KR101779294B1 - 이미지의 특성에 따른 백라이트 부스팅 방법과 그 방법을 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지 특성에 따라 백라이트(backlight)의 부스팅(boosting)을 조절하는 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 영상의 프레임 또는 그 프레임내의 블록과 같은 단위 이미지가 입력되면 그 단위 이미지의 분포 특성을 파악하고, 이미지의 화소값이 가질 수 있는 범위를 분할한 다수의 구간들 중 하나 이상의 구간내에서의 상기 파악된 분포 특성의 밀집도( 예를 들어, 구간내의 기준치를 중심으로 한 화소값의 집중도 )에 근거하여, 그 단위 이미지가 표시될 패널의 영역에 제공되는 백라이트의 밝기를 부스팅할 지를 결정한다. 밀집도가 일정 이상이면 부스팅을 하되, 그 밀집도가 높을 때는 낮을 때에 비해서 부스팅 세기를 더 크게 결정한다. 밀집도가 높은 화소값 분포 특성을 갖는 이미지는 부스팅에 의한 화질 향상 효과가 현저하게 나타난다.

Description

이미지의 특성에 따른 백라이트 부스팅 방법과 그 방법을 위한 장치 {Apparatus and method for boosting a backlight based on image characteristics}

본 발명은, 영상 신호를 시각적으로 표현함에 있어서 광원으로 사용되는 백라이트(backlight)의 밝기를 조절하는 방법과 장치에 관한 것이다.

영상 표시장치에 주로 사용되는 엘씨디(LCD)는 크게 액정 패널과 백라이트(Backlight)로 구성된다. 백라이트는 광원으로서 빛을 제공하고, 액정 패널은 주어진 이미지의 색상에 따라 각 색필터의 광투과율을 조절함으로써 이미지를 시각적으로 표현한다.

이와 같이, 엘씨디에는, 영상을 표현하기 위해서 광원을 제공하는 백라이트가 존재하여야 하고, 이 백라이트는, 액정 패널에 어떤 이미지가 주어지는 지에 무관하게 항상 켜져 있어야 한다. 하지만, 주어진 이미지의 색상, 밝기 등의 표현에 있어서 백라이트의 광이 언제나 100% 사용되는 것이 아니므로, 항상 켜져 있는 백라이트는 전력의 낭비를 초래한다.

또한, 액정 패널은 색필터에 의하여, 백라이트의 광을 완전히 차단하지 못하고 광누설(Light Leakage)이 발생하기 때문에 콘트라스트(contrast)가 원본 이미지에 충실하게 표현되지 못하는 문제가 있다.

그런데, 백라이트의 밝기를 적절히 감소시키면, 앞서 언급한 전력 소모와 광누설에 따른 문제를 해결할 수 있다. 백라이트의 밝기를 감소시키면, 즉 디밍(dimming)하면, 표시되는 이미지는 상대적으로 어두워지게 된다. 그래서, 백라이트를 디밍하는 경우에는, 액정 패널의 광 투과율을 증가시킴으로써, 의도적 디밍에 의한 이미지의 어두워짐을 보상하게 된다. 이러한 보상을 백라이트 디밍 보상(Backlight Dimming Compensation)이라고 한다. 이러한 백라이트 디밍 보상에서는, 이미지의 원래(original) 화소(pixel)값을 변화시킴으로써 보상을 위한 광 투과율 조절이 이루어진다.

하지만, 화소값을, 정해진 최대치, 예를 들어 8비트 화소의 경우 255 이상의 값으로는 변경시킬 수 없으므로 디밍 보상에는 한계가 있다. 즉, 디밍에 의해서 전력 소모는 감소시킬 수 있으나, 원래의 이미지가 밝은 특성을 갖는 경우에는, 디밍에 의한 만큼의 밝기 보상이 되지 않아 표현하는 영상의 화질이 저하되는 문제점이 발생한다.

도 1a는, 이러한 문제점을 예시적으로 보여주는 도면이다. 백라이트 최대 밝기의 α 비율로 낮추는 디밍을 하게 되면, 그 디밍에 의한 이미지의 어두워짐을 보상하기 위해 입력 화소값을 1/α 배로 변환하게 된다. 예를 들어, α가 0.8( 즉, 20%를 낮추면 )이면, 그에 따라 정해지는 보상 규칙(1)에 근거해 각 입력 화소값을 1/α에 해당하는 1.25배된 화소값들로 변환하여 출력하게 된다. 하지만, 이 예의 경우에, 화소 데이터로 표현가능한 최대값(Max)( 예를 들어, 8비트의 경우 255 )의 0.8비율 이상이 되는 입력 화소값들(2)은 모두 최대값(Max)으로 동일하게 변환되는 포화(saturation) 현상(1a)에 의해, 표현되는 영상의 화질이 저하된다.

이러한 화질 저하의 문제점을 발생시키지 않기 위해, 이미지내의 화소값들 중에서 최대인 값을 기준으로 하여 디밍하는 백라이트 디밍 방법이 제안되어 있다. 이 디밍 방법에서는, 이미지의 가장 밝은 화소 값을 백라이트의 밝기로 사용하게 된다. 하지만, 이러한 디밍 방법을 사용하면, 이미지의 밝기에는 저하가 생기지 않지만, 이미지의 전체 영상 특성과 관계가 거의 없는 적은 수의 밝은 화소가 있는 경우에 그 화소값이 백라이트의 밝기로 사용되기 때문에, 또는 노이즈에 의한 화소값이 백라이트의 밝기로 사용될 수도 있기 때문에, 백라이트가 영상의 전체 특성에 비해 필요 이상의 밝기를 제공하는 경우도 생기게 된다. 이런 경우가 발생하면, 필요 이상의 전력을 소모하게 된다. 또한, 이미지의 전체 특성에 맞게 적절히 디밍되지 못함으로써, 앞서 언급한 액정 패널에서의 광 누설 현상에 의해 콘트라스트가 저하되는 문제가 발생하게 된다.

한편, 백라이트의 전력 소모를 감소시키기 위해 전술한 바와 같은 방식으로 백라이트 디밍을 할 때도 있지만, 영상의 화질을 향상시키기 위해 백라이트를 현재의 밝기보다 더 증가시키는 경우( 이를, 백라이트 '부스팅'(boosting)이라고 한다. )도 있다.

도 1b는, 백라이트 부스팅에 의해, 화질이 향상된 것으로 느끼게 되는 원리를 도식적으로 설명하기 위한 도면으로서, 임의의 어두운 화소값(2a)과 임의의 밝은 화소값(2b)에 대해서, 현재의 백라이트 밝기에서 시각적으로 출력되는 밝기 차이(3)보다, 백라이트를 부스팅( 도 1b의 예는 백라이트의 밝기를 1.6배, 즉 60% 부스팅한 것을 보여주고 있다. )하였을 때의 양 화소값(2a,2b)간의 밝기 차이(4)가 더 커지는 것을 보여주고 있다. 이론적으로 밝기 차이도, 백라이트를 부스팅한 비율만큼, 즉 60%만큼 더 커지게 된다. 따라서, 부스팅에 의해 표시되는 이미지는, 부스팅하지 않았을 때보다 콘트라스트가 높아져, 사용자가 시각적으로 훨씬 더 선명함을 느끼게 된다. 이러한 효과에 의해, 백라이트를 부스팅하면 사용자는 화질 향상을 체감하게 되는 것이다.

하지만, 주어지는 이미지에 대해서 획일적으로 부스팅을 하게 되면, 어떤 이미지들은 색상이 바래지거나, 또는 암부(暗部)가 회색조로 떠 보이는 되어 오히려 화질이 저하된 것과 같은 현상이 발생하게 된다.

따라서, 이미지들에 대해서 획일적으로 부스팅을 하는 것은, 그에 따른 전력 소모가 추가적으로 발생함에도 불구하고, 화질 향상에 부정적으로 작용할 수도 있다. 즉, 부스팅에 따라 전력을 추가적으로 소모함에도 불구하고 화질이 오히려 왜곡되는 문제점도 있는 것이다.

본 발명은, 이미지에 대한 화질 저하를 최소화하면서 백라이트에 의한 전력 소모를 감소시키는 백라이트 디밍 방법 및 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 사람이 인식할 수 있는 화질 저하의 관용도(tolernace)를 반영하여 백라이트 디밍을 최대로 할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 백라이트의 디밍이 주어진 이미지의 특성에 최적화되어 이루어질 수 있게 하는 방법과 장치를 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 백라이트의 밝기를, 이미지 특성에 따라 증가(boosting)시킴으로써 이미지의 화질 향상이 최적화되어 이루어질 수 있게 하는 방법과 장치를 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 부스팅에 의해 추가적으로 소모되는 전력이, 화소의 밝기 증가율에 가장 효율이 좋아지게 되도록 백라이트의 밝기를 증가시키는 방법과 장치를 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 시간적으로 연속적인 영상들 간의 밝기 변화를 고려하여, 화질 향상 및/또는 전력 소모의 절감을 위한 백라이트의 밝기 제어를 행함으로써, 영상의 표시에 있어서의 깜빡거림(flickering)이 발생하지 않도록 하는 방법과 장치를 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 목적은, 상기 명시적으로 서술된 목적에 국한되는 것은 아니며, 본 발명에 대한 구체적이고 예시적인 하기의 설명에서 도출될 수 있는 효과를 달성하는 것을 그 목적에 당연히 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른, 영상신호를 시각적으로 표현하는 일 장치는, 광원을 제공하는 백라이트와, 입력된 각 화소값에 따라 상기 광원의 투과율을 조절하여 시각적 신호를 출력하는 패널과, 입력된 단위 이미지의 화소값들의 분포 특성을 파악하는 분석부와, 화소값이 가질 수 있는 범위에 대해 나누어진 다수의 구간들 중 하나의 이상의 구간내에서의 상기 파악된 분포 특성의 밀집된 정도에 근거하여, 상기 단위 이미지내의 각 화소값이 시각적 신호로 출력될 상기 패널의 영역에 제공되는 상기 광원의 세기를 현재 설정된 세기보다 더 증가된 세기로 결정하여 상기 백라이트에 적용시키도록 구성된 제어부와, 상기 단위 이미지내의 각 화소값을 상기 패널에 의해 시각적으로 표시될 수 있는 신호로 변환하여 상기 패널에 인가하도록 구성된 신호 처리부를 포함하여 구성된다. 그리고, 상기 제어부는, 상기 밀집된 정도가 높을 때는 낮을 때에 비해서 상기 현재 설정된 세기보다 증가되는 폭을 더 크게 결정한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 다수의 구간들 중 가장 어두운 구간과 가장 밝은 구간내에서의 제 1기준값과 제 3기준값을 중심으로 한 상기 파악된 분포 특성의 밀집 상태와, 상기 다수의 구간들 중 중간 밝기의 구간내에서의 제 2기준값을 중심으로 한 상기 파악된 분포 특성의 밀집 상태와, 상기 다수의 구간들 중 가장 밝은 구간내에서의 상기 제 4기준값을 중심으로 한 상기 파악된 분포 특성의 밀집 상태 중 하나 이상의 밀집 상태로부터 상기 밀집된 정도를 파악한다. 상기 제 4기준값은 상기 제 3기준값과 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 그리고, 상기 제어부는, 상기 가장 밝은 구간에 분포하는 화소값들이 타 구간에 비해 가장 많은 제 1분포 표본과, 상기 중간 밝기의 구간에 분포하는 화소값들이 타 구간에 비해 가장 많은 제 2분포 표본과, 상기 가장 어두운 구간에 분포하는 화소값들이 타 구간에 비해 가장 많으면서 동시에 상기 가장 밝은 구간에 분포하는 화소값들이 상기 중간 밝기의 구간에 비해 더 많은 제 3분포 표본에 대해서 각 분포 표본과 상기 파악된 분포 특성을 비교하여 각 분포 표본과의 이격도를 산출하고, 그 산출된 각 이격도에 근거하여, 상기 밀집된 정도를 파악하게 되는 상기 하나 이상의 밀집 상태를 선택한다. 또한, 상기 제어부는, 상기 하나 이상의 밀집 상태가 복수일 때는, 각 밀집 상태를 주어진 비율에 따라 반영하여 상기 밀집된 정도를 파악하되, 상기 주어진 비율에 대해서, 밀집도가 높은 밀집 상태에 대해서 반영되는 비율이 밀집도가 낮은 밀집 상태에 대해 반영되는 비율보다는 큰 값을 할당하여 그 할당된 비율에 따라 상기 복수의 밀집 상태로부터 상기 밀집된 정도를 파악한다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 기 구비된 복수의 분포 기준들의 각각에 대해 상기 파악된 분포 특성과 비교하여 구하는 각각의 분포상 차이들 중 하나 이상의 차이에 근거하여 상기 밀집된 정도를 파악하되, 상기 하나 이상의 차이가 적을수록 상기 밀집된 정도가 높은 것으로 파악한다. 여기서, 상기 분포 기준들은, 상기 가장 밝은 구간에 분포하는 화소값들이 타 구간에 비해 가장 많아야 하는 요건과, 상기 중간 밝기의 구간에 분포하는 화소값들이 타 구간에 비해 가장 많아야 하는 요건과, 상기 가장 어두운 구간에 분포하는 화소값들이 타 구간에 비해 가장 많으면서 동시에 상기 가장 밝은 구간에 분포하는 화소값들이 상기 중간 밝기의 구간에 비해 더 많아야 하는 요건을 각각 충족하는 분포 특성을 갖는다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 증가된 세기를 상기 밀집된 정도에 따라 결정할 때, 상기 광원의 세기를 증가시킴에 따라 소모되는 전력의 화질 향상에 대한 효율성에 근거하여 결정한다. 본 실시예에서, 상기 제어부에 의해 결정되는 상기 증가된 세기가 가질 수 있는 최대값은, 광원의 세기를 증가시킴에 따라 이미지의 화질이 향상되는 부스팅-화질 관계 특성의 화질이 기 정해진 기준 이상이 되는 부분에서, 광원 세기의 증가율 대비 화질 향상율이 가장 높아지게 되는 광원 세기 증가분에 해당한다. 여기서, 상기 증가된 세기가 가질 수 있는 상기 최대값은, 상기 현재 설정된 세기의 50%~70%의 범위에 속하는 값, 바람직하게는 60%에 해당하는 값일 수 있다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 증가된 세기를 상기 밀집된 정도에 따라 결정할 때, 상기 광원의 세기를 증가시킴에 따라 향상되는 화질의 최대치에 근거하여 결정한다. 본 실시예에서, 상기 제어부에 의해 결정되는 상기 증가된 세기가 가질 수 있는 최대값은, 광원의 세기를 증가시킴에 따라 이미지의 화질이 향상되는 부스팅-화질 관계 특성에서, 광원 세기의 증가에도 화질이 더 이상 향상되지 않게 되는 또는 화질 향상의 증가가 기 지정된 문턱치 이하가 되기 시작하는 광원 세기 증가분에 해당한다..

