KR101166322B1 - 블랙 레벨 보상 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 블랙 레벨 보상 장치는 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환하는 영상 신호 처리부, 및 상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지하는 블랙 레벨 보상부를 포함하여, 다양한 형태의 외부 영상 출력 장치로 출력할 때, 사용자의 디스플레이 환경에 따라 블랙 레벨을 적절하게 보상함으로써 우수한 화질의 출력 영상을 획득할 수 있는 이점이 있다.

Description

블랙 레벨 보상 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR BLACK LEVEL COMPANSATION}
본 발명은 영상을 출력하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 외부 영상 출력 장치로 영상 신호를 출력함에 있어 블랙 레벨을 보상하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 피사체를 촬영하여 영상 신호로 변환할 때 색상을 표준적으로 나타내기 위해서 색좌표를 사용한다. 표준적으로 사용하는 색좌표에는 RGB(Red, Green, Blue), CMY(Cyan, Magenta, Yellow), HSI(Hue, Saturation, Intensity), YUV 및 YCbCr 등이 있다.
RGB 색좌표는 빛의 삼원색인 빨강(Red), 초록(Green) 및 파랑(Blue) 신호를 이용하여 영상을 표현한다. RGB 색좌표의 영상 신호는 CRT, LCD와 같은 영상 출력 장치에 주로 사용된다.
RGB 색좌표가 원색신호에 대한 정보를 가지고 있다면, YUV 색좌표는 색차신호에 대한 정보를 가지고 있다. Y는 밝기(luminance)를 나타내며, U는 B-Y를 V는 R-Y를 나타낸다. 즉, U=B-Y, V=R-Y를 나타낸다.
YCbCr 색좌표는 YUV 색좌표를 디지털 방식으로 표현한 것으로서, 주로 SD, HD급 TV 영상이나 JPEG 영상 압축 등의 용도로 사용된다. YCbCr에서 Cb는 YUV에서 U에 대응되고, Cr은 V에 대응되는 성분이다. YCbCr에 대한 표준은 ITU R BT.601(SD) 및 ITU R BT.709(HD)에 정의되어 있다. YCbCr 색좌표를 포함한 YUV 색좌표는 눈이 광도에 가장 민감한 특성을 이용한 것으로서, Y에 대한 데이터 할당량에 대해서는 적절히 유지하고, 눈이 둔감하게 반응하는 U나 V 성분에 대한 데이터 할당량을 감소시킴으로써 전체적인 영상 신호의 데이터량을 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.
한편, 일반적으로 현재의 캠코더는 사용 가능한 신호 범위로서 두 가지의 형태로 튜닝이 이루어진다. 그 중 한 가지는 TV, 모니터 또는 방송용 영상 제작을 위해 규격을 준수한 경우이고, 다른 한 가지는 주로 PC 사용 환경을 고려하여 규격을 준수하지 않고서 PC에서 고화질로 출력되도록 튜닝을 하는 경우이다.
규격을 준수한 경우로서 주로 사용하는 규격은 앞서 언급한 바와 같이 ITU R BT.601(SD) 및 ITU R BT.709(HD)이다. 상기 규격에 따르면 영상 신호로서 사용하는 신호 범위는 8bit로서 16 내지 235가 된다. 예외적으로 규격 상한을 235 이상으로 할 수도 있다.
규격을 준수하지 않는 경우 주로 사용하는 영상 신호의 범위는 0 내지 255 로서 8bit 전 범위(full range)를 사용한다.
상기와 같이 제작된 영상을 외부 영상 출력 장치 즉, 디스플레이로 출력하는 방법에는 크게 다음의 두 가지 경우가 있다.
그 중 한 가지는 TV 또는 모니터와 같이 직접적으로 출력 가능한 경우로, YUV 색좌표에 있어서 8bit 신호를 기준으로 Y 성분의 16을 RGB 색좌표에 있어서 0에 맵핑시킨다. 즉, YUV 색좌표를 외부 출력 장치로 출력하기 위해 RGB 색좌표로 변환함에 있어서 다음의 수학식 1(ITU R BT.601) 및 수학식 2(ITU R BT.709)와 같은 규격에 따른 변환 공식을 사용한다.
