KR102465313B1 - 이미지-적응 톤 맵핑 방법 및 이를 채용한 표시 장치 - Google Patents

이미지-적응 톤 맵핑 방법 및 이를 채용한 표시 장치 Download PDF

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Abstract

이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하며, 표시 패널에 포함된 화소들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널을 표시 블록들로 구분하고, 표시 블록들을 블록 휘도가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균보다 작은 대상 표시 블록들로 구분하며, 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행한다.

Description

이미지-적응 톤 맵핑 방법 및 이를 채용한 표시 장치{METHOD OF PERFORMING AN IMAGE-ADAPTIVE TONE MAPPING AND DISPLAY DEVICE EMPLOYING THE SAME}
본 발명은 표시 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 이미지 프레임에 톤 맵핑(tone mapping)을 수행하여 이미지 프레임의 명암비를 향상시키는 이미지-적응 톤 맵핑 방법 및 이를 채용한 표시 장치에 관한 것이다.
최근, 표시 장치는 이미지 프레임에 톤 맵핑을 수행하여 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴으로써 이미지 품질을 높이고 있다. 예를 들어, 표시 장치는 표시 패널에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호를 톤 맵핑 함수(또는, 톤 맵핑 커브로 명명)에 기초하여 Y'Cb'Cr' 신호로 변환하며, Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환하고, R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 일반적으로, 이러한 톤 맵핑은 모든 화소들에 동일한 톤 맵핑 함수를 적용하여 톤 맵핑을 수행하는 글로벌(global) 톤 맵핑 및 각 화소에 개별적인 톤 맵핑 함수를 적용하여 톤 맵핑을 수행하는 로컬(local) 톤 맵핑으로 구분될 수 있다. 이 때, 글로벌 톤 맵핑은 모든 화소들에 동일한 톤 맵핑 함수를 적용하기 때문에 이미지 프레임의 특정 영역(예를 들어, 이미지 프레임의 저계조 영역)의 특성을 제대로 반영하지 못한다는 단점이 있고, 로컬 톤 맵핑은 각 화소에 개별적인 톤 맵핑 함수를 적용하기 때문에 톤 맵핑을 수행하기 위한 연산량이 커서 실시간 처리가 힘들다는 단점이 있다. 이에, 글로벌 톤 맵핑을 수행하면서 로컬 톤 맵핑으로 보완하는 이미지-적응 톤 맵핑이 제안되고 있으나, 종래의 이미지-적응 톤 맵핑은 글로벌 톤 맵핑을 보완하는 로컬 톤 맵핑이 복잡한 방식으로 수행되기 때문에 구현이 어려울 뿐만 아니라 실시간 처리가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명의 일 목적은 글로벌 톤 맵핑을 보완하는 로컬 톤 맵핑을 간단한 방식으로 수행할 수 있는 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 채용함으로써 이미지-적응 톤 맵핑을 용이하게 구현함과 동시에 이미지-적응 톤 맵핑을 실시간으로 처리할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 상기 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하는 단계, 상기 전계조 휘도 평균, 상기 저계조 휘도 평균 및 상기 고계조 휘도 평균에 기초하여 상기 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하는 단계, 상기 표시 패널에 포함된 복수의 화소들을 위치 별로 그룹화하여 상기 표시 패널을 복수의 표시 블록들로 구분하는 단계, 상기 표시 블록들을 블록 휘도가 상기 저계조 휘도 평균보다 큰 비-대상(non-target) 표시 블록들과 상기 블록 휘도가 상기 저계조 휘도 평균보다 작은 대상(target) 표시 블록들로 구분하는 단계, 상기 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하는 단계, 및 상기 대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 1]로 표현될 수 있다.
[수식 1]
OUTPUT1 = GTM(INPUT)
(이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, OUTPUT1은 상기 휘도 신호에 대해 상기 제1 톤 맵핑이 수행된 제1 출력 휘도 신호이다.)
일 실시예에 의하면, 상기 제2 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 2]로 표현될 수 있다.
[수식 2]
OUTPUT2 = (1+α)
Figure 112018023584140-pat00001
GTM(INPUT)
(이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, α는 상기 로컬 가중치이며, OUTPUT2는 상기 휘도 신호에 대해 상기 제2 톤 맵핑이 수행된 제2 출력 휘도 신호이다.)
일 실시예에 의하면, 상기 로컬 가중치는, 상기 대상 표시 블록들 각각의 상기 블록 휘도를 상기 저계조 휘도 평균으로 나눠 계산된 휘도 비율이 커질수록 기 설정된 가중치 범위 내에서 작아지고, 상기 휘도 비율이 작아질수록 상기 가중치 범위 내에서 커질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소들은 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 큰 고계조 휘도 화소들과 상기 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 작은 저계조 휘도 화소들로 구분되고, 상기 전계조 휘도 평균은 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되며, 상기 저계조 휘도 평균은 상기 저계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되고, 상기 고계조 휘도 평균은 상기 고계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 가중 평균으로 계산될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 최소 계조로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 상기 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하는 단계, 상기 전계조 휘도 평균, 상기 저계조 휘도 평균 및 상기 고계조 휘도 평균에 기초하여 상기 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하는 단계, 상기 표시 패널에 포함된 복수의 화소들을 위치 별로 그룹화하여 상기 표시 패널을 복수의 표시 블록들로 구분하는 단계, 상기 표시 블록들을 블록 휘도가 n(단, n은 8이상의 정수)개의 인접 표시 블록들의 블록 휘도 평균보다 큰 비-대상 표시 블록들과 상기 블록 휘도가 상기 블록 휘도 평균보다 작은 대상 표시 블록들로 구분하는 단계, 상기 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하는 단계, 및 상기 대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 1]로 표현될 수 있다.
[수식 1]
OUTPUT1 = GTM(INPUT)
(이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, OUTPUT1은 상기 휘도 신호에 대해 상기 제1 톤 맵핑이 수행된 제1 출력 휘도 신호이다.)
일 실시예에 의하면, 상기 제2 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 2]로 표현될 수 있다.
[수식 2]
OUTPUT2 = (1+α)
Figure 112018023584140-pat00002
GTM(INPUT)
(이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, α는 상기 로컬 가중치이며, OUTPUT2는 상기 휘도 신호에 대해 상기 제2 톤 맵핑이 수행된 제2 출력 휘도 신호이다.)