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 화소값들 중에서, 고휘도 화소값들이 기 지정된 비율 이상이 되면, 상기 결정한 증가되는 폭을 감소시키는 보정을 하여 그 보정에 따른 증가된 세기가 적용되도록 상기 백라이트를 제어하거나 또는 상기 결정한 증가되는 폭을 반영하지 않고 상기 현재 설정된 세기를 그대로 유지시킬 수도 있다. 여기서, 상기 고휘도 화소값들이란, 상기 단위 이미지내의 화소가 가질 수 있는 최대값의 일정 비율 이상의 값들이고, 상기 일정 비율은, 90% 이상 100% 미만의 범위에서 정해진 기준값일 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 다수의 구간들 중 중간 밝기의 구간내에서의 기준값을 중심으로 한 상기 파악된 분포 특성의 밀집 상태가 반영되지 않고 상기 밀집된 정도가 파악된 때에는, 상기 결정한 증가된 세기를 보정하거나 또는 상기 백라이트에 적용하지 않도록 할 수도 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 시간적으로 연속된 양 단위 이미지에 있어서 현재의 단위 이미지가 직전 단위 이미지에 비해서 밝아진 경우에 상기 결정한 증가되는 폭을 보정하되, 그 밝아진 차이가 클 때는 적을 때에 비해서 상기 증가되는 폭을 더 크게 감소시키는 방식으로 보정한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 화소값들 중에서, 기 지정된 기준치 이하에 해당하는 암부(暗部) 값들의 비율이 제한된 비율 이상이면, 그 암부 값들의 비율에 근거하여 상기 결정한 증가되는 폭을 감소시키는 보정을 하되, 상기 암부 값들의 비율이 클 때는 작을 때에 비해서 상기 증가되는 폭을 더 크게 감소시키는 방식으로 보정한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 화소값들에 대해 확인된 공간 주파수(spatial frequency)가 지정된 주파수 대역에 속하는 지에 근거하여, 상기 결정된 증가되는 폭을 더 증가시키거나 또는 감소시키는 보정을 한 후, 그 보정된 폭만큼 증가된 세기가 상기 백라이트에 적용되게 한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 제 1방식을 적용하여 상기 밀집된 정도에 따른 제 1증가폭을 산출하고 또한 제 2방식에 적용하여 상기밀집된 정도에 따른 제 2증가폭을 산출한 뒤, 상기 제 1증가폭과 상기 제 2증가폭을 각각에 할당된 비율만큼씩 반영하여 합산한 값을 상기 증가되는 폭으로 결정한다. 여기서, 상기 제 1방식은, 상기 광원의 세기를 증가시킴에 따라 소모되는 전력의 화질 향상에 대한 효율성에 근거하여 광원의 세기를 정하는 방식이고, 상기 제 2방식은, 상기 광원의 세기를 증가시킴에 따라 향상되는 화질의 최대치에 근거하여 광원의 세기를 정하는 방식이다. 본 실시예에서, 상기 제 1증가폭과 상기 제 2증가폭에 할당된 상기 각 비율은, 사용자의 선택 또는 상기 패널의 물리적 표시특성에 근거하여 동일하거나 또는 서로 상이한 값으로서 설정되어 상기 증가되는 폭의 결정에 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 밝기에 근거하여, 상기 광원의 세기를 상기 현재 설정된 세기보다 더 감소시킬 지 또는 더 증가시킬 지 여부를 결정하고, 더 증가시키는 것으로 결정한 경우에, 상기 밀집된 정도에 근거하여 상기 증가되는 폭을 결정하게 된다. 본 실시예에서는, 상기 단위 이미지의 밝기가 기 지정된 기준치 이하를 나타낼 때는, 상기 광원의 세기를 상기 현재 설정된 세기보다 더 감소시키고, 그 감소된 세기가 적용되도록 상기 백라이트를 제어하되, 상기 단위 이미지의 경사도가 작을 때는 클 때에 비해서 상기 감소되는 폭이 더 커지는 방식으로 또는 상기 단위 이미지의 밝기 특성값이 작을 때는 클 때에 비해서 상기 감소되는 폭이 더 커지는 방식으로 상기 광원의 세기를 결정하게 된다. 여기서, 상기 경사도는, 상기 단위 이미지의 화소값들에 대해 구해진 개별 경도(傾度)에 대한 평균이고, 상기 개별 경도는 임의의 양 화소(pixel)가 갖는 화소값간의 차이를 그 양 화소간의 거리로 나눈 값에 해당하고, 상기 밝기 특성값은, 상기 단위 이미지의 화소값들 중에서, 화소가 가질 수 있는 최대값부터 시작하여, 분포하는 화소값들의 누적 수가 기 지정된 비율만큼의 수가 되는 경계 화소값으로부터 산출된 것이되, 그 경계 화소값의 크기에 비례하는 특성을 갖는 값이다. 만약, 상기 단위 이미지의 밝기가 기 지정된 기준치 이상이면서, 또한 상기 밀집된 정도가 기 지정된 문턱치보다 낮은 경우에는, 상기 단위 이미지에 대해서는 상기 현재 설정된 광원의 세기를 증가시키거나 감소시키지 않고 유지되게 한다. 또한, 본 실시예에서는, 상기 제어부는, 사용자로부터 인가되는 선택 정보에 근거하여, 입력되는 일련의 단위 이미지들에 대해서, 상기 광원의 세기를 증가시키는 경우보다 감소시키는 경우가 통계적으로 더 많이 이루어지도록 또는 더 적게 이루어지도록, 상기 광원의 세기를 증가시킬 지 또는 감소시킬 지를 결정하기 위해 사용하는 기준을 조정할 수도 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른, 영상신호를 시각적으로 표현하는데 필요한 광원의 세기를 조절하는 일 방법은, 입력된 단위 이미지의 화소값들의 분포 특성을 파악하는 1단계와, 화소값이 가질 수 있는 범위에 대해 나뉘어진 다수의 구간들 중 하나 이상의 구간내에서의 상기 파악된 분포 특성의 밀집된 정도에 근거하여, 상기 단위 이미지내의 각 화소값들이 시각적 신호로 출력될 디스플레이 패널의 영역에 제공되는 상기 광원의 세기를 현재 설정된 세기보다 더 증가된 세기로 결정하는 2단계와, 상기 결정된 광원의 세기가, 상기 디스플레이 패널상의 상기 단위 이미지가 표시되는 영역에 적용되도록 상기 디스플레이 패널을 제어하는 3단계를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 2단계는, 상기 밀집된 정도가 높을 때는 낮을 때에 비해서 상기 현재 설정된 세기보다 증가되는 폭을 더 크게 결정한다.

전술한 장치와 방법, 그리고 다양한 실시예들에 있어서, 상기 화소값은, 하나의 화소에 대하여 색상을 구성하는 각 색원소의 값들로부터 산출되는 휘도를 지칭하는 것이거나, 또는 상기 각 색원소의 어느 하나의 원소에 해당하는 값을 지칭하는 것이다. 그리고, 상기 단위 이미지는, 연속적인 영상에서의 임의의 한 프레임(frame) 또는 필드(field)에 해당하는 이미지이거나, 또는 하나의 이미지에서 분할된 일부 영역의 블록(block)에 해당한다.

전술한 본 발명 또는, 하기에서 첨부된 도면과 함께 상세히 설명되는 본 발명의 적어도 일 실시예는, 입력되는 이미지의 특성을 파악하고 그에 따라 최대의 디밍이 이루어지게 하여 소비 전력을 크게 절감시킨다. 구체적으로는, 이미지내에서 밝은 화소값들이 얼마나 분포하는 지에 근거하되, 상대적으로 적게 분포하면 해당 이미지에 대한 디밍을 세게하고, 많이 분포하는 경우에는 디밍을 약하게 함으로써, 주어진 이미지에 대한 최적의 디밍이 이루어지게 한다. 이로써, 본 발명은, 화질 저하를 최소화하는 범위내에서 전력 소모를 최대로 절감시키게 된다.

본 발명에 따른 실시예에서는, PSNR( Peak Signal-to-Noise Ratio )이 38~40dB의 화질이 유지되게 하는 기준하에서, 전역(global) 디밍에서는 5~10%의 소비 전력 절감이 나타났으며, 로컬 디밍과 각 색원소(R,G,B)별 디밍을 적용하는 경우에, 전역 디밍의 경우대비, 약 4배와 5배의 소비 전력 절감을 이룰 수 있다.

또한, 이미지 특성에 따라 부스팅 세기를 결정하여 백라이트의 밝기를 제어하는 본 발명의 실시예는, 획일적으로 백라이트를 부스팅하여 이미지의 화질을 향상시키는 것에 비해 전력 소모를 덜 하면서 이미지 특성에 최적화된 화질 향상을 도모할 수 있다. 임의적으로 선택한 물리적 특성을 갖는 디스플레이 장치에 대한 시뮬레이션에서, 이미지들에 대해서 부스팅을 전혀 하지 않고 디스플레이할 때의 소모 전력을 100으로 가정하였을 때, 동일 이미지들에 대해서 획일적으로 광원의 세기를 1.5배 증가시킨 경우( 부스팅 세기를 50%로 한 경우 )에는 약 150%의 전력을 소모하였지만, 이미지 특성에 따라 부스팅 세기를 0~80%의 범위에서 동적으로 선정하여 적용한 경우에는 평균적으로 약 125%의 전력을 소모하였다. 따라서, 화질 향상을 위해 획일적으로 부스팅하는 방식에 비해, 동일 조건하에서 약 16.7 %의 전력이 절감되는 것이 시뮬레이션을 통해 확인되었다.

이렇게 통상적인 획일적 부스팅에 비해 전력을 덜 소모하면서도, 특정의 화소값 분포 특성을 갖는 이미지인 경우에는 순간적으로 80%의 부스팅이 이루어져 화질 향상이 극명하게 이루어지게 하므로, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 특성에 따른 부스팅에 의해, 전체적으로 화질 향상의 정도를 훨씬 더 크게 느낄 수 있다.

또한, 백라이트의 부스팅에 의해 전력이 추가적으로 더 소모되지만, 디밍에 의해서는 전력 소모가 감소하게 되므로, 본 발명에 따른 디밍과 부스팅 방법을 모두 적용하게 되면, 백라이트의 원래 밝기를 유지하는 것과 비교할 때도, 전력 소모는 증가시키지 않으면서 이미지에 대한 화질 왜곡없이 화질 향상이 이루어지게 된다.

도 1a는, 백라이트의 디밍에 있어서 입력 화소값을 보상할 때 발생되는 포화 현상을 설명하는 도면이고,
도 1b는, 백라이트를 현재의 밝기보다 증가시킴(boosting)에 따라, 표시되는 이미지의 화질이 향상되는 원리를 도식적으로 보여주는 도면이고,
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 이미지의 특성에 따른 백라이트 디밍 방법이 적용되는 디스플레이 장치의 간략한 구성에 대한 일 예이고,
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 주어진 단위 이미지내에 포함된 임의의 양 화소에 대해 개별 경도(傾度)가 계산되는 것을 도식적으로 보여주는 도면이고,
도 4a 및 4b는, 본 발명의 실시예들에 따른, 주어진 단위 이미지에 대해서 경사도(slope)가 계산되는 것을 각각 도식적으로 보여주는 도면들이고,
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 주어진 단위 이미지에 대한 밝기 특성값이 지정된 포화 용인도에 따라 산출되는 것을 보여주는 도면이고,
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 주어진 단위 이미지에 대해서 파악되는 밝기 특성값과 경사도에 근거하여, 그 단위 이미지에 대한 디밍 세기를 결정하는 규칙의 일 예를 나타낸 것이고,
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 주어진 단위 이미지에 대해서, 그 단위 이미지의 균질성(homogenous)에 근거하여, 밝기 특성값과 경사도에 따른 디밍 세기의 결정을, 선택적으로 적용하는 방법에 대한 예시적인 흐름도이고,
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 시간적으로 인접되어 표시되는 영상 이미지들간의 밝기 변화에 근거하여, 디밍 세기를 보정하는 규칙의 일 예를 예시한 것이고,
도 9a는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 주어진 단위 이미지의 분포 특성의 유형을 파악하기 위해 사용되는 연속 분포특성 표본들을 각각 예시하는 그래프이고,
도 9b는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 주어진 단위 이미지의 화소값 분포가 얼마나 밀집되어 있는 지를 구간별로 파악하기 위해 사용하는 대표값을 각 구간에 대해 예시하여 나타낸 도면이고,
도 9c는, 단위 이미지의 화소값들이, 해당 구간내에서 대표값을 중심으로 밀집 또는 이산 분포하는 형태를 예시적으로 나타낸 것이고,
도 10은, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른, 주어진 단위 이미지의 분포 특성의 유형을 파악하기 위해 사용되는 몇가지 표본들에 대한 구간별 분포 비율 기준치를 각각 예시하는 표이고,
도 11은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 주어진 단위 이미지의 화소값 분포 특성에 대해 적용할 부스팅 세기를, 부스팅 비율 대비 화질 향상의 특성에 근거하여 결정하는 2가지 방식을 도식적으로 설명하기 위한 도면이고,
도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 주어진 단위 이미지내의 일정 밝기 이하의 암부(暗部)에 해당하는 화소값들의 비율에 근거하여, 결정된 부스팅 세기를 보정하는 규칙의 일 예를 수치적으로 예시하고 있는 표이다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명에 따른 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 이미지의 특성에 따른 백라이트 디밍 방법이 적용되는 디스플레이 장치의 구성에 대한 일 예이다. 도 2에 예시된 장치는, 엘씨디(LCD) 또는 퀀텀닷(Quantum Dot) 디스플레이를 구비하고 있는 TV, 모니터, 노트북, 대형 전광판, 디지털 표지판 또는 이동용 장치, 예를 들어 스마트폰 등은 물론, 엘씨디또는 퀀텀닷 디스플레이로써 사용자에게 이미지를 시각적으로 표현하는 수단이 부가된 모든 장치에 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명의 청구범위는, 통상적으로 불리우는 제품 또는 상품의 명칭이 다르다는 이유로는 그 권리범위가 배척되어서는 안된다.

도 2에 예시된 장치의 구성을 살펴보면, 사용자에게 영상을 시각적으로 표현하는 디스플레이 패널(14)과, 입력되는 이미지의 특성을 분석하는 특성 분석부(11)와, 상기 입력되는 이미지의 데이터를 상기 디스플레이 패널(14)이 시각적으로 표시하기 위한 신호로 변환출력하는 신호 변환부(12)와, 사용자로부터의 입력신호, 예를 들어 리모컨, 키 세트(key set), 또는 터치패널 등에 의한 신호를 수신하여 그에 적절한 입력 데이터로 변환하는 입력 제어부(15)와, 상기 특성 분석부(11)에 의해 획득된 이미지 특성에 근거하여, 해당 이미지의 전역에 걸쳐서(globally) 또는 부분적으로(locally) 백라이트 디밍 또는 부스팅이 되게 하는 디밍 제어값 또는 부스팅 제어값을 산출하고, 그 산출된 디밍 제어값에 따른 디밍 또는 부스팅 제어값에 따른 부스팅이 이루어지게 하는 데 필요한 동작과, 이에 수반되는 각 구성요소의 제어 동작을 수행하는 제어부(10)를 포함하여 구성된다. 본 명세서에서는, 디밍 제어값과 부스팅 제어값에 대해서, 필요한 경우 '광원 제어값'으로 통칭한다.

상기 디스플레이 패널(14)은, 도시된 바와 같이, 시각적 표시를 위한 광원을 제공하면서, 상기 제어부(10)가 인가하는 광원 제어값에 따라, 해당되는 영역( 전체 또는 부분 )에 대한 광원의 밝기를 조절할 수 있는 백라이트(14a)와, 그 백라이트(14a)의 광원에 대해, 각 색원소별 투과율을, 각 화소에 대응하여 인가되는 구동신호에 따라 조절함으로써 이미지를 시각적으로 표시하는 액정 패널(14b)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 신호 변환부(12)는, 상기 입력되는 이미지의 각 화소 데이터를 적절히 처리하여, 상기 액정 패널(14b)상에서의 시각적 표현을 위한 색상신호로 변환하여 출력하는 영상 처리부(12a)와, 상기 변환출력되는 색상신호를 상기 디스플레이 패널(14)의 시각적 표현방식에 맞는 구동신호로 변환하는 액정 구동부(12b)를 포함하여 구성된다.

상기 입력되는 이미지는, 다양한 방식으로 수신되는 영상신호의 한 프레임(frame)이거나 필드(field)일 수 있다. 그리고, 수신되는 영상신호는, 예를 들어, 지상파 또는 위성 안테나 또는 케이블로부터 수신되어 동조된 신호, 특정 통신대역의 RF신호, 또는 타 장치에서 제공하는 영상신호, 또는 RGB 컴포넌트 신호에 의한 것일 수 있으며, 각 신호형태에 대해, 그 신호를 복조 및/또는 디코딩하거나 또는 적절히 변환하는 전(前)처리부가 도 2의 장치의 전단에 포함될 수 있다.

또한, 상기 입력되는 이미지는, 동영상의 한 프레임이 아닌 연속적으로 입력되는 이미지들의 세트(set) 중 하나일 수도 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른, 이미지 특성에 근거하여 그 이미지에 대한 백라이트 디밍을 조절하는 방법에 대해 먼저 상세히 설명한다.

도 2의 상기 장치에 외부로부터 이미지가 입력되면, 상기 특성 분석부(11)는, 그 입력되는 이미지에 대한 특성을 파악한다. 입력된 이미지에 대한 특성 파악은, 상기 입력 제어부(15)를 통한 사용자의 입력에 따른 상기 제어부(10)의 명령에 의해 개시될 수도 있다. 상기 특성 분석부(11)에 의해 파악되는 이미지 특성에는, 이미지의 밝기 특성값과 경사도(slope)가 포함된다. 여기서, '경사도'란, 주어진 이미지에 속하는 화소들에서 임의로 또는 지정된 방식으로 선택되는 양 화소들에 대해서, 도 3에 예시된 바와 같이, 그 화소값간의 차이(valDif)( 항상 양수의 값을 갖는다. )를 양 화소간의 거리(pxDis)( 예를 들어, 상호 이격된 화소의 수 )로 나누어서 얻어진 값( 이를, '개별 경도(傾度)'라 칭한다. )(31)들의 평균치를 의미한다. 그리고, 개별 경도를 구하기 위해 사용되는 상기 '화소값'이란, 주어진 화소가 갖는 휘도(luminance)이거나, 또는 각 색원소(R,G,B)에서의 어느 한 색원소의 값일 수 있다.

