KR101297793B1 - 감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링하는 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

파형을 디지털 방식으로 스케일링하는 방법 및 시스템이 개시된다. 평활하고 연속적인 방식으로 커브의 선형 파형 변형 및 변환을 수행하는 방법이 기술된다. 소정의 파형에 대해 이용가능한 정확도 및 분해능이 조정된 파형을 스케일링하는 다른 한 방법이 기술된다. 구체적으로, 파형의 가상 탭 포인트들을 계획적으로 배치하는 것 뿐만 아니라 그 파형 상의 포인트들을 계산하는데 사용되는 스케일링 팩터들을 변경시킴으로써 파형의 하나 이상의 영역들 내에서 정확도와 분해능을 조정하는 것이 제공된다. 이러한 스케일링 방법들은 디지털-아날로그 변환에 사용되는 전압 탭-기반 아날로그 저항기 래더(ladder)의 디지털 등가물을 제공한다. 디지털 가상 탭 포인트들은 아날로그 전압 탭 포인트들을 나타내고, 그 커브의 수직 변환(vertical translation)은 평활한 단조 방식으로 그리고 연속적인 방식으로 이루어진다.

Description

감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링하는 방법 및 시스템{Method and system for digitally scaling a gamma curve}

여기에서 기술되는 실시예들은 감마 보정(gamma correction)의 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 그 실시예들은 대체로 디스플레이 장치를 위한 감마 커브들(gamma curves)을 디지털 방식으로 향상 및 구현함에 관한 것이다.

액정 디스플레이 장치들(liquid crystal displays; LCDs)은 텔레비전 시장에 선 중요하다. 그러나, 현재의 LCD 모니터 패널들을 더 넓은 포맷들(예컨대, 16:9 HDTV) 및 더 큰 포맷들로 단순히 스케일링(scaling)함으로써 차세대 LCD들을 추진하는 것은 복잡한 노력이다. 다수의 텔레비전 요건들은 기존의 최신식 모니터들의 한계를 넘어서고 있다. 예를 들면, 콘트라스트(contrast) 향상 문제들은 모니터 솔루션의 혁신(re-engineering)을 요구한다.

특히, 감마 보정은 색 디스플레이를 향상시킨다. 구체적으로는 감마 보정은 인간의 눈에 보이는 색에 관한 비선형 프로세싱 및 디스플레이 장치의 밝고 어두운 영역들 간의 콘트라스트의 상호관계(interrelationship) 및 강도 분포의 비선형 효과들을 보상하도록 수행된다. 예를 들면, 색의 강도의 그레이스케일(grayscale) 분포는 선형이고, 이는 디스플레이 장치를 위한 전압 신호들로 변환될 수 있다. 그러나, 디스플레이 장치의 휘도(luminance)는 일반적으로, 인가된 전압 신호의 선형 함수이지는 않다. 이 때문에, 휘도 코드들의 선형 변환(linear translation)으로는 디스플레이된 디지털 이미지의 밝기 변화들(brightness variations)이 정확히 재생되지 않게 된다.

기존의 시스템들에서, 감마 보정은 디스플레이 장치의 아날로그 콘트라스트 향상 블록에서 수행된다. 그 콘트라스트 향상 블록은 콘트라스트 향상을 제공하는 감마 커브를 형성하기 위해 저항기 스트링(resistor string)의 아날로그 탭 전압들을 조정한다. 그러나, 전압들의 아날로그 조정은 최근의 디지털 디스플레이 시스템들에 적합하지 않다.

따라서, 여기에 제시된 여러 실시예들에는 선형 및 비율계량(ratiometric) 방식으로 감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링하는 방법들 및 시스템들이 교시되어 있다.

본 발명의 실시예들은 전반적으로 평활하고(smooth) 연속적(continuous)인 결과적으로 획득된 감마 커브를 생성함으로써 디스플레이 장치(예컨대, 임의의 액정 디스플레이 장치)에서의 어떠한 시각적인 아티팩트(artifact)들이라도 방지할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예들은 단조 방식(monotonic fashion)으로 증가하는 결과적으로 획득된 감마 커브를 디지털 방식으로 생성할 수 있다. 이 때문에 결과적으로 획득된 감마 커브에서의 휘도 코드들의 각각의 연속적인 값은 유일하고 그리고 항상 증가하는(ever increasing) 전압을 초래시킨다. 게다가, 다른 실시예들은, 원래의 감마 커브에 관한 원하는 수직 변환(vertical translation)만을 반영하는, 결과적으로 획득된 감마 커브를 제공한다.

구체적으로 기술하면, 한 실시예에서 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법이 기술된다. 그 방법에서, 원래의 감마 커브에 대하여 2개의 탭 포인트(tap point)들 사이에 영역(region)이 정의된다. 그 탭 포인트들은 원래의 감마 커브에서 고정된 휘도 코드들에 대응하는 복수의 가상 탭 포인트들과 연관된다. 그 복수의 가상 탭 포인트들의 각각에 대한 감마 값들은 콘트라스트 향상을 제공하는 수정(된) 감마 커브를 생성하도록 조정된다. 그 영역 내의 휘도 코드에 대하여, 선형 스케일링 팩터(linear scaling factor)가 그 영역 내에서의 원래의 감마 커브의 선형 표현(linear representation)에 기초하여 결정된다. 그 영역 내에서의 수정 감마 커브의 선형 표현에 그 선형 스케일링 팩터를 적용함으로써 그 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋(offset)이 결정된다. 그 수정 감마 커브는 콘트라스트 향상을 수행한다. 그 감마 값 오프셋에 기초하여 그 휘도 코드에 대하여, 그 수정 감마 커브에 관련된 조정(된) 감마 값이 결정된다.

다른 한 실시예에서, 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 시스템이 기술된다. 그 시스템은 스케일링 모듈 및 저장 모듈을 포함한다. 스케일링 모듈은 원래의 감마 커브의 탭 포인트들 간의 영역 내의 휘도 코드들에 대하여 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들(linear ratiometric scaling factors)을 결정한다. 그 원래의 감마 커브는 복수의 가상 탭 포인트들을 포함한다. 그 비율계량 스케일링 팩터들 각각은 그 영역 내의 대응 휘도 코드에 대해 그 영역의 선형 표현의 기울기를 비율계량 방식으로 스케일링함으로써 생성된다. 그 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들이 저장 모듈에 저장된다. 그 스케일링 팩터들은 그 영역 내의 그 휘도 코드들 각각에 대하여 수정 감마 커브의 조정된 감마 값들을 결정하는데 사용된다.

본 발명의 실시예들은 다지털-아날로그(digital-to-analog) 변환들에 사용되는 전압 탭-기반 아날로그 저항기 래더(ladder)의 디지털 등가물을 제공한다.

구체적으로 기술하면, 디지털 가상 탭 포인트들은 실제의 아날로그 전압 탭 포인트들을 대신한다. 이 때문에, 원래의 감마 커브의 수직 변환은 평활한 단조 방식으로 그리고 연속적인 방식으로 이루어진다.

대체로, 본 명세서에는 파형을 디지털 방식으로 스케일링하는 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 평활하고 연속적인 방식으로 커브의 선형 파형 변형 및 변환을 수행하는 방법이 기술된다. 소정 파형에 대하여 유용한 정확도(accuracy) 및 분해능(resolution)이 조정되는 파형을 스케일링하는 다른 한 방법이 기술된다. 구체적으로 기술하면, 파형 상의 포인트들을 계산하는데 사용되는 스케일링 팩터들을 변경시키는 것 뿐만 아니라 그 파형의 가상 탭 포인트들을 계획적으로 배치함으로써, 파형의 하나 이상의 영역들에서의 정확도 및 분해능을 조정하는 것이 제공된다. 이러한 스케일링 방법들은 디지털-아날로그 변환에 사용되는 전압 탭-기반 아날로그 저항기 래더의 디지털 등가물을 제공한다. 그 디지털 가상 탭 포인트들은 아날로그 전압 탭 포인트들을 나타내고, 그 커브의 수직 변환은 평활한 단조 방식으로 그리고 연속적인 방식으로 이루어진다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른, 선형 및 비율계량 방식으로 감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링할 수 있는 시스템의 블록 다이어그램(block diagram)이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른, 소정의 휘도 코드에 대하여 조정(된) 감마 값을 결정하기 위해 선형 및 비율계량 방식으로 감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링하는 방법의 단계들을 예시하는 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른, 복수의 휘도 코드들에 대하여 복수의 선형 스케일링 팩터들을 생성함으로써 선형 및 비율계량 방식으로 감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링하는 방법의 단계들을 예시하는 흐름도이다.

