KR100710258B1

KR100710258B1 - 디스플레이 장치의 계조 조절 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100710258B1
Application number: KR1020050046722A
Authority: KR
Inventors: 배문식; 송우진; 황규영; 최영석; 이태희; 김광훈; 박종준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2007-04-20
Also published as: EP1729527A2; EP1729527A3; CN100501833C; US20060274217A1; CN1873770A; KR20060124985A

Abstract

본 발명은 사람의 시각적 특성을 고려한 최적의 계조 조정을 위한 것으로, 수신된 영상신호의 계조 데이터를 근거로 하여 기저장된 근사함수들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 근사함수를 근거로 하여 상기 수신된 영상신호의 계조를 조절하는 곡선 적합부와; 상기 곡선 적합부에서 출력된 각 픽셀별 영상신호의 오차를 근접한 픽셀들에 확산시키는 오차확산부를 포함한다.

감마 보정, 오차확산, UDAM, 계조곡선

Description

디스플레이 장치의 계조 조절 장치 및 방법{Apparatus and method for regulating tone of video signal in a display device}

도 1은 본 발명의 계조 조절 장치를 포함하는 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 블록도,

도 2는 도 1의 계조 조절 장치를 나타낸 블록도,

도 3은 선형적인 계조 곡선을 나타낸 도면,

도 4는 개선된 계조 곡선을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 오차확산을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

110 : 곡선 적합부 120 : 라인 버퍼

130 : 오차확산부 140 : 인터페이스부

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 최적의 계조 조정을 위한 계조 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.

소비자의 생활 수준이 높아지면서 수십 년간 이어져 내려온 기존의 TV 개념 에서 탈피하여 멀티 미디어, 대화면, 고화질, 제품 디자인 등이 TV 제품 구매에 중요한 요소가 되었다. 이에 따라 최근 LCD projection TV가 대형 고화질 TV 시장에서 주도적 위치로 성장하게 되었다. 디스플레이 장치의 발전과 함께 TV 송신 방식의 발전은 디지털 TV 방송을 가능하게 만들었고, 이를 통해 쌍방향 정보 교환을 통한 여러 새로운 방송 서비스와 고화질, 고해상도의 방송이 가능하게 되었다. 따라서, 대화면 디지털 TV에서는 지금까지 사용되던 것보다 더욱 정교하고 성능이 좋은 화질을 얻기 위한 계조 조정 방법이 필요하게 되었다.

감마 보정(gamma correction)은 영상의 계조(tone)를 조정하여 사람이 보기에 더 좋은 영상을 만들어 내는 것으로 디스플레이 장치의 특성 및 인간의 시각 특성, 그리고 재생되는 영상의 특성 등 여러 가지 요소들을 고려해야 한다. 그리고 감마 보정은 디스플레이 장치의 비선형적인 특성을 보상하는 동시에 영상이 재생되는 환경을 고려해 영상의 계조를 조정함으로써 영상의 화질을 향상시키는 기법이다. 감마 보정을 위해서는 우선 디스플레이 장치의 감마 특성에 대한 분석이 필요한데, 대화면 LCD projection TV의 감마 특성에 대한 분석은 아직 미흡한 것이 현실이다. 따라서 대화면 디지털 TV의 화질 개선을 위해서는 다양한 디스플레이 장치들의 감마 특성에 관한 연구는 필수적인 일이라 할 수 있다. 디지털 감마 보정은 기본적으로 디지털 신호 값을 다른 디지털 신호값으로 대체하는 과정인데, 이 과정에서 디지털 신호의 비트 수의 제한으로 인해 계조가 과도하게 증폭될 수 있다. 즉, 디지털 신호의 감마 보정은 주어진 계조를 새로운 계조로 양자화(Quantization)하는 것과 동일하기 때문에 이 현상을 양자화 노이즈(Quantization Noise)라고 부 른다. 양자화 노이즈(Quantization Noise)는 화면 상에서는 등고선 형상과 유사하게 나타나므로 윤곽(Contour) 현상이라고도 부르는데, 특히 밝기가 부드럽게 변하는 영역에서 두드러지게 보이게 된다.

또한, 최적의 계조를 찾기 위해서는 반드시 인간의 시각 특성까지도 고려해야 한다. 왜냐하면, 인간 시각의 경우는 디스플레이 장치가 디스플레이 되는 주위 조건에 따라 매우 민감한 영향을 받으므로 주위 조명 및 배경 조건에 따른 인간 시각 특성 연구가 선행되어야만 시청자를 최대한 만족 시킬 수 있는 계조 조정이 가능하기 때문이다.

본 발명은 상술한 종래 기술들의 단점을 보완하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사람의 시각적 특성을 고려한 최적의 계조 조정을 위한 계조 조절 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 계조 조절 장치는, 수신된 영상신호의 계조 데이터를 근거로 하여 기저장된 근사함수들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 근사함수를 근거로 하여 상기 수신된 영상신호의 계조를 조절하는 곡선 적합부와; 상기 곡선 적합부에서 출력된 각 픽셀별 영상신호의 오차를 근접한 픽셀들에 확산시키는 오차확산부를 포함한다.

상기 곡선 적합부는, 상기 계조 데이터와 상기 기저장된 근사함수 값과의 차이를 계산하고, 상기 계조 데이터와 상기 기저장된 근사함수 값의 차가 가장 작은 상기 근사함수를 선택한다. 또한, 상기 곡선 적합부는 8비트의 상기 영상신호를 16비트의 영상신호로 변환한다.

본 발명의 계조 조절장치는, 상기 곡선 적합부에서 출력된 영상신호를 각 픽셀별로 양자화하는 양자화부와, 상기 곡선 적합부에서 출력된 상기 영상신호를 4개의 라인을 통해 수신 및 저장하는 라인 버퍼와, 상기 곡선 적합부에 저장된 상기 근사함수들을 업데이트하는 컨트롤러를 더 포함한다.

상기 양자화부는, 상기 영상신호를 1024개의 계조 레벨에 따라 양자화한다. 상기 양자화부는 상기 곡선 적합부에서 출력된 16비트의 상기 영상신호를 10비트의 데이터로 양자화한다. 또한, 상기 양자화부는 상기 16비트의 영상신호 중에서 최하위 5비트 성분을 제거한다.

상기 오차확산부는, 상기 영상신호의 최하위 5비트 성분을 근접한 픽셀들에 확산시킨다.