Figure 112010020355651-pat00001
Figure 112010020355651-pat00002
다른 한 가지는 PC용으로 사용하는 디스플레이의 경우로, YUV 색좌표에 있어서 8bit 신호를 기준으로 16의 밝기를 변화시키지 않고서 RGB에 맵핑시킨다.
도 1 및 도 2는 규격을 준수하거나(도 1) 준수하지 않은(도 2) 캠코더로 제작된 동영상을 TV(도 1(a) 및 도 2(a)) 또는 PC(도 1(b) 및 도 2(b))로 출력한 경우의 화질 변화를 비교한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 규격을 준수한 캠코더로 제작된 동영상을 TV 또는 모니터로 직접적으로 출력하는 경우(도 1(a)) 블랙 레벨이 정상을 유지하기 때문에 화질의 열화가 없이 출력되지만, PC로 출력하는 경우(도 1(b)) 블랙 레벨(black level)이 실제보다 밝게 보이고 콘트라스트(contrast)가 낮아져서 화질이 저하되는 문제점이 발생한다. 상기 블랙 레벨(black level)이란 영상에서 가장 어두운(검정) 부분의 밝기 수준을 지칭한다.
또한, 도 2를 참조하면, 상기 규격을 준수하지 않은 캠코더로 제작된 동영상을 PC로 출력하는 경우(도 2(b)) 블랙 레벨이 정상을 유지하기 때문에 화질 저하 없이 출력되지만, TV 또는 모니터로 직접적으로 출력하는 경우(도 2(a)) 어두운 부분에서 클립(clip) 현상이 일어나서 영상 구분력이 현저히 감소하는 문제점이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 카메라, 캠코더 또는 웹캠과 같은 영상 촬영 장치로부터 외부 영상 출력 장치로 영상을 출력할 때, 외부 영상 출력 장치의 환경에 맞도록 블랙 레벨을 보상함으로써 우수한 화질을 획득할 수 있는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 보상 장치는, 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환하는 영상 신호 처리부, 및 상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지하는 블랙 레벨 보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시 예에서 상기 블랙 레벨 보상부는 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 Y 성분을 상기 제2 신호 범위로 보상하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 상기 Y 성분을 상기 제1 신호 범위로 유지하며, 상기 제1 신호 범위는 (0-255)로 하고 상기 제2 신호 범위는 (16-235)로 하며, 상기 블랙 레벨 보상부에 의해 보상된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 출력 단자부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력 단자부는 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 블랙 레벨 보상부로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 상기 외부 영상 출력 장치로 그대로 출력하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우 상기 블랙 레벨 보상부로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 영상 촬영 장치는, 피사체를 촬영하여 영상 신호로 변환하는 영상 촬영부, 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환하는 영상 신호 처리부, 상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지하는 블랙 레벨 보상부, 상기 블랙 레벨 보상부에 의해 보상된 YUV 색좌표를 저장하는 저장부, 및 상기 블랙 레벨 보상부에 의해 보상된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 출력 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시 예에서, 상기 블랙 레벨 보상부는 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 Y 성분을 상기 제2 신호 범위로 보상하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 상기 Y 성분을 상기 제1 신호 범위로 유지하며, 상기 제1 신호 범위는 (0-255)로 하고 상기 제2 신호 범위는 (16-235)로 할 수 있다.
또한, 상기 출력 단자부는 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 블랙 레벨 보상부로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 상기 외부 영상 출력 장치로 그대로 출력하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우 상기 블랙 레벨 보상부로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 블랙 레벨 보상 방법은, 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환하는 단계, 및 상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지하는 블랙 레벨 보상 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 블랙 레벨 보상 단계에서, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 Y 성분을 상기 제2 신호 범위로 보상하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 상기 Y 성분을 상기 제1 신호 범위로 유지하며, 상기 블랙 레벨 보상 단계에서 보상된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 영상 출력 단계를 더 포함하며, 상기 제1 신호 범위는 (0-255)로 하고 상기 제2 신호 범위는 (16-235)로 할 수 있다.