도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 도 2 및 도 3의 방법들에 의해 생성되는 수정 감마 커브 및 원래의 감마 커브를 예시하는 다이어그램이다.

도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 2 개의 가상 탭 포인트들 사이에서의 도 4a의 원래 감마 커브의 선형 및 비율계량 스케일링을 예시하는 다이어그램이다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른, 소정의 휘도 코드에 대하여 조정 감마 값을 결정하기 위하여 선형 및 비율계량 방식으로 감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링할 수 있는 타이밍 콘트롤러(timing controller)를 예시하는 다이어그램이다.

도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른, 분해능을 희생한 댓가로 정확도의 향상을 보여주는 가상 탭 포인트들의 배치를 예시하는 그래프이다.

도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른, 감마 커브에서 분해능에 의해 제한될 때 도입되는 장애복구(redundancy)를 예시하는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른, 정확도를 희생한 댓가로 분해능의 향상을 보여주는 가상 탭 포인트들의 배치를 예시하는 그래프이다.

지금부터 본 발명의 바람직한 실시예들, 즉 감마 커브를 선형 및 비율계량 방식으로 스케일링하는 방법 및 시스템이 상세하게 언급될 것이고, 그러한 예들은 첨부도면들에 예시되어 있다.

따라서, 본 발명의 여러 실시예들은 감마 커브를 선형 및 비율계량 방식으로 스케일링하는 방법 및 시스템을 개시한다. 본 발명의 실시예들은 상기의 성과들을 달성하고, 선형 비율계량 스케일링 계산을 이용하여 평활하고 연속적인 단조 방식으로 콘트라스트 향상과 같은 특정 목적을 위해 향상된 수정 감마 커브로 원래의 감마 커브를 변환시켜 줄 수 있다.

다음의 상세한 설명은 첨부도면들을 참조한 본 발명의 전형적인 실시예들에 관한 것이다. 이러한 설명은 본 발명을 예시하려고 한 것이고 본 발명의 범위를 국한하려고 한 것은 아니다. 이러한 실시예들은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있을 정도로 충분히 상세하게 기술된 것이고, 당업자라면 다른 실시예들이 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어남이 없이 어느 정도 변형해서 구현될 수도 있다는 점을 이해할 것이다.

- 표기 및 명명( notation and nomenclature )

본 발명의 실시예들은 광학 이미징 시스템(optical imaging system)과 연관지어 컴퓨터 시스템 상에서 실행되는 하드웨어 또는 소프트웨어 상에서 구현될 수 있다. 그 컴퓨터 시스템은 개인용 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 메인프레임(mainframe), 네트워크 컴퓨터, 워크스테이션(workstation) 및 그와 동종의 것일 수 있다. 이 소프트웨어 프로그램은 감마 보정을 제공하도록 동작가능하다. 한 실시예에서, 그 컴퓨터 시스템은 버스에 연결된 프로세서 및 그 버스에 연결된 메모리 저장 장치를 포함한다. 그 메모리 저장 장치는 휘발성(volatile) 또는 비휘발성(non-volatile)일 수 있고 착탈식 저장 매체를 포함할 수 있다. 그 컴퓨터는 또한 디스플레이, 데이터 입력 및 출력을 위한 설비 등을 포함할 수 있다.

다음에 기술되는 상세한 설명들 중 몇몇 부분들은 절차들, 단계들, 로직 블록들(logic blocks), 프로세싱, 및 컴퓨터 메모리 상에서 수행될 수 있는 데이터 비트들을 통한 동작들의 다른 기호 표현들로 표시된다. 이러한 설명들 및 표현들은 데이터 프로세싱 기술분야에서 숙련된 자들이 그들의 연구 내용을 그 기술분야에서 숙련된 다른 자들에게 가장 효과적으로 전달하기 위해 사용되는 수단들이다. 절차, 컴퓨터 실행 단계, 로직 블록, 프로세스 등은 본 명세서에서, 그리고 일반적으로, 원하는 결과로 이끄는 동작들 또는 명령들의 일관된 시퀀스인 것으로 간주된다. 그 동작들은 물리량들의 물리적 조정들을 요구하는 것들이다. 통상적으로, 꼭 그런 것은 아니지만, 이러한 양들은, 컴퓨터 시스템에서 저장되고, 전달되고, 결합되고, 비교되고 그렇지 않으면 조정될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취한다. 주로 관용적이라는 이유들로, 이러한 신호들을 비트들, 값들, 요소들, 심볼들, 문자들(characters), 용어들, 숫자들, 또는 그와 동종의 것들로서 언급하는 것이 때로는 편리하다는 것이 판명되었다.

그러나, 이러한 용어들 및 유사 용어들 모두가 적절한 물리량들과 연관될 수 있고 단지 이러한 양들에 적용되는 편리한 라벨들(labels)에 불과하다는 점이 유념되어야 할 것이다. 다음의 논의들에서 알 수 있겠지만 달리 명시적으로 규정되어 있지 않는 한은, 본 발명 전반에 걸쳐, "결정", "세팅(설정)", "스케일링", "추가", 또는 그와 동종의 것과 같은 용어들을 활용하는 논의들은, 엠베디드 시스템(embedded system)을 포함한 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치의 동작들 및 프로세스들을 언급하는 것이고, 그 컴퓨터 시스템은 그 컴퓨터 시스템의 레지스터들(registers) 및 메모리들 내에서 물리량들 (전자량들)로서 표시되는 데이터를 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 그와는 다른 정보 저장 장치, 전송 또는 디스플레이 장치들 내에서 물리량들로서 유사하게 표시되는 다른 데이터로 조정 및 변형시키는 것이라고 이해될 것이다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 텔레비전 또는 하이-엔드 모니터(high-end monitor) 내에서의 통신을 위한 점-대-점 차등 시그널링(point-to-point differential signaling; PPDS^TM) 시스템 내에 구현된다. 도 5는 PPDS^TM 구조(500)를 예시하는 다이어그램이다. PPDS^TM 구조(500)는 타이밍 콘트롤러(timing controller, 510) 및 복수의 컬럼 드라이버들(column drivers, 520A-520N)을 포함한다.

PPDS^TM 데이터 시그널링 구조(500)는 타이밍 콘트롤러(510) 및 디스플레이 장치의 각각의 컬럼 드라이버(520A-520N) 사이에 단일 채널, 직접 점-대-점 링크를 제공한다. 한 실시예에서, PPDS^TM은 개별적인 점-대-점 링크들의 시스템이고, 여기서 단일의 채널은 컬럼 드라이버와 연관된다. 이 채널은 컬럼-드라이버 제어 정보 및 컬럼 드라이버에 의해 아날로그로 변환되는 디지털 전압 값들을 운반한다. PPDS^TM 시스템에서, 한 실시예에 의하면, 모든 컬럼 드라이버들은 동시에 그들의 데이터를 수신한다. 이 때문에, 비록 각각의 컬럼 드라이버에 데이터를 공급하는 단일의 차등 채널이 존재할지라도, 그 채널은 연속적으로 사용된다.