일 실시예에 의하면, 상기 로컬 가중치는, 상기 대상 표시 블록들 각각의 상기 블록 휘도를 상기 n개의 인접 표시 블록들의 상기 블록 휘도 평균으로 나눠 계산된 휘도 비율이 커질수록 기 설정된 가중치 범위 내에서 작아지고, 상기 휘도 비율이 작아질수록 상기 가중치 범위 내에서 커질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 화소들은 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 큰 고계조 휘도 화소들과 상기 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 작은 저계조 휘도 화소들로 구분되고, 상기 전계조 휘도 평균은 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되며, 상기 저계조 휘도 평균은 상기 저계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되고, 상기 고계조 휘도 평균은 상기 고계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 가중 평균으로 계산될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 최소 계조로 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 복수의 화소들을 포함하고, 상기 화소들이 위치 별로 그룹화되어 복수의 표시 블록들로 구분되는 표시 패널, 및 상기 표시 패널을 구동하는 표시 패널 구동 회로를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 표시 패널 구동 회로는 상기 표시 패널에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 상기 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 상기 전계조 휘도 평균, 상기 저계조 휘도 평균 및 상기 고계조 휘도 평균에 기초하여 상기 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하며, 상기 화소들을 위치 별로 그룹화하여 상기 표시 패널을 복수의 표시 블록들로 구분하고, 상기 표시 블록들 각각의 블록 휘도에 기초하여 상기 표시 블록들을 비-대상 표시 블록들과 대상 표시 블록들로 구분하며, 상기 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 상기 대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시 패널 구동 회로는 상기 표시 블록들을 상기 블록 휘도가 상기 저계조 휘도 평균보다 큰 상기 비-대상 표시 블록들과 상기 블록 휘도가 상기 저계조 휘도 평균보다 작은 상기 대상 표시 블록들로 구분할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 표시 패널 구동 회로는 상기 표시 블록들을 상기 블록 휘도가 n(단, n은 8이상의 정수)개의 인접 표시 블록들의 블록 휘도 평균보다 큰 상기 비-대상 표시 블록들과 상기 블록 휘도가 상기 블록 휘도 평균보다 작은 상기 대상 표시 블록들로 구분할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 1]로 표현되고, 상기 제2 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 2]로 표현될 수 있다.
[수식 1]
OUTPUT1 = GTM(INPUT)
(이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, OUTPUT1은 상기 휘도 신호에 대해 상기 제1 톤 맵핑이 수행된 제1 출력 휘도 신호이다.)
[수식 2]
OUTPUT2 = (1+α)
Figure 112018023584140-pat00003
GTM(INPUT)
(이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, α는 상기 로컬 가중치이며, OUTPUT2는 상기 휘도 신호에 대해 상기 제2 톤 맵핑이 수행된 제2 출력 휘도 신호이다.)
본 발명의 실시예들에 따른 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하며, 표시 패널에 포함된 화소들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널을 표시 블록들로 구분하고, 표시 블록들 각각의 블록 휘도에 기초하여 표시 블록들을 비-대상 표시 블록들과 대상 표시 블록들로 구분하며, 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행함으로써, 글로벌 톤 맵핑을 보완하는 로컬 톤 맵핑을 간단한 방식으로 수행할 수 있다. 이에, 상기 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴과 동시에 이미지 프레임의 저계조 영역의 표현력을 향상(즉, 이미지 프레임의 특정 영역의 특성을 제대로 반영)시켜 사용자에게 고품질의 이미지를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 상기 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 채용함으로써, 이미지-적응 톤 맵핑을 용이하게 구현함과 동시에 이미지-적응 톤 맵핑을 실시간으로 처리할 수 있다. 이에, 상기 표시 장치는 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴과 동시에 이미지 프레임의 저계조 영역의 표현력을 향상시켜 사용자에게 고품질의 이미지를 제공할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 의해 계산된 제1 톤 맵핑 함수의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3b는 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 의해 계산된 제1 톤 맵핑 함수의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 의해 계산된 로컬 가중치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 의해 계산된 로컬 가중치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 전자 기기를 나타내는 블록도이다.
도 10a는 도 9의 표시 장치가 스마트폰으로 구현된 일 예를 나타내는 도면이다.
도 10b는 도 9의 표시 장치가 헤드 마운트 디스플레이로 구현된 일 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 3a는 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 의해 계산된 제1 톤 맵핑 함수의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 3b는 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 의해 계산된 제1 톤 맵핑 함수의 다른 예를 나타내는 도면이며, 도 4는 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 의해 계산된 로컬 가중치를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균을 계산(S110)하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정(S120)하며, 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소(11)들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널(10)을 복수의 표시 블록(15)들로 구분(S130)하고, 표시 블록(15)들을 블록 휘도(BIG)(즉, 해당 이미지 프레임에서 해당 표시 블록(15)이 구현할 휘도)가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도(BIG)가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)보다 작은 대상 표시 블록들로 구분(S140)하며, 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행(S150)하고, 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가한 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00004
GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행(S160)할 수 있다. 한편, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임마다 상기 단계들(S110, S120, S130, S140, S150, S160)을 수행할 수 있다.
구체적으로, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균을 계산(S110)할 수 있다. 실시예에 따라, 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호는 RGB 신호이고, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 구체적으로, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 데이터 신호 즉, RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호 중 휘도 신호 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 일 실시예에서, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균을 표시 패널(10)에 포함된 모든 화소(11)들의 화소 휘도(즉, 해당 이미지 프레임에서 해당 화소(11)가 구현할 휘도)들의 평균으로 계산할 수 있다. 또한, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들을 화소 휘도가 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균보다 큰 고계조 휘도 화소들과 화소 휘도가 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균보다 작은 저계조 휘도 화소들로 구분할 수 있다. 한편, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 화소 휘도가 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균과 같은 화소(11)들에 대해서는 요구되는 조건에 따라 고계조 휘도 화소들 또는 저계조 휘도 화소들로 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)을 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들 중 저계조 휘도 화소들의 화소 휘도들의 평균으로 계산하고, 이미지 프레임의 고계조 휘도 평균을 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들 중 고계조 휘도 화소들의 화소 휘도들의 평균으로 계산할 수 있다.