또한, 상기 영상 출력 단계에서, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 블랙 레벨 보상 단계에서 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 상기 외부 영상 출력 장치로 그대로 출력하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우 상기 블랙 레벨 보상 단계에서 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다양한 종류의 외부 영상 출력 장치로 출력할 때, 사용자의 디스플레이 환경에 따라 블랙 레벨을 적절하게 보상함으로써 우수한 화질의 출력 영상을 획득할 수 있는 이점이 있다. 따라서, 캠코더나 디지털 카메라에 본 발명을 적용할 때, 외부 영상 출력 장치와 블랙 레벨이 맞지 않아 영상이 하얗게 변하거나 어두워지는 문제점을 해결할 수 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 영상 출력 결과를 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 영상 장치 및 영상 촬영 장치를 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 보상 방법의 각 단계를 도시한 순서도;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 보상 방법의 각 단계를 도시한 순서도;
도 6은 본 발명에 따라 블랙 레벨 보상된 영상의 출력 결과를 도시한 도면.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 영상 장치(32)를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 보상 장치(32)는 영상 신호 처리부(32-1) 및 블랙 레벨 보상부(32-2)를 포함한다. 상기 영상 신호 처리부(32-1)는 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환한다.
상기 블랙 레벨 보상부(32-2)는 상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지한다.
상기 외부 영상 출력 장치에는 TV, 방송용 모니터, 프로젝터 또는 PC 등 모든 디스플레이가 될 수 있으며, 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)에 의해 보상되는 신호 범위는 상기 제1 신호 범위 또는 제2 신호 범위 중에서 상기 외부 영상 출력 장치에 대해 블랙 레벨이 가장 적절하게 유지될 수 있는 범위로 선택된다. 각각의 외부 영상 출력 장치에 대한 적절한 Y 성분의 범위는 미리 룩업 테이블로 정리하여 외부 영상 출력 장치를 상기 블랙 레벨 보상 장치에 연결할 때마다 상기 룩업 테이블을 참조함으로써 결정할 수 있다.
상기 블랙 레벨 보상부(32-2)는 상기 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 Y 성분을 적절한 신호 범위로 보상할 수 있다. 여기에서 상기 외부 영상 출력 장치의 종류는 자동으로 판단되거나, 사용자의 조작에 따라 사용자 인터페이스(미도시)를 통해 입력되는 외부 영상 출력 장치의 종류 선택 명령을 인식하여 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 실시 예의 블랙 레벨 보상 장치에 있어서, 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)는 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 Y 성분을 상기 제2 신호 범위로 보상하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 상기 Y 성분을 상기 제1 신호 범위로 유지하며, 상기 제1 신호 범위는 0 내지 255(이하, 0-255와 같이 표시)로 하고 상기 제2 신호 범위는 (16-235)로 하고, 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)에 의해 보상된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 출력 단자부(33)를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 외부 영상 출력 장치에 대해 블랙 레벨이 가장 적절하게 유지되는 Y 성분의 범위를 (16-235)로 결정하고서 상기 Y 성분의 범위를 보상하는 것이다. 또한, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우는 상기 외부 영상 출력 장치에 대해 블랙 레벨이 가장 적절하게 유지되는 Y 성분의 범위는 (0-255)로 결정하고, 상기 Y 성분의 범위를 별도로 보상하지 않고 유지한다.
상기 제1 신호 범위 (0-255)의 Y 성분을 상기 제2 신호 범위 (16-235)의 Y 성분으로 보상하는 방법은 다음의 수학식 3을 이용한다.
Figure 112010020355651-pat00003
수학식 3에서 Y'은 상기 영상 신호 처리부(32-1)에 의해 변환된 YUV 색좌표 중에서 Y 성분을 나타낸다. 또한, 상기 수학식 3에서 Y는 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)에 의해 (0-235)의 범위 내로 보상된 Y 성분을 나타낸다. 즉, 수학식 3의 전체적인 내용은 (0-255)의 신호 범위 전체를 "0-1"로 축소한 수, "0-219" 범위로 확장한 후, "16"만큼 평행 이동시킨다는 내용이다.