도 5의 컬럼 드라이버들(520A-520N) 각각은 본 발명의 한 실시예에 따른 선형의 순환(cyclic) 디지털-아날로그 컨버터(digital-to-analog converter; DAC)를 사용한다. 이 때문에, 비선형 전달 특성이 저항기 래더에 고정배선(hardwiring)되는 기존의 R-DAC 구성들과 달리, 본 발명의 DAC는 그것의 동적 범위에 걸쳐 선형 응답을 갖는다. 이것은 역 감마 함수(inverse gamma function)가 그 DAC로부터 디커플링(decoupling)되고 그 컬럼 드라이버로부터 상향스트림(upstream)에 있는 타이밍 콘트롤러의 디지털 '룩업 테이블들(look-up tables; LUTs)' (예컨대, 적색 LUT(530))에 배치될 수 있게 한다. 이 구조와 관련하여, 본 발명의 실시예들은 다이 크기(die size)에 악영향을 끼치지 않고 10비트 또는 그보다 높은 그레이스케일 정밀도(grayscale precision)를 제공한다. 예를 들면 전형적인 10비트 PPDS^TM 컬럼 드라이버의 다이 크기는 비교가능한 8비트 R-DAC 컬럼 드라이버의 다이 크기의 절반보다 작다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에서, 역 감마 함수는 DAC 회로로부터 디커플링된다. 이것이 의미하는 것은 각각의 컬럼 드라이버 출력이 디지털 전압 값들을 아날로그 전압 값들로 직접 변환함을 의미한다. 디지털 그레이 레벨들로부터 디지털 전압들로의 변환은 타이밍 콘트롤러의 상향스트림에서 이루어진다. 다시 말하면, 그 역 감마 함수는 타이밍 콘트롤러(510) 상의 상주 LUT(예컨대, 적색 LUT(530))에서 제공된다. 이것은 각각의 그레이 레벨을 디스플레이 장치 상에서 밝기로 맵핑하는데 대단한 유연성(flexibility)을 제공한다. 이 때문에, 한 실시예에서, 각각의 컬러에 대해 개별적인 LUT가 허용된다. 또한, 상이한 이미지 소스들(image sources), 콘트라스트 확장(contrast expansion), 색 관리 및 온도 변화들에 적응하기 위한 실시간 업데이트들이 본 발명의 실시예들에서 허용된다.

또한, 한 실시예에서, 그 타이밍 콘트롤러는 콘트라스트 향상 모듈(540)을 포함한다. 콘트라스트 향상 모듈(540)은 저 전압 차등 시그널링(low voltage differential signaling; LVDS) 모듈(550)으로부터 휘도 데이터를 얻는다. 그 휘도 데이터는 이미지 소스(미도시)로부터 원래 캡쳐된 것이다. 콘트라스트 향상 모듈(540)은 대응되는 디스플레이 장치에 적합한 휘도 값들에 연관된 감마 값들의 적절한 향상을 결정하기 위해 프레임별로 그 휘도 데이터에 대한 통계적 분석을 수행한다. 예를 들면, 그 콘트라스트 향상 모듈은 원래의 감마 커브에 기초한 수정 감마 커브를 정의하는 수정된 가상 탭 포인트들을 제공한다.

그 콘트라스트 향상 모듈의 출력은 스케일링 모듈(110)에 제공된다. 스케일링 모듈(110)은, 도 1과 관련지어 이하에서 더 상세하게 기술되겠지만, 선형 및 비율계량 방식으로 원래의 감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링하여 수정 감마 커브를 생성한다.

- 선형 파형 변환

도 1에는 본 발명의 한 실시예에 따른, 선형 및 비율계량 방식으로 감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링할 수 있는 디지털 감마 커브 보간기(digital gamma curve interpolator; 100)가 블록 다이어그램으로 도시되어 있다. 디지털 감마 커브 보간기(100)는 디스플레이 장치 상에서 이미지들을 디스플레이하는 경우에 콘트라스트 향상을 위해 원래의 감마 커브를 수정할 수 있다. 한 실시예에 의하면, 디지털 감마 커브 보간기(100)는 도 5의 타이밍 콘트롤러(510) 내에서 구현된다.

디지털 감마 커브 보간기(100)는, 콘트라스트 향상을 위해 사용되는 수정 감마 커브에 대한 감마 값들이 생성될 수 있도록 원래의 감마 커브를 비율계량 방식으로 스케일링하는 스케일링 모듈(110)을 포함한다. 그 원래의 감마 커브는 그 원래의 감마 커브 상의 감마 값들인 복수의 정의된 가상 탭 포인트들을 포함한다. 즉, 그 원래의 감마 커브는 반드시 그 가상 탭 포인트들을 거친다. 이 때문에, 휘도 코드에 대한 전압 출력은 그 감마 커브에 의해 구현되는 것으로서 디스플레이 장치에 제공된다.

특히, 스케일링 모듈(110)은 가상 탭 포인트들 간의 영역 내의 복수의 휘도 코드들에 연관된 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 결정한다. 대응되는 휘도 코드에 대한 비율계량 스케일링 팩터들 각각은, 도 2, 도 3, 도 4a 및 도 4b와 관련지어 이하 더 상세하게 기술되겠지만, 원래의 감마 커브의 가상 탭 포인트들 간의 원래의 감마 커브의 영역의 선형 표현의 기울기를 스케일링함으로써 결정된다.

한 실시예에서, 디지털 감마 커브 보간기(100)는 등거리(equidistant) 배치로 복수의 가상 탭 포인트들을 세팅하는 탭 포인트 위치지정기(미도시)를 포함한다. 즉, 가상 탭 포인트들 간의 휘도 코드들의 수는 일정하다. 다른 한 실시예에서, 그 탭 포인트 위치지정기는 비-등거리 배치(non-equidistant)로 그 복수의 가상 포인트들을 세팅한다. 즉, 가상 탭 포인트들 간의 휘도 코드들의 수는 일정하지 않다.

또한, 디지털 감마 커브 보간기(100)는 저장 모듈(120)을 포함한다. 저장 모듈(120)은 그 영역 내의 복수의 비율계량 스케일링 팩터들을 저장한다. 특정한 휘도 코드에 대한 비율계량 스케일링 팩터는 콘트라스트 향상을 위해 사용되는 수정 감마 커브에 연관된 수정 감마 값을 결정하는데 사용된다.

또한, 디지털 감마 커브 보간기(100)는 콘트라스트 향상을 수행하는 수정 감마 커브의 정의된 가상 탭 포인트들 각각에 대하여 수정 탭 포인트들을 결정하는 콘트라스트 보상 모듈(130)을 포함한다. 본 발명의 실시예들에서, 그 정의된 가상 탭 포인트들에 대해 그 수정 탭 포인트들의 조정 감마 값들을 결정하기 위해 다양한 기법들이 사용될 수 있다. 이 때문에, 수정 감마 커브는 그 정의된 가상 탭 포인트들 각각에 대한 조정 감마 값들을 포함한다. 즉, 수정 감마 커브는 그 원래의 감마 커브 내의 가상 탭 포인트들의 변환들인 수정 탭 포인트들에 의해 정의된다.

또한, 디지털 감마 커브 보간기(100)는 콘트라스트 보상 모듈(130)에 의해 획득되는 정의된 가상 탭 포인트들로부터 변환된 수정 탭 포인트들을 이용하여 수정 감마 커브 전반에 걸쳐 감마 값들을 결정하는 오프셋 모듈(140)을 포함한다. 특히, 오프셋 모듈(140)은 2개의 수정 탭 포인트들 사이에서 정의된 영역 내의 각각의 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋을 결정할 수 있다. 특정한 휘도 코드에 대한 감마 값 오프셋은, 대응되는 선형 스케일링 팩터를, 2개의 가상 탭 포인트들을 포함하며 2개의 가상 탭 포인트들 사이에 있는 수정 감마 커브의 선형 표현에, 적용시킴으로써 결정된다.

또한, 오프셋 모듈(140)은 이전에 결정된 감마 값 오프셋에 기초하여 휘도 코드에 대한 조정 감마 값을 결정한다. 특히, 오프셋 모듈(140)은 그 가상 탭 포인트들 중 하나에 관해 이전에 결정된 수정 탭 포인트를 그 감마 값 오프셋 만큼 오프셋시킨다.