본 발명의 디스플레이 장치는, 다수의 계조 곡선을 저장하는 메모리와; 수신된 영상신호의 계조 데이터를 근거로 하여 상기 저장된 계조 곡선 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 계조 곡선을 근거로 하여 상기 수신된 영상신호의 계조를 조절하는 계조 조절부와; 상기 메모리에 저장된 상기 계조 곡선을 업데이트하는 컨트롤러를 포함한다.

상기 계조 조절부는, 상기 수신된 영상신호의 계조 데이터를 근거로 하여 상기 저장된 계조 곡선들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 계조 곡선을 근거로 하여 상기 수신된 영상신호의 계조를 조절하는 곡선 적합부와; 상기 곡선 적합부에서 출 력된 영상신호를 각 픽셀별로 양자화하는 양자화부와; 해당 픽셀의 상기 양자화된 영상신호의 오차를 근접한 픽셀들에 확산시키는 오차확산부를 포함한다.

본 발명의 계조 조절 방법은, 수신된 영상신호의 계조 데이터를 검출하는 단계와; 상기 검출된 계조 데이터를 근거로 하여 기설정된 근사함수들 중 하나를 선택하는 단계와; 상기 선택된 근사함수를 근거로 하여 상기 수신된 영상신호의 계조를 조절하는 단계를 포함한다.

상기 수신된 영상신호의 계조 데이터를 검출하는 단계는, 계조 레벨에 따라 검출될 계조 데이터의 개수를 결정하는 단계와; 상기 결정된 개수에 따라 상기 계조 데이터를 검출하는 단계를 포함한다.

상기 검출된 계조 데이터를 근거로 하여 기설정된 근사함수들 중 하나를 선택하는 단계는, 상기 검출된 계조 데이터와 상기 기설정된 근사함수 값과의 차이를 계산하는 단계와; 상기 계조 데이터와 상기 기설정된 근사함수 값의 차가 가장 작은 상기 근사함수를 선택하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 계조 조절 장치는 UDAM(Universal Display Adjustment Module) 칩(10)과 UDAM 소프트웨어(software)를 포함한다. 상기 UDAM 칩(10)은 보정 오차 확산(Correction Error Diffusion) 기능을 수행하고, 상기 UDAM 소프트웨어는 곡선 적합 기능을 수행하여 최적 계조 곡선을 구해내는 프로그램이다. 지금부터는 상기 UDAM 칩(10)과 상기 UDAM 소프트웨어 각각에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

상기 UDAM 칩(10)은 LCD, PDP 등을 사용한 다양한 디스플레이 환경(TV, monitor, projection, projector 등)에서 계조조정 후에 발생하는 영상의 윤곽(contour)을 제거하는 기능을 한다.

영상에 윤곽(contour)이 발생하는 이유는 계조조정 과정에서 계조부족으로 인한 양자화 노이즈(quantization noise)가 발생하기 때문인데 상기 UDAM 칩(10)에서는 이를 보정 오차 확산(Correction Error Diffusion) 알고리즘을 이용하여 제거한다.

또한 상기 UDAM 칩(10)은 계조 곡선에 대한 룩업 테이블(look-up table: LUT)을 포함하고 있으며 이 LUT의 값을 마이크로 컨트롤러(micro-controller)(30)와의 통신을 통하여 변경시킬 수 있다. 이를 위하여 상기 UDAM 칩(10)은 통신을 위한 4-wire 씨리얼 인터페이스(serial interface)를 제공한다.

상기 UDAM 칩(10)은 FPGA로 구현이 된 상황이지만 상기 UDAM 칩(10)에 대한 이해를 돕기 위해 상기 UDAM 칩(10)을 ASIC으로 구현하였을 경우를 예상하여 설명을 하도록 한다. 상기 UDAM 칩(10)은 RGB 24bit를 입력으로 받아 RGB 30bit를 출력으로 내보낸다. 이것은 본 발명에서 LCD Projection TV를 위한 UDAM 칩을 제작하는 과정에서 LCD Projection TV의 신호 형식에 맞추어진 값으로 추후에 입출력의 형식이 다른 디스플레이 매체에 적용될 경우 상기 UDAM 칩의 입출력 부분만 간단히 변경하여 사용 가능하다. 그리고 1280x720으로 정해져 있는 해상도는 현재 제작된 UDAM 칩(10)이 지원할 수 있는 최대 해상도이지만 상기 UDAM 칩(10) 내에 라인 버퍼(line-buffer)의 크기만 늘여주는 과정을 통해 더 높은 해상도를 지원할 수 있게 된다.

그리고 상기 UDAM 칩(10)은 주요 기능인 보정 오차 확산과 함께 계조 곡선에 대한 LUT도 포함하고 있고 4-wire 씨리얼 인터페이스(Serial Interface)를 통하여 이를 자유롭게 변경할 수 있다. 이때 보정 오차 확산을 위해서는 LUT에 들어있는 계조 값이 출력의 10bit보다 높은 정밀도(precision)를 가져야 하는데 상기 UDAM 칩(10)에서는 LUT에 15bit의 정밀도(precision)를 갖는 계조 곡선을 저장할 수 있다.

디스플레이 기기들은 여러가지 사용 목적(TV, monitor, projector 등)에 따라 신호의 흐름이 달라지기 때문에 이러한 기기들에 대하여 범용적으로 이용할 수 있는 칩의 위치는 지극히 한정되어 있다. 하지만 계조 조정 및 이와 관련된 보정 오차 확산 기능을 수행하는 상기 UDAM 칩(10)은 디스플레이 패널의 특성과 매우 밀접하게 관련되어 있기 때문에 디스플레이 패널을 구동하는 드라이버 보드 내에 존재해야 하고, 일반적으로 어떤 목적의 디스플레이 기기던 디스플레이 패널 바로 앞 단에는 그 패널을 위한 드라이버 보드가 존재하게 되므로 상기 UDAM 칩은 자연스럽게 다양한 디스플레이 기기에 대하여 범용적으로 이용할 수 있는 칩이 된다.

도 1은 본 발명의 UDAM 칩을 포함하는 LCD Projection TV의 예를 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, LCD Projection TV의 드라이버 보드(50)는 계조 조정을 위해 'L3E07050KOB Gamma 칩'과 같은 감마 칩(20)을 이용하고 있다. 이때 상기 UDAM 칩(10)을 이용하기 위해서는 기존의 드라이버 보드 구조를 바꾸지 않고 기존 계조 조정 디바이스의 앞 단에 UDAM 칩(10)을 삽입하여 주고 기존 계조 조 정 디바이스에서 계조 조정 기능을 제거(disable) 시켜주기만 하면 된다.