이후, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정(S120)할 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 기준 함수(RM)를 기준으로 하여 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정할 수 있다. 이 때, 기준 함수(RM)는 톤 맵핑이 수행되지 않는 경우의 함수를 의미한다. 상술한 바와 같이, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호 즉, RGB 신호로부터 추출된 휘도 신호 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 구체적으로, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 데이터 신호 즉, RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호 중 휘도 신호 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 이 경우, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은, 기 설정된 최대 휘도와 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균 사이의 중간값이 이미지 프레임의 고계조 휘도 평균보다 크면, 고계조 구간에서 제1 톤 맵핑 함수(GTM)을 기준 함수(RM)의 위쪽으로 이동(즉, INC1로 표시)시키는 방식으로 제1 톤 맵핑 함수(GTM)을 결정할 수 있다. 또한, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은, 기 설정된 최소 휘도와 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균 사이의 중간값이 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)보다 작으면, 저계조 구간에서 제1 톤 맵핑 함수(GTM)을 기준 함수(RM)의 아래쪽으로 이동(즉, DEC2로 표시)시키는 방식으로 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은, 기 설정된 최대 휘도와 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균 사이의 중간값이 이미지 프레임의 고계조 휘도 평균보다 크고, 기 설정된 최소 휘도와 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균 사이의 중간값이 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)보다 크면, 전계조 구간에서 제1 톤 맵핑 함수(GTM)을 기준 함수(RM)의 위쪽으로 이동(즉, INC2로 표시)시키는 방식으로 제1 톤 맵핑 함수(GTM)을 결정할 수 있다. 다만, 이것은 예시적인 것으로서, 제1 톤 맵핑 함수(GTM)는 다양한 방식으로 결정될 수 있다.
한편, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소(11)들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널(10)을 복수의 표시 블록(15)들로 구분(S130)할 수 있다. 이에, 도 2에 도시된 바와 같이, 표시 패널(10)은 복수의 표시 블록(15)들을 포함하고, 표시 블록(15)들 각각은 복수의 화소(11)들을 포함할 수 있다. 다만, 상기에서는 설명의 편의를 위해 상기 단계(S130)가 상기 단계들(S110, S120) 이후에 수행되는 것으로 설명하고 있으나, 상기 단계(130)는 상기 단계들(S110, S120) 이전에 수행될 수도 있음은 자명하다. 일 실시예에서, 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들이 위치 별로 그룹화되어 형성된 표시 블록(15)들의 크기와 형태는 고정될 수 있다. 이 경우, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 매 이미지 프레임마다 표시 블록(15)들의 크기와 형태를 항상 동일하게 구분할 수 있다. 다른 실시예에서, 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들이 위치 별로 그룹화되어 형성된 표시 블록(15)들의 크기 및/또는 형태는 가변될 수 있다. 이 경우, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 매 이미지 프레임마다 또는 요구되는 조건에 따라 표시 블록(15)들의 크기 및/또는 형태를 가변시킬 수 있다. 한편, 표시 패널(10)이 복수의 표시 블록(15)들로 구분되면, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)를 계산할 수 있다. 일 실시예에서, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)를 표시 블록(15)들 각각에 포함된 화소(11)들의 화소 휘도들의 평균으로 계산할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)를 표시 블록(15)들 각각에 포함된 화소(11)들의 화소 휘도들의 가중 평균으로 계산할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)를 표시 블록(15)들 각각에 포함된 화소(11)들의 화소 휘도들의 최소 계조로 결정할 수 있다.
다음, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들을 블록 휘도(BIG)가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도(BIG)가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)보다 작은 대상 표시 블록들로 구분(S140)할 수 있다. 다시 말하면, 블록 휘도(BIG)가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)보다 큰 표시 블록(15)들은 비-대상 표시 블록들로 판단되고, 블록 휘도(BIG)가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)보다 작은 표시 블록(15)들은 대상 표시 블록들로 판단되는 것이다. 한편, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 블록 휘도(BIG)가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)과 같은 표시 블록(15)들에 대해서는 요구되는 조건에 따라 대상 표시 블록들 또는 비-대상 표시 블록들로 결정할 수 있다. 이후, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해서는 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행(S150)하고, 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해서는 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가한 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00005
GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행(S160)할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 톤 맵핑 함수(GTM)는 아래 [수식 1]로 표현될 수 있고, 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00006
GTM)는 아래 [수식 2]로 표현될 수 있다.
[수식 1]
OUTPUT1 = GTM(INPUT)
(이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, OUTPUT1은 상기 휘도 신호에 대해 상기 제1 톤 맵핑이 수행된 제1 출력 휘도 신호이다.)
[수식 2]
OUTPUT2 = (1+α)
Figure 112018023584140-pat00007
GTM(INPUT)
(이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, α는 상기 로컬 가중치이며, OUTPUT2는 상기 휘도 신호에 대해 상기 제2 톤 맵핑이 수행된 제2 출력 휘도 신호이다.)
이와 같이, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은, 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들에 포함된 화소(11)들에 대해서는 소위 글로벌 톤 맵핑만을 수행하고, 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들에 포함된 화소(11)들에 대해서는 소위 글로벌 톤 맵핑을 보완하기 위해 로컬 톤 맵핑을 추가적으로 수행할 수 있다. 구체적으로, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해서는 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 이용하여 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호(INPUT)에 대응하는 제1 톤 맵핑이 수행된 제1 출력 휘도 신호(OUTPUT1)를 출력하는 방식으로 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 데이터 신호 즉, RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호 중 휘도 신호(INPUT) 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 이 경우, 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해서는, 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 의해 휘도 신호(INPUT) 즉, Y 신호에 응답하여 제1 출력 휘도 신호(OUTPUT1) 즉, Y' 신호가 생성되고, 그에 따라, YCbCr 신호는 Y'Cb'Cr' 신호로 변환될 수 있다. 이에, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환한 후 R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행할 수 있다.
반면에, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00008
GTM)를 이용하여 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호(INPUT)에 대응하는 제2 톤 맵핑이 수행된 제2 출력 휘도 신호(OUTPUT2)를 출력하는 방식으로 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 데이터 신호 즉, RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호 중 휘도 신호(INPUT) 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 이 경우, 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해서는, 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00009
GTM)에 의해 휘도 신호(INPUT) 즉, Y 신호에 응답하여 제2 출력 휘도 신호(OUTPUT2) 즉, Y' 신호가 생성되고, 그에 따라, YCbCr 신호는 Y'Cb'Cr' 신호로 변환될 수 있다. 이에, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해 Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환한 후 R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 가해지는 로컬 가중치(α)는, 대상 표시 블록들 각각의 블록 휘도(BIG)를 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)으로 나눠 계산된 휘도 비율이 커질수록 기 설정된 가중치 범위(WR) 내에서 작아지고, 블록 휘도(BIG)를 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)으로 나눠 계산된 휘도 비율이 작아질수록 기 설정된 가중치 범위(WR) 내에서 커질 수 있다. 이와 같이, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중에서 대상 표시 블록들 각각에 대해서는 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가한 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00010
GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행함으로써 글로벌 톤 맵핑을 간단한 방식의 로컬 톤 맵핑으로 보완할 수 있다. 그러므로, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 종래의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 비해 하드웨어(hardware)로 구현하기 용이하고, 연산량이 적어 실시간으로 수행될 수 있다.