도 2에는 도 4a 및 도 4b와 함께 콘트라스트 향상을 수행하는 수정 감마 커브에서 감마 값들을 결정하는 방법이 예시되어 있다. 특히, 도 2에는 본 발명의 한 실시예에 따른, 소정의 휘도 코드에 대하여 조정 감마 값을 결정하기 위해 선형 및 비율계량 방식으로 감마 커브를 디지털 방식으로 스케일링하는 방법의 단계들이 흐름도(200)로 예시되어 있다. 도 4a 및 도 4b에는 2개의 정의된 탭 포인트들 사이에서 조정 감마 값을 결정하는 것에 관한 예시들이 제공되어 있다.

이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른, 소정의 휘도 코드에 대하여 조정 감마 값을 선형 방식으로 그리고 비율계량 방식으로 결정하는 방법이 기술된다. 한 실시예에서, 도 1의 디지털 감마 커브 보간기(100)는 도 2에서 나타낸 방법을 구현할 수 있다.

단계(210)에서, 스캐닝 모듈(110)은 휘도 코드에 대하여 선형 스케일링 팩터를 결정한다. 그 휘도 코드는 제1 가상 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트인 두 개의 탭 포인트들을 포함하며 그 두 개의 탭 포인트들 사이에 있는 영역 내에 위치한다. 그 휘도 코드에 대한 선형 스케일링 팩터는 그 영역 내에 있는 원래의 감마 커브의 선형 표현에 기초한 것이다.

그 영역을 정의하는 탭 포인트들은 원래의 감마 커브에 대한 휘도 코드들에 연관된 감마 값들인 복수의 가상 탭 포인트들 내에 포함된다. 한 실시예에서, 그 복수의 가상 탭 포인트들은, 임의 방식으로 그리고 프로그램가능한 방식으로 이격되어 있으며 반드시 원래의 감마 커브 상에 놓여 있는 임의 개수의 포인트들이다.

예를 들면, 도 4a에는 본 발명의 한 실시예에 따른, 도 2의 방법에 의해 생성된 수정 감마 커브(410B) 및 원래의 감마 커브(410A)가 예시되어 있다. 수평 축을 따라서는, 휘도 코드들이 일례로 00h에서부터 3FFh에 이르기까지 지정되어 있다. 수직 축을 따라서는, 전압들이 지정되어 있다. 이 때문에, 원래의 감마 커브(410A)는 소정의 휘도 코드에 대한 전압들을 제공한다. 즉, 원래의 감마 커브(410A)는 하나 이상 컬러들의 그레이 스케일 표현으로 복수의 휘도 코드들에 대하여 대응되는 디스플레이 장치의 전압을 비선형적으로 제공한다.

도 4a에서, 복수의 가상 탭 포인트들이 원래의 감마 커브(410A)에 관하여 나타나 있다. 예컨대, 복수의 가상 탭 포인트들은 탭 포인트들(460, 461, 462, 463, 464, 465, 467, 468)을 포함하지만, 이들에 국한되지 않는다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 8개의 영역들이 9개의 가상 탭 포인트들(460-468) 사이에서 정의된다. 다른 실시예들은 9개보다 많거나 적은 가상 탭 포인트들을 정의하는 데에도 적합하다. 가상 탭 포인트들 각각은 원래의 감마 커브(410A) 상의 대응되는 감마 값에 연관된다. 예를 들면, 원래의 감마 커브(410A) 상의 가상 탭 포인트(463A)는 휘도 코드(473)에 연관된다. 또한, 원래의 감마 커브(410A) 상의 가상 탭 포인트(464A)는 휘도 코드(474)에 연관된다.

복수의 가상 탭 포인트들은 본 발명의 한 실시예에 따른, 휘도 코드의 소정 값에 연관된 전압의 디지털 표현에서 그 가상 탭 포인트들 각각을 위 또는 아래로 변환시킴으로써 원래의 감마 커브(410A)의 모양을 조정하는데 사용된다. 예컨대, 수정 탭 포인트(463B)는 가상 탭 포인트(463A)로부터 변환된다. 또한, 수정 탭 포인트(464B)는 가상 탭 포인트(464A)로부터 변환된다. 이 때문에, 결과적인 수정 감마 커브(410B)는 수정 감마 커브(410B)의 변환 및 수정된 탭 포인트들을 거친다.

본 발명의 실시예들은, 특히 가상 탭 포인트들 사이에 위치한 휘도 코드들에 대하여, 수정 감마 커브(410B) 상에 위치한 감마 값들을 결정할 수 있다. 구체적으로 기술하면, 본 발명의 실시예들은, 평활하고 연속적이며 그리고 단조 증가하는 방식으로 그 수정 감마 커브의 형상을 유지하는 식으로 각각의 휘도 코드에 대한 전압을 수정 감마 커브의 그 휘도 코드의 새로운 변환 감마 값으로 변환하기 위해 선형 비율계량 방식으로 스케일링을 수행한다.

단계(220)에서, 본 실시예는 대응되는 선형 스케일링 팩터를 그 영역 내의 수정 감마 커브의 선형 표현에 적용시킴으로써 그 휘도 코드에 대한 감마 값 오프셋을 결정한다. 그 수정 감마 커브는 콘트라스트 향상을 수행한다. 그 감마 값 오프셋의 결정은 도 4b와 관련지어 더 상세하게 기술된다.

단계(230)에서, 본 실시예는 그 휘도 코드에 대하여 조정 감마 값을 결정한다. 그 조정 감마 값은 이전에 단계(220)에서 결정된 감마 값 오프셋에 기초한다. 그 조정 감마 값은 수정 감마 커브와 연관된다. 그 조정 감마 값의 결정은 도 4b와 관련지어 더 상세하게 기술될 것이다.

도 4b에는 본 발명의 한 실시예에 따른, 2개의 탭 포인트들 간의 도 4a의 원래의 감마 커브(410A)의 선형 및 비율계량 스케일링이 예시되어 있다. 특히, 도 4b에는 도 2의 단계(210)에서 나타낸 바와 같이, 도 4a 및 도 4b의 가상 탭 포인트들(463A, 464A)을 포함하고 그 사이에 있는 영역(470) 내의 각각의 휘도 코드에 대한 선형 스케일링 팩터들의 생성이 예시되어 있다. 또한, 도 4b에는 영역(470) 내의 특정한 휘도 코드에 대한 수정 감마 커브(410B)에 연관된 조정 감마 값의 생성이 예시되어 있다.

이 때문에, 선형 스케일링 팩터들을 사용하여, 수정 감마 커브(410B)에 연관된 조정 감마 값들이 결정된다. 예를 들면, 휘도 코드(x_i)에 대한 조정 감마 값(y_f)은 포인트(490)에서 결정된다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 도 2에서 나타낸 방법을 유도하기 위해서는 본 실시예에서 다음의 가정들이 취해진다: 9개의 가상 탭 포인트들, 12비트 감마 값들 및 비율계량 형태의 10비트 값을 이용한 감마 값들의 저장. 다른 실시예들은 9개 외의 가상 탭 포인트들의 사용에도 적합하다. 또 다른 실시예들에서는 12비트들보다 많거나 적은 비트들을 가진 감마 값들의 사용이 고려될 수 있다. 또 다른 실시예들은 비율계량 형태의 10비트 값들 외의 것들을 이용한 감마 값들의 저장에도 적합하다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 원래의 감마 커브(410A) 및 수정 감마 커브(410B)의 부분들에 관한 선형 표현들이 나타나 있다. 예를 들면, 영역(470)에서, 원래의 감마 커브(410A)는 가상 탭 포인트들(430A, 435A) 사이에 나타나 있다. 포인트(495) (x_i, y_i)는 원래의 감마 커브(410A)의 선형 표현(480A) 상에 위치하도록 나타나 있다. 또한, 영역(470)에서, 수정 감마 커브(410B)가 수정된 가상 탭 포인트들(463B, 464B) 사이에 나타나 있다. 포인트(490) (x_f, y_f)는 수정 감마 커브(410B)의 선형 표현(480B) 상에 위치하도록 나타나 있다.