정리하면, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우, 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)를 통해 상기 Y 성분은 (16-235) 신호 범위 내로 보상되고, U 및 V 성분은 (16-240) 신호 범위가 된다. 또한 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우, 상기 Y 성분은 보상 없이 (0-255) 신호 범위가 되고, U 및 V 성분은 (16-240) 신호 범위가 된다.
또한, 상기 블랙 레벨 보상 장치는 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)에 의해 Y 성분이 보상되었거나 보상되지 아니한 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치를 이용하여 시각적으로 표시할 수 있도록 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 출력 단자부(33)를 더 포함할 수 있다.
참고로, 상기한 HDMI(High Definition Multimedia Interface)는 디지털 영상신호와 음향신호를 압축 없이 전송 가능하게 하는 고선명 멀티미디어 인터페이스를 말한다. HDMI는 HDMI 커넥터와 HDMI 플러그의 형태로 해당 전자기기, 예컨대 디지털 TV와 셋톱 박스, 디지털 TV와 DVD 플레이어 등에 각각 나누어 구비되어 일방향으로 또는 상호 간에 신호전달을 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 실시 예의 블랙 레벨 보상 장치(32)에 있어서, 상기 출력 단자부(33)는 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 상기 외부 영상 출력 장치로 그대로 출력하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.
즉, HDMI 장치의 경우 YUV 영상 신호를 입력받아 시각적으로 인식 가능하도록 자체적으로 화면에 표시할 수 있기 때문에, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 출력 단자부(33)는 별도의 영상 신호 변환 없이 YUV 영상 신호 그대로를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력한다. 또한, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우는 YUV 신호를 그대로 받아서 재생할 수 없고, RGB 신호로 변환된 영상 신호를 입력받아야 재생 가능하기 때문에 상기 출력 단자부(33)는 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력한다.
다음으로 상기 출력 단자부(33)에서 상기 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하는 방법에 대해서 설명한다.
상기 외부 영상 출력 장치가 TV인 경우, 상기 출력 단자부(33)는 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)로부터 입력받은 YUV 영상 신호로부터 자연수 n으로 표현되는 다음의 수학식 4를 통해 정수 파라미터인 D'R, D'G 및 D'B을 계산한다.
Figure 112010020355651-pat00004
수학식 4에서 INT[] 함수의 의미는 [] 내에 있는 유리수보다 작은 정수 중 가장 큰 정수를 취한다는 의미이다. 즉, INT[-3.14]는 "-4"가 된다. 수학식 4를 통해 정수 파라미터인 D'R, D'G 및 D'B을 계산한 후 자연수 n으로 표현되는 다음의 수학식 5를 통해 E'R, E'G 및 E'B를 계산한다.
Figure 112010020355651-pat00005
상기 출력 단자부는 수학식 5를 통해 계산된 E'R을 R 성분으로, E'G를 G 성분으로 그리고 E'B를 B 성분으로 함으로써 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치인 TV로 출력한다.
상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 및 TV가 아닌 경우, 상기 출력 단자부는 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)로부터 입력받은 YUV 영상 신호로부터 자연수 n으로 표현되는 다음의 수학식 6을 통해 정수 파라미터인 D'R, D'G 및 D'B을 계산한다.
Figure 112010020355651-pat00006
수학식 6을 통해 정수 파라미터인 D'R, D'G 및 D'B을 계산한 후 자연수 n으로 표현되는 다음의 수학식 7을 통해 E'R, E'G 및 E'B를 계산한다.
Figure 112010020355651-pat00007
상기 출력 단자부는 수학식 7을 통해 계산된 E'R을 R 성분으로, E'G를 G 성분으로 그리고 E'B를 B 성분으로 함으로써 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 촬영 장치(30)를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 촬영 장치(30)는, 영상 촬영부(31), 영상 신호 처리부(32-1), 블랙 레벨 보상부(32-2) 및 출력 단자부(33)를 포함한다. 본 발명에 따른 영상 촬영 장치(30)는 다양한 종류의 외부 영상 출력 장치를 연결하여 영상을 출력할 때, 사용자의 디스플레이 환경에 따라 블랙 레벨을 적절하게 보상함으로써 우수한 화질의 출력 영상을 획득할 수 있는 이점이 있다.