이와 같이, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균(LGA) 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정하며, 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널(10)을 표시 블록(15)들로 구분하고, 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)에 기초하여 표시 블록(15)들을 비-대상 표시 블록들과 대상 표시 블록들로 구분하며, 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가한 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00011
GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행함으로써, 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴과 동시에 이미지 프레임의 저계조 영역의 표현력을 향상(즉, 이미지 프레임의 특정 영역의 특성을 제대로 반영)시켜 사용자에게 고품질의 이미지를 제공할 수 있다. 다시 말하면, 도 1의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 소정의 화소(11)가 포함된 표시 블록(15)의 블록 휘도(BIG)(즉, 표시 블록(15)의 평균 휘도 정보)를 반영하여, 소정의 화소(11)가 포함된 표시 블록(15)의 블록 휘도(BIG)가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균(LGA)(즉, 이미지 프레임의 저계조 영역의 휘도)보다 낮은 경우, 글로벌 톤 맵핑 함수인 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가하여 결과를 향상(즉, 휘도 신호(INPUT)에 응답하여 제1 출력 휘도 신호(OUTPUT1)에서 제2 출력 휘도 신호(OUTPUT2)로 향상)시킴으로써, 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴과 동시에 이미지 프레임의 저계조 영역의 표현력을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 나타내는 순서도이고, 도 6은 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 의해 계산된 로컬 가중치를 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산(S210)하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정(S220)하며, 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소(11)들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널(10)을 복수의 표시 블록(15)들로 구분(S230)하고, 표시 블록(15)들을 블록 휘도(BIG)(즉, 해당 이미지 프레임에서 해당 표시 블록(15)이 구현할 휘도)가 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도(BIG)가 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)보다 작은 대상 표시 블록들로 구분(S240)하며, 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행(S250)하고, 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가한 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00012
GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행(S260)할 수 있다. 한편, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임마다 상기 단계들(S210, S220, S230, S240, S250, S260)을 수행할 수 있다.
구체적으로, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산(S210)할 수 있다. 실시예에 따라, 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호는 RGB 신호이고, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 구체적으로, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 데이터 신호 즉, RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호 중 휘도 신호 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 일 실시예에서, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균을 표시 패널(10)에 포함된 모든 화소(11)들의 화소 휘도(즉, 해당 이미지 프레임에서 해당 화소(11)가 구현할 휘도)들의 평균으로 계산할 수 있다. 또한, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들을 화소 휘도가 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균보다 큰 고계조 휘도 화소들과 화소 휘도가 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균보다 작은 저계조 휘도 화소들로 구분할 수 있다. 한편, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 화소 휘도가 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균과 같은 화소(11)들에 대해서는 요구되는 조건에 따라 고계조 휘도 화소들 또는 저계조 휘도 화소들로 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균을 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들 중 저계조 휘도 화소들의 화소 휘도들의 평균으로 계산하고, 이미지 프레임의 고계조 휘도 평균을 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들 중 고계조 휘도 화소들의 화소 휘도들의 평균으로 계산할 수 있다.
이후, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정(S220)할 수 있다. 상술한 바와 같이, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호 즉, RGB 신호로부터 추출된 휘도 신호 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 구체적으로, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 데이터 신호 즉, RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호 중 휘도 신호 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 이 경우, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정할 수 있다. 다만, 이에 대해서는 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바 있으므로, 그에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 포함된 복수의 화소(11)들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널(10)을 복수의 표시 블록(15)들로 구분(S230)할 수 있다. 이에, 도 6에 도시된 바와 같이, 표시 패널(10)은 복수의 표시 블록(15)들을 포함하고, 표시 블록(15)들 각각은 복수의 화소(11)들을 포함할 수 있다. 다만, 상기에서는 설명의 편의를 위해 상기 단계(S230)가 상기 단계들(S210, S220) 이후에 수행되는 것으로 설명하고 있으나, 상기 단계(230)는 상기 단계들(S210, S220) 이전에 수행될 수도 있음은 자명하다. 일 실시예에서, 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들이 위치 별로 그룹화되어 형성된 표시 블록(15)들의 크기와 형태는 고정될 수 있다. 이 경우, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 매 이미지 프레임마다 표시 블록(15)들의 크기와 형태를 항상 동일하게 구분할 수 있다. 다른 실시예에서, 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들이 위치 별로 그룹화되어 형성된 표시 블록(15)들의 크기 및/또는 형태는 가변될 수 있다. 이 경우, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 매 이미지 프레임마다 또는 요구되는 조건에 따라 표시 블록(15)들의 크기 및/또는 형태를 가변시킬 수 있다. 한편, 표시 패널(10)이 복수의 표시 블록(15)들로 구분되면, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)를 계산할 수 있다. 일 실시예에서, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)를 표시 블록(15)들 각각에 포함된 화소(11)들의 화소 휘도들의 평균으로 계산할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)를 표시 블록(15)들 각각에 포함된 화소(11)들의 화소 휘도들의 가중 평균으로 계산할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)를 표시 블록(15)들 각각에 포함된 화소(11)들의 화소 휘도들의 최소 계조로 결정할 수 있다.
다음, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들을 블록 휘도(BIG)가 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도(BIG)가 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)보다 작은 대상 표시 블록들로 구분(S240)할 수 있다. 다시 말하면, 블록 휘도(BIG)가 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)보다 큰 표시 블록(15)들은 비-대상 표시 블록들로 판단되고, 블록 휘도(BIG)가 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)보다 작은 표시 블록(15)들은 대상 표시 블록들로 판단되는 것이다. 한편, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 블록 휘도(BIG)가 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)과 같은 표시 블록(15)들에 대해서는 요구되는 조건에 따라 대상 표시 블록들 또는 비-대상 표시 블록들로 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)을 계산할 때, n개의 인접 표시 블록(ADB)들은 해당 표시 블록(DB)을 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 해당 표시 블록(DB)의 블록 휘도(BIG)는 해당 표시 블록(DB)을 둘러싼 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)과 비교될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 해당 표시 블록(DB)은 8개의 인접 표시 블록(ADB)들에 둘러싸일 수 있고, 해당 표시 블록(DB)의 블록 휘도(BIG)는 8개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)과 비교될 수 있다. 다른 실시예에서, n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)을 계산할 때, n개의 인접 표시 블록(ADB)들은 해당 표시 블록(DB)을 포함할 수 있다. 이 경우, 해당 표시 블록(DB)의 블록 휘도(BIG)는 해당 표시 블록(DB)을 포함한 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)과 비교될 수 있다. 예를 들어, 해당 표시 블록(DB)을 포함한 9개의 인접 표시 블록(ADB)들(즉, 3
Figure 112018023584140-pat00013
3 표시 블록(15)들)의 블록 휘도 평균(AGA)이 계산될 수 있고, 해당 표시 블록(DB)의 블록 휘도(BIG)는 해당 표시 블록(DB)을 포함한 9개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)과 비교될 수 있다.