구체적으로 기술하면, 영역(470) 내의 휘도 코드(x_i)에 대하여, 본 실시예는 연관된 선형 비율계량 스케일링 팩터를 결정하기 위해 영역(470) 내에서 선형 표현(480A)의 기울기를 비율계량 방식으로 스케일링한다. 구체적으로 기술하면, 도 2의 단계(210)에서 나타낸 바와 같이, 원래의 감마 커브(410A)의 선형 표현(480A)은 휘도 코드(473)에 연관된 제1 가상 탭 포인트(463A) 및 휘도 코드(474)에 연관된 제2 가상 탭 포인트(464A) 사이에서 결정된다. 즉, 선형 라인은 포인트(463A) (x₁, y₁) 및 포인트(464A) (x₂, y₂)를 통해 그려지는데, 이러한 포인트들은 기울기를 결정하기 위해 원래의 감마 커브(410A) 상의 프로그램된 탭 포인트들이다. 이하의 수학식 1은 영역(470)의 가상 탭 포인트들(463A, 464A)을 통과하는 라인을 나타낸다:

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다음으로, 본 실시예는 제1 수정 탭 포인트(463B) 및 제2 수정 탭 포인트(464B) 사이에서 수정 감마 커브(410B)의 선형 표현(480B)을 결정한다. 구체적으로 기술하면, 수정 감마 커브(410B)의 선형 표현(480B)은 포인트(463B) (x₁', y₁') 및 포인트(464B) (x₂', y₂') 사이에서 결정되는데, 이러한 포인트들은 수정된 가상 탭 포인트들이다. 즉, 가상 탭 포인트들(463A, 464A)은 대응되는 휘도 코드들에 여전히 연관된다; 그러나, 그러한 감마 값들은 그 수정된 가상 탭 포인트들로 조정된다. 예컨대, 가상 탭 포인트(463A)는 수정된 가상 탭 포인트(463B)로 변환된다. 또한, 가상 탭 포인트(464A)는 수정된 가상 탭 포인트(464B)로 변환된다. 이하의 수학식 2는 수정된 가상 탭 포인트들(463B, 464B)을 통과하는 라인을 나타낸다:

x_i= x_f, x₂ = x₂', 그리고 x₁ = x₁'이기 때문에, 본 실시예는 x들에 대해 풀면 이하의 수학식 3과 같다:

그리고 나서, 본 실시예는, 소정의 휘도 코드에 대하여, 감마 값 오프셋(495)을 결정하기 위하여 영역(470)에서의 수정 감마 커브(410B)의 선형 표현(480B)의 기울기에 비율계량 스케일링 팩터를 적용한다. 환언하면, 본 실시예는 y_f에 대하여 풀면 이하의 수학식 4에 나타낸 바와 같다:

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본 실시예에서, 불연속성들을 피하기 위해서는, 이하의 수학식 5에 나타낸 바와 같이, y 값들 모두는 원래의 감마 커브(410A)로부터 비롯된 것이고, y' 값들은 수정 감마 커브(410B)에서 비롯된 것이여야 한다:

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상기 수학식 5에 나타나 있는 바와 같이, (y_i-y₁)/(y₂-y₁)은 선형 비율계량 스케일링 팩터이다. 이 때문에, 영역(470)에서, 임의의 수정 감마 커브에 대하여는, 그 선형 비율계량 스케일링 팩터가 미리 결정될 수 있는데, 그 이유는 수정 감마 커브에 연관된 값들이 전혀 필요하지 않기 때문이다.

한 실시예에서, 하드웨어의 절약을 위해, 그리고 수정 감마 값들의 계산 정확도를 높이기 위해, (y_i-y₁)/(y₂-y₁)에 의해 정의된 몫(portion)은 각각의 그레이 레벨 값, 즉 휘도 코드 i에 대하여 미리 계산되고 감마 커브들로 프로그래밍된다. 즉, 모든 휘도 코드 i에 대하여, (y_i-y₁)/(y₂-y₁)의 값은, 예를 들어 룩업 테이블에 저장된다. 그리고 나서, 이러한 값들 (y_i-y₁)/(y₂-y₁)은 수정 감마 값을 얻기 위해 영역 내의 특정 휘도 코드에 대하여 스케일링되고 오프셋된다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 조정 감마 값 y_f는, 본 발명의 한 실시예에 따른, 수정 탭 포인트(463B)의 감마 값 y₁'에 감마 값 오프셋(495)을 더함으로써 결정된다.

즉, y_f를 계산하기 위해, (y₂'-y₁')/(y₂-y₁)의 비가 전압 차 (y_i-y₁)에 적용되고, 그리고 나서 이는 y₁'에 더해져서, 결과적인 감마 전압이 결정된다. 그것은 선형 방식으로 적용되는 비이기 때문에, 탭 포인트들 사이에서 그리고 또한 그 탭 포인트들에서 평활하고 연속적인 모습이 나타나게 된다.

도 3에는, 본 발명의 한 실시예에 따른, 일반적인 디지털 표현 커브 상의 값에 각각 연관되어 있는 복수의 수평 표현 코드들에 대해 복수의 선형 스케일링 팩터들을 생성함으로써 선형 및 비율계량 방식으로 그 일반적인 디지털 표현 커브를 디지털 방식으로 스케일링하는 방법의 단계들이 흐름도(300)로 예시되어 있다.

본 실시예가 일반적인 디지털 표현 커브와 관련지어 기술되어 있지만, 한 실시예에서, 그 커브는 원래의 감마 커브이고, 여기에서 그 원래 감마 커브로부터 변환된 수정 감마 커브는 그 원래 감마 커브의 휘도 코드들에 관하여 콘트라스트 향상을 수행한다.

단계(310)에서, 본 실시예는 원래의 커브에 연관된 복수의 가상 탭 포인트들 각각에 대한 수정 탭 포인트들을 수신한다. 그 수정 탭 포인트들은 원래의 커브에 기초한 수정 커브와 연관된다. 이 때문에, 그 수정 커브는 그 수정 탭 포인트들을 포함한다.

단계(320)에서, 본 실시예는 원래의 커브 내의 한 영역의 제1 선형 표현의 제1 기울기를 결정한다. 특히, 본 실시예는 제1 가상 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트 사이에 정의된 영역에서 원래의 커브의 기울기를 결정한다. 그 영역은 제1 가상 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트를 포함한다.

단계(330)에서, 본 실시예는 제1 가상 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트 사이에서 복수의 코드들(예; 휘도 코드들)에 대하여 제1 기울기를 비율계량 방식으로 스케일링한다. 즉, 본 실시예는 그 복수의 코드들에 연관된 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 결정한다. 단계(330)에서 수행되는 동작은, 도 2의 단계(210)에서 수행되고 도 4a 및 도 4b에 예시되어 있는 동작과 유사하다.

단계(340)에서, 본 실시예는 복수의 코드들에 대한 조정 값들을 결정하는데 사용하기 위해 그 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 저장한다. 조정 값들은 수정 커브와 연관된다.

특히, 본 실시예는 조정 값들을 결정할 수 있다. 구체적으로 기술하면, 그 영역에서의 수정 커브의 선형 표현의 제2 기울기가 결정된다. 즉, 제1 가상 탭 포인트에 연관된 수정 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트에 연관된 수정 탭 포인트 간의 라인의 기울기가 결정되는데, 이 경우에 제1 및 제2 가상 탭 포인트들은 원래의 커브 상에 위치한다.

본 실시예는 영역 내의 코드에 대하여 오프셋 값을 결정하기 위하여 대응되는 선형 비율계량 스케일링 팩터를 제2 기울기에 적용한다. 이 때문에, 그 오프셋 값에 기초하여 그 코드에 대해 조정 값이 결정된다. 한 실시예에서, 조정 값은 제1 가상 탭 포인트에 그 오프셋 값을 더함으로써 결정된다.