구체적으로, 상기 영상 촬영부(31)는 렌즈부(31-1), 적외선 차단 필터부(31-2) 및 이미지 센서(31-3)를 포함한다.
상기 렌즈부(31-1)는 복수의 렌즈들을 포함한다. 또한, 상기 복수의 렌즈들의 각각은 광축에 대해 회전 대칭성을 갖고, 상기 복수의 렌즈들의 광축이 일축 상에 배열된다. 상기 복수의 렌즈는 구면 또는 비구면 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 렌즈부는 플라스틱 재질로 형성된 3개의 렌즈로 이루어질 수 있다.
상기 적외선 차단 필터부(31-2)는 인간의 눈이 민감하게 반응하지 않는 적외선 대역의 입사광을 차단시키는 기능을 갖는다. 이미지 센서는 인간의 눈으로는 인식하기 어려운 적외선 대역(파장이 약 750nm이상인 광선)의 입사광에도 민감하게 반응한다. 따라서, 이들 적외선 대역의 입사광에 의해서 상기 이미지 센서에 촬영된 영상은 피사체의 자연색과 비교하여 색상 차이가 있기 때문에, 적외선 대역의 입사광을 차단하기 위해 적외선 차단 필터가 사용된다.
상기 이미지 센서(31-3)는 동일한 구성을 갖는 픽셀들(pixels)이 N×M 매트릭스(matrix) 구조로 배치된 구조를 갖는다. 상기 이미지 센서로는 CCD(Charge-Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 등을 사용할 수 있다. 상기 이미지 센서는 상기 이미지 센서 앞에 빛의 3원색 필터를 놓고 이를 통과한 정보를 저장했다가 이미지 센서에서 저장된 명암 정보와 합해 컬러 이미지를 만드는 원리로 동작한다.
즉, 상기 영상 촬영부(31)는 피사체를 촬상하여 RGB 색좌표 등의 영상 신호로 변환하고, 상기 변환된 영상 신호를 다음에 설명할 영상 신호 처리부(32-1)로 전송한다.
상기 영상 신호 처리부(32-1)(Image Signal Processor, ISP)는 이미지 센서에서 변환된 전기적 신호를 영상신호로 변환하는 장치이다. 상기 영상 신호 처리부(32-1)는 상기 이미지 센서가 CMOS인 경우 하나의 칩으로 구현이 가능하며, 기능이 확대되는 경우에는 DSP와 SoC 형태로 칩에 배치될 수 있다. 상기 영상 신호 처리부(32-1)에 의해서 손 떨림 방지 기능, 저조도 보상 기능 등 특별한 기능이 구현될 수 있다.
상기 영상 신호 처리부(32-1)는 상기 영상 촬영부(31)로부터 입력받은 RGB 등의 영상 신호를 8bit의 YUV 색좌표의 영상 신호로 변환한다. 이때, 상기 영상 신호 처리부(32-1)는 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환한다.
상기 블랙 레벨 보상부(32-2)는 상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지한다.
상기 외부 영상 출력 장치에는 TV, 방송용 모니터, 프로젝터 또는 PC 등 모든 디스플레이가 될 수 있으며, 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)에 의해 보상되는 신호 범위는 상기 제1 신호 범위 또는 제2 신호 범위 중에서 상기 외부 영상 출력 장치에 대해 블랙 레벨이 가장 적절하게 유지될 수 있는 범위로 선택된다. 각각의 외부 영상 출력 장치에 대한 적절한 Y 성분의 범위는 미리 룩업 테이블로 정리하여 외부 영상 출력 장치를 상기 블랙 레벨 보상 장치에 연결할 때마다 상기 룩업 테이블을 참조함으로써 결정할 수 있다.