이후, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해서는 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행(S250)하고, 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해서는 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가한 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00014
GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행(S260)할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 톤 맵핑 함수(GTM)는 상기 [수식 1]로 표현될 수 있고, 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00015
GTM)는 상기 [수식 2]로 표현될 수 있다. 이와 같이, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은, 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들에 포함된 화소(11)들에 대해서는 소위 글로벌 톤 맵핑만을 수행하고, 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들에 포함된 화소(11)들에 대해서는 소위 글로벌 톤 맵핑을 보완하기 위해 로컬 톤 맵핑을 추가적으로 수행할 수 있다. 구체적으로, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해서는 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 이용하여 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호에 대응하는 제1 톤 맵핑이 수행된 제1 출력 휘도 신호를 출력하는 방식으로 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 데이터 신호 즉, RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호 중 휘도 신호 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 이 경우, 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해서는, 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 의해 휘도 신호 즉, Y 신호에 응답하여 제1 출력 휘도 신호 즉, Y' 신호가 생성되고, 그에 따라, YCbCr 신호는 Y'Cb'Cr' 신호로 변환될 수 있다. 이에, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환한 후 R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행할 수 있다.
반면에, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00016
GTM)를 이용하여 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호에 대응하는 제2 톤 맵핑이 수행된 제2 출력 휘도 신호를 출력하는 방식으로 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 데이터 신호 즉, RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호 중 휘도 신호 즉, Y 신호에 기초하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산할 수 있다. 이 경우, 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해서는, 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00017
GTM)에 의해 휘도 신호 즉, Y 신호에 응답하여 제2 출력 휘도 신호 즉, Y' 신호가 생성되고, 그에 따라, YCbCr 신호는 Y'Cb'Cr' 신호로 변환될 수 있다. 이에, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해 Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환한 후 R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 이 때, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 가해지는 로컬 가중치(α)는, 대상 표시 블록들 각각의 블록 휘도(BIG)를 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)으로 나눠 계산된 휘도 비율이 커질수록 기 설정된 가중치 범위(WR) 내에서 작아지고, 블록 휘도(BIG)를 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)으로 나눠 계산된 휘도 비율이 작아질수록 기 설정된 가중치 범위(WR) 내에서 커질 수 있다. 이와 같이, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 블록(15)들 중에서 대상 표시 블록들 각각에 대해서는 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가한 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00018
GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행함으로써 글로벌 톤 맵핑을 간단한 방식의 로컬 톤 맵핑으로 보완할 수 있다. 그러므로, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 종래의 이미지-적응 톤 맵핑 방법에 비해 하드웨어로 구현하기 용이하고, 연산량이 적어 실시간으로 수행될 수 있다.
이와 같이, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 표시 패널(10)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 결정하며, 표시 패널(10)에 포함된 화소(11)들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널(10)을 표시 블록(15)들로 구분하고, 표시 블록(15)들 각각의 블록 휘도(BIG)에 기초하여 표시 블록(15)들을 비-대상 표시 블록들과 대상 표시 블록들로 구분하며, 표시 블록(15)들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수(GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 표시 블록(15)들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가한 제2 톤 맵핑 함수((1+α)
Figure 112018023584140-pat00019
GTM)를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행함으로써, 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴과 동시에 이미지 프레임의 저계조 영역의 표현력을 향상(즉, 이미지 프레임의 특정 영역의 특성을 제대로 반영)시켜 사용자에게 고품질의 이미지를 제공할 수 있다. 다시 말하면, 도 5의 이미지-적응 톤 맵핑 방법은 소정의 화소(11)가 포함된 표시 블록(15)의 블록 휘도(BIG)(즉, 표시 블록(15)의 평균 휘도 정보)를 반영하여, 소정의 화소(11)가 포함된 표시 블록(15)의 블록 휘도(BIG)가 n개의 인접 표시 블록(ADB)들의 블록 휘도 평균(AGA)보다 낮은 경우, 글로벌 톤 맵핑 함수인 제1 톤 맵핑 함수(GTM)에 로컬 가중치(α)를 가하여 결과를 향상(즉, 휘도 신호에 응답하여 제1 출력 휘도 신호에서 제2 출력 휘도 신호로 향상)시킴으로써, 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴과 동시에 이미지 프레임의 저계조 영역의 표현력을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(100)는 표시 패널(110) 및 표시 패널 구동 회로(120)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 표시 장치(100)는 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 다른 실시예에서, 표시 장치(100)는 액정 표시 장치일 수 있다. 다만, 이것은 예시적인 것으로서, 표시 장치(100)가 이들에 한정되지는 않는다.
표시 패널(110)은 복수의 화소(111)들을 포함할 수 있다. 이 때, 표시 패널(110) 내에서 화소(111)들은 매트릭스 형태로 배치될 수 있다. 표시 패널 구동 회로(120)는 표시 패널(110)을 구동할 수 있다. 일 실시예에서, 표시 패널 구동 회로(120)는 스캔 드라이버, 데이터 드라이버 및 타이밍 컨트롤러를 포함할 수 있다. 표시 패널(110)은 스캔 라인들을 통해 스캔 드라이버에 연결되고, 데이터 라인들을 통해 데이터 드라이버에 연결될 수 있다. 스캔 드라이버는 스캔 라인들을 통해 스캔 신호(SS)를 표시 패널(110) 내 화소(111)들에 제공할 수 있다. 데이터 드라이버는 데이터 라인들을 통해 톤 맵핑된 데이터 신호(DS')를 표시 패널(110) 내 화소(111)들에 제공할 수 있다. 타이밍 컨트롤러는 복수의 제어 신호들을 생성하여 스캔 드라이버, 데이터 드라이버 등에 제공함으로써, 스캔 드라이버, 데이터 드라이버 등을 제어할 수 있다. 실시예에 따라, 타이밍 컨트롤러는 외부에서 입력된 데이터 신호(DS)에 소정의 프로세싱(예를 들어, 열화 보상 프로세싱 등)을 수행할 수도 있다. 실시예에 따라, 표시 장치(100)가 유기 발광 표시 장치인 경우, 표시 패널 구동 회로(120)는 발광 제어 드라이버를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 발광 제어 드라이버는 발광 제어 라인들을 통해 표시 패널(110)에 연결될 수 있다. 발광 제어 드라이버는 발광 제어 라인들을 통해 발광 제어 신호를 표시 패널(110) 내 화소(111)들에 제공할 수 있다. 실시예에 따라, 표시 장치(100)가 액정 표시 장치인 경우, 표시 장치(100)는 표시 패널(110)에 광을 조사하는 백라이트를 더 포함할 수 있다.