상기 특성 분석부(11)는, 도 4a에 예시된 바와 같이, 바로 인접된 화소들간의 개별 경도를 구할 수도 있지만( 이 경우에는, 예를 들어 화소간의 거리(pxDis)가 1이 된다. ), 도 4b에 예시된 바와 같이, 상호 인접되지 않은 다양한 거리를 두고 있는 화소들간의 개별 경도를 구할 수도 있다( 이 경우는, 예를 들어, 화소간의 거리(pxDis)가 2이상이 된다. ). 도 4a 및 4b에 도식적으로 예시된 각 예는, 상하좌우에 위치하는 화소간을 대상으로 하여서만 개별 경도를 구하는 것을 보여주고 있지만, 본 발명에 따른 다른 실시예에서는, 상하좌우에 국한되지 않고, 상호 대각선으로 위치하는 화소간에 대해서도 개별 경도를 구하여, 이미지의 경사도를 구하는 데 사용할 수도 있다.

한편, 상기 특성 분석부(11)는, 주어진 이미지의 밝기 특성값을 파악하기 위해, 먼저, 각 화소의 색원소의 값들(Rv,Gv,Bv)을 지정된 식, 예를 들어 보편적으로 사용되는 다음의 식 [1]에 대입하여 휘도(Y)를 구하고, 그 구해진 각 화소의 휘도값들의 분포 특성으로부터 파악하게 된다.

Y = 0.299×Rv + 0.587×Gv + 0.144×Bv 식 [1]

그리고, 그 분포 특성에 대하여, 상기 제어부(10)로부터 설정된 포화(saturation) 용인도에 따른 밝기 레벨을 찾는다. 여기서 포화 용인도는, 상기 디스플레이 패널(14)의 물리적 표시특성 또는 상기 입력 제어부(15)를 통한 사용자의 입력 정보에 의해 정해져서 상기 제어부(10)에 설정되어 있게 된다. 상기 특성 분석부(11)는, 도 5에 예시된 바와 같이, 임의의 화소값 분포 특성(50)을 갖는 단위 이미지에 대해서, 최대 밝기(LuMax)로부터 시작하여 분포하는 화소값들의 누적 수가 전체 화소수 대비 상기 설정된 포화 용인도( 예를 들어, 5%, 10%, 15% 등 )에 해당하게 되는 밝기레벨(501)( 8비트 화소값인 경우, 0~255 범위 내의 값 )을 찾는다. 그리고, 이렇게 찾아진 밝기레벨(501)의, 임의의 화소가 가질 수 있는 최대 밝기(LuMax)에 대한 비율( 도 5의 δ )을 1에서 차감한 값, 즉 '1-δ'를 밝기 특성값(502)으로서 파악한다. 상기 비율(δ)은, 단위 이미지가 최대 밝기에 근접하는 범위에서 많은 화소들을 포함할수록, 다른 의미에서는, 밝은 화소들이 최대 밝기에 밀집하여 분포할수록 그 값이 작아지므로, '밝기' 특성값이라는 용어가 갖는 함축하는 의미에 근접하도록 그런 경우에 해당 값이 커지도록 하기 위해 '1-δ'의 값을 밝기 특성값(502)으로서 파악하는 것이다. 또는 δ가 작을수록 그 값이 커지게 되는 1/δ( δ는 0의 값을 가질 수 없다. )을 밝기 특성값으로 파악할 수도 있다. 물론, 다른 방식을 통해서도 그러한 속성을 갖는 밝기 특성값을 선정할 수도 있다. 예를 들어, 단위 이미지의 화소값 분포 특성(50)에서, 화소값 0으로부터 시작하여 누적 분포수가 '100%-상기 설정된 포화 용인도'가 되는 밝기 레벨을 상기 밝기 특성값으로 파악할 수도 있는 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 제어부(10)는 앞서와 같은 방식으로 구해진 밝기 특성값에, 해당 단위 이미지내의 상기 포화 용인도에 속하는 화소값들의 분포 특성을 반영하여 그 값을 보정할 수도 있다. 예를 들어, 상기 포화 용인도에 속하는 화소값들의 범위(503)를 Ns개의 세부 구간들로 나누고, 밝은 세부구간에 할당된 것일수록 높은 값을 갖는 가중치( α_k, k=1,2,..,N_S )를, 앞서 1차적으로 구한 밝기 특성값( 예를 들어, 1-δ 또는 1/δ )에 개별적으로 적용함으로써 최종의 밝기 특성값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 각 세부 구간의 화소값들의 전체 화소수에 대한 상대적 분포 비율을 pR_k( k=1,2,..,N_S )라고 할 때, 최종의 밝기 특성값(fBrPval)은 다음의 식 [2]와 같은 방식으로 구할 수도 있는 것이다.

fBrPval =

/포화 용인도 식 [2]

여기서, α_k > α_k+1 ( α_k가 α_k+1보다 더 밝은 세부구간에 대해 할당된 가중치임 )이고, α₁+ α₂+…+ α_Ns =Ns이며, iBrPval은 상기 1차적으로 구한 밝기 특성값( 예를 들어, 1-δ 또는 1/δ )이다.

식 [2]는, 더 밝은 세부구간의 분포 비율일수록 최종의 밝기 특성값의 산출에 더 반영되도록 하기 위해 해당 세부구간에 대해 상대적으로 더 큰 값의 가중치를 적용한다. 그 이유는, 동일한 밝기 특성값의 단위 이미지들이라도, 포화 용인도에 속하는 화소값들이 밝은 쪽으로 치우쳐서 분포하는 이미지는 그렇지 않은 이미지보다 동일한 디밍 세기에 대해서 화질 영향을 더 받기 때문이다. 따라서, 포화 용인도에 속하는 화소값들을 세부구간으로 나누어 그 분포을 파악하고, 밝은 쪽으로 치우쳐져 있는 경우에는 그렇지 않은 경우보다 밝기 특성값이 더 크게 산출되도록 함으로써, 종국적으로는 상기 제어부(10)에 의해 디밍 세기가 좀 더 약하게 결정되도록 한다.

상기 특성 분석부(11)는 전술한 바와 같이, 입력된 이미지에 대한 특성 분석이 완료되면, 그 분석된 특성에 대한 정보, 즉, 밝기 특성값과 경사도를 상기 제어부(10)에 전달한다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 입력된 이미지를 기 지정된 크기의 블록(block)으로 분할하고, 그 분할된 각 블록에 대해서, 전술한 바와 같이 밝기 특성값과 경사도를 파악하여 해당 블록의 식별정보와 함께 그 파악된 특성 정보를 상기 제어부(10)에 제공할 수도 있다.

본 명세서에서는, 주어진 이미지 전체, 예를 들어 동영상의 한 프레임 또는 필드와, 그 이미지에 대해서 분할된 블록을 통칭하여 '단위 이미지'라는 용어를 사용한다.

상기 제어부(10)는, 단위 이미지에 대한 특성 정보, 즉 밝기 특성값과 경사도가 전달되면, 그 특성 정보에 근거하여 해당 단위 이미지에 대한 디밍의 정도, 즉 현재 설정된 백라이트의 밝기에서 감소시키는 밝기를 결정하는데, 도 5는, 상기 제어부(10)가 디밍의 정도, 즉 밝기 감소폭( 이하, '디밍 세기'라 칭한다. 디밍 세기가, 예를 들어 0.2로 정해진다는 것은, 현재 설정된 백라이트 밝기를 80%( =1 -0.2 )로 낮추게 된다는 것을 의미한다. )를 결정할 때 적용하는 하나의 규칙의 예를 예시적으로 보여준다.

도 6에 예시된, 취할 수 있는 값에 대해 구간으로 나뉘어진 밝기 특성값과 경사도의 각 구간에 할당된 예시적인 디밍 세기 기준치( DmI_k, k=1,2,3 )와 예시적인 수치(Q)에 따라 디밍 세기가 결정되는 규칙은 단순한 예에 불과하다. 각 구간의 디밍 세기 기준치( DmI_k, k=1,2,3 )는, 해당 구간에 속하는 밝기 특성값에 대해서 구해질 수 있는 디밍 세기의 최대값이 그 밝기 특성값을 얻게 된 상기 비율(δ)을 초과하지 않도록 지정될 수도 있다.

도 6의 예시에서는, 밝기 특성값과 경사도가 3개의 구간으로 구분되고, 주어진 단위 이미지가 어떤 존( 밝기 특성값에 대한 구간과 경사도에 대한 구간의 교차 영역 )에 속하는 지에 따라, 해당 구간에 할당된 디밍 세기 기준치(DmI_k)에 그 존에 할당된 계수(Q)를 곱하여 디밍 세기( = Q×DmI_k )가 결정되는 것( 도 6의 각 화살표의 길이가 이에 따라 결정된 디밍 세기를 나타낸다. )을 보여주지만, 당연히, 각 특성에 대한 구간은 더 많은 수로 나뉘어져 적용될 수도 있다. 그리고, 밝기 특성값과 경사도도 반드시 동일한 수의 구간으로 나누어서 적용되지 않아도 무방하다. 또한, 도 6에 예시된 바와 같이, 밝기 특성값과 경사도에 대해서 불연속적인 구간으로 나누지 않고, 연속적인 변수로 하여 디밍 세기를 결정할 수도 있다.

밝기 특성값의 경우, 도 6에 예시된 바와 같이, 그 값이 클 때는 작을 때에 비해서 디밍 세기를 약하게 결정하는데, 밝기 특성값이 크다는 것은, 도 5의 예시에서 알 수 있듯이, 해당 단위 이미지에서 포화 용인도에 해당하는 화소값들이 최대 밝기 쪽(LuMax)으로 더 많이 치우져서 분포되어 있다는 것이므로, 밝기 특성값이 작을 때보다는 디밍 세기를 약하게 하여야 포화 용인도의 비율 이상의 화소값들이 포화(saturation)되는 것을 막을 수 있기 때문이다.

도 6에 하나의 예로써 제시된 디밍 세기의 결정 방식 외에, 경사도가 작을수록(51) 또한 밝기 특성값이 작을수록(52)( 밝기 특성값이 작을수록 해당 단위 이미지의 화소값들이 어두운 쪽 방향으로 또는 일정 이하의 밝기에 상대적으로 치우쳐져 있을 가능성이 매우 높다. ), 디밍을 세게 하는 기본 원칙이 준수되는 한, 위에 언급한 다양한 다른 결정 방식들이 도 6에 예시된 것과는 다른 수치들로써 본 발명의 실시예로 적용될 수 있음은 물론이다. 도 6의 예에서도 명백히 알 수 있듯이, 상기 기본 규칙은, 어느 하나의 특성값이 동일한 조건하에서도 당연히 적용된다. 즉, 복수의 단위 이미지들의 밝기 특성값이 동일하더라도, 경사도가 작은 단위 이미지에 대해서는 경사도가 큰 단위 이미지보다 디밍을 더 세게 하고, 반대로 경사도가 동일하더라도 밝기 특성값이 작은 단위 이미지에 대해서는 밝기 특성값이 큰 단위 이미지보다 디밍을 더 세게 하는 방식은 당연히 준수되어야 하는 상기 기본 규칙에 해당한다.

상기 제어부(10)는, 상기 기본 규칙이 준수되는 다양한 디밍 세기의 결정 방식들 중 어느 하나의 방식을 사용하여, 디밍 세기를 결정하게 되면, 그 디밍 세기에 대응하는 보상계수를 정하여 상기 영상 처리부(12a)에 인가하게 된다. 즉, 결정된 디밍 세기가 0.2( 현재 설정된 백라이트 밝기의 80%로 감소 )이면, 1.25( =1/0.8 )의 보상계수를 상기 영상 처리부(12a)에 설정하게 된다. 상기 설정된 백라이트 밝기는, 상기 백라이트(14a)의 최대 밝기일 수도 있고, 또는 현재 설정된 영상 표시모드( 예를 들어, 선명 모드, 표준 모드, 영화 모드, 스포츠 모드, 등 )에 따라 지정된 밝기일 수도 있다.

만약, 주어진 단위 이미지가 하나의 이미지로부터 분할된 블록에 대한 것이면, 단위 이미지에 대한 식별정보( 예를 들어, 프레임상의 위치 정보 )도 함께 통지한다. 이러한 보상계수의 설정이 있게 되면, 상기 영상 처리부(12a)는 현재 주어진 단위 이미지( 프레임 또는 블록의 이미지 )의 화소값들에 대하여 그 보상계수를 사용하여( 예를 들어 곱하여 ) 출력 화소값들로 변환하게 된다. 물론, 이렇게 변환된 출력 화소값들은, 상기 디스플레이 구동부(12b)에 의해, 각 화소값에 대응하는, 상기 액정 패널(14b)의 대응 화소의 광 투과율을 조정하는 신호로 변환된다.

그리고, 상기 제어부(10)는, 결정된 디밍 세기가 작용하도록, 해당 단위 이미지가 표시되는 상기 액정 패널(14b)의 전역 또는 일부 영역에 대해 광원을 공급하는 백라이트의 영역에 대해 그 밝기를 제어하는 신호를 상기 백라이트(14a)에 인가하게 된다.

본 발명의 원리와 기술적 사상에 따라 이루어지는, 전술한 바의, 밝기 특성값과 경사도에 근거해 결정된 디밍 세기를 적용하면, 해당되는 단위 이미지에 대한 보상이 상기 영상 처리부(12a)에 의해 이루어질 때, 단위 이미지내의 일부의 화소값들은 포화(saturation)된다. 하지만, 주어진 단위 이미지에 대해서 그 밝기 특성값 외에 경사도를 고려하여 디밍 세기가 결정되었기 때문에, 작은 경사도의 이미지에 대해서 그리고 작은 밝기 특성값의( 그 이미지내에서 상대적으로 밝은 화소값들이 화소값의 전(全) 범위에서 볼 때는 좀 더 어두운 방향으로 치우치는 특성을 갖는 ) 이미지에 대해서 상대적으로 디밍이 세게 이루어지는데, 이러한 특성을 갖는 이미지는, 해당 이미지내에서 상대적으로 밝은 일부 화소값들이 포화됨으로써 화질 손실이 발생된다 하더라도, 그 정도의 화질 손실을 사용자가 직감적으로 체감하기 어렵다. 따라서, 그러한 특성의 이미지의 경우에는 미미한 화질 저하에 반해서, 디밍에 의한 소비 전력의 감소 효과는 크게 달성하면서 동시에 광누설 현상도 감소시키게 된다.

또한, 밝기 특성값이 큰 단위 이미지라도 그 단위 이미지의 경사도가 작으면, 경사도가 큰 경우에 비해 상대적으로 디밍을 강하게 하여도 작은 경사도로 인해, 화질이 상대적으로 덜 저하되므로, 밝기 특성값이 큰 이미지에 대해서도 디밍을 강하게 한만큼의 이익( 전력 소모 및 광누설 감소 )을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 주어진 단위 이미지의 밝기 특성값과 경사도에 따라 결정된 디밍 세기를, 관용성 계수에 의해 조정하여, 예를 들어 결정된 디밍 세기에 상기 관용성 계수를 곱하여 얻은 최종 디밍 세기를 상기 백라이트(14a)의 밝기 제어에 적용할 수도 있다.

상기 관용성 계수는, 기본적으로 1의 값을 갖지만( 이 때는 관용도가 적용되지 않는다. ), 입력된 단위 이미지가 시각적으로 표시되는 상기 디스플레이 패널(14)의 종류나 표시 방식 등에 따라 관용도가 적용되도록 1이 아닌 값으로 정해질 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치가 TV 또는 모니터인 지, 또는, 표시 방식이 LED 광원에 의한 것인 지 퀀텀닷(quantum dot) 광원에 의한 것인 지에 따라, 표시되는 시각적 영상에서의 화질 저하에 대해 사용자가 인식하는 관용도가 다를 수 있기 때문에, 상기 관용성 계수는, 그러한 각 유형에 대응하여 미리 결정되어 사용된다. 예를 들어, 화질 저하가 민감하게 나타나는 유형이면 상기 관용성 계수는 1보다 작은 값이( 앞서 결정된 디밍 세기를 다소 감소시키는 경우 ), 화질 저하가 둔감하게 나타나는 유형이면 상기 관용성 계수를 1보다 큰 값이 결정되어 사용된다( 앞서 결정된 디밍 세기를 다소 증가시키는 경우 ). 그리고, 디스플레이에 대한 각 종류나 표시 방식 등에 대한 화질 저하에 대한 사용자 민감도는 각 종류나 표시 방식 등에 대한 실험을 통해 결정될 수도 있다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 다양한 방식과 유형에 대해 결정되는 상기 관용성 계수에 따라, 앞서 결정된 디밍 세기를 보정하는 대신, 앞서 설명한 바의 포화 용인도를 변경 설정시킬 수도 있다. 예를 들어, 관용성 계수가 1보다 더 작게 설정되어야 하는 경우에는, 상기 포화 용인도를 더 작은 값으로, 관용성 계수가 1보다 더 크게 설정되어야 하는 경우에는 상기 포화 용인도를 더 큰 값으로 설정할 수도 있다. 물론, 본 실시예에서는, 관용성 계수는 상기 제어부(10)에 설정되어 사용될 필요가 없다. 다르게는, 관용성 계수와 포화 용인도가 모두 설정되어 사용될 수도 있다. 이 경우에는, 관용성 계수는 전술한 바와 같이 디밍 세기를 보정하는데 사용되고, 포화 용인도는 설정된 관용성 계수의 값에 따라 종속적으로 정해져서 사용될 수 있다. 즉, 앞서 예를 든 바와 같이, 관용성 계수에 반비례하는 방식으로 포화 용인도의 값이 지정되어, 밝기 특성값을 파악하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 주어진 단위 이미지의 밝기 특성값과 경사도에 근거해 결정된 디밍 세기를 선택적으로 적용할 수도 있다. 본 실시예에서는, 밝기 특성값과 경사도에 의해 결정된 디밍 세기를 적용하지 않을 때는, 주어진 단위 이미지내의 최대 화소값에 근거해 결정되는 디밍 세기를 적용하게 된다. 예를 들어, 주어진 단위 이미지내의 최대 화소값이, 화소가 가질 수 있는 최대치의, 예를 들어 0.8이면, 디밍 세기를, 현재 설정된 백라이트 밝기의 80%가 되도록 디밍 세기를 결정하여 사용하게 된다.