본 발명의 실시예들은 감마 커브의 디지털 스케일링을 수행하기 위해 제공되었다. 또한, 본 발명의 다른 실시예들이 임의 유형의 커브에 관한 디지털 스케일링을 수행하는 것에도 적합하므로, 이러한 실시예들은 변환된 원래의 파형의 모양을 보존할 수 있다. 예를 들면, 이러한 실시예들은 비-단조 파형들(nonmonotonic waveforms), 단조 파형들(monotonic waveforms) 등을 포함하지만 이들에 국한되지 않는 특성들을 나타내는 원래의 파형들의 변환들을 수행하도록 적용된다.

본 발명의 다른 한 실시예에서, 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 생성하는데 수행되는 계산들은 12비트 값들로부터 결정된다. 즉, 복수의 가상 탭 포인트들에 대한 감마 값들은 12비트 값들로 표현된다. 게다가, 수정 커브에서의 결과적인 조정 감마 값들도 또한 12비트 값들로 표현된다. 그러나, 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들은, 본 발명의 한 실시예에 의하면, 10비트 값들로서 저장된다.

이는, 수학식 5에서의 [(y_i-y₁)/(y₂-y₁)]에 관한 계산이 0과 1 사이의 값을 결과적으로 산출하기 때문에, 가능하다. 한 실시예에서, 이 계산은 부동 소수점 정확도(floating point precision)를 사용하여 수행된다. 결과적인 조정 또는 수정 감마 값들은 12비트이지만, 룩업 테이블들로 프로그래밍된 선형 스케일링 팩터들에는 더 적은 비트들이 사용될 수 있는데, 왜냐하면 그 값들이 각 탭 포인트 사이에서 0에서부터 전체 스케일에 이르기까지의 범위를 갖게 되기 때문이다. 이 때문에, 그 선형 스케일링 팩터들 각각은 부동소수점 정확도를 사용하여 미리 계산될 수 있고, 그에 의해 반올림 오차들(round-off errors)에 기인한 양자화 오차(quantization error)를 제한한다. 부가적으로, 10비트 값들로서 선형 비율계량 스케일링 팩터를 저장하는 것은 10비트 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 저장하는데 사용되는 비휘발성 메모리의 저장 요건들을 최소화한다.

본 실시예에서, 비율계량 형태의 감마 값들은 10비트의 분해능이 되도록 선택된다. 다른 실시예들에서, 더 적은 정확도가 탭 포인트들 간에 요구된다면 이러한 값은 낮춰질 수 있다. 따라서, 한 실시예에서 선형 비율계량 스케일링 팩터는 이하의 식, 즉

과 같이 팩터 2¹⁰ 만큼 스케일-업(scale-up)된다. 이 때문에, 선형 비율계량 스케일링 팩터들은 10비트의 정확도로 계산된다. 따라서, (y2'-y1')에 의한 곱셈이 수행된 후에, 이하의 수학식 6에서와 같이 10만큼의 오른쪽 시프트(right-shift) 및 반올림이 보간기에서 수행되어야 한다:

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다른 한 실시예에서, 영역(470)에서 원래의 감마 커브(410A)에 연관된 원래의 감마 값들이 계산될 수 있다. 비록 영역(470) 내의 휘도 코드들 각각에 대한 룩업 테이블들에는 해당되는 선형 비율계량 스케일링 팩터들이 저장되지만, 원래의 감마 값들은 이하의 수학식 7에서와 같이 감마 테이블들로부터 추출되는 y 값들을 이용함으로써 복원된다:

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본질적으로, 본 실시예는 상기 수학식 6에서 y₂ = y₂' 및 y₁ = y₁'라 놓는다. 즉, 원래의 감마 커브의 감마 값은, 대응되는 선형 비율계량 스케일링 팩터를 영역(470)에서의 원래의 감마 커브의 선형 표현에 적용시킴으로써, 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋을 결정함으로써 추출된다. 그 후에, 원래의 감마 값은 결정된 감마 값 오프셋에 기초하여 계산된다.

이 때문에, 상기 수학식 7은 양자화 오차에 기인한 매우 적은 손실을 가지고 비율계량 포맷의 데이터로부터 원래의 감마 값을 복원할 수 있음을 예증할 수 있는데, 왜냐하면 한 실시예에서 부동소수점 정확도로 계산들이 행해지기 때문이다.

- 소정 파형의 정확도 및 분해능의 조정

본 발명의 다른 실시예들에 의하면, 이용가능한 분해능의 정도가 감마 커브의 여러 부분들에서 조정된다. 이것은 계획적으로 가상 탭 포인트들을 위치시킴으로써 달성된다. 구체적으로 기술하면, 본 발명의 실시예들은, 그 감마 커브의 하나 이상의 영역들에서의 결과적인 디지털화된 전압 코드의 정확도 및/또는 분해능을 조정하기 위해 스케일링 팩터들을 변경하는 것 뿐만 아니라 가상 탭 포인트들의 계획적인 배치 중 어느 하나 또는 양자 모두를 조정함으로써 그 감마 커브의 여러 부분들에서 사용되는 이용가능한 정확도 및 분해능을 트레이드오프(trade-off; 절충)할 수 있다.

특히, 만약 y₁' = y₁이고 y₂' = y₂ (즉, 탭 포인트들이 콘트라스트 향상을 위해 수직으로 변환되지 않는 디지털 시스템) 이면, 본 발명의 실시예들은 임의의 디지털 감마의 일반적인 경우에서 사용될 수 있다. 즉, 정확도 및 분해능은 임의의 수직 변환을 제공하지 않는 디지털 커브에서 조정된다.

한 실시예에서, 선형 비율계량 스케일링 팩터가 가상 탭 포인트들 각각 간에 10비트의 분해능으로 계산되기 때문에, 그 가상 탭 포인트들 간에는 사실상 2¹⁰의 스텝(step)들이 존재한다. 이 때문에, 가상 탭 포인트들은 더 높은 정확도를 요구하는 감마 커브의 구역들에서 휘도를 나타내는 수평 축(예컨대, 도 4a)을 따라 서로 가까이 계획적으로 배치될 수 있다. 또한, 가상 탭 포인트들은 동일한 만큼의 정확도를 요구하지 않는 감마 커브의 구역들에서 수평 축을 따라 더 떨어져 배치될 수 있다. 이것은 감마 커브 내에서 감마 값들의 단조 증가를 향상시킨다.

도 6a 및 도 7에는 정확도 및 분해능을 향상시키기 위해 가상 탭 포인트들이 계획적으로 배치되는 실시예가 2가지 예시되어 있다. 가상 탭 포인트들의 다른 배치 구성들은 본 발명의 다른 실시예들에서 가능하다. 예컨대, 한 실시예에서, 복수의 가상 탭 포인트들은, 가상 탭 포인트들 간의 휘도 코드들의 수가 일정하지 않도록 정의된다. 이 때문에, 복수의 가상 탭 포인트들 각각은 서로 등거리에 있지 않다. 다른 한 실시예에서, 복수의 가상 탭 포인트들은, 휘도 코드들의 수가 일정하도록 정의된다. 이 때문에, 복수의 가상 탭 포인트들 각각은 서로 등거리에 있다.

도 6a에는 본 발명의 한 실시예에 따른, 가능하다면 분해능을 희생한 댓가로 정확도를 향상시키는 것이 그래프(600A)로 도시되어 있다. 즉, 본 실시예는 탭 포인트들 간의 휘도 코드들의 개수가 일정하도록 복수의 가상 탭 포인트들을 정의한다.

도 6a에서, 만약 탭 포인트들이 휘도(x-축)에 있어서 등거리로 배치된다면, 그 커브의 편평한 영역들에서 (즉, 2개의 가상 탭 포인트들 간에 델타-전압 범위가 적은 경우에), 본 발명의 한 실시예에 의하면, 정확도가 향상된다. 이는 스케일 팩터에 관한 2¹⁰의 동적 범위가 더 적은 동적 전압 범위에 걸쳐 있기 때문이다. 예를 들면, 선형 비율계량 스케일링 팩터는 가상 탭 포인트들 각각 간에 10비트의 분해능으로 계산되기 때문에, 그 가상 탭 포인트들 간에는 사실상 2¹⁰의 스텝들이 존재한다. 이 때문에, 감마 커브들의 상대적으로 편평한 부분들에서, 더 많은 탭 포인트들이 그러한 영역들에서 증가된 분해능을 제공하도록 실제로 배치될 수 있다. 이는 더 정확하고 그리고 더 분해가능한(resolvable) 전압 값들을 배치하는 결과를 초래한다. 이것은 수정 감마 커브에서 감마 값들의 단조 증가를 향상시킨다.