한편, 표시 패널 구동 회로(120)는 표시 패널(110)에 표시될 이미지 프레임마다 톤 맵핑을 수행하여 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴으로써 이미지 품질을 높일 수 있다. 예를 들어, 표시 패널 구동 회로(120)는 표시 패널(110)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호가 RGB 신호인 경우, RGB 신호를 YCbCr 신호로 변환하고, YCbCr 신호를 제1 톤 맵핑 함수와 제2 톤 맵핑 함수에 선택적으로 기초하여 Y'Cb'Cr' 신호로 변환하며, Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환하고, R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 이를 위해, 표시 패널 구동 회로(120)는 표시 패널(110)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호(DS)를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하며, 표시 패널에 포함된 화소들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널을 복수의 표시 블록들로 구분하고, 표시 블록들 각각의 블록 휘도에 기초하여 표시 블록들을 비-대상 표시 블록들과 대상 표시 블록들로 구분하며, 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 이 때, 제1 톤 맵핑 함수는 상기 [수식 1]로 표현될 수 있고, 제2 톤 맵핑 함수는 상기 [수식 2]로 표현될 수 있다.
일 실시예에서, 표시 패널 구동 회로(120)는 표시 블록들을 블록 휘도가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균보다 작은 대상 표시 블록들로 구분할 수 있다. 구체적으로, 표시 패널 구동 회로(120)는 표시 패널(110)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호(DS)를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하며, 표시 패널(110)에 포함된 화소(111)들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널(110)을 표시 블록들로 구분하고, 표시 블록들을 블록 휘도가 저계조 휘도 평균보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도가 저계조 휘도 평균보다 작은 대상 표시 블록들로 구분하며, 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 이와 같이, 표시 패널 구동 회로(120)은 표시 블록들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해서는, 제1 톤 맵핑 함수를 기초로 휘도 신호 즉, Y 신호에 응답하여 제1 출력 휘도 신호 즉, Y' 신호를 생성함으로써 YCbCr 신호를 Y'Cb'Cr' 신호로 변환하고, Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환한 후 R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 반면에, 표시 패널 구동 회로(120)은 표시 블록들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해서는, 제2 톤 맵핑 함수를 기초로 휘도 신호 즉, Y 신호에 응답하여 제2 출력 휘도 신호 즉, Y' 신호를 생성함으로써 YCbCr 신호를 Y'Cb'Cr' 신호로 변환하고, Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환한 후 R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다.
다른 실시예에서, 표시 패널 구동 회로(120)는 표시 블록들을 블록 휘도가 n개의 인접 표시 블록들의 블록 휘도 평균보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도가 n개의 인접 표시 블록들의 블록 휘도 평균보다 작은 대상 표시 블록들로 구분할 수 있다. 구체적으로, 표시 패널 구동 회로(120)는 표시 패널(110)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호(DS)를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하며, 표시 패널(110)에 포함된 화소(111)들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널(110)을 표시 블록들로 구분하고, 표시 블록들을 블록 휘도가 n개의 인접 표시 블록들(이 때, n개의 인접 표시 블록들은 해당 표시 블록을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있음)의 블록 휘도 평균보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도가 n개의 인접 표시 블록들의 블록 휘도 평균보다 작은 대상 표시 블록들로 구분하며, 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 이와 같이, 표시 패널 구동 회로(120)은 표시 블록들 중 비-대상 표시 블록들 각각에 대해서는, 제1 톤 맵핑 함수를 기초로 휘도 신호 즉, Y 신호에 응답하여 제1 출력 휘도 신호 즉, Y' 신호를 생성함으로써 YCbCr 신호를 Y'Cb'Cr' 신호로 변환하고, Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환한 후 R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 반면에, 표시 패널 구동 회로(120)은 표시 블록들 중 대상 표시 블록들 각각에 대해서는, 제2 톤 맵핑 함수를 기초로 휘도 신호 즉, Y 신호에 응답하여 제2 출력 휘도 신호 즉, Y' 신호를 생성함으로써 YCbCr 신호를 Y'Cb'Cr' 신호로 변환하고, Y'Cb'Cr' 신호를 R'G'B' 신호로 변환한 후 R'G'B' 신호에 기초하여 이미지 프레임을 표시하는 방식으로 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 표시 패널 구동 회로(120)는 표시 패널(110) 내 표시 블록들 중 비-대상 표시 블록들에 포함된 화소(111)들에 대해서는 소위 글로벌 톤 맵핑만을 수행하고, 표시 패널(110) 내 표시 블록들 중 대상 표시 블록들에 포함된 화소(111)들에 대해서는 소위 글로벌 톤 맵핑을 보완하기 위해 로컬 톤 맵핑을 추가적으로 수행할 수 있다. 요컨대, 표시 장치(100)는 표시 패널(110)에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호(DS)를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하며, 표시 패널(110)에 포함된 화소(111)들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널(110)을 표시 블록들로 구분하고, 표시 블록들 각각의 블록 휘도에 기초하여 표시 블록들을 비-대상 표시 블록들과 대상 표시 블록들로 구분하며, 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행함으로써, 글로벌 톤 맵핑을 보완하는 로컬 톤 맵핑을 간단한 방식으로 수행할 수 있다. 이에, 표시 장치(100)는 이미지-적응 톤 맵핑을 용이하게 구현함과 동시에 이미지-적응 톤 맵핑을 실시간으로 처리할 수 있다. 그 결과, 표시 장치(100)는 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴과 동시에 이미지 프레임의 저계조 영역의 표현력을 향상(즉, 이미지 프레임의 특정 영역의 특성을 제대로 반영)시켜 사용자에게 고품질의 이미지를 제공할 수 있다. 한편, 상기에서는 표시 장치(100)가 표시 패널(110) 및 표시 패널 구동 회로(120)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 실시예에 따라, 표시 장치(100)는 다른 구성 요소들(예를 들어, 화소(111)들에 대한 열화 보상을 수행하는 열화 보상 회로 등)을 더 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 전자 기기를 나타내는 블록도이고, 도 10a는 도 9의 표시 장치가 스마트폰으로 구현된 일 예를 나타내는 도면이며, 도 10b는 도 9의 표시 장치가 헤드 마운트 디스플레이로 구현된 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 10b를 참조하면, 전자 기기(500)는 프로세서(510), 메모리 장치(520), 스토리지 장치(530), 입출력(input/output; I/O) 장치(540), 파워 서플라이(550) 및 표시 장치(560)를 포함할 수 있다. 이 때, 표시 장치(560)는 도 8의 표시 장치(100)에 상응할 수 있다. 전자 기기(500)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 장치 등과 통신하거나, 또는 다른 시스템들과 통신할 수 있는 여러 포트(port)들을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도 10a에 도시된 바와 같이, 전자 기기(500)는 스마트폰으로 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 10b에 도시된 바와 같이, 전자 기기(500)는 헤드 마운트 디스플레이(head mounted display; HMD)로 구현될 수 있다. 다만, 이것은 예시적인 것으로서 전자 기기(500)가 그에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 전자 기기(500)는 텔레비전, 휴대폰, 비디오폰, 스마트 패드(smart pad), 스마트 워치(smart watch), 태블릿(tablet) PC, 차량용 네비게이션 시스템, 컴퓨터 모니터, 노트북 등으로 구현될 수도 있다.