이미지의 밝기 특성값과 경사도에 의해 결정된 디밍 세기를 선택적으로 사용하는 본 실시예에서는 도 7에 예시된 알고리즘이 적용되는데, 이하에서는, 도 7에 예시된 알고리즘에 따른 디밍 세기 결정 방법에 대해 상세히 설명한다.

상기 제어부(10)는, 먼저, 현재 디밍 세기를 결정해야 할 주어진 단위 이미지가 균질적(homogenous) 특성을 갖는 것인 지를 판별한다(S601). 본 발명에 따른 일 실시예에서는, 단위 이미지가 균질적 특성을 갖는 지를, 해당 단위 이미지내의 화소값들의 분포가, 화소값들이 가질 수 있는 범위의 일정 비율, 예를 들어 5%, 또는 10%의 폭을 갖는 구간내에 집중되어 있는 지에 근거하여 판별한다. 즉, 화소값이 예를 들어 0~255의 범위를 가질 때, 5% 범위로 제한된 경우에는, 단위 이미지내의 화소값들이 모두 pV_Bot ~ 'pV_Bot +12' ( 12=255×5% )( 여기서, pV_Bot는 해당 구간에서의 최소 화소값이다. )의 구간내에, 10% 범위로 제한된 경우에는 pV_Bot ~ 'pV_Bot +25' ( 25=255×10% )의 구간내에 분포되어 있을 때, 해당 단위 이미지는 균질적 특성을 갖는다고 판별하게 된다. 주어진 단위 이미지의 화소값들의 분포 특성은 상기 특성 분석부(11)에 의해 파악된 후, 상기 제어부(10)에 그 파악된 분포 특성이 전달되어 균질적 특성 여부의 판별에 이용된다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 주어진 단위 이미지의 크기가, 기 지정된 화소 수 이하인 경우에, 상기 제어부(10)는 해당 단위 이미지가 균질적 특성을 갖는 것으로 간주한다. 예를 들어, 주어진 단위 이미지가 8x8 또는 16x16의 크기를 갖는 블록일 때, 균질적 특성을 갖는다고 판별하게 된다. 이는, 영상 신호의 한 프레임에 해당하는 이미지에서, 이미지 처리를 위해 분할되는 크기인 작은 영역의 블록은, 대체적으로 동질의 화질 특성을 갖기 때문이다. 본 실시예에서는, 상기 특성 분석부(11)가 분석하여 전달하는 특성이, 지정된 크기 이하의 분할된 블록에 대한 것일 때는, 상기 제어부(10)는 그 단위 이미지내의 화소값들의 분포를 고려하지 않고 균질적 특성을 갖는다고 판별하게 된다.

주어진 단위 이미지가 균질적 특성을 갖지 않는다고 판별되면, 상기 제어부(10)는, 해당 단위 이미지에 대해서는, 전술한 바와 같은 방식으로, 그 이미지의 밝기 특성값과 경사도에 근거하여 디밍 세기를 결정하여 백라이트 디밍에 적용하게 된다(S603).

만약, 균질적 특성을 갖는다고 판별되면, 상기 제어부(10)는, 전술한 바와 같이, 해당 단위 이미지에 대하여 밝기 특성값과 경사도에 근거하여 디밍 세기를 결정하고, 또한 해당 단위 이미지내에서의 최대 화소값에 근거하여 디밍 세기를 결정한다(S602). 그리고, 이와 같이 구해진 두 개의 디밍 세기에서 어느 쪽이 더 작은 지를, 즉 어느 쪽이 현재의 백라이트 밝기를 덜 감소시키는 지를 비교한 후(S610), 더 적게 감소시키는 쪽의 디밍 세기를 선택하고(S611,S612), 그 선택된 디밍 세기, 즉 상대적으로 더 낮은 디밍 세기로써, 해당 단위 이미지에 대해 광원을 제공할 상기 백라이트(14a)의 전체 또는 일부 영역을 디밍시키게 된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 전술한 바의 방법들 중 어느 하나의 방법에 따라 결정된 디밍 세기를 보정하여 상기 백라이트(14a)의 밝기 제어에 적용할 수도 있다. 보정을 적용하는 경우에는, 시간적으로(temporally) 연속 표시되어야 하는 단위 이미지( 예를 들어, 동영상의 각 프레임 ) 간의 밝기 변화 정도에 근거하게 보정의 정도를 결정하게 된다. 보다 구체적으로는, 연속된 이미지간의 밝기 변화가 크면 현재 단위 이미지에 대해 결정된 디밍 세기를 크게 줄이거나 그 세기를 0으로 설정하게 되고, 밝기 변화가 작으면 결정된 디밍 세기를 적게 줄이거나 또는 결정된 세기를 그대로 두게 된다. 이는, 단위 이미지 간의 밝기 변화가 큰 경우에 결정된 디밍 세기를 그대로 적용하게 되면, 그 변화 정도가 더 심해져, 영상 표시 화면이 깜빡거리는(flicker) 현상이 나타날 수도 있기 때문이다. 물론, 이전의 단위 이미지에 대한 현재 단위 이미지의 밝기의 변화가 어두워진 경우에 대해서만, 결정된 디밍 세기를 보정할 수도 있다. 즉, 시간적으로 인접된 양 단위 간의 밝기 변화가 현재 단위 이미지가 이전보다 더 밝아진 경우라면, 결정된 디밍 세기를 보정하지 않고 그대로 적용하게 되는 것이다.

한편, 밝기 변화 정도는, 식 [3]에서와 같이, 시간적으로 인접된 단위 이미지간의 APL (Average Picture Level)의 차이에 근거하여 결정된다.

APL 비율 = (현재 UI의 APL - 직전 UI의 APL)/APL의 최대값 식 [3]

여기서, UI는 단위 이미지이고, APL은, 해당 단위 이미지의 화소값( 휘도, 또는 색원소들 중 하나의 색원소에 대한 값 )들의 평균값이다.

상기 제어부(10)는, 입력되는 각 단위 이미지에 대한 APL을 상기 특성 분석부(11)로부터 수신받아서, 현재의 단위 이미지에 대해 결정된 디밍 세기를 보정하게 된다. 도 9a는, 본 실시예에 따라, 디밍 세기를 보정( 즉, 감소시키는 )시키는 규칙에 대한 하나의 예를 보여주는 표이다. 도 9a에 예시된 표는, 현재의 단위 이미지의 APL이 직전 단위 이미지의 APL에 비해 작은 값이면서 그 차이가 APL의 최대값( 예를 들어, 255 )의 5~10% 범위이면, 결정된 디밍 세기를 10% 감소시키는 것을 보여주고 있다(71). 예를 들어, 결정된 디밍 세기가, 백라이트의 현재 밝기에서 20% 감소시키는 값이면, 그 값의 10%를 감소시킨, 즉 현재 밝기를 18% 감소 시키는 값으로 디밍 세기를 보정하게 되는 것이고, 이는 곧, 결정된 디밍 세기에 따른 백라이트의 밝기를 조금 증가시키는 것이 된다.

APL 비율의 다른 구간에 해당할 때의 디밍 세기의 보정도 동일한 방식으로 이루어지며, 만약, APL의 비율이 0% ~ -5%에 속하면, 상기 제어부(10)는 결정된 디밍 세기에 대해서는 보정 없이 그래도 상기 백라이트(14a)의 밝기 제어에 적용하게 된다. 앞서 언급한 바와 같이, 도 9a에 예시된 표에 따른 기준을 적용할 때, APL 비율이 양(+)인 경우에도, 결정된 디밍 세기에 대해서 보정없이 그대로 상기 백라이트(14a)의 밝기 제어에 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 일 실시예에서는, 전술한 바의 방법들 중 어느 하나의 방법에 따라 결정된 디밍 세기를, 콘트라스트 민감도(contrast sensitivity)에 근거하여 보정한 후 상기 백라이트(14a)의 밝기 제어에 적용할 수도 있다. 본 실시예에서는, 상기 특성 분석부(11)가 주어진 단위 이미지에서 상기 포화 용인도에 속하는 화소값들에 대한 공간 주파수(spatial frequency)를 구한 후 이를 상기 제어부(11)에 전달한다. 그러면, 상기 제어부(10)는, 그 전달된 공간 주파수가 콘트라스트 변화에 민감한 대역에 속하는 지를 확인하고, 만약에 그렇다면 앞서 결정한 디밍 세기를 감소시킨 후 상기 백라이트(14a)에 적용하게 된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 그 전달된 공간 주파수가, 상기 제어부(10)에 지정된 민감 대역에 속하지 않으면 결정된 디밍 세기에 대한 보정을 하지 않고, 만약 상기 민감 대역에 속하면 그 대역의 중심 주파수에 근접될수록 결정된 디밍 세기를 좀 더 크게 줄여서 상기 백라이트(14a)에 적용되게 한다. 즉, 디밍되는 밝기 변화폭을 상기 중심 주파수에 근접할수록 줄이게 된다. 이는, 디밍에 의해 포화가 될 화소값들의 콘트라스트 민감도가 높을 때는 그렇지 않을 때보다 디밍에 의한 화질 영향을 상대적으로 더 크게 받기 때문에 그러한 영향을 최소화하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 주어진 단위 이미지에 대해 구해진 공간 주파수가, 콘트라스트 변화에 민감한 대역으로부터 기준 대역폭 이상 이격된 경우에는, 그 주파수 차이에 근거하여 상기 결정된 디밍 세기를 증가시킬 수도 있다. 즉, 구해진 공간 주파수가 상기 기준 대역폭 이상 차이가 나지 않는 경우에 비해서 상기 백라이트(14a)의 밝기가 더 어두워지게 하는 것이다. 이 경우에는, 그 주파수 차이가 클수록 결정된 디밍 세기를 좀 더 크게 증가시키게 된다.

지금까지는, 이미지의 특성에 따라, 백라이트를 적응적으로 디밍시키는 다양한 방법들에 대해서 상세히 설명하였다. 이하에서는, 주어지는 이미지 특성에 따라 백라이트를 적응적으로 부스팅시키는, 본 발명에 따른 다양한 방법들에 대해서 상세히 설명한다.

이미지 특성에 따라 백라이트를 적응적으로 부스팅시키는 방법을 수행할 때는, 도 2에 그 구성이 예시된 장치의 상기 특성 분석부(11)가, 입력되는 단위 이미지의 화소값들의 분포 특성을 파악한다. 이 때, 파악되는 분포 특성은, 화소값이 가질 수 있는 범위내의 각 값에 대해 몇 개의 화소값들이 있는 지, 또는 개수 간의 상대적 비율이 얼마인 지에 대한 것을 알 수 있게 하는 정보이다. 상기 특성 분석부(11)는, 주어진 단위 이미지에 대해 자신이 파악한 화소값들의 분포 특성을 상기 제어부(10)에 전달한다.

상기 제어부(10)는, 상기 특성 분석부(11)로부터 전달된 분포 특성을, 자신이 기 저장하고 있는 연속 분포특성 표본과 비교한다. 도 9a는, 상기 제어부(10)가 기 저장하고 있는 연속분포특성 표본의 몇가지 예를 그래프로서 개략적으로 보여주고 있다. 도 9a에 각기 예시된 연속 분포특성 표본들은, 화소값의 분포에 있어서 다음에 설명하는 요건을 각기 충족하는 것으로서, 입력되는 단위 이미지들에 대해서, 부스팅에 적합한 몇가지( 본 명세서의 예에서는 3가지 ) 유형으로 구분해 내기 위해 선정된 분포 표준들이다. 그러므로, 다음의 요건을 충족한다면, 도 9a에 예시된 것과 어느 정도 다른 형태를 보이는 분포 특성이라도, 본 발명의 원리와 개념을 구체화하는 실시예에서 연속 분포특성 표본으로 사용할 수 있음은 물론이다.

도 9a에 예시된 첫번째 연속 분포특성 표본(81)은, 명부(明部)에 해당하는 화소값들이 상대적으로 많이 분포되어 있는 요건을 충족하는 것이다. 예를 들어, 화소가 가질 수 있는 값의 범위를 3구간( 명부, 중간부, 암부(暗部) )으로 구분하였을 때, 상기 첫번째 연속 분포특성 표본(81)은, 타 구간에 비해 화소값들이 명부에 상대적으로 많이( 예를 들어, 전체의 40% 이상 ) 포함되어 있는 특성을 갖는다. 이 특성을 갖는 분포특성 표본을 '명편중 표본'으로 약칭한다.

두번째 연속 분포특성 표본(82)은, 중간 밝기에 해당하는 중간부의 화소값들이 타 구간에 비해 상대적으로 가장 많이( 예를 들어, 40% 이상 ) 분포하는 요건을 충족하는 특성을 갖는다. 이 특성의 표본에 대해서는 '중편중 표본'이라 약칭한다.

세번째 연속 분포특성 표본(83)은, 암부에 해당하는 화소값들이 구간들 중에서 가장 많이 분포하는 동시에, 중간부보다는 명부에 더 많은 화소값들이 분포되어 있는 요건을 충족하는 것이다. 암부에 해당하는 화소값들이, 예를 들어 40%를 넘으면서 동시에 명부에 해당하는 화소값들이 암부의 화소값들보다 더 많이 존재해야 하는 특성을 갖는다. 이러한 특성을 갖는 표본을, '양(兩)편중 표본'이라 약칭한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서는, 화소가 가질 수 있는 값의 범위를 균등하게 다수개의 구간들로 나누어 명부, 암부 등으로 구분하여 본 발명의 원리를 적용한다. 하지만, 본 발명의 원리를 구체적으로 구현함에 있어서 반드시 균등 분할이 전제되어야 하는 것은 아니다. 즉, 나누어진 구간이 서로 다른 크기를 가지더라도 본 발명에 따른 이미지의 분포 특성에 근거한 부스팅의 개념이 적용될 수 있음은 물론이다.

도 9a에 예시된 각 그래프의 형태는 단순한 예시에 불과하며, 전술한 바와 같이, 앞서 언급한 요건을 충족한다면 예시된 분포 형태와는 다소 상이한 형태의 다른 그래프( 또는 그 형태를 나타내는 분포 표 )도 연속 분포특성 표본으로서 상기 제어부(10)에 저장되어, 이후에 설명하는, 입력된 단위 이미지의 분포 특성에 따른 부스팅 세기, 즉 백라이트의 밝기 증가폭의 결정에 사용될 수 있다.

상기 제어부(10)는, 상기 특성 분석부(11)로부터 전달된 분포 특성을, 자신이 저장하고 있는 연속 분포특성 표본과 비교하여, 각 화소값에 대한 분포 수( 또는 비율 )의 차이에 따른 분포 이격도를 다음의 식 [4]와 같은 방식으로 구한다.

분포 이격도 =

/단위 이미지내의 총 화소수 식 [4]

여기서, N_S(p)와 N_R(p)는, 입력된 분포 특성과 선택된 연속 분포특성 표본에서의 화소값이 p인 화소들의 수( 또는 비율 )를 각각 나타낸다.

식 [4]에서는, 임의 화소값에 대해 비교되는 양 분포에서의 수의 차이 또는 비율의 차이를 양수로 만들기 위해 절대값을 사용하고 있지만, 절대값을 취하지 않고, 양 분포 수( 또는 비율 )의 차이를 양수로 만드는 어떠한 수식을 사용하여도 무방하다. 또한, 식 [4]는, 분포에 있어서의 차이를 구하는 하나의 예일 뿐, 화소값 분포에 있어서의 차이를 수치화할 수 있는 다양한 공지된 방법들 중에서 하나의 방법이 식 [4]를 대신하여 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 제어부(10)는, 상기 전달된 분포 특성에 대하여, 자신이 저장하고 있는 각 연속 분포특성 표본(81,82,83)과의 분포 이격도를 각각 산출한 뒤, 그 각각의 이격도가 기 지정된 한계치 이하인 지를 확인한다.