상기 블랙 레벨 보상부(32-2)는 상기 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 Y 성분을 적절한 신호 범위로 보상할 수 있다. 여기에서 상기 외부 영상 출력 장치의 종류는 자동으로 판단되거나, 사용자의 조작에 따라 사용자 인터페이스(미도시)를 통해 입력되는 외부 영상 출력 장치의 종류 선택 명령을 인식하여 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 촬영 장치(30)에서, 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)는 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 Y 성분을 상기 제2 신호 범위로 보상하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 상기 Y 성분을 상기 제1 신호 범위로 유지하며, 상기 제1 신호 범위는 0 내지 255(이하, 0-255와 같이 표시)로 하고 상기 제2 신호 범위는 (16-235)로 하고, 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)에 의해 보상된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 출력 단자부(33)를 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 외부 영상 출력 장치에 대해 블랙 레벨이 가장 적절하게 유지되는 Y 성분의 범위를 (16-235)로 결정하고서 상기 Y 성분의 범위를 보상하는 것이다. 또한, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우는 상기 외부 영상 출력 장치에 대해 블랙 레벨이 가장 적절하게 유지되는 Y 성분의 범위는 (0-255)로 결정하고, 상기 Y 성분의 범위를 별도로 보상하지 않고 유지한다.
상기 제1 신호 범위 (0-255)의 Y 성분을 상기 제2 신호 범위 (16-235)의 Y 성분으로 보상하는 방법은 앞서 수학식 3에서 설명하였다.
즉, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우, 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)를 통해 상기 Y 성분은 (16-235) 신호 범위 내로 보상되고, U 및 V 성분은 (16-240) 신호 범위가 된다. 또한 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우, 상기 Y 성분은 보상 없이 (0-255) 신호 범위가 되고, U 및 V 성분은 (16-240) 신호 범위가 된다.
또한, 상기 영상 촬영 장치(30)는 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)에 의해 Y 성분이 보상되었거나 보상되지 아니한 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치를 이용하여 시각적으로 표시할 수 있도록 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 출력 단자부(33)를 더 포함할 수 있다.
상기 출력 단자부(33)는 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)에 의해 Y 성분이 보상되었거나 보상되지 아니하고 유지된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치를 이용하여 시각적으로 표시할 수 있도록 상기 외부 영상 출력 장치로 출력한다.
상기 출력 단자부(33)는 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 상기 외부 영상 출력 장치로 그대로 출력하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.
즉, HDMI 장치의 경우 YUV 영상 신호를 입력받아 시각적으로 인식 가능하도록 자체적으로 화면에 표시할 수 있기 때문에, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 출력 단자부(33)는 별도의 영상 신호 변환 없이 YUV 영상 신호 그대로를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력한다. 또한, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우는 YUV 신호를 그대로 받아서 재생할 수 없고, RGB 신호로 변환된 영상 신호를 입력받아야 재생 가능하기 때문에 상기 출력 단자부(33)는 상기 블랙 레벨 보상부(32-2)로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력한다.
상기 출력 단자부(33)에서 상기 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하는 방법에 대해서는 앞선 실시 예에서 수학식 4 내지 수학식 7을 통해 설명하였다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 보상 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 보상 방법은 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환하는 단계(S41), 및 상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지하는 블랙 레벨 보상 단계(S42)를 포함한다.
구체적으로, 상기 YUV 색좌표로 변환하는 단계(S41)에서는 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환한다.
상기 블랙 레벨 보상 단계(S42)에서는 상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지한다.
상기 외부 영상 출력 장치에는 TV, 방송용 모니터, 프로젝터 또는 PC 등 모든 디스플레이가 될 수 있으며, 상기 블랙 레벨 보상 단계(S42)에서 보상되는 신호 범위는 상기 제1 신호 범위 또는 제2 신호 범위 중에서 상기 외부 영상 출력 장치에 대해 블랙 레벨이 가장 적절하게 유지될 수 있는 범위로 선택된다. 각각의 외부 영상 출력 장치에 대한 적절한 Y 성분의 범위는 미리 룩업 테이블로 정리하여 외부 영상 출력 장치가 연결될 때마다 상기 룩업 테이블을 참조함으로써 결정할 수 있다.