프로세서(510)는 특정 계산들 또는 태스크(task)들을 수행할 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(510)는 마이크로프로세서(micro processor), 중앙 처리 유닛(central processing unit; CPU), 어플리케이션 프로세서(application processor; AP) 등일 수 있다. 프로세서(510)는 어드레스 버스(address bus), 제어 버스(control bus) 및 데이터 버스(data bus) 등을 통해 다른 구성 요소들에 연결될 수 있다. 실시예에 따라, 프로세서(510)는 주변 구성 요소 상호 연결(peripheral component interconnect; PCI) 버스와 같은 확장 버스에도 연결될 수 있다. 메모리 장치(520)는 전자 기기(500)의 동작에 필요한 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(520)는 이피롬(erasable programmable read-only memory; EPROM) 장치, 이이피롬(electrically erasable programmable read-only memory; EEPROM) 장치, 플래시 메모리 장치(flash memory device), 피램(phase change random access memory; PRAM) 장치, 알램(resistance random access memory; RRAM) 장치, 엔에프지엠(nano floating gate memory; NFGM) 장치, 폴리머램(polymer random access memory; PoRAM) 장치, 엠램(magnetic random access memory; MRAM), 에프램(ferroelectric random access memory; FRAM) 장치 등과 같은 비휘발성 메모리 장치 및/또는 디램(dynamic random access memory; DRAM) 장치, 에스램(static random access memory; SRAM) 장치, 모바일 DRAM 장치 등과 같은 휘발성 메모리 장치를 포함할 수 있다. 스토리지 장치(530)는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등을 포함할 수 있다. 입출력 장치(540)는 키보드, 키패드, 터치패드, 터치스크린, 마우스 등과 같은 입력 수단 및 스피커, 프린터 등과 같은 출력 수단을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 표시 장치(560)는 입출력 장치(540)에 포함될 수도 있다. 파워 서플라이(550)는 전자 기기(500)의 동작에 필요한 파워를 공급할 수 있다.
표시 장치(560)는 상기 버스들 또는 다른 통신 링크를 통해서 다른 구성 요소들에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 표시 장치(560)는 유기 발광 표시 장치일 수 있다. 다른 실시예에서, 표시 장치(560)는 액정 표시 장치일 수 있다. 다만, 이것은 예시적인 것으로서, 표시 장치(560)가 이들에 한정되지는 않는다. 상술한 바와 같이, 표시 장치(560)는 이미지-적응 톤 맵핑을 용이하게 구현함과 동시에 이미지-적응 톤 맵핑을 실시간으로 처리할 수 있다. 이에, 표시 장치(560)는 이미지 프레임의 명암비를 향상시킴과 동시에 이미지 프레임의 저계조 영역의 표현력을 향상시켜 사용자에게 고품질의 이미지를 제공할 수 있다. 이를 위해, 표시 장치(560)는 표시 패널 및 표시 패널 구동 회로를 포함할 수 있다. 표시 패널은 복수의 화소들을 포함할 수 있다. 표시 패널 구동 회로는 표시 패널을 구동할 수 있다. 이 때, 표시 패널 구동 회로는 표시 패널에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균에 기초하여 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하며, 표시 패널에 포함된 화소들을 위치 별로 그룹화하여 표시 패널을 표시 블록들로 구분하고, 표시 블록들 각각의 블록 휘도에 기초하여 표시 블록들을 비-대상 표시 블록들과 대상 표시 블록들로 구분하며, 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 대상 표시 블록들 각각에 대해 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행할 수 있다. 이 때, 제1 톤 맵핑 함수(즉, 글로벌 톤 맵핑 함수)는 상기 [수식 1]로 표현될 수 있고, 제2 톤 맵핑 함수(즉, 글로벌 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치가 가해진 톤 맵핑 함수)는 상기 [수식 2]로 표현될 수 있다. 일 실시예에서, 표시 패널 구동 회로는 표시 블록들을 블록 휘도가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도가 이미지 프레임의 저계조 휘도 평균보다 작은 대상 표시 블록들로 구분할 수 있다. 다른 실시예에서, 표시 패널 구동 회로는 표시 블록들을 블록 휘도가 n개의 인접 표시 블록들(이 때, n개의 인접 표시 블록들은 해당 표시 블록을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있음)의 블록 휘도 평균보다 큰 비-대상 표시 블록들과 블록 휘도가 n개의 인접 표시 블록들의 블록 휘도 평균보다 작은 대상 표시 블록들로 구분할 수 있다. 다만, 이에 대해서는 상술한 바 있으므로, 그에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 표시 장치 및 이를 포함하는 모든 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰, 스마트폰, 비디오폰, 스마트패드, 스마트워치, 태블릿 PC, 차량용 네비게이션 시스템, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 노트북, 디지털 카메라, 헤드 마운트 디스플레이 등에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 표시 패널 11: 화소
15: 표시 블록 100: 표시 장치
110: 표시 패널 111: 화소
120: 표시 패널 구동 회로 500: 전자 기기
510: 프로세서 520: 메모리 장치
530: 스토리지 장치 540: 입출력 장치
550: 파워 서플라이 560: 표시 장치

Claims (20)

  1. 표시 패널에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 상기 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하는 단계;
    상기 전계조 휘도 평균, 상기 저계조 휘도 평균 및 상기 고계조 휘도 평균에 기초하여 상기 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하는 단계;
    상기 표시 패널에 포함된 복수의 화소들을 위치 별로 그룹화하여 상기 표시 패널을 복수의 표시 블록들로 구분하는 단계;
    상기 표시 블록들을 블록 휘도가 상기 저계조 휘도 평균보다 큰 비-대상(non-target) 표시 블록들과 상기 블록 휘도가 상기 저계조 휘도 평균보다 작은 대상(target) 표시 블록들로 구분하는 단계;
    상기 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하는 단계; 및
    상기 대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 화소들은 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 큰 고계조 휘도 화소들과 상기 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 작은 저계조 휘도 화소들로 구분되고, 상기 전계조 휘도 평균은 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되며, 상기 저계조 휘도 평균은 상기 저계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되고, 상기 고계조 휘도 평균은 상기 고계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 1]로 표현되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
    [수식 1]
    OUTPUT1 = GTM(INPUT)
    (이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, OUTPUT1은 상기 휘도 신호에 대해 상기 제1 톤 맵핑이 수행된 제1 출력 휘도 신호이다.)