상기 UDAM 소프트웨어는 8 point에서의 샘플로 곡선 적합(Curve Fitting)을 수행하여 R, G, B, 각각의 계조 조정 곡선을 만들어 낸다. 이렇게 만들어진 룩업 테이블(look-up table) 형태의 정보는 RS-232 직렬 통신을 통해 출력된다. 그리고 상기 UDAM 칩(10)에서는 4-wire 직렬 통신 방법으로 계조 조정 곡선 정보를 받아들인다. 그렇기 때문에 상기 UDAM 소프트웨어와 상기 UDAM 칩(10) 사이에서 RS-232 직렬 통신으로 데이터를 받아들여 4-wire 직렬 통신 방법으로 출력이 가능한 마이크로 컨트롤러(30)가 필요하다.

UDAM 테스트 보드(Test Board)에서는 ATmel의 마이크로 프로세서(micro processor)(30)인 ATmga 128을 사용하여 이 과정을 수행한다. 4-wire 직렬 통신 방법에 대한 설명은 위에서 한 바와 같고, RS-232 직렬 통신 방법은 UDAM 소프트웨어 부분에서 설명이 될 것이다. RS-232 에서는 1byte 단위로만 통신이 가능하다. 이 때문에 UDAM 소프트웨어에서는 2¹⁵ scale의 실제 데이터를 최상위 비트가 '0'인 2byte 신호로 만들어서 상위 1 byte를 먼저, 그리고 하위 1 byte를 나중에 보내는 것으로 신호를 전송한다. 그런데 RS-232 통신 프로토콜에서는 00000000₍₂₎을 통신을 중단하는 신호로 인식하므로 상위 1 byte가 00000000₍₂₎일 때는 11111111₍₂₎을 보냄으로써, 그리고 하위 1 byte인 경우는 11110000₍₂₎을 두 번 보냄으로써 대신한다.

이 때문에 마이크로 프로세서(Micro processor)는 들어오는 신호가 원 신호 의 상위 byte인지, 하위 byte인지를 분석하여 상위 byte가 11111111₍₂₎일 때는 00000000₍₂₎으로 바꾸어 주고, 하위 byte가 11110000₍₂₎일 때는 다음에 들어오는 신호를 보고 11110000₍₂₎인지 00000000₍₂₎ 인지를 판단하게 된다. 모든 데이터의 전송이 끝났을 때는 11110001₍₂₎ 가 들어오므로 상위 byte의 신호가 들어와야 할 때 이 신호가 들어오면 모든 전송이 끝났음을 인식한다.

이렇게 모든 데이터를 상기 마이크로 컨트롤러(30)가 전송 받았다면 이 데이터들을 EEPROM과 같은 메모리에 저장한다. 그리고 4-wire 직렬 통신을 통해 이 데이터를 모두 전송한다. 4-wire 직렬 통신 방법은 위에서 설명한 바와 같은데, 실제 하위 3-wire는 SPI (Serial Peripheral Interface) 직렬 통신과 아주 유사하다. SPI 직렬 통신은 근거리용 직렬 통신 규격으로 고속 동기식 직렬 통신 방법이다. 상기 마이크로 컨트롤러(30)에서는 데이터 전송만 하면 되므로 SPI 직렬 통신 방법의 마스터 모드(Master mode)만을 사용한다. SPI 직렬 통신은 클럭을 항상 마스터(master)가 발생하고, LSB부터 전송할 수도 있고 MSB부터 전송할 수도 있다. 앞서 언급한 4-wire 통신 규격은 MSB부터 전송하는 방법과 같으며 하상 에지(edge)에서 데이터를 검출(detect)하는 모드(mode)와 같다. ATmega 128 마이크로 프로세서는 이 통신 규격을 지원하므로 이 방법을 이용하여 4-wire 직렬 통신을 수행한다.

4-wire로 모든 데이터의 전송을 끝냈을 경우 상기 UDAM 소프트웨어로 RS-232 직렬 포트를 통해 'x'를 리턴(return) 해주어 모든 통신이 끝났음을 알려준다. UDAM 테스트 보드에 사용된 마이크로 컨트롤러 보드(micro controller Board)는 리 셋 키를 누르면 현재 EEPROM에 저장되어 있는 계조 조정 곡선 정보를 4-wire 통신을 통해 전송한다.

지금부터는 상기 UDAM 칩(10)의 내부 구조를 기능 별로 살펴보도록 하겠다. 도 2는 상기 UDAM 칩의 내부를 나타낸 블록도이다. 곡선 적합부(curve fitting part)(110)는 각각 8비트(8bits/pixel)로 된 R/G/B 신호를 수신하고, 상기 수신된 R/G/B 신호로부터 밴딩 효과(banding effect)를 제거한다. 그리고, 상기 곡선 적합부(110)는 기 저장된 16비트의 룩업(look-up) 테이블을 근거로 하여 상기 수신된 R/G/B 신호를 각각 16비트(16bits/pixel)의 데이터로 변환한다. 상기 곡선 적합부(110)는 계조 조정 곡선 및 곡선 적합 결과를 룩업 테이블 형태로 저장하는 LUT 메모리를 포함한다. 상기 곡선 적합부(110)는 수신된 영상을 기저장된 계조 곡선들과 비교하고, 상기 수신된 영상의 감마 특성 정보와 가장 유사한 계조 곡선을 선택한다.

라인 버퍼(line buffer)(120)는 상기 곡선 적합부(110)에서 출력된 영상을 4개의 라인을 통해 수신하고 저장한다. 오차확산부(130)는 상기 라인 버퍼(120)에서 전송된 영상에 대해 오차 확산 기능을 수행하고, 계조 조정시 발생하는 양자화 노이즈에 의한 영상의 윤곽(contour)를 제거한다. 상기 오차확산부(130)는 오차 확산을 위해 현재 처리되고 있는 픽셀을 중심으로 주변필셀에 현재 처리되고 있는 픽셀의 하위 5비트를 주변 픽셀에 나누어서 더한 후, 하위 5비트와 오버플로워(overflow)용의 1비트가 제거된 10비트(10bits/pixel)의 영상신호를 출력한다.

인터페이스부(140)는 4개의 와이어(wire)를 통해 상기 드라이버 보드(50)의 외부의 마이크로 컨트롤러(microcontroller)(30)와의 통신을 담당한다. 통신을 통해 수신되는 내용은 외부 프로그램에서 만들어진 계조 곡선(Tone curve) 데이터이며 통신을 통하여 상기 곡선 적합부(110)의 LUT 메모리의 내용을 변경하게 된다.

본 발명에 따른 계조 조절 방법을 설명하면 다음과 같다.