반면에, 분해능은 정확도를 제한할 수 있다. 즉, 만약 분해능(즉 전압 값을 나타내기 위해 사용되는 비트들의 개수)가 충분하지 않다면, 일련의 휘도 값들에 대한 반복되는 전압 값들이 도 6b에 도시된 바와 같이 결과적으로 초래될 수 있다. 구체적으로 기술하면, 도 6b에는 계산된 포인트들의 분해능이 그들의 정확도를 제한하는 감마 커브를 따르는 포인트들이 그래프로 예시되어 있다. 예컨대, 포인트들(610A, 610B, 610C)은 상이한 휘도 코드들에 대하여 그 감마 커브 상에서 반복되는 동일한 감마 값들을 각각 가진다. 그러나, 그 감마 커브는 단조적이기 때문에, 참조번호들 610A, 610B 및 610C에 대한 감마 값들은 그들이 610A에서부터 610C에 이르기까지 증가함에 따라 유일한 것이어야 한다. 이 때문에, 포인트들(610A, 610B, 610C)을 포함한 가상 탭 포인트들 간의 델타 전압 범위가 너무 작을 때 포인트들(610A, 610B, 610C)에 대한 계산된 감마 값들의 분해능이 제한된다.

본 발명의 한 실시예에서, 스케일다운(scale-down) 팩터를 변경하고 y₁' 오프셋을 곱함으로써 이하의 수학식 8에 나타나 있는 바와 같이 더 많은 비트의 분해능이 제공될 수 있다:

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구체적으로 기술하면, (y_i-y₁)/(y₂-y₁) 값이 처음에 2¹⁰ 팩터만큼 스케일-업된다. 그러나, 2¹⁰ 팩터만큼 거꾸로 스케일-다운(scale-down)하는 대신에, 본 실시예는 2⁸ 팩터만큼 거꾸로 스케일-다운한다. 이것은 사실상 2비트의 해상도를 얻는다. 즉, 분해능은 2² 팩터만큼 증가되며, 이는 분해능에 있어서 4배의 증가를 부여한다. 이 때문에, 포인트들(610A, 610B, 610C)에 대한 감마 값들은 그들이 유일한 것이도록 충분한 분해능을 가지게 되고, 그에 의해 다시 단조 특성들을 나타낸다.

도 6a 및 도 6b에서 보여주는 효과는 (동적 전압 범위에 관하여) 원하는 레벨의 정확도에 맞추기 위해 감마 커브의 몇몇 영역들에서 더 많은 비트의 분해능이 제공될 수 있다는 것이다.

도 7에는 본 발명의 한 실시예에 따른, 정확도를 희생한 댓가로 분해능을 향상시키는 것이 그래프(700)로 도시되어 있다. 즉, 본 실시예는 감마 커브 전반에 걸쳐 이용가능 분해능을 충분히 활용할 수 있다. 예를 들면, 본 실시예는 탭 포인트들 간의 휘도 코드들의 개수가 일정하지 않도록 복수의 가상 탭 포인트들을 정의한다.

한 실시예에서, 만약 그 커브의 모든 영역들 전역에 걸쳐 정확도 레벨을 일정하게 유지시키는 것이 더 바람직하다면, 탭 포인트들이, 도 7에 도시된 바와 같이, 휘도 대신에 전압에 있어서 등거리에 있도록 배치될 수 있다.

다른 한 실시예에서, 만약 스케일링 팩터의 분해능 (결과적으로는 룩업 테이블들을 저장하기 위해 요구되는 온-칩(on-chip) 메모리들의 크기)를 낮추려는 노력으로 전체 커브에 걸쳐 정확도 레벨을 감소시키는 것이 허용된다면, 스케일-업/스케일-다운 팩터들의 값들이 감소될 수 있고, 이는 이하의 수학식 9에 나타나 있는 바와 같이, (예로서) 8비트 LUT 값들이 (탭 포인트들은 여전히 12비트이고 결과적인 감마 전압 값들 또한 12비트인 경우) 10비트 LUT 값들 대신에 저장되어야 함을 요구한다:

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이 때문에, 본 발명의 실시예들에서, 분해능이 더 많이 필요한 경우에 배정될 수 있고 더 적게 필요한 경우에 보존될 수 있다. 이것은 더 높은 품질(예컨대, 더 높은 분해능)의 비주얼 디스플레이 장치로 이끈다.

또 다른 실시예들에서, 감마 커브의 선택 구역들에서 원하는 정확도 및 분해능을 이루기 위해서 도 6a 및 도 7에 도시된 바와 같은 기법들의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들면, 감마 커브의 낮은 기울기 영역들에서, 가상 탭 포인트들 간의 거리는 감소될 수 있고, 감마 커브의 더 높은 기울기 영역에서, 가상 탭 포인트들 간의 거리는 증가될 수 있다.

따라서, 본 발명의 여러 실시예들은 선형 및 비율계량 방식으로 감마 커브를 스케일링하는 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명의 실시예들은 선형 비율계량 스케일링 계산의 사용을 통해 평활하고 연속적인 단조 방식으로 콘트라스트 향상과 같은 특정 목적을 위해 향상된 수정 감마 커브로 원래 감마 커브를 변환하는 것을 가능하게 한다. 이것은 전압 탭-기반 저항기 래더 디지털-아날로그 감마 변환 회로와 등가인 디지털 스케일링 방법을 제공하도록 행해진다. 더욱이, 본 발명의 실시예들은 또한, 값들을 미리 계산하는 것을 통하여, 테이블 값들을 저장하기 위해 사용되는 비휘발성 메모리의 저장 크기 요건들 및 양자화 오차들을 최소화하는 것을 가능하게 한다. 게다가, 본 발명의 실시예들은 또한, 디스플레이 시스템의 요건들을 충족시키기 위하여, 감마 커브 상에 탭 포인트들을 계획적으로 위치시킴으로써 또는 계산에 적용되는 스케일링 팩터들을 조정함으로써, 정확도 및/또는 분해능이 감마 커브의 특정 영역들에서 조정될 수 있는 메커니즘을 제공한다.

본 발명의 실시예들, 즉 선형 및 비율계량 방식으로 원래의 감마 커브를 스케일링하는 방법 및 시스템이 기술된다. 본 발명이 바람직한 실시예들과 관련지어 기술되었지만, 여기서 이해할 점은 그들이 이러한 실시예들로 본 발명을 제한하려고 의도된 것이 아니라는 점이다. 반면에, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함될 수도 있는 대안예들, 변형예들 및 균등물들을 포괄하려고 의도된 것이다. 더욱이, 본 발명의 상세한 설명에서, 본 발명에 관한 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부내용들을 진술하고 있다. 그러나, 관련 기술분야에서 숙련된 자라면 본 발명이 그러한 특정 세부내용들 없이도 실시될 수 있다는 점을 인식할 것이다. 다른 예들에서, 잘 알려진 방법들, 절차들, 콤포넌트들, 및 회로들이 본 발명의 측면들을 불필요하게 흐리지 않도록 상세히 기술되지는 않았다.