상기 블랙 레벨 보상 단계(S42)에서는 상기 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 Y 성분을 적절한 신호 범위로 보상할 수 있다. 여기에서 상기 외부 영상 출력 장치의 종류는 자동으로 판단되거나, 사용자의 조작에 따라 사용자 인터페이스(미도시)를 통해 입력되는 외부 영상 출력 장치의 종류 선택 명령을 인식하여 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 보상 방법은, 상기 실시 예의 블랙 레벨 보상 단계(S42)에서, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 Y 성분을 상기 제2 신호 범위로 보상하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 상기 Y 성분을 상기 제1 신호 범위로 유지하며, 상기 제1 신호 범위는 0 내지 255(이하, 0-255와 같이 표시)로 하고 상기 제2 신호 범위는 (16-235)로 하며, 상기 블랙 레벨 보상 단계(S42) 이후 상기 보상된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 출력 영상 출력 단계(S43)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 외부 영상 출력 장치에 대해 블랙 레벨이 가장 적절하게 유지되는 Y 성분의 범위를 (16-235)로 결정하고서 상기 Y 성분의 범위를 보상하는 것이다. 또한, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우는 상기 외부 영상 출력 장치에 대해 블랙 레벨이 가장 적절하게 유지되는 Y 성분의 범위는 (0-255)로 결정하고, 상기 Y 성분의 범위를 별도로 보상하지 않는다.
상기 제1 신호 범위 (0-255)의 Y 성분을 상기 제2 신호 범위 (16-235)의 Y 성분으로 보상하는 방법은 앞서 수학식 3에서 설명하였다.
즉, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우, 상기 블랙 레벨 보상 단계(S42)를 통해 상기 Y 성분은 (16-235) 신호 범위 내로 보상되고, U 및 V 성분은 (16-240) 신호 범위가 된다. 또한 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우, 상기 Y 성분은 보상 없이 (0-255) 신호 범위가 되고, U 및 V 성분은 (16-240) 신호 범위가 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 실시 예의 영상 출력 단계(S43)에 있어서, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 블랙 레벨 보상 단계(S42)에서 보상된 YUV 색좌표의 영상 신호를 상기 외부 영상 출력 장치로 그대로 출력하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우 상기 블랙 레벨 보상 단계(S42)에서 보상된 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 것을 특징으로 한다.
즉, HDMI 장치의 경우 YUV 영상 신호를 입력받아 시각적으로 인식 가능하도록 자체적으로 화면에 표시할 수 있기 때문에, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 영상 출력 단계(S43)에서는 별도의 영상 신호 변환 없이 YUV 영상 신호 그대로를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력한다. 또한, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우는 YUV 신호를 그대로 받아서 재생할 수 없고, RGB 신호로 변환된 영상 신호를 입력받아야 재생 가능하기 때문에 상기 블랙 레벨 보상 단계(S42)에서 보상된 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력한다.
상기 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하는 방법에 대해서는 앞선 실시 예에서 수학식 4 내지 수학식 7을 통해 설명하였다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블랙 레벨 보상 방법의 각 단계를 도시한 순서도이다.
도 5에 따른 실시 예에서, 먼저 영상 신호를 8bit의 YUV 색좌표로 변환한다(S51). 이때, Y 성분의 신호 범위가 (0-255)가 되도록 보상한다. 다음으로, 외부 영상 출력 장치의 종류 즉, 영상 신호 입력단의 종류를 판단한다(S52, S54).
먼저, 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 Y 성분의 신호 범위를 (16-235)로 보상한 후, 별도의 RGB 색좌표 보상 없이 외부 영상 출력 장치로 출력한다(S53). 다음으로, 외부 영상 출력 장치가 TV인 경우 Y 성분의 신호 범위를 (16-235)로 보상한 후, RGB 색좌표로 변환(S55)하여 외부 영상 출력 장치인 TV로 출력한다(S56). 마지막으로, 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 Y 성분의 신호 범위를 보상하지 않고 (0-255) 신호 범위로 유지하고서 RGB 색좌표로 변환(S57)하여 외부 영상 출력 장치(예를 들어, PC)로 출력한다(S58).
도 5에 따른 실시 예에 따르면, 다양한 종류의 외부 영상 출력 장치를 연결하여 영상을 출력할 때, 사용자의 디스플레이 환경에 따라 블랙 레벨을 적절하게 보상함으로써 우수한 화질의 출력 영상을 획득할 수 있는 이점이 있다.