컬러의 3대 구성요소 중 가장 중요한 영향을 미치는 것은　역시 밝기라 할 수 있으며, 이러한 밝기의 차이로 인해 생기는 색상들의 계조가 얼마나 연속적인가에 따라 그 이미지의 품질이 좌우된다. 만약 R,G,B 각 색상들이 어떤 밝기에 의한 차이가 없이 모두가 단색이라면 어떤 물체의 형상인지 알아 볼 수도 없게 된다. 그래서 어떤 이미지에서 밝기의 대비에 따른 전체적인 힘을 표현해 주는 이러한 톤을 가르치는 용어는 여러 가지 형태로 표현되고 있다. 밝기, 명도, 휘도, 키(Key)등 다양한 용어로 표현하지만 한결같은 공통점은 '밝고 어두움의 차이를 나타내는 계조를 가지고 있다'는 것을 내포하고 있다. 이러한 톤을 딱 떨어지게 분리해 이야기할 수는 없으나, 그레이 스케일(Gray Scale)은 톤을 가장 명확하게 보여 주고 있는 예이다. 그레이 스케일에는 가장 어두운 부분과 가장 밝은 부분이 공존하고 있는데, 이러한 밝기의 차이를 몇 단계로 나누어 톤을 판단하는 기준으로 사용하고 있다.

화면을 생동감 있게 만들어 주는 가장 중요한 요소는 일반적으로 '영상 동적영역(dynamic range)'이다. 비슷한 수준의 디스플레이 시스템을 비교 평가할 때에는 사실 명확히 검증할 수 없는 자그마한 해상도 차이보다는, 실제로 영상을 보면서 느끼는 '임팩트'가 더욱 중요한데, 높은 컨트라스트 비와 순간 순간의 피크 레벨을 명확히 표현해 주는 능력이 곧 영상의 '임팩트'를 좌우하게 된다. 예를 들어, 영화를 시청할 때, 어둠 속에서 점화되면서 날아가는 불 화살을 바라 본다고 했을 때, 불 덩어리가 실제로 현장에서 타고 있는 듯한 화염의 번뜩임 등이 대단한 생동감으로 느껴지기 위해서는, 밝아야 할 부분과 어두워야 할 부분이 아주 정확하고 세밀하게 구분되어 표현이 되어야만 한다. 영상 다이내믹 레인지가 높고 색 계조력이 높을 때 영상이 마치 실제 모습을 직접 눈으로 보는 것처럼 시원시원하게 보여진다. 또한, 흑 레벨이 '완전한 흑색(perfect black)' 으로 제대로 조정 되었을 때, 화면이 들뜨지 않고 차분히 가라 앉아 있는 느낌을 얻을 수 있다. 만약, 블랙 레벨이 높은 디스플레이 기기로 건축물들의 벽돌 모양이나, 성당 벽면 스테인글라스에 새겨진 아름다운 그림을 보게 되면 세세히 구분되지 못하고 뭉쳐져 보일 수 있게 된다.

그리고 영화를 즐길 때, 어두운 방에서는 아름답게 재현되는 밤의 장면들도 가정의 밝은 방에서 보게 되면 영상이 가지는 미묘한 밝고 어둠이 충분히 재현될 수 없는 경우가 많음을 경험하게 된다. 따라서, 밝은 조명아래의 공간에서 시청할 때, 상대적으로 어두운 장면의 밝기 레벨을 보정할 필요가 있다. 영상의 밝은 부분은 그대로 두고 어두운 부분의 재생 레벨을 올려 이를 보정하여 어두운 부분의 계조를 풍부하게 재현하게 하는 감마 보정 기술은 이미지 본래의 풍부한 계조를 가정의 밝은 방에서도 볼 수 있게 하여 기존의 영상에서는 볼 수 없었던 깊이 있는 영상을 감상할 수 있게 한다.

영상신호는 다른 신호(예: 음향신호)와 달리 기준 레벨이 정확히 정해져 있 다. 즉 어떤 밝기에 어느 정도의 레벨(크기)를 설정하느냐 하는 약속이 반드시 필요하게 된다. 이를테면 흑백의 경우를 놓고 볼 때, 제일 밝은 색의 기준과 제일 어두운 색의 기준을 잡아 놓고 그 사이에 선형적(linear)으로 밝기들이 존재하도록 한다. 만약 그러한 약속을 하지 않으면 방송국에서는 햇빛에 빛나는 스키장을 찍어 보냈는데 어둠이 깔린 것 같은 스키장처럼 보일 수도 있을 것이다.

이처럼 빛을 전기적인 신호로 바꾸는 카메라에서와 전기신호를 빛으로 바꾸는 역과정을 행하는 TV 수상기에서의 광전 변화 특성이 서로 다르고 선형적이지 않기 때문에 '감마보정'이라 불리는 보상 작업이 필요하게 된다.

TV 시스템의 감마는 카메라로 촬영한 화상을 재현하기 위하여 보상 되어야 한다. 이 보상은 카메라 내에서 이뤄지게 된다. TV 시스템의 감마 보정에 있어서 목표는 카메라에 입사되는 빛이 촬상관의 밝기와 비례하도록 하는 신호를 출력하는 것이다. 카메라에 입사되는 빛은 카메라 출력과 선형적(linear)관계로, 1/r의 지수형태로 보상되어야 한다. 이 지수(1/r)가 소위 말하는 카메라의 감마이다. TV 시스템의 감마 지수는 약 2.2 이다.

일반적인 브라운관(CRT) 방식의 TV는 입력 전압에 대한 출력 휘도(Luminance)가 선형적인 관계가 아닌 이유로 실제 영상 신호를 그대로 인가할 경우 실제 TV 에서는 어둡게 왜곡된 영상이 나오게 된다. 브라운관 방식을 사용한 TV는 모두 이런 성격을 가지게 되는데, 이러한 왜곡 현상을 보정하기 위해 TV에 인가하는 신호를 보정해 주면 시청자는 왜곡이 보정된 화면을 보게 된다.

일반적으로 감마 보정은 어둡거나 밝아서 이미지가 잘 보이지 않을 때 이미 지의 콘트라스트를 개선시키는 목적으로 많이 쓰인다. 예를 들어 어두운 부분이 있어서 물체의 구분이 힘든 이미지가 있을 때 감마 값을 낮춰주는 방향으로 보정해주면 어두운 부분의 콘트라스트를 향상시켜 물체의 구분을 쉽게 해준다.