Claims (24)

1. 디스플레이 장치에서 감마 커브(gamma curve)를 디지털 방식으로 조정하는 방법에 있어서,

   원래의 감마 커브의 휘도 코드들(luminance codes)에 연관된 복수의 가상 탭 포인트들(virtual tap points) 중 제1 탭 포인트 및 제2 탭 포인트를 포함하고 그 사이에 위치된 영역 내의 휘도 코드에 대하여, 상기 영역 내에서의 상기 원래의 감마 커브의 선형 표현(linear representation)에 기초하여 상기 휘도 코드에 대한 선형 스케일링 팩터(linear scaling factor)를 결정하고;

   상기 선형 스케일링 팩터를, 콘트라스트 향상(contrast enhancement)을 수행하는 상기 영역 내에서의 수정 감마 커브의 선형 표현에, 적용시킴으로써, 상기 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋(gamma value offset)을 결정하며; 그리고

   상기 감마 값 오프셋에 기초하여, 상기 휘도 코드에 대하여, 상기 수정 감마 커브에 연관된 조정 감마 값을 결정하는 것을 포함하는, 디스플레이 장치에서 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   복수의 가상 탭 포인트들을 정의하는 것은,

   상기 복수의 가상 탭 포인트들 각각을 휘도에 있어서 서로 등거리 간격으로 배치하는 것을 포함하는, 디스플레이 장치에서 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   복수의 가상 탭 포인트들을 정의하는 것은,

   상기 복수의 가상 탭 포인트들 각각을 전압에 있어서 서로 등거리 간격으로 배치하는 것을 포함하는, 디스플레이 장치에서 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   선형 비율계량 스케일링 팩터를 결정하는 것은,

   상기 제1 탭 포인트 및 제2 탭 포인트 사이에서 상기 원래의 감마 커브의 상기 선형 표현을 결정하고;

   상기 휘도 코드에 대하여 상기 영역에서의 상기 원래의 감마 커브의 상기 선형 표현의 기울기를 비율계량 방식으로 스케일링(ratiometrically scaling)하여 상기 선형 비율계량 스케일링 팩터를 결정하는 것을 포함하는, 디스플레이 장치에서 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
5. 제1항에 있어서,

   감마 값 오프셋을 결정하는 것은,

   상기 제1 탭 포인트에 연관된 제1의 수정 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트에 대한 제2의 수정 탭 포인트 사이에서 상기 수정 감마 커브의 상기 선형 표현을 결정하고; 그리고

   비율계량 스케일링 팩터를, 상기 영역 내에서의 상기 수정 감마 커브의 상기 선형 표현의 기울기에, 적용시켜 상기 감마 값 오프셋을 결정하는 것을 포함하는, 디스플레이 장치에서 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
6. 제1항에 있어서,

   조정 감마 값을 결정하는 것은,

   상기 제1 탭 포인트에 대한 상기 수정 감마 커브 상의 수정 탭 포인트에 상기 감마 값 오프셋을 더하는 것을 포함하는, 디스플레이 장치에서 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 원래의 감마 커브의 상기 영역 내의 휘도 코드들에 대하여 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 결정하고; 그리고

   상기 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 10비트 값들로서 저장하는 것을 더 포함하고,

   상기 감마 커브에서의 상기 조정 감마 값들은 12비트 값들로 표시되는, 디스플레이 장치에서 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
8. 디스플레이 장치에서 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법에 있어서,

   원래의 커브에 기초한 수정 커브에 연관된 복수의 가상 탭 포인트들(virtual tap points) 각각에 대하여 조정 탭 포인트들을 수신하고;

   제1 탭 포인트 및 제2 탭 포인트를 포함하고 그 사이에 있는 상기 원래의 커브의 영역에 관한 제1 선형 표현(linear representation)의 제1 기울기를 결정하고;

   상기 제1 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트 간의 복수의 코드들에 대하여 상기 제1 기울기를 비율계량 방식으로 스케일링(ratiometrically scaling)하여 상기 복수의 코드들에 연관된 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들(linear ratiometric scaling factors)을 결정하고; 그리고

   상기 복수의 코드들 각각에 대하여 수정 커브에 연관된 조정 값들을 결정하는데 사용하기 위하여 상기 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 저장하는 것을 포함하는, 디스플레이 장치에서 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 커브는 단조(monotonic) 감마 커브를 포함하고,

   상기 복수의 코드들은 복수의 휘도 코드들(luminance codes)을 포함하는, 디스플레이 장치에서 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
10. 제8항에 있어서,

    제1 기울기를 결정하는 것은,

    상기 제1 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트 간의 상기 원래의 커브에 관한 상기 영역의 상기 제1 기울기를 결정하는 것을 포함하는, 디스플레이 장치에서 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 제1 탭 포인트에 연관된 제1의 수정 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트에 연관된 제2의 수정 탭 포인트 사이에서 상기 수정 커브에 대한 상기 영역의 제2 선형 표현의 제2 기울기를 결정하고;

    상기 선형 비율계량 스케일링 팩터를 상기 제2 기울기에 적용시켜 상기 영역 내의 코드에 대하여 오프셋 값(value offset)을 결정하고; 그리고

    상기 수정 커브에 연관된 상기 오프셋 값에 기초하여 상기 코드에 대하여 조정 값을 결정하는 것을 더 포함하는, 디스플레이 장치에서 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
12. 제11항에 있어서,

    조정 값을 결정하는 것은,

    상기 오프셋 값을 상기 제1 탭 포인트에 더하는 것을 포함하는, 디스플레이 장치에서 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
13. 제9항에 있어서,

    상기 복수의 가상 탭 포인트들 각각을 휘도 코드들에 있어서 서로 등거리 간격으로 배치하는 것을 더 포함하는, 디스플레이 장치에서 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
14. 제9항에 있어서,

    상기 복수의 가상 탭 포인트들 각각을 전압에 있어서 서로 등거리 간격으로 배치하는 것을 더 포함하는, 디스플레이 장치에서 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
15. 제8항에 있어서,

    상기 제1 선형 표현에 상기 선형 비율계량 스케일링 팩터를 적용시킴으로써 코드에 대하여 오프셋 값(value offset)을 결정함으로써 상기 원래의 커브의 값을 추출하고; 그리고

    상기 오프셋 값에 기초하여 상기 값을 결정하는 것을 더 포함하는, 디스플레이 장치에서 커브를 디지털 방식으로 조정하는 방법.
16. 감마 커브(gamma curve)를 디지털 방식으로 조정하는 시스템에 있어서,

    원래의 감마 커브의 탭 포인트들(tap points) 간의 영역에 관한 제1 선형 표현(linear representation)의 제1 기울기를 비율계량 방식으로 스케일링(ratiometrically scaling)하여 상기 영역 내의 복수의 휘도 코드들(luminance codes)에 연관된 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들(linear ratiometric scaling factors)을 결정하는 스케일링 모듈로서, 상기 원래의 감마 커브는 휘도 코드들에 연관된 복수의 정의된 가상 탭 포인트들을 포함하는, 스케일링 모듈; 및

    상기 영역 내의 상기 복수의 휘도 코드들 각각에 대하여 수정 감마 커브에 연관된 조정 감마 값들을 결정하는데 사용되는 상기 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 저장하는 저장 모듈을 포함하는, 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 시스템.
17. 제16항에 있어서,

    콘트라스트 향상(contrast enhancement)을 수행하는 수정 감마 커브의 상기 가상 탭 포인트들 각각에 대한 수정 탭 포인트들을 결정하는 콘트라스트 보상(contrast compensation) 모듈; 및

    대응되는 선형 스케일링 팩터를, 제1 탭 포인트 및 제2 탭 포인트를 포함하고 그 사이에 있는 상기 수정 감마 커브의 선형 표현에, 적용시킴으로써 상기 영역 내의 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋(gamma value offset)을 결정하는 오프셋 모듈을 더 포함하는, 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 시스템.
18. 제17항에 있어서,

    상기 오프셋 모듈은 상기 감마 값 오프셋에 기초하여 상기 휘도 코드에 대한 조정 감마 값을 결정하는, 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 시스템.
19. 제16항에 있어서,

    상기 저장 모듈은 상기 복수의 선형 비율계량 스케일링 팩터들을 10비트 값들로서 저장하고,

    상기 감마 커브 내의 상기 조정 감마 값들은 12비트 값들로 표시되는, 감마 커브를 디지털 방식으로 조정하는 시스템.
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