KR20030080564A - apparatus and method for stretch in image signal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 영상 신호 처리 시스템에 관한 것으로, 특히 게인값 조절을 통한 흑신장과 백신장 시에 발생되는 펄럭거림(flickering)과 포화현상을 방지하는 영상 신호의 신장 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image signal processing system, and more particularly, to an apparatus and method for extending an image signal to prevent flickering and saturation occurring during black kidney and vaccination through gain control.
일반적으로 입력되는 영상신호의 다이내믹 레인지는 도 1에서 나타내고 있는 것과 같이 입력되는 영상신호를 신호처리하기 위한 디스플레이 기기의 하드웨어 레인지보다 작게 분포한다. 이처럼, 영상신호의 다이내믹 레인지가 하드웨어 레인지보다 작은 영역에 존재할 경우, 영상신호의 다이내믹 레인지를 하드웨어 레인지에 가깝게 신장하여 영상신호의 해상도를 증가시킨다.In general, the dynamic range of the input video signal is smaller than the hardware range of the display device for signal processing the input video signal as shown in FIG. As such, when the dynamic range of the video signal exists in an area smaller than the hardware range, the dynamic range of the video signal is extended to be closer to the hardware range, thereby increasing the resolution of the video signal.
도 2 는 영상신호의 다이내믹 레인지를 하드웨어 레인지에 신장시켜 영상 신호의 해상도를 증가시키는 도면이다.2 is a diagram for increasing the resolution of a video signal by extending the dynamic range of the video signal to a hardware range.
이때, 화면의 어두운 부분에 대한 해상도를 증가시키는 것을 흑신장(black stretch 또는 black expand)이라 하고, 화면의 밝은 부분에 대한 해상도를 증가시키는 것을 백신장(white stretch 또는 white expand)이라 한다.In this case, increasing the resolution of a dark part of the screen is called black stretch or black expand, and increasing the resolution of the bright part of the screen is called a white stretch or white expand.
상기 백신장과 흑신장은 도 3 과 같은 구성장치를 가지고 행해진다.The vaccine field and the black kidney are performed with the configuration shown in FIG.
도 3을 보면, 입력 영상신호의 다이내믹 레인지의 최대값 Ymax과, 최소값 Ymin을 검출하는 검출부(1)와, 상기 검출부(1)에서 검출된 다이내믹 레인지의 최대값과 최소값을 디스플레이 기기의 하드웨어 레인지의 최대값과 최소값으로 흑신장 및 백신장을 수행하는 신장부(2)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the detection unit 1 detects the maximum value Y max and the minimum value Y min of the dynamic range of the input video signal, and the maximum and minimum values of the dynamic range detected by the detection unit 1 are displayed in the hardware of the display device. It consists of an extension part 2 which performs the black kidney and the vaccine arm with the maximum value and the minimum value of a range.
상기 신장부(2)에서 수행하는 동작은 상기 검출부(1)에서 입력되는 값이 백신장인 경우는 다음 수학식 1을 사용하고, 상기 검출부(1)에서 입력되는 값이 흑신장인 경우는 다음 수학식 2를 사용하여 수행된다.The operation performed by the extension unit 2 uses the following Equation 1 when the value input from the detection unit 1 is a vaccine field, and the following equation when the value input from the detection unit 1 is black kidney. It is performed using Equation 2.
이때, Yref: 다이내믹 레인지의 기준값을, Ypeak: 하드웨어 레인지의 최고값을 나타낸다.In this case, Y ref : represents the reference value of the dynamic range, and Y peak : represents the highest value of the hardware range.
그러나 단순히 이러한 수식만을 가지고 흑신장 및 백신장을 하는 경우 연속되는 프레임간의 화상신호의 격차가 커지면 프리커링(flickering) 현상이 발생할 확률이 커지게 된다.However, in the case of the black height and the vaccine length using only such a formula, when the gap of the image signal between successive frames becomes larger, the probability of occurrence of flickering increases.
도 4 는 종래 기술에 따른 영상신호의 신장에 따른 프리커링이 발생되는 형상을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for describing a shape in which frickering occurs according to an extension of a video signal according to the prior art.