현재 LG 전자 DND 사업부에서는 색온도(White Balance) 조정과 감마 보정이 동시에 이뤄지고 있다. RGB 각각의 데이터 값들을 조정하여 색온도가 9300 K이 되도록 16개의 지점에 대해서 감마 보정 작업은 수행된다.

LG LCD Projection TV감마 보정은 기본적으로 LCD 포화지점에서 R/G/B 감마값을 조정하고 White alance(W/B) 조정도 행하게 된다. 최대 밝기 지점(16 gray)를 기준으로 다음 gray의 감마 조정과 W/B 조정을 행함으로써 영상의 전 gray level에서 W/B가 일정하게 함을 목표로 하고 있다. 조정전의 16 gray 영상 패턴을 보면 흑과 백쪽의 신호가 포화되는 것을 볼 수 있으며 중간 중간에 W/B가 틀어짐도 확인할 수 있다. 그러나, 조정 후에는 전 gray level에서 W/B가 일정하고 gray 표현도 일정함을 확인 가능하다.

16개의 지점에 대해서만 감마 조정이 이루어 지고 있기 때문에 그 사이값들은 이웃하는 값들의 선형 보간법 (linear interpolation)에 의하여 얻어지게 된다. 결국, 도 3에서와 같이 구간별 선형적(piecewise linear)인 역 감마 (inverse gamma) 보정 커브를 얻을 수 밖에 없다.

이러한 보정 커브를 실제 모의 시뮬레이터 반영시켜 16 gray 레벨 패턴으로 확인해보면, 커브가 급격히 꺾이는 부분에서 발생하는 Banding Effect (계조의 변화가 부드럽지 않고 띠처럼 경계선이 보이는 현상)를 같이 쉽게 확인할 수 있다. 그런데 이러한 Banding Effect 현상은 실제 영상에 적용해보면, 마치 등고선 형상과 유사하게 나타나는 특징이 있다. 측정된 100세트 정도의 LCD Projection TV의 감마 커브 (gamma curve)의 개형을 살펴본 결과, 이러한 문제점은 주로 어두운 부분에서 많이 발생함을 확인할 수 있다. 따라서, 기존의 1차 방정식 꼴의 구간별 직선 (piecewise linear)형태의 감마 커브 (gamma curve)를 입력은 256레벨이고, 출력은 1024 레벨(10bit)의 최종 커브가 곡선형태로 개선해야만 한다.

디지털 비디오 신호에 대한 감마 보정은 기본적으로 디지털 신호값을 다른 디지털 신호값으로 대체하는 과정인데, 이 과정에서 디지털 신호의 비트 수의 제한으로 인해 감마 보정 이후의 계조 간격이 과도하게 증폭될 수 있다. 특히 사람의 눈이 예민하게 반응하는 피부 등의 영역에 나타날 때 심각한 화질 불만 사항이 될 수 있다. 16 계조의 감마 값을 실제로 그래프로 그려보면 약 100~256까지 bit 할당이 부족 하여 중간 중간에 데이터가 중복되어 양자화 노이즈(quantization noise)가 발생하게 된다.

본 발명의 UDAM (Universal Display Adjustment Module)은 최적의 계조 조정을 위해 개발한 영상 처리 시스템으로서, LCD, PDP, DLP 를 비롯한 모든 디스플레이 장치에서 사용가능한 장치이다. UDAM은 크게 UDAM 칩(UDAM chip)과 UDAM 소프트웨어로 구성되어 있으며, UDAM 칩(10)은 감마 보정 작업을 효율적으로 진행할 수 있고, 또한 감마 보정에 필요한 데이터는 PC의 시리얼 포트를 이용해 전송되므로 I/O도 매우 간단한 특성을 지닌다. 상기 UDAM 소프트웨어는 곡선 적합 기능을 이용하여 기존의 측정 데이터보다 더 적은 양의 데이터를 이용하여 계조 곡선을 구할 수 있는 특징을 가진다.

앞서 언급한 기존의 계조 조정 방법에서 발생하는 문제점 가운데 구간별 선형적(piecewise linear)인 감마 커브로 인해서 생기는 밴딩효과(Banding Effect)를 제거 하기 위해서 본 발명에서는 R,G,B 각 채널에 대해서 보상 LUT(Look-Up Table)이 생성되어 진다. 보상 LUT(Look-Up Table)을 생성하기 위해서 곡선 적합(Curve Fitting)이라는 알고리즘을 사용한다.

곡선 적합(Curve Fitting)은 이산적인 데이터가 주어졌을 때, 그들의 경향(trend)을 묘사할 수 있도록 도와준다. 그러기 위해서는 이산적인 데이터 사이에 있는 임의의 점에서 값을 추정해야 한다. 따라서, 중간 추정 값을 얻기 위해 데이터를 곡선으로 나타내야 하며 복잡한 함수를 단순화된 형식으로 만들 필요가 있다. 이 경우 임의 수의 이산점에서 그 함수의 값을 계산하고, 이러한 계산 값들로부터 보간법을 이용하여 보다 간단한 형태의 함수로 나타내야 한다. 최소제곱 근사법은 주어진 자료에 가장 적합한 근사함수를 구하는 방법인데, 여기서 오차는 주어진 자료와 근사함수와의 값의 차이를 제곱하여 모두 합한 것이다. 가장 적합한 근사함수를 구하는 방법에 대해 알아보면 아래와 같이 k차 다항식(polynomial)을 근사함수로 정의하고, 주어진 자료와의 차이를 오차(Error)로 둘 수 있다.

여기서 주어진 데이터 점들은 (x1, y1), (x2, y2),...(xn, yn)로 둘 수 있다.

최소제곱 근사법에서 최적의 해는 오차(Error)들의 제곱의 합을 최소화 시키는 근사 함수의 계수 값이 된다. 이것은 최소 제곱 근사법을 이용하여 주어진 데이터로부터 가장 근사한 곡선을 찾았다는 의미가 된다.

위 식을 k 차 근사 다항식의 계수 값으로 각각 미분한 값을 0으로 두면 다음과 같은 식들을 얻을 수 있다.

위 식들을 다시 전개해 보면, 다음과 같다.

위 식들을 다시 행렬 형태로 표현해 보면 다음과 같이 나타낼 수 있다.

위 식들은 Vandermonde Matrix로 표현될 수 있으며 아래와 같이 다시 표현 가능하다.

위 식과 같이 표현된 행렬 형태는 Y=XA로 다시 쓸 수 있으며, 양변에 X^T를 곱해주면 X^TY=X^TXA 가 되는데 이러한 형태를 정규 시스템(Normal System)이 부른다. 그리고 정규 시스템의 해를 최소 제곱 해(Least Square Solution)라고 한다. 최종적으로 근사 다항식의 계수 값 행렬은 다음과 같이 구해진다.

