을 제2 최대 밝기값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    상기 생성된 히스토그램과 상기 제1 문턱값의 교점들 중 최대 밝기값, 및 상기 평균값 및 중간값 중 어느 하나의 값 이상의 밝기값 영역에서의 빈도값의 합이 제2 문턱값 이상인지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 빈도값의 합이 상기 제2 문턱값 이상인 경우, 상기 제2 최대 밝기값을 순차적으로 감소시키면서 각 밝기값들에 해당하는 빈도값을 합산한 값이 상기 제2 문턱값과 일치하는 점의 밝기값을 제2 최대 밝기값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 (f)단계는,
    상기 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 작은 경우, 상기 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값과 일치하도록 상기 제2 입력영상의 밝기값들을 조정하는 값에 기초하여 상기 파워 제어신호를 조정하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 (f)단계는,
    상기 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 경우, 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 밝기값을 갖는 상기 제2 입력영상의 밝기값은 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값으로 조정하는 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어방법.
  21. 제13에 있어서,
    상기 (f)단계는,
    상기 증가된 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값 보다 큰 경우, 소정 밝기값 이상에서만 상기 제2 입력영상의 최대 밝기값이 상기 디스플레이장치의 최대 밝기값과 일치하도록 상기 제2 입력영상의 밝기값들을 조정하는 값에 기초하여 상기 생성된 파워 제어신호를 조정하는 것을 특징으로 하 는 화면 적응적인 파워 제어방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 소정 밝기값은 상기 제2 최대 밝기값의 약 0.8배의 밝기값인 것을 특징으로 하는 화면 적응적인 파워 제어방법.
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