도 4를 참조하여 설명하면, i 번째 프레임의 영상신호가 도 4 (b)와 같은 신호가 인가되고, i+1 번째 프레임의 영상신호가 도 4(a)와 같은 신호가 인가된다고 가정한다. 그리고 신장시에는 디스플레이 기기의 하드웨어 레인지의 최대값과 최소값을 초과하여 신장할 수 없다면, 이때, 백신장을 수행해 보자.Referring to FIG. 4, it is assumed that the video signal of the i-th frame is applied as shown in FIG. 4B and the video signal of the i + 1th frame is applied to the signal shown in FIG. 4A. If the device cannot stretch beyond the maximum and minimum values of the hardware range of the display device at the time of stretching, then perform a vaccine field.
도 4 (a)와 같은 i+1 번째 프레임의 영상신호를 백신장하면, 이 i+1 번째 프레임의 영상신호의 다이내믹 레인지 최대값이 하드웨어 레인지 최대값을 초과할 수 없으므로 신장폭은 'A'의 폭을 갖게 된다.When the video signal of the i + 1 th frame as shown in FIG. 4 (a) is vaccinated, the extension width is 'A' because the maximum dynamic range of the video signal of the i + 1 th frame cannot exceed the hardware range maximum value. Will have a width of.
이에 반해 도 4 (b)와 같은 i 번째 프레임의 영상신호를 백신장하면, 이 i 번째 프레임의 영상신호의 다이내믹 레인지 최대값이 하드웨어 레인지 최대값까지 신장되므로 신장폭은 'B'의 폭을 갖게 된다.On the contrary, if the video signal of the i-th frame as shown in FIG. 4 (b) is vaccine-packed, the maximum width of the dynamic range of the video signal of the i-th frame is extended to the maximum of the hardware range. do.
이와 같이, i 번째 프레임과 i+1 번째 프레임은 APL(Average Picture Level)은 비슷하나 Ymax값, 즉 다이내믹 레인지의 최대값의 차이가 많이 나게 되면 신장 후 i 번째 프레임과 i+1 번째 프레임간의 APL간의 차이가 크게 발생하여 시청자가 느끼는 밝기가 크게 변하여 시청자는 프리커링 현상을 느끼게 된다.In this way, the i-th frame and the i + 1th frame have similar APL (Average Picture Level), but when the Y max value, i.e., the maximum value of the dynamic range becomes large, between the i-th frame and the i + 1th frame after stretching, The difference between the APLs is large, and the brightness felt by the viewer is greatly changed, and the viewer feels the frickering phenomenon.
따라서, 단순히 위의 수학식 1, 수학식 2를 이용하여 각 프레임별 흑신장, 백신장을 하게 되면 서로 다른 프레임간에 레인지의 최대값이 급격히 변하는 경우에는 신장률이 급격히 변하게 되어 프리커링 현상을 피할 수 없게 된다.Therefore, simply using the above Equation 1, Equation 2, when the black height and vaccine length for each frame, when the maximum value of the range changes rapidly between different frames, the elongation rate is changed rapidly to avoid the frickering phenomenon. There will be no.
이러한 점을 해결하기 위해서 도 5와 같이, 신장률을 고정하여 프리커링 현상을 사라지게 만들 수 있다.In order to solve this problem, as shown in FIG. 5, the elongation may be fixed to make the frickering disappear.
하지만 이 방법은 또 다음과 같은 문제점을 야기 시킨다.However, this method also causes the following problems.
즉, i 번째 프레임의 영상신호가 도 5 (b)와 같은 신호로 인가되고, i+1 번째 프레임의 영상신호가 도 5 (a)와 같은 신호로 인가된다고 가정할 때, 고정된 신장률로 두 영상신호가 신장되면 도 5 (a)와 같이 레인지의 최대값이 높은 레벨값을갖는 영상은 포화가 되는 현상이 발생하게 된다.That is, assuming that the video signal of the i-th frame is applied as the signal as shown in FIG. 5 (b), and the video signal of the i + 1th frame is applied as the signal as shown in FIG. When the video signal is extended, a phenomenon in which an image having a high level value with a high maximum value of a range occurs as shown in FIG. 5 (a).