그리고, 그 한계치를 초과하지 않는 분포 이격도( 이는, 입력된 단위 이미지의 분포 특성이 기 선정된 분포특성 표본의 형태와 일정 정도 이상 유사하다는 것을 의미한다. )가 하나 이상있다면, 상기 제어부(10)는, 그러한 값의 분포 이격도가 산출된 각 분포특성 표본에서 지정하고 있는 대표 구간내에서의 단위 이미지의 화소값 집중도를 구하게 된다. 여기서, 대표 구간이란, 앞서 설명한 각 요건에서, 타 구간에 비해 상대적으로 많은 수의 화소값들이 분포하는 구간을 지칭하는 것으로서, 도 9a에 예시된 바와 같이 각 표본에 대해 개별적으로 지정되며, 특히 상기 세번째 요건에 따른 분포특성 표본(83)에서는 2개의 대표구간(83a,83b)이 지정된다.

상기 제어부(10)는, 지정된 대표구간내에서의 화소값 집중도( 이하, '집중도'로 약칭한다. )를 구하기 위해, 해당 대표구간에 대해 지정되어 있는 대표값을 사용한다. 여기서, 대표값은, 도 9b에 예시된 바와 같이, 앞서 예를 들어 구분한 세 구간( 암부, 중간부, 명부 )의 경우에, 중간부가 대표구간에 해당할 때(82a)는 그 범위내의 중간값(84)이, 암부가 대표구간에 해당할 때(83a)는 그 범위의 중간(85a)에서 더 밝은 쪽으로 치우진 임의의 값(85)( 화소값이 8비트라고 가정할 때, 예를 들어 45~60 범위내의 임의의 값 )이, 그리고 명부가 대표구간에 해당할 때(81a,83b)는 그 범위의 중간(86a)에서 더 어두운 쪽으로 치우진 임의의 값(86)( 화소값이 8비트라고 가정할 때, 예를 들어 195~210 범위내의 임의의 값 )이 각기 지정된다.

물론, 상기 예를 든 바와는 다른 방식으로 해당 구간에 대한 대표값이 지정될 수도 있다. 예를 들어, 대표구간이 암부일 때, 그 대표값을 중간값에서 어두운 쪽으로 치우친 값으로, 그리고 대표구간이 명부일 때는, 그 대표값을 중간값에서 밝은 쪽으로 치우친 값으로 지정하여 사용할 수도 있다. 그리고, 상기 명편중 표본(81)의 대표구간(81a)에 대해 지정되는 대표값과 상기 양편중 표본(83)의 명부측 대표구간(83b)에 대해 지정되는 대표값이 서로 다른 값일 수도 있다.

또한, 앞서 언급한 바와 같이, 실시예에 따라서는, 암부, 명부 등으로 분할된 각 구간이 서로 다른 크기를 가질 수도 있으므로, 대표값은 해당 구간에 속하는 화소값 범위에 따라 적절히 선택될 수 있다.

이하에서는, 이와 같이 각 대표구간에 대해 지정되어 있는 대표값을 사용하여, 입력된 단위 이미지의 해당 대표구간내에서의 집중도를 구하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

상기 제어부(10)는, 전술한 바와 같이 산출한 분포 이격도로부터, 입력된 단위 이미지의 분포 특성이 상기 명편중 표본(81) 또는 상기 중편중 표본(82)과 일정 정도 이상 유사하다고 판단되면, 단위 이미지의 화소값들이, 유사하다고 판단된 해당 표본에 대해 정해진 대표구간(81a 또는 82a)내에서 얼마나 밀집된 상태에 있는 지를 파악한다. 이러한 밀집 정도를 파악하기 위해 다음의 식 [5]에 따라 집중도(cR)를 산출한다.

cR =

식 [5]

여기서, pN_sect는 단위 이미지에서 해당 대표구간내에 분포하는 화소값들의 수이고, p_i는 그 대표구간내에 분포하는 개별적인 화소의 값을 나타내며, p_Rep는 해당 대표구간에 대해 지정된 대표값이다.

식 [5]에 의해 산출되는 상기 집중도(cR)는, 도 9c에 예시된 바와 같이, 입력된 단위 이미지의 화소값들 중에서, 현재 고려되고 있는 대표구간(880)내에 속하는 화소값들의 지정된 대표값(881)과의 거리차( 즉, 화소값 차이 )의 총합을 그 대표구간내의 값을 갖는 화소들의 수(pN_sect)로 나눈 값의 역수이다. 다시 말하면, 고려되는 대표구간내에 속하는 화소값들이 지정된 대표값과 이격된 평균거리의 역수가 곧 상기 집중도(cR)이다.

상기 이격된 평균거리가 짧으면( 즉, 작으면 ), 이는, 해당 대표구간내의 단위 이미지의 화소값들이 지정된 대표값(881)을 중심으로 밀집( 도 9c의 분포 그래프 87a와 87b 중 87a )되어 있다는 것을 의미하고, 그 평균거리가 길면( 즉, 크면 ), 반대로 대표값(881)을 중심으로 상대적으로 이산 분포( 도 9c의 분포 그래프 87a와 87b 중 87b )되어 있는 것을 의미한다. 즉, 지정된 대표값과의 이격된 평균거리가 곧 그 대표값을 중심으로한 분포의 밀집된 정도를 반영하는 것이다.

본 발명에 따른 다른 실시예에서는, 화소값들의 구간내의 밀집 정도를 파악하기 위해, 전술한 바와 같이 대표값과의 평균거리를 구하지 않고, 기 공지된 다양한 방식의 편차 또는 분산을 구하는 방법들 또는 분포의 특성을 구하는 방법들에서 선택된 하나의 방법 또는 복수의 방법들이 결합되어 사용될 수도 있다.

상기 집중도(cR)를 구함에 있어 상기 이격된 거리의 평균값의 역수를 취한 이유는, 대표값을 중심으로 밀집된 정도가 높을수록(882) 큰 값이 되는 특성을 나타내는 변수를 만들기 위함이다. 하지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 이에 대해서는 이후에 간략히 언급한다.

만약, 상기 양편중 표본(83)에 대해 산출된 입력된 단위 이미지의 분포 이격도가 기 지정된 한계치 이하이면( 즉, 단위 이미지의 분포 특성이 일정 정도 이상 상기 양편중 표본(83)과 유사하면 ), 상기 제어부(10)는, 상기 양편중 표본(83)에서 지정된 2개의 대표구간(83a,83b)의 각각에 대해서, 단위 이미지의 구간별 집중도(cR_D,cR_B)를 식 [5]에 따라 구한다. 그리고, 이렇게 각각 구한 구간별 집중도(cR_D,cR_B)에 가중치를 각각 부여하여 집중도( cR = β_D×cR_D +β_B×cR_B, 여기서 β_D+β_B=1 )를 구한다. 이렇게 양 구간에서의 집중 정도로부터 집중도를 구함에 있어서, 암부측 대표구간(83a)에 대해 산출한 구간 집중도(cR_D)를 반영하는 비율의 가중치(β_D)는, 명부측의 대표구간(83b)에 대해 산출된 구간 집중도(cR_B)를 반영하는 비율의 가중치(β_B)보다 큰 값이 되게 할 수 있다. 이는, 암부측 대표구간(83a)내에서의 화소값들의 밀집 정도를 더 크게 집중도에 반영하기 위해서이다.

전술한 바와 같이 집중도(cR)가 구해지면, 상기 제어부(10)는, 그 집중도에 근거하여 부스팅 제어값을 결정하는데, 집중도가 클수록( 즉, 해당 대표구간내에서 화소값들의 밀집 정도가 높을수록 ), 부스팅 제어값을 더 큰 값이 되도록 하는 규칙에 따라 부스팅 제어값을 결정하게 된다. 예를 들어, 구해진 집중도에 선형적으로 또는 비선형적으로 비례하는 방식, 또는 계단식으로(stepwise) 증가하는 방식 등이 부스팅 제어값 결정에 적용될 수 있다. 물론, 상기 집중도(cR)가 기 지정된 문턱치보다 낮으면( 다른 의미에서 볼 때, 고려되는 대표구간내에서의 밀집도가 적정 수준 이하이면 ), 상기 제어부(10)는 부스팅 제어값을 0으로 결정할 수도 있다. 즉, 해당 단위 이미지에 대해서는 백라이트에 대한 부스팅없이 현재 밝기를 그대로 유지할 수도 있다. 이는, 그러한 집중도가 얻어지는 분포 특성을 갖는 단위 이미지의 경우, 부스팅에 의해 전력이 추가로 소모되는 반면 화질 개선의 효과는 거의 없거나 오히려 화질이 왜곡될 여지가 높기 때문이다.

앞서 언급한 바 있지만, 대표구간내에서의 화소값 밀집 정도를 나타내는, 대표값과의 평균거리를 역수를 취하지 않고 그대로 집중도로 적용할 수도 있다. 물론, 이 경우에는, 집중도가 작을수록 부스팅 제어값이 더 큰 값이 되는 규칙에 따라 부스팅 제어값을 결정하게 된다. 이런 방식을 적용하더라도, 부스팅 제어값이, 대표구간내에서의 이미지 화소값의 밀집 정도가 높을수록 더 큰 값으로 결정되는( 즉, 백라이트 밝기를 더 크게 증가시키는 ) 본 발명의 기본 원리는 그대로 유지된다.

입력된 단위 이미지에 대해서, 기 준비된 다수의 연속 분포특성 표본들과의 분포 이격도를 구했을 때, 기 지정된 한계치 이하의 값이 구해지는 분포특성 표본이 2개 이상 존재하는 경우에는, 상기 제어부(10)는 그 각 표본에서 지정된 대표구간( 또는 복수의 대표구간들 )에 대해서 구한 집중도를 다음의 식 [6]에서와 같이 보간하여 최종 집중도(f_cR)를 구한 후 그 최종 집중도(f_cR)에 따라 부스팅 제어값을 결정할 수도 있다.

f_cR =

식 [6]

여기서, M은 상기 한계치 이하의 분포 이격도가 구해진 분포특성 표본의 개수이고, cR_i는 각 분포특성 표본의 대표구간( 또는 대표구간들 )에 대해서 구해진 집중도이며, δ_i는 반영계수로서 δ₁+ δ₂+..+ δ_M = 1의 관계를 만족한다.

상기 반영계수(δ_i)는 서로 동일한 값을 가질 수도 있지만( 즉, 각 집중도를 균등하게 반영하여 최종 집중도를 구할 수도 있지만 ), 구해진 분포 이격도에 따라 서로 다른 값을 가질 수도 있다. 후자의 경우에는, 상기 제어부(10)는, 상대적으로 작은 분포 이격도가 구해진 분포특성 표본( 즉, 입력된 단위 이미지의 분포특성이 보다 더 유사한 표본 )에 기준하여 구한 집중도에 연산되는 반영계수가 더 큰 값이 되도록 동적으로 할당하여 최종 집중도를 산출하는데 사용하게 된다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 입력된 단위 이미지에 대해서, 기 준비된 다수의 연속 분포특성 표본들과의 분포 이격도를 구했을 때, 기 지정된 한계치 이하의 값이 구해지는 분포특성 표본이 2개 이상 존재하는 경우에, 각 분포특성 표본에서 지정된 대표구간( 또는 대표구간들 )에 대해 단위 이미지의 집중도를 각각 구하고, 그 구한 각 집중도에 대해 전술한 바의 규칙에 따라 부스팅 제어값을 구한 후에, 그 각 부스팅 제어값을 보간하여 최종 부스팅 제어값을 구하여 상기 백라이트(14a)의 밝기에 적용할 수도 있다. 물론, 각 부스팅 제어값으로부터 최종 부스팅 제어값을 얻는 방식은 식 [6]과 동일하게 이루어질 수 있다. 즉, 식 [6]에서 집중도 변수를 부스팅 제어값 변수로 대체하여 적용하면 된다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 전술한 바의 분포 이격도를, 기 구분된 구간별로 각기 수치화된 기준 비율과의 차이로부터 구할 수도 있다. 도 10은, 본 실시예에서, 분포 이격도를 산출하기 위해 사용될 수 있는 각 구간 분포특성 표본(90)을 예시한 것으로서, 화소값이 가질 수 있는 범위를 균등 분할한 3개의 각 구간에 대해서 기준 비율이 수치로서 제시되어 있다. 이 수치들은 물론, 예시적인 것일 뿐, 다른 수치가 사용될 수도 있다. 다만, 다른 수치를 기준 비율로서 사용하는 구간 분포특성 표본이라도, 도 9a의 예시에 대해 설명할 때 언급한 바 있는, 화소값 분포에 대한 요건을 충족하여야만 한다.

도 10에 예시된 바와 같은 구간 분포특성 표본(90)을 사용할 때는, 상기 제어부(10)는, 상기 특성 분석부(11)로부터 전달된 분포 특성을 기 구분된 구간별로 구분하여 각 구간의 분포 비율을 파악한 후, 상기 각 구간 분포특성 표본(90)에 대하여, 해당 구간의 기준 비율과의 차이를 구하여( 물론, 이 차이에 대해서는 양수의 값이 되도록 필요한 경우 적절한 연산이 부가된다. ) 그 차이를 합산함으로써 분포 이격도를 구한다. 이와 같이, 상기 각 구간 분포특성 표본(90)에 대하여 분포 이격도가 구해지면, 이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 그 각 분포 이격도를 고려하여, 입력된 단위 이미지의 대표구간( 또는 대표구간들 )에 대한 밀집 정도를 파악하고, 그에 따라 부스팅 제어값을 결정하게 된다. 물론, 도 10에 예시된 각 구간 분포특성 표본에서의 대표구간내의 대표값은, 도 9b에 예시된 바와 같이 정해져 집중도를 구하는데 사용된다.

지금까지 설명된 본 발명에 따른 실시예들에서는, 입력된 단위 이미지에 대한 집중도를 구하기 전에, 그 단위 이미지의 분포특성이 어떤 분포특성 표본과의 유사한 지를 확인하였다. 즉, 전술하였던 바와 같이, 입력된 단위 이미지에 대하여, 구비하고 있는 각 분포특성 표본과의 분포 이격도를 구한 후에, 그 분포 이격도에 근거하여 단위 이미지의 화소값 밀집 정도를 파악하기 위한 대표구간( 또는 대표구간들 )을 선정하였다.

본 발명에 따른 다른 실시예에서는, 분포 이격도를 구하지 않고, 단위 이미지에 대한 부스팅 제어값을 결정할 수 있다. 본 실시예에서는, 연속 분포특성 기준이 상기 제어부(10)에 기 구비되어 있게 된다. 미리 구비되는 상기 연속 분포특성 기준은, 연속 분포특성 표본에 대해서 앞서 설명한 요건을 충족하면서, 동시에 부스팅에 의해 화질 향상이 가장 현저하게 나타나는 분포 특성들 중에서 선정된다. 그리고, 상기 연속 분포특성 기준도, 도 9a에 예시된 분포특성 표본과 마찬가지로, 화소값 분포에 있어 명부에 편중되는 형태, 중간부에 편중되는 형태, 그리고 암부와 명부에 편중되되 상대적으로 암부에 더 편중된 형태에 대해서 각기 지정된다.

다만, 앞서 설명한 바와 같이, 화소값 분포에 있어 화소값들이 상대적으로 많이 분포하는 대표구간내에서의 밀집 정도가 높을수록 부스팅에 의해 화질 향상이 현저하게 나타나므로, 상기 구비되는 각 연속 분포특성 기준은, 도 9a에 예시된 분포특성 표본들과는 달리, 화소값들의 분포가 편중된 대표구간내에서 임의 대표값에 매우 밀집된 형태를 갖는다.

상기 제어부(10)는, 단위 이미지가 입력되면, 상기 특성 분석부(11)로부터 전달된 그 단위 이미지의 분포 특성에 대해, 다음의 식 [7]에 따라, 기 구비되어 있는 각 연속 분포특성 기준과 비교하여 부스팅 적합도를 계산한다.

부스팅 적합도 =

식 [7]

여기서, SECT_N은 선택된 연속 분포특성 기준에 대해 나뉘어진 균등한 또는 불균등한 크기의 구간( 예를 들어, 명부, 중간부, 암부 )들의 수이고, SECT(i)_INIT, SECT(i)_MAX, 그리고 pDIST(i)는, 차례대로, 해당 구간( 즉, i번째의 구간 )에서의 최소 화소값, 해당 구간에서의 최대 화소값, 그리고 해당 구간에서의 최소 화소값과 최대 화소값간의 거리( 연속 분포특성 기준에 대해서, 만약 각 구간을 균등하게 나눈다면, 이 값은 각 구간에 대해 동일한 값을 갖게 된다. )를 나타낸다. 그리고, N_S(p)와 N_OD(p)는, 입력된 분포 특성과 선택된 연속 분포특성 기준에서의 화소값이 p인 화소들의 수( 또는 비율 )를 각각 나타낸다. 마지막으로, μ_i는 해당 구간에 대해 적용하는 가중치로서, μ₁+ μ₂+..+ μ_{SECT_N} = 1의 관계를 만족한다.