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 2]로 표현되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
    [수식 2]
    OUTPUT2 = (1+α)
    Figure 112018023584140-pat00020
    GTM(INPUT)
    (이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, α는 상기 로컬 가중치이며, OUTPUT2는 상기 휘도 신호에 대해 상기 제2 톤 맵핑이 수행된 제2 출력 휘도 신호이다.)
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 로컬 가중치는, 상기 대상 표시 블록들 각각의 상기 블록 휘도를 상기 저계조 휘도 평균으로 나눠 계산된 휘도 비율이 커질수록 기 설정된 가중치 범위 내에서 작아지고, 상기 휘도 비율이 작아질수록 상기 가중치 범위 내에서 커지는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 가중 평균으로 계산되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 최소 계조로 결정되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  9. 표시 패널에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 상기 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하는 단계;
    상기 전계조 휘도 평균, 상기 저계조 휘도 평균 및 상기 고계조 휘도 평균에 기초하여 상기 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하는 단계;
    상기 표시 패널에 포함된 복수의 화소들을 위치 별로 그룹화하여 상기 표시 패널을 복수의 표시 블록들로 구분하는 단계;
    상기 표시 블록들을 블록 휘도가 n(단, n은 8이상의 정수)개의 인접 표시 블록들의 블록 휘도 평균보다 큰 비-대상 표시 블록들과 상기 블록 휘도가 상기 블록 휘도 평균보다 작은 대상 표시 블록들로 구분하는 단계;
    상기 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하는 단계; 및
    상기 대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 화소들은 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 큰 고계조 휘도 화소들과 상기 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 작은 저계조 휘도 화소들로 구분되고, 상기 전계조 휘도 평균은 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되며, 상기 저계조 휘도 평균은 상기 저계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되고, 상기 고계조 휘도 평균은 상기 고계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 1]로 표현되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
    [수식 1]
    OUTPUT1 = GTM(INPUT)
    (이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, OUTPUT1은 상기 휘도 신호에 대해 상기 제1 톤 맵핑이 수행된 제1 출력 휘도 신호이다.)
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 제2 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 2]로 표현되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
    [수식 2]
    OUTPUT2 = (1+α)
    Figure 112018023584140-pat00021
    GTM(INPUT)
    (이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, α는 상기 로컬 가중치이며, OUTPUT2는 상기 휘도 신호에 대해 상기 제2 톤 맵핑이 수행된 제2 출력 휘도 신호이다.)
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 로컬 가중치는, 상기 대상 표시 블록들 각각의 상기 블록 휘도를 상기 n개의 인접 표시 블록들의 상기 블록 휘도 평균으로 나눠 계산된 휘도 비율이 커질수록 기 설정된 가중치 범위 내에서 작아지고, 상기 휘도 비율이 작아질수록 상기 가중치 범위 내에서 커지는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  13. 삭제
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 가중 평균으로 계산되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 블록 휘도는 상기 표시 블록들 각각에 포함된 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 최소 계조로 결정되는 것을 특징으로 하는 이미지-적응 톤 맵핑 방법.
  17. 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널을 구동하는 표시 패널 구동 회로를 포함하고,
    상기 표시 패널 구동 회로는 상기 표시 패널에 표시될 이미지 프레임에 상응하는 데이터 신호를 분석하여 상기 이미지 프레임의 전계조 휘도 평균, 저계조 휘도 평균 및 고계조 휘도 평균을 계산하고, 상기 전계조 휘도 평균, 상기 저계조 휘도 평균 및 상기 고계조 휘도 평균에 기초하여 상기 이미지 프레임에 적용될 제1 톤 맵핑 함수를 결정하며, 상기 화소들을 위치 별로 그룹화하여 상기 표시 패널을 복수의 표시 블록들로 구분하고, 상기 표시 블록들 각각의 블록 휘도에 기초하여 상기 표시 블록들을 비-대상 표시 블록들과 대상 표시 블록들로 구분하며, 상기 비-대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제1 톤 맵핑을 수행하고, 상기 대상 표시 블록들 각각에 대해 상기 제1 톤 맵핑 함수에 로컬 가중치를 가한 제2 톤 맵핑 함수를 적용하여 상기 이미지 프레임에 제2 톤 맵핑을 수행하며,
    상기 화소들은 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 큰 고계조 휘도 화소들과 상기 화소 휘도가 상기 전계조 휘도 평균보다 작은 저계조 휘도 화소들로 구분되고, 상기 전계조 휘도 평균은 상기 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되며, 상기 저계조 휘도 평균은 상기 저계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되고, 상기 고계조 휘도 평균은 상기 고계조 휘도 화소들의 상기 화소 휘도들의 평균으로 계산되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 표시 패널 구동 회로는 상기 표시 블록들을 상기 블록 휘도가 상기 저계조 휘도 평균보다 큰 상기 비-대상 표시 블록들과 상기 블록 휘도가 상기 저계조 휘도 평균보다 작은 상기 대상 표시 블록들로 구분하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 표시 패널 구동 회로는 상기 표시 블록들을 상기 블록 휘도가 n(단, n은 8이상의 정수)개의 인접 표시 블록들의 블록 휘도 평균보다 큰 상기 비-대상 표시 블록들과 상기 블록 휘도가 상기 블록 휘도 평균보다 작은 상기 대상 표시 블록들로 구분하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 제1 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 1]로 표현되고, 상기 제2 톤 맵핑 함수는 아래 [수식 2]로 표현되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
    [수식 1]
    OUTPUT1 = GTM(INPUT)
    (이 때, GTM은 상기 제1 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, OUTPUT1은 상기 휘도 신호에 대해 상기 제1 톤 맵핑이 수행된 제1 출력 휘도 신호이다.)
    [수식 2]
    OUTPUT2 = (1+α)
    Figure 112018023584140-pat00022
    GTM(INPUT)
    (이 때, GTM은 상기 제2 톤 맵핑 함수이고, INPUT은 상기 데이터 신호로부터 추출된 휘도 신호이며, α는 상기 로컬 가중치이며, OUTPUT2는 상기 휘도 신호에 대해 상기 제2 톤 맵핑이 수행된 제2 출력 휘도 신호이다.)
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