이와 같이, 종래 영상신호의 신장 장치 및 방법을 통해 흑신장 및 백신장을 함으로써 신호의 해상도를 높일 수 있는 장점을 가지고 있지만, 화면의 프레임간 영상신호 변화를 고려하지 않은 단순한 흑신장과 백신장은 프리커링 현상과 포화현상을 유발하게 된다.As described above, although the black kidney and the vaccine field have the advantage of increasing the resolution of the signal through the stretching apparatus and method of the conventional video signal, the simple black kidney and the vaccine field which do not consider the change of the video signal between the frames of the screen are freer. It causes ringing and saturation.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 디스플레이 장치에서 입력영상신호의 해상도를 높이기 위해서 흑신장과 백신장을 할 때 발생되는 문제점인 프리커링 현상과 포화현상을 최소화하기 위해 화면의 영상신호의 변화에 적응적으로 적용될 수 있는 흑신장과 백신장 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and the screen to minimize the frickering phenomenon and saturation phenomenon, which is a problem that occurs when the black and vaccine to increase the resolution of the input image signal in the display device It is an object of the present invention to provide a device and method for black kidney and vaccine field that can be adaptively applied to the change of the image signal of the human.
도 1 은 다이내믹 레인지와 하드웨어 레인지를 비교한 도면1 is a diagram comparing a dynamic range and a hardware range.
도 2 는 영상신호의 다이내믹 레인지를 하드웨어 레인지에 신장시켜 영상 신호의 해상도를 증가시키는 도면2 is a diagram for increasing the resolution of a video signal by extending the dynamic range of the video signal to a hardware range;
도 3 은 종래 기술에 따른 영상 신호의 신장 장치를 나타낸 구성도3 is a block diagram showing a device for stretching an image signal according to the prior art;
도 4 는 종래 기술에 따른 영상신호의 신장에 따른 프리커링이 발생되는 형상을 설명하기 위한 도면4 is a diagram for describing a shape in which frickering occurs according to an extension of an image signal according to the related art.
도 5 는 종래 기술에 따른 영상신호의 신장에 따른 포화현상이 발생되는 형상을 설명하기 위한 도면5 is a view for explaining a shape in which a saturation phenomenon occurs according to the stretching of the video signal according to the prior art
도 6 은 본 발명에 따른 영상 신호의 신장 장치를 나타낸 도면6 is a diagram illustrating a device for expanding an image signal according to the present invention;
도 7 은 본 발명에 따른 영상 신호의 신장률 결정 방법에 따른 동작을 나타낸 도면7 is a diagram illustrating an operation according to a method of determining an extension ratio of an image signal according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 검출부20 : 신장부10 detection unit 20 extension unit
30 : 신장률 결정부30: elongation rate determination unit
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 신호의 신장 장치의 특징은 입력 영상신호의 다이내믹 레인지의 최대값과, 최소값을 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 다이내믹 레인지의 최대값과, 최소값이 위치한 영역에 따라 설정된 디스플레이 기기의 하드웨어 레인지에 최대값과, 최소값을 결정하는 신장률 결정부와, 상기 신장률 결정부에서 결정된 하드웨어 레인지의 최대값과, 최소값으로 상기 입력 영상신호를 흑신장 및 백신장을 수행하는 신장부를 포함하여 구성되는데 있다.A feature of the video signal decompression device according to the present invention for achieving the above object is a detection unit for detecting the maximum value, the minimum value of the dynamic range of the input image signal, the maximum value of the dynamic range detected by the detection unit, The height range determination unit determines the maximum value and the minimum value in the hardware range of the display device set according to the area where the minimum value is located, the maximum value and the minimum value of the hardware range determined by the elongation rate determination unit. It is composed of an extension including the bowel.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 신호의 신장 방법의특징은 영상신호의 입력에 따른 최대 다이내믹 레인지를 다수 영역으로 분리하고, 상기 분리된 다수 영역에 대응되는 하드웨어 레인지를 다수 영역으로 분리하는 단계와, 입력되는 영상신호의 다이내믹 레인지의 최대값과, 최소값을 검출하는 단계와, 상기 검출되는 최대값에 따라 기 정의된 하드웨어 레인지의 특정 영역의 값으로 변환하고, 상기 검출된 최소값에 따라 기 정의된 하드웨어 레인지의 특정 영역의 값으로 변환하는 단계와, 상기 변환된 값에 따라 입력되는 영상신호를 백신장 또는 흑신장 하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of expanding an image signal according to the present invention. The maximum dynamic range according to the input of the image signal is divided into multiple regions, and the hardware range corresponding to the separated multiple regions is divided into multiple regions. Separating, detecting a maximum value and a minimum value of a dynamic range of an input video signal, converting the value into a value of a specific region of a predefined hardware range according to the detected maximum value, and Therefore, the method includes converting the signal into a value of a specific region of a hardware range that is defined in advance, and performing a vaccine field or a black field on the input image signal according to the converted value.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명에 따른 영상 신호의 신장 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a preferred embodiment of a device and method for extending a video signal according to the present invention will be described.