이렇게 구한 최적의 해를 첫번째식에 대입하여 근사 다항식을 구한 뒤,0~255의 값들을 입력

에 대입하면, 255개의 RGB 각 채널에 대한 LUT(Look-Up Table)를 생성 시킬 수 있게 된다. 이렇게 해서 결국엔, 몇 개의 측정 데이터 값들로부터 부드러운 근사 곡선을 얻을 수 있게 된다.

그런데 곡선 적합 (curve fitting)에 있어서, 근사 곡선이 주어진 데이터 값들을 얼마나 정확히 통과하느냐, 그리고 얼마나 그 경향을 부드럽게 묘사하느냐 하는 문제는 근사 곡선의 차수와 주어진 데이터들의 개수와 밀접한 관계가 있음을 실험을 통해 발견할 수 있다. 상기 측정 데이터 값의 개수는 수동 또는 자동으로 결정/선택될 수 있다.

다양한 상황에서의 실제 그래프 형태는 모의 실험 결과를 통해서 확인할 수 있다. 결론적으로 말하면, Matlab을 통한 모의 실험으로부터 데이터의 개수는 7개, 근사 다항식(polynomial)차수는 6차까지 가능함을 확인 할 수 있다. 데이터의 개수가 더 줄어들거나 차수가 더 높아지게 되면, 주어진 데이터를 정확히 통과하지 못하고, 벗어나는 경우가 많이 생기며 또한 곡선이 진동하는 현상까지 발생하여 좋은 성능을 기대할 수 없게 된다.

제안된 곡선 적합 (curve fitting) 기능으로 인해, 기존의 구간별 선형적 (piecewise linear)이었던 감마 곡선을 도 4에서와 같이 부드럽게 할 수 있었고, 또한 측정 데이터 수를 줄임으로써 생산 라인에서 감마 조정에 필요한 시간을 단축 시키면서 동시에 공정의 경량화를 가능케 하는데 기여할 것으로 예측된다.

상술한 바와 같이 모든 디스플레이 장치는 원하는 영상을 보기 위해 디스플레이 소자의 특성을 보정하고 역 감마 보정을 해주는 계조 조정 (tone adjustment) 과정을 거쳐야 한다. 계조 조정 과정 중 역 감마 보정은 기존의 CRT 디스플레이 장치의 특성에 맞추어 기본적으로 영상 소스 (source)에서 감마 보정을 해주던 것을 CRT가 아닌 디스플레이 장치에서 재 보정 해주는 과정이다. 계조 조정을 위해서는 디스플레이 소자의 특성을 파악하여 그 특성을 보상하는 동시에 역 감마 보정을 수행하는 계조 곡선(tone curve)을 구해내야 한다.

주어진 디스플레이 장치의 계조 조정 과정은 정확한 계조 곡선을 구하는 과정으로, 정확한 계조 곡선을 구하는 것뿐만 아니라 계조 곡선을 몇 bit의 데이터로 표현하는지도 계조 조정의 결과에 영향을 미친다. 현재 LCD Projection TV에서는 계조 곡선에 들어가는 입력과 출력은 각각 256 계조 (8-bit)과 1024 계조 (10-bit)의 디지털 데이터들이다. LCD Projection TV에서 10-bit의 계조 곡선은 TV를 볼 때 영상에 심한 윤곽(contour) 현상이 생길 정도로 큰 양자화 노이즈(quantization noise)를 발생시킨다.

계조 곡선의 중간 영역, 즉 입력의 계조가 100에서 220 정도가 되는 부근에서는 계조 곡선의 기울기가 매우 완만하여 1024 계조의 출력으로는 입력 계조의 변화를 모두 표현할 수가 없다. 부족한 출력 계조로 인해서 다른 입력이 동일한 출력으로 매핑되게 되며 이러한 양자화 노이즈(quantization noise)는 결과 영상에 윤곽(contour)을 발생시키게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 양자화 노이즈(quantization noise)를 사람이 느끼지 못할 수준으로 줄여야 한다. 이를 위해 계조 곡선의 출력 계조의 bit 수를 늘이는 방법이 있는데 이것은 기존의 하드웨어 설계를 모두 바꾸어야 한다는 단점과 LCD projection TV와 같이 소자 특성이 매우 급격한 기울기를 갖는 디스플레이 장치에서는 출력 계조의 bit 수를 매우 많이 할당 해주어야 한다는 문제가 있다.

본 발명에서는 위와 같은 문제를 해결하기 위해 기존의 출력 계조 수를 변화시키지 않고도 거의 완벽히 윤곽(contour)을 제거할 수 있는 오차 확산 (error diffusion) 기법을 적용한다.

오차 확산 기법은 하프토닝 분야의 한 기법이다. 하프토닝이란 많은 계조를 갖는 영상을 단지 흑과 백의 2 계조를 갖는 인쇄장치들에서 나타내기 위한 기법들이다. 만약 하프토닝을 이용하지 않고 영상을 단순히 2 계조로 나타내었다면 결과 영상에는 매우 심한 윤곽(contour)이 존재할 것이다. 하지만 하프토닝을 적용한 결과는 마치 여러 계조로 영상을 표현한 듯한 느낌을 준다.

이와 같이 하프토닝은 256 계조와 같이 많은 계조를 2 계조로 나타낼 때 발생하는 매우 큰 양자화 노이즈(quantization noise)를 효과적으로 사람이 인지하지 못하게 하는 기법이라고도 볼 수 있는데, 이 관점에서 출발하여 LCD Projection TV에서 발생하는 계조 부족으로 인한 윤곽(contour) 현상을 해결하기 위해 하프토닝의 기술을 응용한다.

하프토닝의 대표적인 두 기법으로는 순서 디더링 (Ordered Dithering)과 오 차 확산 (Error Diffusion) 기법이 있다. 순서 디더링이란 각 계조를 2 계조의 행렬로써 나타냄으로써 결과적으로 사람이 2 계조 만으로도 많은 계조를 느끼도록 하는 기법이다. 순서 디더링은 미리 정해놓은 행렬에 따라 각 계조에 대한 2진 값을 결정하기 때문에 속도가 매우 빠르다는 장점이 있으나 고정된 행렬에 의한 시각에 거슬리는 규칙적인 패턴이 발생한다는 단점이 있다.