식 [7]은, 입력된 단위 이미지의 화소값 분포에 대해 기 나누어진 구간별로, 선택된 연속 분포특성 기준과의 분포수의 차이에 대한 평균값을 구하고 그 평균값의 역수에 가중치를 연산한 후, 각 구간에 대해 얻어진 연산의 결과값을 합산하여 부스팅 적합도를 구하는 것이다. 식 [7]은 구간별로 나누어서 부스팅 적합도를 구하는 하나의 예시일 뿐이며, 구간별로 분포 수의 차이를 구하고 각 구간별 차이에 대해 가중치를 반영하여 최종의 분포상 차이( 즉, 상기 부스팅 적합도 )를 구하는 다른 방법이 식 [7]대신 사용될 수도 있다.

식 [7]에서는, 입력된 단위 이미지의 분포 특성이 기 구비된 분포특성 기준과의 분포상 차이가 평균적으로 적을수록, 분모가 작아지므로, 식 [7]에 의해 얻어지는 부스팅 적합도는 값이 커지게 된다. 따라서, 입력 이미지의 분포 특성이 기 구비된 분포특성 기준과 유사할수록 상기 부스팅 적합도는 큰 값을 갖게 된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 식 [7]에서, 상기 가중치(μ_i)가 사용되지 않을 수도 있다. 즉, 각 구간에 대해서 구한 분포수의 차이 평균값을 동일 비율로 반영하여 상기 부스팅 적합도를 구할 수도 있다.

본 발명에 따른 다른 실시예에서는, 상기 가중치(μ_i)를 구간별로 다른 값을 갖도록 지정하여 상기 부스팅 적합도 산출에 적용될 수 있다. 본 실시예에서는, 비교되는 분포특성 기준에 대해 지정되어 있는 대표구간에 대해서는 그외 다른 구간에 대해 할당되는 가중치보다 더 큰 값의 가중치가 할당되어 사용된다. 이는, 상기 부스팅 적합도를 구할 때, 대표구간에서의 분포수 차이를 더 크게 반영하기 위해서이다. 구체적인 예로서는, 화소값의 전범위를 3구간으로 나눈 것으로 가정할 때, 명부에 편중되는 분포 형태에 대해 지정된 분포특성 기준과, 중간부에 편중되는 분포 형태에 대해 지정된 분포특성 기준의 경우에, 대표구간에 대한 가중치는 0.6, 그리고 나머지 구간에 대해서는 각각 0.2를 할당하여 사용할 수도 있다. 그리고 암부와 명부에 편중되되 상대적으로 암부에 더 편중된 분포 형태에 대해 지정된 분포특성 기준의 경우에는, 암부 대표구간에 대해서는 0.5, 명부 대표구간에 대해서는 0.35, 그리고 나머지 구간에 대해서는 0.15를 할당하여 사용할 수도 있다.

상기 제어부(10)는, 구비된 연속 분포특성 기준들의 각각과 비교하여 얻은 부스팅 적합도 중에서가장 큰 값의 부스팅 적합도를 선정한다. 그리고, 그 선정된 부스팅 적합도에 근거하여 부스팅 제어값을 결정하는데, 부스팅 적합도가 클 때는 작을 때에 비해서 부스팅 제어값이 더 큰 값이 되도록 하는 규칙에 따라 부스팅 제어값을 결정하게 된다.

상기 제어부(10)에 기 저장되어 있는 각 연속 분포특성 기준은 부스팅에 의한 화질 향상이 가장 현저하게 나타나는, 화소값들이 상대적으로 더 많이 속해 있는 대표구간내에서 화소값들이 지정된 대표값을 중심으로 강하게 밀집된 형태를 보이는 분포를 선정한 것이므로, 화소값 분포에 있어 상기 저장된 분포특성 기준과 차이가 적다는 것은( 즉, 상기 부스팅 적합도의 값이 크다는 것은 ), 입력된 단위 이미지의 분포 특성도 비교된 분포특성 기준과 유사하게, 대표값 부근을 중심으로 화소값들이 밀집되어 있다는 것을 의미한다. 따라서, 큰 값의 부스팅 적합도가 얻어지는 단위 이미지는 부스팅에 의한 화질 향상 효과가 크게 나타날 가능성이 높기 때문에, 전술한 바의 규칙을 적용하게 된다.

한편, 상기 제어부(10)는, 전술한 바와 같이 산출되는 부스팅 적합도가 기 지정된 문턱치 이하이면, 부스팅 제어값을 0으로 결정할 수도 있다. 즉, 해당 단위 이미지에 대해서는 백라이트에 대한 부스팅없이 현재 밝기를 그대로 유지할 수도 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 입력된 단위 이미지의 분포 특성에 대해, 각 연속 분포특성 기준과의 비교를 통해 얻어진 부스팅 적합도들 중에서 가장 큰 값의 하나를 선정하지 않고, 기 지정된 기준값 이상인 부스팅 적합도가 2개 이상인 경우, 그 부스팅 적합도들을 보간하여 부스팅 제어값 결정에 사용할 최종 부스팅 적합도를 구할 수도 있다. 즉, 각 부스팅 적합도에 가중치를 곱한 후 합산함으로써 최종의 부스팅 적합도를 구하고, 그 최종의 부스팅 적합도에 의거하여 부스팅 제어값을 결정하게 된다. 각 부스팅 적합도에 연산되는 가중치는, 서로 동일한 값일 수도 있지만, 큰 부스팅 적합도일수록 그에 적용되는 가중치도 상대적으로 큰 값이 되도록 하는 서로 다른 값일 수도 있다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 기 지정된 기준값 이상인 부스팅 적합도가 2개 이상인 경우에, 각 부스팅 적합도에 따른 부스팅 제어값을 구한 후, 그 부스팅 제어값들을 보간하여 상기 백라이트(14a)의 밝기에 적용할 최종의 부스팅 제어값을 결정할 수도 있다.

전술한 다양한 방법들 중 어느 하나의 방법에 따라 결정되는 부스팅 제어값은, 0이 아닌 경우에, 현재 주어진 단위 이미지에 대해서, 상기 백라이트(14a)의 해당 영역( 전체 또는 일부분 )에 대한 광원의 세기를 현재 지정된 것보다 더 밝아지게 작용하는 것이므로, 큰 값의 부스팅 제어값이 정해지면, 작은 값이 정해질 때보다는 더 밝은 광원이 해당 단위 이미지의 표시를 위해 제공된다.

한편, 상기 제어부(10)는, 전술한 바와 같이 산출되는 집중도 또는 부스팅 적합도에 따라 부스팅 제어값을 결정할 때, 집중도 또는 부스팅 적합도가 기 지정된 제한치 이상이 되면 최대 부스팅 제어값으로 결정하게 되는데, 이 최대 부스팅 제어값은 다음에 설명하는 방법에 따라 정해진다.

상기 제어부(10)는, 부스팅에 의한 화질 향상 효과가 가장 현저하게 이루어지는 분포 특성을 갖는 단위 이미지에 대한 부스팅 제어값, 즉 최대 부스팅 제어값을 결정하기 위해, 부스팅 비율 대비 화질 향상에 대한 특성을 나타내는 함수 또는 표를 구비한다. 여기서, 부스팅 비율이란, 상기 백라이트(14a)에 현재 설정된 밝기 대비 부스팅 하였을 때의 밝기의 비율을 의미한다. 도 11은, 부스팅 비율 대비 화질 향상 특성을 나타내는 함수(1000)에 대한 하나의 예이다. 도 11에 예시된 부스팅 비율 대비 화질 향상 특성(1000)에서 보는 바와 같이, 백라이트의 밝기를 증가시키면 이미지에 대한 콘트라스트가 증가하여 화질이 향상되지만, 어느 정도 이상의 부스팅 비율에서는 그러한 부스팅에 의해서 전력 소모가 추가로 발생함에도 콘트라스트는 포화되기 시작하여 부스팅 비율을 증가( 즉, 전력을 더 소모 )시킨 것 만큼 화질 향상이 이루어지지 않는다. 그리고, 도 11에 예시된 바와 같은 특성을 보여주는 함수나 표는, 상기 액정 패널(14b)에 대해 파악된 또는 실험적으로 확인된 특성에 따라 결정되어 상기 제어부(10)에 저장될 수 있다.

상기 제어부(10)는, 도 11에 예시된 바와 같이 구비된, 부스팅에 따른 화질 향상의 관계를 보여주는 부스팅-화질 관계 특성에 대한 함수(1000) 또는 표를 근거로 상기 최대 부스팅 제어값을 결정함에 있어서 다음에 설명하는 두가지 방식 중 어느 하나의 방식을 사용하여 결정할 수 있다.

첫번째 방식은, 부스팅에 의해 소모되는 전력의 화질 향상에 대한 효율성에 근거하여 결정하는 방식이다. 부스팅은 추가적인 전력소모를 요구하는데, 첫번째 방식은, 그 추가적인 전력소모 대비 화질 향상율이 가장 높아지는 또는 최적이 되는 부스팅 비율을 찾는 것이다. 이 방식에 따라 부스팅 비율을 찾기 위해서, 상기 제어부(10)는, 기 지정된 최대 부스팅 비율( 예를 들어, 2.0 )에서 시작하여, 도 11에 예시된 바와 같이, 기 정해진 비율간격만큼( ΔBr_D_STEP, 예를 들어, 0.05, 즉 5% ) 씩 줄이면서(1010) 그에 따라 얼마만큼의 화질 향상이 감소(ΔIQ_D_STEP)하는 지를, 상기 부스팅-화질 관계 특성에 대한 함수(1000) 또는 표로부터 파악한다. 상기 제어부(10)는, 그렇게 파악되는 단위 감소율이 점차 증가하다가 감소하게 되는(α_K > α_K+1) 특정 부스팅 비율 값(1020)을 찾는다. 이 과정은, 앞서 언급한 바와 같이, 화질 향상이 일정 기준(1001) 이상 높아지는 구간에서 부스팅 비율 증가 대비 화질 향상율이 가장 높은 부스팅 비율을 찾는 과정이다. 이러한 방식에 의해 특정 부스팅 비율 값(1020)이 찾아지면, 그 비율에서 1을 차감한 값을 최대 부스팅 제어값으로 결정한다. 물론, 앞서 설명한 바와 같이, 이렇게 결정된 최대 부스팅 제어값에 대하여, 앞서 산출한 집중도 또는 부스팅 적합도가 기 지정된 제한치 이내일 때는, 앞서 설명한 규칙에 따라 조정하여, 즉 더 작은 값으로 조정하여 백라이트의 부스팅에 적용하게 되고, 상기 제한치 이상일 때는 그 최대 부스팅 제어값을 그대로 백라이트 부스팅에 적용하게 된다.

엘씨디 등을 채택하고 있는 일반적인 디스플레이 장치에 대해서, 전술한 첫번째 방식을 적용하면, 전력의 효율성이 가장 높아지는 부스팅 비율이 대체적으로 1.6( 즉, 부스팅 세기는 현재 세기의 60%가 됨 ) 부근에서 정해진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 부스팅에 의한 전력 효율에 기반하여 부스팅 제어값을 결정할 때, 1.6 또는 그에 인접된 값으로 결정하여 사용하게 된다. 즉, 최대 부스팅 제어값은, 현재의 백라이트 밝기를, 예를 들어 60%×(1±0.05) 증가시키는 값으로 결정된다. 부스팅에 의한 전력 효율을 파악할 때, 부스팅 비율의 측정 단위폭을 어떻게 설정하여 실험하는가에 따라, 약 1.6이 아닌 그 주변의 다른 비율에서 부스팅에 의한 전력 효율이 최대가 될 수도 있다. 따라서, 1.6 또는 그에 초근접된 값이 아닌, 그 값을 중심으로 하는 구간, 예를 들어, 1.5에서 1.7의 부스팅 비율 범위에서 하나의 값의 증가분( 50%~70%내의 특정 비율에 해당하는 값 )이 최대 부스팅 제어값으로 지정되어 상기 백라이트(14a)의 밝기 제어에 적용될 수도 있다.

상기 최대 부스팅 제어값을 결정하는 두번째 방식은 화질 향상을 최우선으로 하는 방식으로서, 부스팅 비율이 증가하더라도 화질이 더 이상 향상되지 않는 부스팅 비율, 즉 향상되는 화질이 최대치가 되는 부스팅 비율을 찾는 방식이다. 사람의 눈은, 물리적으로 측정되는 밝기 증가를 선형적으로 인식하지 못하고, 밝기 변화가 어떤 임계치를 넘어서면 밝기 변화를 거의 인식하지 못하는데, 이 방식은 그렇게 되는 부스팅 비율을 찾는 것이다. 이 부스팅 비율을 찾기 위해, 상기 제어부(10)는, 앞서와 마찬가지로, 기 지정된 최대 부스팅 비율( 예를 들어, 2.0 )에서 시작하여, 도 11에 예시된 바와 같이, 기 정해진 비율간격만큼(ΔBr_D_STEP) 씩 줄이면서(1010) 그에 따라 화질 향상이 감소하는 지를, 상기 부스팅-화질 관계 특성에 대한 함수(1000) 또는 표에서 파악한다. 화질 향상이 감소하는( 또는 지정된 문턱치 이상 감소하는 ) 지점이 찾아지면, 화질 향상이 감소되기 직전의 지점에 해당하는 부스팅 비율 값(1030)을, 화질을 우선할 때의 최대 부스팅 비율로 간주하고, 그 부스팅 비율 값(1030)에서 1을 차감한 값을 최대 부스팅 제어값으로 결정한다.

물론, 이 두번째 방식을 사용하여 구한 최대 부스팅 제어값도, 전술한 첫번째 방식에서와 마찬가지로, 주어진 단위 이미지에 대해 산출되어 선정된 집중도 또는 부스팅 적합도에 따라 조정된다. 즉, 주어진 단위 이미지에 대해 구한 집중도 또는 부스팅 적합도가 전술한 바의 제한치 이내일 때는, 상기와 같이 결정된 최대 부스팅 제어값에서 앞서 설명한 규칙에 따라 조정된, 즉 더 작게 조정된 값을 부스팅 제어값으로서 백라이트의 부스팅에 적용하게 된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 전술한 바와 같이, 기 저장된 부스팅 비율 대비 화질 향상 특성에 대한 함수(1000) 또는 표로부터 첫번째 또는 두번째 방식에 따라 상기 최대 부스팅 제어값을 결정하지 않고, 그러한 방식들에 의해 정해진 각 최대 부스팅 제어값이 상기 제어부(10)에 기 저장되어, 앞서 산출한 집중도 또는 부스팅 적합도에 따른 부스팅 제어값 결정에 선별적으로 사용될 수도 있다. 즉, 앞서 산출한 집중도 또는 부스팅 제어값이 상기 제한치 이상일 때는, 바로 그 저장된 최대 부스팅 제어값을 사용하고 그렇지 않을 때는, 앞서 설명한 규칙에 따라 더 작은 값으로 조정된 부스팅 제어값을 사용하게 된다. 이 때, 전력 효율을 우선해야 하는 경우일 때는, 상기 첫번째 방식에 의해 결정되어 미리 저장된 최대 부스팅 제어값이, 화질 향상을 우선해야 하는 경우일 때는, 상기 두번째 방식에 의해 결정되어 이미 저장된 최대 부스팅 제어값이 선택되어 사용된다.