본 명세서에서 사용되는 영상신호는 영상을 표현하는 여러 신호 중 휘도(brightness)를 의미한다.As used herein, the video signal refers to brightness among various signals representing an image.
도 6 은 본 발명에 따른 영상 신호의 신장 장치를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a device for expanding an image signal according to the present invention.
도 6을 보면, 입력 영상신호의 다이내믹 레인지의 최대값 Ymax과, 최소값 Ymin을 검출하는 검출부(10)와, 상기 검출부(10)에서 검출된 다이내믹 레인지의 최대값 Ymax과, 최소값 Ymin이 위치한 영역에 따라 설정된 디스플레이 기기의 하드웨어 레인지에 최대값 Yi와, 최소값 BYi를 결정하는 신장률 결정부(30)와, 상기 신장률 결정부(30)에서 결정된 하드웨어 레인지의 최대값 Yi와, 최소값 BYi로 상기 입력 영상신호를 흑신장 및 백신장을 수행하는 신장부(20)로 구성된다.And Referring to FIG. 6, the detector 10 for detecting the maximum value Y max and the minimum value Y min of the dynamic range of the input video signal, the maximum value of the dynamic range detected by the detector 10 Y max, the minimum value Y min The maximum value Yi, the elongation rate determining unit 30 for determining the minimum value BYi, and the maximum value Yi of the hardware range determined by the elongation rate determining unit 30, and the minimum value BYi in the hardware range of the display device set according to the region where the position is located. The input image signal is composed of an extension unit 20 for performing a black kidney and a vaccine.
이때, 상기 신장부(20)는 상기 신장률 결정부(30)에서 결정된 최대값 Yi과, 최소값 Byi 을 가지고 상기 수학식 1과 수학식 2에 의한 일반적인 흑신장, 백신장을 수행한다.At this time, the stretcher 20 has a maximum value Yi and a minimum value Byi determined by the elongation rate determiner 30 to perform general black kidney and vaccine length according to Equations 1 and 2 above.
이때, 상기 수학식 1, 수학식 2에서 Ypeak는 Yi로 바뀌어 계산되게 된다.In this case, Y peaks in Equations 1 and 2 are converted into Yi and calculated.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 영상 신호의 신장 장치에서 신장률 결정 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a method of determining an elongation rate in an apparatus for stretching an image signal according to the present invention configured as described above is as follows.
도 7 은 본 발명에 따른 영상 신호의 신장률 결정 방법에 따른 동작을 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating an operation according to a method of determining an extension ratio of an image signal according to the present invention.
도 7을 참조하여 설명하면, 먼저 신장률 결정부(30)는 영상신호의 입력에 따른 최대 다이내믹 레인지를 소정 신장률을 갖는 다수 영역(레인지1 내지 레인지 4, b-레인지1 내지 b-레인지 4)으로 분리한다.Referring to FIG. 7, the elongation rate determination unit 30 first converts the maximum dynamic range according to the input of the video signal into a plurality of regions (range 1 to range 4 and b-range 1 to b-range 4) having a predetermined elongation rate. Separate.