도 6은 본 발명에 따라 블랙 레벨 보상된 영상의 출력 결과를 도시한 도면이다.
도 6(a)는 본 발명에 따라 블랙 레벨 보상된 영상 신호를 HDMI 장치 및 TV로 출력한 화면을 담은 도면이다. 또한, 도 6(b)는 본 발명에 따라 블랙 레벨 보상된 영상 신호를 HDMI 장치 및 TV가 아닌 PC로 출력한 화면을 담은 도면이다. 도 6(a) 및 도 6(b)를 비교하면 촬상된 피사체가 어둡거나 지나치게 밝지 않으며 우수한 화질이 유지되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 종래 기술에서 나타나는 외부 영상 출력 장치에 따라 블랙 레벨이 맞지 않아서 생기는 화질 저하 현상이 현저하게 개선되었음을 확인할 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환하는 영상 신호 처리부; 및
    상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지하는 블랙 레벨 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 레벨 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블랙 레벨 보상부는,
    상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 Y 성분을 상기 제2 신호 범위로 보상하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 상기 Y 성분을 상기 제1 신호 범위로 유지하며,
    상기 블랙 레벨 보상부에 의해 보상된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 출력 단자부를 더 포함하며, 상기 제1 신호 범위는 (0-255)로 하고 상기 제2 신호 범위는 (16-235)로 하는 것을 특징으로 하는 블랙 레벨 보상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 출력 단자부는,
    상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 블랙 레벨 보상부로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 상기 외부 영상 출력 장치로 그대로 출력하고,
    상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우 상기 블랙 레벨 보상부로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 블랙 레벨 보상 장치.
  4. 피사체를 촬영하여 영상 신호로 변환하는 영상 촬영부;
    영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환하는 영상 신호 처리부;
    상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지하는 블랙 레벨 보상부;
    상기 블랙 레벨 보상부에 의해 보상된 YUV 색좌표를 저장하는 저장부; 및
    상기 블랙 레벨 보상부에 의해 보상된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 출력 단자부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 블랙 레벨 보상부는,
    상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 Y 성분을 상기 제2 신호 범위로 보상하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 상기 Y 성분을 상기 제1 신호 범위로 유지하며,
    상기 제1 신호 범위는 (0-255)로 하고 상기 제2 신호 범위는 (16-235)로 하는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 출력 단자부는,
    상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 블랙 레벨 보상부로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 상기 외부 영상 출력 장치로 그대로 출력하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우 상기 블랙 레벨 보상부로부터 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 영상 촬영 장치.
  7. 영상 신호의 Y 성분의 신호 범위가 제1 신호 범위가 되도록 상기 영상 신호를 YUV 색좌표로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 YUV 색좌표의 영상 신호에서 Y 성분을 외부 영상 출력 장치의 종류에 따라 상기 제1 신호 범위보다 작은 제2 신호 범위로 보상하거나 상기 제1 신호 범위를 유지하는 블랙 레벨 보상 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 레벨 보상 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 블랙 레벨 보상 단계에서,
    상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV인 경우 상기 Y 성분을 상기 제2 신호 범위로 보상하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치 또는 TV가 아닌 경우 상기 Y 성분을 상기 제1 신호 범위로 유지하며,
    상기 블랙 레벨 보상 단계에서 보상된 YUV 색좌표를 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 영상 출력 단계를 더 포함하며, 상기 제1 신호 범위는 (0-255)로 하고 상기 제2 신호 범위는 (16-235)로 하는 것을 특징으로 하는 블랙 레벨 보상 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 영상 출력 단계에서,
    상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치인 경우 상기 블랙 레벨 보상 단계에서 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 상기 외부 영상 출력 장치로 그대로 출력하고, 상기 외부 영상 출력 장치가 HDMI 장치가 아닌 경우 상기 블랙 레벨 보상 단계에서 입력받은 YUV 색좌표의 영상 신호를 RGB 색좌표의 영상 신호로 변환하여 상기 외부 영상 출력 장치로 출력하는 것을 특징으로 하는 블랙 레벨 보상 방법.
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