하프토닝의 또 다른 대표적 기법이면서 본 발명에서 윤곽(contour)을 해결하기 위해 이용된 오차 확산 기법은 각 계조들을 2 계조로 나타내면서 발생하는 오차를 주위의 화소로 확산 시키는 기법으로 1975년에 Floyd와 Steinberg에 의해 제안되었다. 오차 확산 기법은 순서 디더링과 같은 하프토닝 방식에 비하여 월등히 뛰어난 화질을 제공할 뿐만 아니라 모든 계조를 표현할 수 있다는 장점으로 인하여 많은 주목을 받고 있는 기법이다.

발생되어진 오차는 오차 필터를 통과하면서 인접 화소에 확산되어 진다. 이러한 과정을 전체 영상에 대하여 반복함으로써 이진 부호화 영상을 얻을 수 있다.

오차 확산의 과정 중 현재 처리 위치에서 발생되어진 오차의 값은 그 만큼 출력 화소가 입력 화소보다 어두워지거나 밝아진 것을 의미한다. 즉 오차가 인접 화소에 확산되는 것은 주위의 화소들을 밝거나 어둡게 만들어 준다. 이와 같은 과정을 통하여 이진 영상 패턴의 평균 밝기는 입력 영상의 밝기와 유사하게 된다.

오차 확산 기법은 순서 디더링과 비교하여 규칙적인 패턴이 없는 더욱 좋은 화질의 영상을 얻게 한다.

본 발명에서는 이와 같은 오차 확산 기법을 LCD projection TV에서 나타나는 윤곽(contour) 해결에 도입한다. 앞서 언급하였듯이 오차 확산 기법은 256 계조와 같이 많은 계조를 2 계조로 나타낼 때 발생하는 매우 큰 양자화 노이즈(quantization noise)를 효과적으로 사람이 인지하지 못하게 하는 기법이라고도 볼 수 있는데, 이러한 관점에서 볼 때 LCD projection TV에서 발생하는 계조 부족으로 인한 윤곽(contour) 현상도 역시 오차 확산 기법을 통하여 해결할 수 있다. LCD projection TV에 적용된 오차 확산 기법은 기존의 오차 확산 기법과는 달리 결과를 2 계조가 아닌 1024 계조로 나타낸다. 따라서 기존의 오차 확산 기법처럼 윤곽(contour)을 제거하는 효과를 가짐과 동시에 오차 확산 기법의 결과와 원 영상과의 화질 차이를 거의 느낄 수 없게 된다. 도 5는 본 발명의 UDAM 칩에 적용된 오차 확산 기법을 나타낸 것이다.

본 발명의 UDAM에 적용된 계조 곡선 (tone curve)은 기존 LCD projection TV의 10-bit 출력을 내는 계조 곡선과 달리 16-bit의 출력을 내보내게 된다. 그리고 이 16-bit의 화소 값을 10-bit 양자화부(Quantizer)(70)를 이용하여 10-bit의 계조로 바꾸게 되고, 이때 발생하는 양자화 노이즈(quantization noise)를 주위 화소 값에 확산 시킴으로써 상기 오차 확산부(130)는 오차 확산을 수행하게 된다.

결과적으로 본 발명의 UDAM 칩(10)은 오차 확산 기능을 통하여 계조 조정시 발생하는 양자화 노이즈(quantization noise)로 인한 윤곽(contour)을 효과적으로 해결한다. 또한 UDAM 칩(10)에 적용된 오차 확산 기법은 어떤 계조 곡선이 이용되더라도 동일하게 적용되므로 LCD projection TV 뿐만이 아니 기타 다른 디스플레이 장치들에도 적용 가능하다.

지금까지 앞에서 설명한 감마 보정의 최종 목표는 사람이 보기에 좋은 화면을 만드는 것이다. 최적의 감마 보정을 위해서는 인간의 시각적 특성을 고려한 요소가 들어 가야 하며, 환경에 따른 변화 요인을 수용할 수 있어야 한다. 또한 LCD, PDP, LCD projection 등 각 방식에 따른 장치의 특성이 고려 되어야 한다. 예를 들어 PDP의 경우 구동 신호에서 얼마나 오래 밝기 신호를 주는가에 비례하여 밝기가 결정되기 때문에 입력 전압과 휘도와의 관계는 비선형적인 CRT 방식의 TV와는 달리 선형적이다. 따라서 브라운관 방식의 TV를 기준으로 하여 전송되는 방송국의 TV 신호를 받은 PDP TV는 CRT 방식과 다른 감마 보정 작업을 거쳐서 입력 신호로 사용해야 한다.

그리고 LCD 방식의 TV 또한 CRT, PDP 방식과는 다른 입력 전압 - 휘도 관계를 가지고 있다. LCD TV에서는 휘도와 투과율이 비례하므로, LCD는 CRT, PDP TV와는 또 다른 감마 보정 작업이 필요하다.

본 발명에서 제안한 UDAM은 어떠한 디스플레이 매체라 할지라도 감마 특성에 대한 정보만 있으면, 그에 적합한 감마 보정을 수행해 낼 수 있는 기능을 가지고 있다.

본 발명에서 제시한 곡선 적합 (Curve Fitting)과 오차 확산 (Error Diffusion) 기법에 대한 모의 실험 결과를 제시한다. 컴퓨터를 이용한 모의 실험은 기본적으로 컴퓨터의 영상 출력이 8-bit (256 계조)으로 고정되어 있기 때문에 실제 10-bit (1024 계조)의 계조로 영상을 나타내는 LCD Projection TV와는 다소 차이가 있다. 구체적으로 실제 LCD Projection TV와 모의 실험 환경에서 차이가 있는 부분은 오차 확산 기법에서 이용되는 양자화부(quantizer)인데, 실제 LCD Projection TV에서는 10-bit의 양자화부(quantizer)를 이용하고 있는 반면에 모의 실험에서는 8-bit 양자화부(quantizer)를 이용하였다. 실제 상황과 모의 실험 환경의 차이는 단지 양자화부(quantizer)의 차이일 뿐이므로 지금부터 보이려는 곡선 적합 기법과 오차 확산 기법의 결과를 살피고 분석하는데 있어서는 차이가 없다.