한편, 본 발명에 따른 일 실시예에서는, 전술한 바와 같은 방식으로 결정된 부스팅 제어값이 0보다 큰 값을 갖는 경우에도, 즉, 해당 단위 이미지에 대해서 잠정적으로 부스팅하기로 결정된 경우에도, 해당 단위 이미지가 특별한 특성을 갖고 있을 때는 부스팅을 최종적으로 행할 지를 검증할 수도 있다. 여기서의 특별한 특성은, 해당 단위 이미지내의 고휘도 화소값들, 예를 들어, pV_MAX ~ β×pV_MAX( 여기서, 0.90≤β<1이고, pV_MAX는 화소가 가질 수 있는 최대값 )의 고휘도 범위에 속하는 화소값들의 비율이 전체의 5% 이상이 되거나, 또는 도 10에 예시된 바와 같이 균등 분할된 3구간에서 명부에 속하는 화소값들의 15% 또는 20% 이상이 상기 예시한 고휘도 범위에 속하는 경우가 해당될 수 있다. 상기 제어부(10)는, 주어진 단위 이미지에 대해 0보다 큰 부스팅 제어값이 결정된 경우라도, 그 단위 이미지가 상기의 특별한 특성을 갖고 있으면, 최종적으로는 상기 백라이트(14a)의 부스팅을 하지 않는다. 이는, 그러한 특성의 이미지에 대해서는 부스팅을 하더라도, 고휘도 부분에 대해서는 그 부스팅에 의한 차이를 사람의 눈이 인지하지 못할 뿐만 아니라, 오히려 그 부스팅에 의해서 밝기가 포화되어 화질의 저하를 가져올 수도 있기 때문이다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 주어진 단위 이미지가 상기의 특별한 특성을 갖고 있을 때도 부스팅을 할 수도 있다. 다만, 이 경우에, 결정된 부스팅 제어값을 보정하여, 즉 감소시켜 적용하게 된다. 예를 들어, 결정된 부스팅 제어값을 25% 또는 50% 정도 감소시켜 백라이트의 부스팅에 적용시킬 수 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 0보다 큰 부스팅 제어값이 결정되었음에도 부스팅의 적용을 검중하거나 또는 보정하는 전술한 동작은, 집중도를 구함에 있어 상기 중편중 표본(82,92)에서 지정된 대표구간(82a)내의 화소값 밀집 정도가 반영된 경우, 또는 부스팅 적합도를 구함에 있어 중간부에 편중되는 분포 형태에 대해 지정된 분포특성 기준과의 분포수 차이가 반영된 경우에는, 산출된 집중도 또는 부스팅 적합도에 따라 결정된 부스팅 제어값을, 보정이나 적용에 대한 검증없이 그대로 상기 백라이트(14a)에 인가하여 부스팅하고, 반영되지 않는 경우에는 전술한 바의 부스팅 적용을 위한 검증 또는 결정된 부스팅 제어값에 대한 보정을 행하게 된다. 이와 같이, 부스팅을 최종적으로 적용하기에 앞서서 그 검증을 행하거나 또는 부스팅 제어값을 보정하는( 감소시키는 ) 것은, 주어진 단위 이미지에서 명부에 속하는 화소값들의 비율이 중간부의 화소값들보다 더 높은 경우에, 부스팅을 하게 되면 고휘도 화소값들이 포화되어 화질 저하가 발생할 수도 있는데 그러한 가능성을 없애거나 낮추기 위해서이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 전술한 방법에 따라 결정된( 또는 결정되어 보정된 ) 부스팅 제어값에 대해서, 백라이트 디밍에 대해서 설명한 단위 이미지의 APL에 따른 보정과 동일한 방식으로 보정을 한 후에, 상기 백라이트(14a)의 광원 세기의 제어에 적용할 수도 있다. 결정된 부스팅 제어값을 보정하는 규칙은, 도 8을 예로 하여 설명한 규칙과 동일하다. 즉, 연속된 이미지간의 밝기 변화율, 예를 들어 양 이미지간의 APL의 비율이 크면 현재 단위 이미지에 대해 결정된 부스팅 제어값, 즉 부스팅 세기를 크게 줄이게 되고, 밝기 변화율이 작으면 결정된 부스팅 세기를 적게 줄이게 된다. 물론, 이러한 연속된 이미지간의 밝기 변화에 따른 보정은, 이전의 단위 이미지에 대한 현재 단위 이미지의 밝기가 상대적으로 밝아진 경우에 대해서만 행해질 수도 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 주어진 단위 이미지에서 암부에 속하는 화소들이 많은 경우에는, 앞서 결정된 부스팅 제어값, 즉 부스팅 세기를 감소시키는 보정을 할 수도 있다. 사람의 눈은 동일한 밝기 변화이더라도 어두운 부분에서의 변화를 더 민감하게 인지하는 특성을 갖고 있기 때문에, 암부에 해당하는 화소들이 비교적 많은 단위 이미지에 대해서 부스팅을 하는 경우 사용자가 밝기 변화를 상대적으로 크게 인지함으로써 화질 왜곡을 체험할 수도 있다. 따라서, 본 실시예에서는 이러한 화질 왜곡 현상의 발생을 억제하기 위해, 주어진 단위 이미지에서의 기 지정된 밝기 이하의 어두운 화소들의 비율에 근거하여, 앞서 결정된 부스팅 세기를 보정하게 된다. 도 12은, 본 실시예에 적용될 수 있는 부스팅 세기의 보정 규칙의 일 예를 수치적으로 예시하고 있는 표이다.

상기 제어부(10)는, 도 12에 예시된 보정 기준 규칙을 적용할 때는, 상기 특성 분석부(11)로부터 전달된, 단위 이미지에 대한 분포 특성에서, 기 정해진 밝기( 밝기가 8비트로 표현되는 경우, 예를 들어 50 ) 이하에 해당하는 화소값들의 비율을 파악한 후, 그 비율이 38% 이상이면, 그 단위 이미지에 대해 결정된 부스팅 제어값을 20% 감소시키고, 25%~38%의 범위내이면 10%를 감소시키며, 14% ~ 25%의 범위일 때는 5%를 감소시킨 후, 상기 백라이트(14a)의 부스팅 제어에 적용하게 된다. 만약, 상기 파악된 비율이 14% 보다 작으면, 결정된 부스팅 제어값을 보정하지 않고, 그 제어값에 따라 상기 백라이트(14a)의 현재 광원의 세기를 증가시킨다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 디밍에서와 마찬가지로 이미지 특성의 하나인 공간 주파수에 따라 부스팅 세기를 보정할 수도 있다. 본 실시예에서는, 상기 특성 분석부(11)가 주어진 단위 이미지에 대한 공간 주파수를 구하여 상기 제어부(10)에 전달한다. 그러면, 상기 제어부(10)는, 그 전달된 공간 주파수가 콘트라스트 변화에 민감한 대역에 속하는 지, 또는 그 대역으로부터 얼마나 이격되어 있는 지를 확인하고, 그 확인된 결과에 따라, 앞서 결정한 부스팅 세기를 좀 더 증가시키거나 감소시키는 보정을 한 후 상기 백라이트(14a)에 적용하게 된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 그 전달된 공간 주파수가, 상기 제어부(10)에 지정된 민감 대역에 속하지 않으면 결정된 부스팅 세기에 대한 보정을 하지 않고 그대로 적용하게 되고, 만약 상기 민감 대역에 속하면 그 대역의 중심 주파수에 근접될수록 결정된 부스팅 세기를 좀 더 크게 증가시켜 상기 백라이트(14a)에 적용되게 한다. 그리고, 상기 공간 주파수가 상기 민감 대역과 기 지정된 기준 대역폭 이상 이격된 경우에는, 그 주파수 차이에 근거하여, 앞서 결정된 부스팅 세기를 감소시켜 상기 백라이트(14a)에 적용되게 할 수도 있다. 이렇게 보정하는 이유는, 단위 이미지의 콘트라스트 민감도가 높을 때는 그렇지 않을 때보다 부스팅에 의한 화질 영향을 상대적으로 더 크게 받기 때문에 그러한 영향을 통해 화질 향상을 최대화시키기 위한 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 민감 대역내의 동일한 공간 주파수의 단위 이미지들이라도, 그들의 화소값 분포에 따라 부스팅 세기를 보정할 때 증가시키는 크기를 달리 할 수도 있다. 예를 들어, 화소값에 대해서 세부 구간들로 분할하였을 때, 밝은 쪽의 구간에 분포하는 화소값들의 수가 상대적으로 더 많을 때는 그렇지 않을 때보다 부스팅 세기를 상대적으로 더 큰 폭으로 증가시키는 보정을 하게 된다. 이는, 밝은 쪽일수록 부스팅에 의한 화질 영향을 더 크게 받기 때문이다.

전술한 바의, 공간 주파수가 콘트라스트 민감 대역에 근접할수록 부스팅 세기를 증가시키는 보정은, 화질 향상을 우선해야 하는 영상출력 환경에 대해서 적용될 수 있다. 만약, 화질 향상 보다 전력 절감을 더 고려해야 하는 상황이라면, 예를 들어, 사용자가 화질 향상보다 전력 절감을 더 선호하는 것으로 설정한 경우이거나, 또는 본 발명의 원리와 개념이 적용되는, 도 2에 예시된 바와 같은 구성을 갖는 디스플레이 장치가 소모전력을 가능한 절약해야 하는 휴대용 기기 등인 경우에는, 주어진 단위 이미지의 공간 주파수에 근거한 부스팅 세기의 보정을 전술한 바와는 역방향으로 행할 수 있다. 다시 말하면, 주어진 단위 이미지의 공간 주파수가, 상기 제어부(10)에 지정된 콘트라스트 민감 대역에 속하면 그 대역의 중심 주파수에 근접될수록 앞서 결정된 부스팅 세기를 좀 더 크게 감소시켜 상기 백라이트(14a)에 적용되게 한다.

지금까지, 주어진 단위 이미지의 화소값 분포 특성에 따라 결정된 부스팅 제어값, 즉 부스팅 세기를 보정하여 적용하는 실시예들이 몇가지 설명되었었다. 앞서 설명된 부스팅 세기의 보정 방법들은 반드시 하나만이 선택되어 적용될 필요는 없다. 다시 말하면, 앞서 설명된 몇가지 보정 방법들 중에서 복수의 방법들이, 단위 이미지의 분포 특성에 따라, 화질 향상율에 근거하여 또는 부스팅에 의한 전력 효율에 근거하여 결정된 부스팅 세기를 보정하기 위해 다중적으로 적용될 수도 있다. 즉, 주어진 단위 이미지에 대해 결정된 부스팅 세기를 Bst_I_Init라고 하고, 앞서 설명된 보정 방법들 중 선택된 하나의 방법에 의해 보정되는 비율이 α1이며, 선택된 다른 방법에 의해 보정되는 비율이 α2 라고 가정할 때, 부스팅 세기는 최종적으로 Bst_I_Init×(1-α1)(1-α2)로 또는 Bst_I_Init×{1-(α1+α2)}로 결정되어 백라이트의 부스팅에 적용될 수 있는 것이다.

앞서, 주어진 단위 이미지의 화소값 분포 특성에 따라 부스팅 제어값을 결정할 때 적용할 수 있는 방식으로서, 부스팅에 의한 전력 효율에 근거하여 결정하는 첫번째 방식과 최대 화질 향상을 목표로 하는 두번째 방식이 각기 설명되었다. 이들 2가지의 방식은 서로 배타적으로, 즉, 하나의 방식 만이 선택되어 백라이트의 부스팅 제어에 사용될 수도 있지만, 다르게는 서로 결합적으로 사용될 수도 있다. 다시 말하면, 주어진 단위 이미지에 대해 산출된 집중도 또는 부스팅 적합도에 대하여, 전력 효율에 기반하여 제 1부스팅 제어값을 구하고, 또한 최대 화질 향상에 기반하여 제 2부스팅 제어값을 구한 다음, 그 양 부스팅 제어값을 식 [8]에서와 같이 일정 비율씩 반영하여 최적 부스팅 제어값(Op_BstCv)을 결정하여 상기 백라이트(14a)의 부스팅에 적용할 수도 있는 것이다.

Op_BstCv = δ1×제 1부스팅 제어값 + δ2×제 2부스팅 제어값 식 [8]

여기서, δ1+ δ2=1 이다.

물론, 본 실시예에서도, 그 결정된 최적 부스팅 제어값에 대해서, 앞서 설명한 다양한 보정 방법들 중 적어도 하나가 적용된 후 최종적으로 백라이트 부스팅에 적용될 수도 있다. 다르게는, 상기 제 1 및 제 2부스팅 제어값에, 앞서 설명된 다양한 보정 방법들 중 적절한 방법이 각기 적용됨에 따라 얻어진 보정된 각 부스팅 제어값을 지정된 각 비율(δ1,δ2)씩 반영하여 상기 최적 부스팅 제어값을 산출할 수도 있다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 반영 비율(δ1,δ2)이, 상기 입력 제어부(15)를 통해 인가되는 사용자의 선호도에 따라 그 값이 결정되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 전력의 효율보다도 화질 향상을 선호한다면, 상기 제어부(10)는 상기 제 1부스팅 제어값의 반영 비율(δ1)을 0.25로, 상기 제 2부스팅 제어값의 반영 비율(δ2)을 0.75로 결정하여 사용하고, 화질 향상보다는 전력 효율을 선호하는 경우에는 그 역으로( 예를 들어, δ1=0.75, δ2=0.25 ) 결정하여 사용할 수 있는 것이다.

사용자가 특별한 선호를 지정하지 않는 경우에는, 각 반영 비율을 0.5로 할 수도 있지만, 상기 액정 패널(14b)의 물리적 특성 등을 반영하여 서로 동일하지 않은 값으로 설정되어 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상기 액정 패널(14b)의 콘트라스트 표현 능력이 상대적으로 우수하면, 상기 제 1부스팅 제어값의 반영 비율(δ1)을 상기 제 2부스팅 제어값의 반영 비율(δ2)보다 작은 값으로 설정하고, 만약 상대적으로 열등하거나, 또는 전력 효율을 더 중시해야 하는 상황( 예를 들어, 제한된 전기 에너지 용량으로 인해 소모전력을 줄여야 하는 경우 등 )이면 상기 제 2부스팅 제어값의 반영 비율(δ2)보다 큰 값으로 설정할 수도 있다.

한편, 본 명세서에서 사용한 용어인 '화소값'은, 앞서 언급하였던 바와 같이, 주어진 화소가 갖는 휘도(luminance)이거나, 또는 각 색원소(R,G,B)에서의 어느 한 원소의 값일 수 있다. 따라서, 지금까지 설명한, 주어진 단위 이미지의 화소값들이 갖는 전체 특성, 즉 밝기 특성값과 경사도에, 또는 분포 특성에 대하여 광원 제어값( 즉, 디밍 세기 또는 부스팅 세기 )을 결정하고 그 결정된 광원 제어값에 따라 백라이트의 밝기를 제어하는 방법은, 삼원색(R,G,B)에 의한 휘도가 아닌, 삼원색의 각 요소에 대해서도 적용될 수 있다. 물론, 이러한 실시예에서는, 해당 색원소에 대한 값들만이 포함되어 있는 단위 이미지에 대한 밝기 특성값은, 그 값들 자체의 분포로부터, 도 5를 참조로 설명한 바와 같이 구하여 디밍 세기를 결정하게 된다. 그리고, 본 실시예에서는, 당연히, 백라이트도 각 색원소별로 구비되며, 상기 제어부(10)는, 임의의 한 색원소의 단위 이미지에 대해, 전술한 바와 같은 방식으로 결정한 디밍 세기 또는 부스팅 세기를, 해당 색원소의 백라이트의 해당 영역에 대해서 적용하게 된다. 그리고, 전술한 바와 마찬가지로, 백라이트를 디밍시키는 경우에는, 해당 색원소에 대한 디밍 세기에 따른 보상계수를 결정하여 상기 영상 처리부(12a)에 통지하여, 해당 색원소에 대해 디밍에 따른 화질 보상이 이루어지도록 한다.

지금까지 설명한 이미지 특성에 근거한 백라이트 디밍 및 부스팅의 방법 중 어느 하나만이 디스플레이 장치에 적용될 수도 있지만, 그렇지 않고 양 방법이 하나의 디스플레이 장치에 모두 적용될 수도 있다. 이 경우에는, 주어진 단위 이미지에 대해서 백라이트 디밍을 할 것인 지 부스팅을 할 것인 지를 상기 제어부(10)가 먼저 결정하게 된다.

디밍과 부스팅이 함께 적용된 경우에는, 주어진 단위 이미지에 대해, 상기 특성 분석부(11)로부터 제공된 밝기 정보에 근거하여 디밍을 적용하는 것이 적합한 단위 이미지인 지를 판별하고, 적합하지 않으면 상기 특성 분석부(11)로부터 제공된 그 단위 이미지의 화소값들의 분포 특성에 근거하여 부스팅을 적용하는 것이 적합한 단위 이미지인 지를 판별하게 된다. 예를 들어, 해당 단위 이미지에 대한 밝기, 즉 휘도가, 지정된 밝기 레벨 기준치, 예를 들어 최대 밝기의 45%보다 어두우면 디밍을 적용하는 것이 적합한 이미지로 판별하고, 상기 밝기 레벨 기준치보다 휘도가 높으면서 동시에 해당 단위 이미지에 대해 산출된 집중도 또는 부스팅 적합도가 기 지정된 문턱치 이상이면 부스팅을 적용하는 것이 적합한 이미지로 판별하게 된다. 물론, 디밍 또는 부스팅에 적합한 것으로 판별되지 않는 단위 이미지, 예를 들어, 상기 밝기 레벨 기준치보다 높은 휘도를 가지면서 동시에 집중도 또는 부스팅 적합도가 상기 문턱치보다 낮게 구해진 단위 이미지에 대해서는 디밍 또는 부스팅없이, 상기 백라이트(14a)에 현재 설정된 광원의 세기가 유지되도록 한다.