곡선 적합(Curve Fitting)에 있어서, 근사 곡선이 주어진 데이터 값들을 얼마나 정확히 통과하느냐, 그리고 얼마나 그 경향을 부드럽게 묘사하느냐 하는 문제는 근사 곡선의 차수와 주어진 데이터들의 개수와 밀접한 관계가 있음을 확인하였다. 다양한 조건 하에서 곡선 적합(Curve Fitting)이 어떤 성능을 보이는지 Matlab을 통한 모의 실험 결과, 제안된 방법을 실제 영상에 적용하면 색상이 풍부해지고 데이터가 극단적으로 변하지 않게 되어 우수한 결과물을 만들 수 있다. 동일한 샘플 수에 대해서 근사 다항식의 차수가 높아지게 되면, 곡선이 진동하거나 계조 반전(inversion)이 일어난다는 사실을 알 수 있다. 또한, 최소한으로 줄일 수 있는 샘플 수는 7 샘플이며, 그 때의 차수는 6차임을 확인할 수 있다.

LCD Projection TV는 1024 계조를 이용함에도 불구하고 LCD 소자의 특성 곡선이 급격하게 변하기 때문에 계조 부족으로 인한 윤곽(contour) 현상이 발생하게 된다. 이러한 계조 부족 현상으로 인한 윤곽(contour)은 주로 사람 얼굴이나 하늘 영상같이 밝은 부분의 계조가 서서히 변하는 부분이 많이 포함된 영상에 심하게 나타난다. 이러한 윤곽(contour) 현상들은 본 발명의 UDAM 보드에 있는 오차 확산 기법을 통해 해결이 가능하며 UDAM 보드에 적용된 오차 확산 기법의 성능을 확인할 수 있다.

본 발명에서는 여러 가지 디스플레이 장치에 모두 적용할 수 있는 UDAM이라는 영상 처리 모듈을 제안한다. 또한, 최적의 계조 조정을 위해 고려해야 할 사항과 기존의 계조 조정 방법에 대한 문제를 제시한 뒤, 이를 해결 할 수 있는 UDAM에 대한 기능 및 구성을 나타내었다. UDAM은 오차 확산을 이용하여 계조 부족 현상을 해결할 수 있는 영상 처리 칩과 기존의 방법보다 더 적은 양의 데이터로 계조 조정을 수행할 수 있도록 곡선 적합 기능(curve fitting)을 탑재한 소프트웨어를 포함한다.

이러한 UDAM은 임의의 디스플레이 장치에 모두 적용될 수 있도록 디자인되었으며 적은 양의 데이터로도 기존의 계조 조정 방법보다 더 나은 효과를 낼 수 있으므로 생산 라인의 효율성을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다. UDAM 칩과 소프트웨어는 VHDL과 windows 프로그래밍을 사용하여 각각 생산 라인에 바로 적용할 수 있다는 장점도 있다.

이상에서 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야 한다.

Claims

계조 레벨에 따라 검출될 계조 데이터의 개수를 결정하고 그 개수에 따라 수신된 영상신호의 계조 데이터를 검출하는 단계;

기설정된 근사함수들 가운데 상기 검출된 계조 데이터에 가장 근사한 근사함수를 선택하는 단계; 및

상기 선택된 근사함수에 따라 상기 수신된 영상신호의 계조를 조절하는 단계를 포함하는 계조 조절 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 검출된 계조 데이터를 근거로 하여 기설정된 근사함수들 중 하나를 선택하는 단계는,

상기 검출된 계조 데이터와 상기 기설정된 근사함수 값과의 차이를 계산하는 단계와;

상기 계조 데이터와 상기 기설정된 근사함수 값의 차가 가장 작은 상기 근사 함수를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 방법.
제 1 항에 있어서,

각 픽셀별 상기 영상신호를 설정된 계조 레벨에 따라 양자화하는 단계와;

해당 픽셀의 상기 양자화된 영상신호의 오차를 근접한 픽셀들에 확산시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 영상신호를 설정된 계조 레벨에 따라 양자화하는 단계에서,

상기 영상신호를 1024개의 계조 레벨에 따라 양자화하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 영상신호를 설정된 계조 레벨에 따라 양자화하는 단계에서,

상기 영상신호를 10비트의 데이터로 양자화하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 방법.
수신된 영상신호의 계조 데이터를 계조 레벨에 따라 검출하여 기저장된 근사함수들 중 가장 근사한 근사함수를 선택하고, 상기 선택된 근사함수에 따라 상기 수신된 영상신호의 계조를 조절하는 곡선 적합부와;

상기 곡선 적합부에서 출력된 각 픽셀별 영상신호의 오차를 근접한 픽셀들에 확산시키는 오차확산부를 포함하는 계조 조절 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 기저장된 근사함수는 감마 곡선인 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 곡선 적합부는,

상기 계조 데이터와 상기 기저장된 근사함수 값과의 차이를 계산하고, 상기 계조 데이터와 상기 기저장된 근사함수 값의 차가 가장 작은 상기 근사함수를 선택하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 곡선 적합부는,

8비트의 상기 영상신호를 16비트의 영상신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 곡선 적합부에서 출력된 영상신호를 각 픽셀별로 양자화하는 양자화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 양자화부는,

상기 영상신호를 1024개의 계조 레벨에 따라 양자화하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 양자화부는,

상기 곡선 적합부에서 출력된 16비트의 상기 영상신호를 10비트의 데이터로 양자화하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 양자화부는,

상기 16비트의 영상신호 중에서 최하위 5비트 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 오차확산부는,

상기 영상신호의 최하위 5비트 성분을 근접한 픽셀들에 확산시키는 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 곡선 적합부에서 출력된 상기 영상신호를 4개의 라인을 통해 수신 및 저장하는 라인 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 곡선 적합부에 저장된 상기 근사함수들을 업데이트하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 계조 조절 장치.
다수의 계조 곡선을 저장하는 메모리와;

수신된 영상신호의 계조 데이터를 계조 레벨에 따라 검출하여 상기 저장된 계조 곡선 가운데 가장 근사한 계조 곡선을 선택하고, 상기 선택된 계조 곡선에 따라 상기 수신된 영상신호의 계조를 조절하는 계조 조절부와;

상기 메모리에 저장된 상기 계조 곡선을 업데이트하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 계조 조절부는,

상기 계조 데이터와 상기 저장된 계조 곡선 값과의 차이를 계산하고, 상기 계조 데이터와 상기 저장된 계조 곡선 값의 차가 가장 작은 상기 계조 곡선을 선택 하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 계조 조절부는,

상기 수신된 영상신호의 계조 데이터를 근거로 하여 상기 저장된 계조 곡선들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 계조 곡선을 근거로 하여 상기 수신된 영상신호의 계조를 조절하는 곡선 적합부와;

상기 곡선 적합부에서 출력된 영상신호를 각 픽셀별로 양자화하는 양자화부와;

해당 픽셀의 상기 양자화된 영상신호의 오차를 근접한 픽셀들에 확산시키는 오차확산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.