한편, 디밍에 적합한 것으로 판별된 단위 이미지에 대한 디밍 세기는, 전술하였던 바와 같이 그 단위 이미지의 밝기 특성값 또는 경사도에 따라 결정된다. 즉, 밝기 특성값이 작을 때는 클 때에 비해서 디밍 세기를 더 크게, 그리고 경사도가 작으면 클 때보다 디밍 세기가 더 크게 결정된다. 그리고, 부스팅에 적합한 것으로 판별된 단위 이미지에 대한 부스팅 세기도, 전술하였던 바와 같이 그 단위 이미지에 대해 산출된 집중도 또는 부스팅 적합도에 따라 결정된다. 즉, 집중도 또는 부스팅 적합도가 크면 작을 때보다 부스팅 세기가 더 크게 결정되는 것이다.

전술한 바와 같이, 백라이트 부스팅을 디밍과 함께 적용하게 되면, 부스팅에 의해 전력이 추가적으로 소모되지만 그에 반하여 디밍을 통해 전력이 절감된다. 따라서, 본 발명에 양 방법을 함께 적용하는 실시예는, 백라이트의 원래 밝기를 유지하는 것과 비교할 때, 상대적으로 전력을 더 소모하지 않으면서 디밍과 부스팅을 통해 이미지의 화질을 향상시킬 수가 있는 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 사용자가 지정하는 선호도에 따라, 연속적으로 주어지는 이미지들에 대해서 통계적으로 디밍이 부스팅에 비해 더 많이 이루어지도록 하거나 그 역이 되게 할 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 상기 입력 제어부(15)를 통해, 상대적으로 높은 전력 절감을 요청하게 되면, 상기 제어부(10)는, 디밍에 적합한 이미지로 판별하기 위한 앞서 언급한 상기 밝기 레벨 기준치를 좀 더 큰 값으로 조정함으로써, 디스플레이 장치에서 통계적으로 디밍이 더 많이 이루어지도록 하게 된다. 본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상대적으로 높은 전력 절감을 요청하는 경우에, 부스팅이 이루어지는 집중도 또는 부스팅 적합도에 대한 상기 문턱치를 더 큰 값으로 설정함으로써 부스팅이 이루어지는 이미지들의 비율이 상대적으로 감소되게 할 수도 있다.

이미지의 특성에 따라 백라이트를 디밍하는 방법 또는 부스팅하는 방법에 수반되는, 전술한 실시예들에서 상세히 설명된 다양한 방식들은 상호 양립할 수 없는 경우가 아니라면 적절히 결합되어 함께 실시될 수 있다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

10: 주 제어부 11 : 특성 분석부
12: 신호 변환부 12a: 영상 처리부
12b: 디스플레이 구동부 14: 디스플레이 패널
14a: 백라이트 14b: 액정 패널
15: 입력 제어부

Claims (20)

1. 영상신호를 시각적으로 표현하는 장치에 있어서,
   광원을 제공하는 백라이트와,
   입력된 각 화소의 계조값에 따라 상기 광원의 투과율을 조절하여 시각적 신호를 출력하는 패널과,
   입력된 단위 이미지의 계조값들의 분포 특성을 파악하는 분석부와,
   계조값이 가질 수 있는 범위에 대해 나누어진 다수의 구간들 중 하나의 이상의 구간내에서의 상기 파악된 분포 특성의 밀집된 정도에 근거하여, 상기 단위 이미지내의 각 화소의 계조값이 시각적 신호로 출력될 상기 패널의 영역에 제공되는 상기 광원의 세기를 현재 설정된 세기보다 더 증가된 세기로 결정하여 상기 백라이트에 적용시키되, 상기 밀집된 정도가 높을 때는 낮을 때에 비해서 상기 현재 설정된 세기보다 증가되는 폭을 더 크게 결정하여 적용하도록 구성된 제어부와,
   상기 단위 이미지내의 각 화소의 계조값을 상기 패널에 의해 시각적으로 표시될 수 있는 신호로 변환하여 상기 패널에 인가하도록 구성된 신호 처리부를 포함하여 구성되되,
   상기 제어부는, 제 1기준값과 제 2기준값을 중심으로 구한 상기 파악된 분포 특성의 제 1밀집 상태와, 제 3기준값을 중심으로 구한 상기 파악된 분포 특성의 제 2밀집 상태와, 제 4기준값을 중심으로 구한 상기 파악된 분포 특성의 제 3밀집 상태 중 하나 이상의 밀집 상태로부터 상기 밀집된 정도를 파악하도록 구성되며,
   상기 제 1기준값 및 상기 제 4기준값은 상기 다수의 구간들 중 가장 밝은 구간에 속하는 서로 다른 값이고, 상기 제 2기준값은 상기 다수의 구간들 중 가장 어두운 구간에 속하는 값이며, 상기 제 3기준값은 상기 다수의 구간들 중 중간 밝기의 구간에 속하는 값인 것인 디스플레이 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 가장 밝은 구간에 분포하는 계조값들이 타 구간에 비해 가장 많은 제 1분포 표본과, 상기 중간 밝기의 구간에 분포하는 계조값들이 타 구간에 비해 가장 많은 제 2분포 표본과, 상기 가장 어두운 구간에 분포하는 계조값들이 타 구간에 비해 가장 많으면서 동시에 상기 가장 밝은 구간에 분포하는 계조값들이 상기 중간 밝기의 구간에 비해 더 많은 제 3분포 표본에 대해서 각 분포 표본과 상기 파악된 분포 특성을 비교하여 각 분포 표본과의 이격도를 산출하고, 그 산출된 각 이격도에 근거하여, 상기 밀집된 정도를 파악하게 되는 상기 하나 이상의 밀집 상태를 선택하도록 구성된 것인 디스플레이 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 하나 이상의 밀집 상태가 복수일 때는, 각 밀집 상태를 주어진 비율에 따라 반영하여 상기 밀집된 정도를 파악하도록 구성된 것인 디스플레이 장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 주어진 비율에 대해서, 밀집도가 높은 밀집 상태에 대해서 반영되는 비율이 밀집도가 낮은 밀집 상태에 대해 반영되는 비율보다는 큰 값을 할당하여 그 할당된 비율에 따라 상기 복수의 밀집 상태로부터 상기 밀집된 정도를 파악하도록 구성된 것인 디스플레이 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는, 기 구비된 복수의 분포 기준들의 각각에 대해 상기 파악된 분포 특성과 비교하여 구하는 각각의 분포상 차이들 중 하나 이상의 차이에 추가로 근거하여 상기 밀집된 정도를 파악하되, 상기 하나 이상의 차이가 적을수록 상기 밀집된 정도가 높은 것으로 파악하도록 구성되되,
   상기 분포 기준들은, 상기 다수의 구간들 중 가장 밝은 구간에 분포하는 계조값들이 타 구간에 비해 가장 많아야 하는 요건과, 상기 다수의 구간들 중 중간 밝기의 구간에 분포하는 계조값들이 타 구간에 비해 가장 많아야 하는 요건과, 상기 다수의 구간들 중 가장 어두운 구간에 분포하는 계조값들이 타 구간에 비해 가장 많으면서 동시에 상기 가장 밝은 구간에 분포하는 계조값들이 상기 중간 밝기의 구간에 비해 더 많아야 하는 요건을 각각 충족하는 분포 특성을 갖는 것인 디스플레이 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 증가된 세기를 상기 밀집된 정도에 따라 결정할 때, 상기 광원의 세기를 증가시킴에 따라 소모되는 전력의 화질 향상에 대한 효율성에 근거하여 결정하되,
   상기 제어부에 의해 결정되는 상기 증가된 세기가 가질 수 있는 최대값은, 광원의 세기를 증가시킴에 따라 이미지의 화질이 향상되는 부스팅-화질 관계 특성의 화질이 기 정해진 기준 이상이 되는 부분에서, 광원 세기의 증가율 대비 화질 향상율이 가장 높아지게 되는 광원 세기 증가분에 해당하는 것인 디스플레이 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 증가된 세기가 가질 수 있는 상기 최대값은, 상기 현재 설정된 세기의 50%~70%의 범위에 속하는 값인 것인 디스플레이 장치.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 증가된 세기를 상기 밀집된 정도에 따라 결정할 때, 화질 향상에 근거한 광원 세기의 특정 증가치에 근거하여 결정하되,
   상기 특정 증가치는, 광원의 세기를 증가시킴에 따라 이미지의 화질이 향상되는 임의의 부스팅-화질 관계 특성에서, 광원 세기의 증가에도 화질이 더 이상 향상되지 않게 되는 또는 화질 향상의 증가가 기 지정된 문턱치 이하가 되기 시작하는 광원 세기 증가분에 해당하는 것인 디스플레이 장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 계조값들 중에서, 고휘도 계조값들이 기 지정된 비율 이상이 되면, 상기 결정한 증가되는 폭을 감소시키는 보정을 하고 그 보정에 따라 증가된 세기가 적용되도록 상기 백라이트를 제어하거나 또는 상기 결정한 증가되는 폭을 반영하지 않고 상기 현재 설정된 세기를 그대로 유지시키도록 더 구성되되,
   상기 고휘도 계조값들은, 상기 단위 이미지내의 화소가 가질 수 있는 최대 계조값의 일정 비율 이상의 값들이고, 상기 일정 비율은, 90% 이상 100% 미만의 범위에서 정해진 것인 디스플레이 장치.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제 2밀집 상태가 반영되지 않고 상기 밀집된 정도가 파악된 때에는, 상기 결정한 증가된 세기를 보정하거나 또는 상기 백라이트에 적용하지 않도록 더 구성된 것인 디스플레이 장치.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 시간적으로 연속된 양 단위 이미지에 있어서 현재의 단위 이미지가 직전 단위 이미지에 비해서 밝아진 경우에 상기 결정한 증가되는 폭을 보정하되, 그 밝아진 차이가 클 때는 적을 때에 비해서 상기 증가되는 폭을 더 크게 감소시키는 방식으로 보정하도록 구성된 것인 디스플레이 장치.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 계조값들 중에서, 기 지정된 기준치 이하에 해당하는 암부(暗部) 값들의 비율이 제한된 비율 이상이면, 그 암부 값들의 비율에 근거하여 상기 결정한 증가되는 폭을 감소시키는 보정을 하고, 그 보정에 따라 증가된 세기가 적용되도록 상기 백라이트를 제어하도록 더 구성되되,
    상기 제어부는, 상기 암부 값들의 비율이 클 때는 작을 때에 비해서 상기 증가되는 폭을 더 크게 감소시키는 방식으로 보정하는 것인 디스플레이 장치.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 계조값들에 대해 확인된 공간 주파수(spatial frequency)가 지정된 주파수 대역에 속하는 지에 근거하여, 상기 결정된 증가되는 폭을 더 증가시키거나 또는 감소시키는 보정을 한 후, 그 보정된 폭만큼 증가된 세기가 상기 백라이트에 적용되게 하도록 더 구성된 것인 디스플레이 장치.
14. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 제 1방식을 적용하여 상기 밀집된 정도에 따른 제 1증가폭을 산출하고 또한 제 2방식을 적용하여 상기 밀집된 정도에 따른 제 2증가폭을 산출한 뒤, 상기 제 1증가폭과 상기 제 2증가폭을 각각에 할당된 비율만큼씩 반영하여 합산한 값을 상기 증가되는 폭으로 결정하도록 구성되되,
    상기 제 1방식은, 상기 광원의 세기를 증가시킴에 따라 소모되는 전력의 화질 향상에 대한 효율성에 근거하여 광원의 세기를 정하는 방식이고, 상기 제 2방식은, 상기 광원의 세기를 증가시킴에도 화질이 더 이상 향상되지 않게 되는 또는 화질 향상이 기 지정된 문턱치 이하가 되기 시작하는 광원 세기의 증가분에 근거하여 광원의 세기를 정하는 방식이며,
    상기 제 1증가폭과 상기 제 2증가폭에 할당된 상기 각 비율은, 사용자의 선택 또는 상기 패널의 물리적 표시특성에 근거하여 동일하거나 또는 서로 상이한 값으로서 설정되어 상기 증가되는 폭의 결정에 사용되는 것인 디스플레이 장치.
15. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 밝기에 근거하여, 상기 광원의 세기를 상기 현재 설정된 세기보다 더 감소시킬 지 또는 더 증가시킬 지 여부를 결정하고, 더 증가시키는 것으로 결정한 경우에, 상기 밀집된 정도에 근거하여 상기 증가되는 폭을 결정하도록 더 구성된 것인 디스플레이 장치.
16. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 밝기가, 기 지정된 기준치 이하를 나타낼 때는, 상기 광원의 세기를 상기 현재 설정된 세기보다 더 감소시키고, 그 감소된 세기가 적용되도록 상기 백라이트를 제어하되,
    상기 제어부는, 상기 분석부가 파악하여 전달하는 상기 단위 이미지의 경사도가 작을 때는 클 때에 비해서 상기 감소되는 폭이 더 커지는 방식으로 상기 광원의 세기를 결정하도록 구성되며,
    상기 경사도는, 상기 단위 이미지의 계조값들에 대해 구해진 개별 경도(傾度)에 대한 평균이고, 상기 개별 경도는 임의의 양 화소(pixel)가 갖는 계조값간의 차이를 그 양 화소간의 거리로 나눈 값에 해당하는 것인 디스플레이 장치.
17. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 밝기가, 기 지정된 기준치 이하를 나타낼 때는, 상기 광원의 세기를 상기 현재 설정된 세기보다 더 감소시키고, 그 감소된 세기가 적용되도록 상기 백라이트를 제어하되,
    상기 제어부는, 상기 분석부가 파악하여 전달하는 상기 단위 이미지의 밝기 특성값이 작을 때는 클 때에 비해서 상기 감소되는 폭이 더 커지는 방식으로 상기 광원의 세기를 결정하도록 구성되며,
    상기 밝기 특성값은, 상기 단위 이미지의 계조값들 중에서, 화소가 가질 수 있는 최대값부터 시작하여, 분포하는 계조값들의 누적 수가 기 지정된 비율만큼의 수가 되는 경계 계조값으로부터 산출된 것이되, 그 경계 계조값의 크기에 비례하는 특성을 갖는 것인 디스플레이 장치.
18. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 단위 이미지의 밝기가 기 지정된 기준치 이상이면서, 또한 상기 밀집된 정도가 기 지정된 문턱치보다 낮은 경우에는, 상기 단위 이미지에 대해서는 상기 현재 설정된 광원의 세기를 증가시키거나 감소시키지 않고 유지되게 하도록 구성된 것인 디스플레이 장치.
19. 제 15항에 있어서,
    상기 제어부는, 사용자로부터 인가되는 선택 정보에 근거하여, 입력되는 일련의 단위 이미지들에 대해서, 상기 광원의 세기를 증가시키는 경우보다 감소시키는 경우가 통계적으로 더 많이 이루어지도록 또는 더 적게 이루어지도록, 상기 광원의 세기를 증가시킬 지 또는 감소시킬 지를 결정하기 위해 사용하는 기준을 조정하도록 더 구성된 것인 디스플레이 장치.
20. 영상신호를 시각적으로 표현하는데 필요한 광원의 세기를 조절하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    입력된 단위 이미지의 계조값들의 분포 특성을 파악하는 1단계와,
    계조값이 가질 수 있는 범위에 대해 나뉘어진 다수의 구간들 중 하나 이상의 구간내에서의 상기 파악된 분포 특성의 밀집된 정도에 근거하여, 상기 단위 이미지내의 각 화소의 계조값이 시각적 신호로 출력될 디스플레이 패널의 영역에 제공되는 상기 광원의 세기를 현재 설정된 세기보다 더 증가된 세기로 결정하되, 상기 밀집된 정도가 높을 때는 낮을 때에 비해서 상기 현재 설정된 세기보다 증가되는 폭을 더 크게 결정하는 2단계와,
    상기 결정된 광원의 세기가, 상기 디스플레이 패널상의 상기 단위 이미지가 표시되는 영역에 적용되도록 상기 디스플레이 패널을 제어하는 3단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 2단계는, 제 1기준값과 제 2기준값을 중심으로 구한 상기 파악된 분포 특성의 제 1밀집 상태와, 제 3기준값을 중심으로 구한 상기 파악된 분포 특성의 제 2밀집 상태와, 제 4기준값을 중심으로 구한 상기 파악된 분포 특성의 제 3밀집 상태 중 하나 이상의 밀집 상태로부터 상기 밀집된 정도를 파악하되,
    상기 제 1기준값 및 상기 제 4기준값은 상기 다수의 구간들 중 가장 밝은 구간에 속하는 서로 다른 값이고, 상기 제 2기준값은 상기 다수의 구간들 중 가장 어두운 구간에 속하는 값이며, 상기 제 3기준값은 상기 다수의 구간들 중 중간 밝기의 구간에 속하는 값인 것인 광원의 세기를 조절하는 방법.
    

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