또한, 상기 검출부(10)는 입력되는 영상신호의 다이내믹 레인지의 최대값 Ymax과, 최소값 Ymin을 검출한다.In addition, the detector 10 detects the maximum value Y max and the minimum value Y min of the dynamic range of the input image signal.
그리고 상기 검출된 최대값 Ymax을 상기 신장률 결정부(30)에서 검출되는 최대값에 따라 기 정의된 최대 신장률인 Yi값으로 변환하고, 상기 검출된 최소값 Ymin은 상기 신장률 결정부(30)에서 검출되는 최소값에 따라 기 정의된 최소 신장률인 BYi값으로 변환한다.The detected maximum value Y max is converted into a Yi value which is a predetermined maximum elongation rate according to the maximum value detected by the elongation rate determination unit 30, and the detected minimum value Y min is determined by the elongation rate determination unit 30. According to the minimum value detected, it is converted into a BYi value which is a predetermined minimum elongation.
즉, 입력되는 영상신호를 하드웨어 레인지로 흑신장과 백신장 할 때, 각각의신장률은 상기 입력되는 영상신호의 다이내믹 레인지의 최대값 Ymax과, 최소값 Ymin의 값에 따라 각각 결정된다.That is, when black and vaccine length are input to the input video signal in the hardware range, the respective extension ratios are respectively determined according to the maximum value Y max and the minimum value Y min of the dynamic range of the input video signal.
그리고 신장부(20)는 상기 신장률 결정부(30)에서 결정된 하드웨어 레인지의 최대값 Yi와, 최소값 BYi로 상기 입력 영상신호를 흑신장 및 백신장을 수행한다.The decompression unit 20 performs black and vaccine lengths on the input video signal using the maximum value Yi and the minimum value BYi of the hardware range determined by the elongation rate determining unit 30.
실 예로, 상기 검출된 Ymax값이 도 7의 레인지 1영역 내에 있게 되면 Ymax는 Y1값으로 신장된다. 그리고 상기 Ymax내에 입력되는 모든 영상신호는 신장률에 상응하도록 상기 Y1값 내에 위치하게 된다.For example, if the detected Y max value is within the range 1 region of FIG. 7, the Y max is extended to the Y1 value. All video signals input in the Y max are located in the Y1 value so as to correspond to the stretching ratio.
마찬가지로 Ymax값이 레인지 2영역에 있게 되면 Ymax는 Y2로 신장되고, 레인지 3영역에 있게 되면 Ymax는 Y3으로 신장된다. 그리고 레인지 4영역에 있으면 Ymax는 Y4로 신장된다.Likewise, if the Y max value is in the range 2 region, Y max is expanded to Y2, and if it is in the range 3 region, Y max is expanded to Y3. If it is in the range 4 area, Y max is expanded to Y4.
즉, Ymax가 어디에 위치하는가에 따라 신장률이 변동하게 되어 있다. 지금은 레인지가 4개의 영역으로만 분리되어 있지만, 이것은 필요에 따라 더 많아질 수도 있고 더 적어질 수도 있다. 또한 각 영역의 간격 역시 필요에 따라 좁힐 수도 넓힐수도 있다.In other words, the elongation rate varies depending on where Y max is located. At the moment, the range is divided into only four areas, but this can be more or less as needed. The spacing of each area can also be narrowed or widened as needed.
또한, 흑신장도 상기 백신장과 마찬가지로, Ymin값이 B_레인지의 어느 위치에 존재하는 가에 따라 BY1, BY2, BY3, BY4로 흑신장 된다.In addition, Black elongation, like the vaccine field, the Y min values are in black height BY1, BY2, BY3, BY4 according to the present in any position in the range B_.
이와 같은 방법은 인접 프레임간의 극심한 영상신호차에 의한 신장률의 급격한 변화를 줄여 프리커링이 발생되는 현상을 최소화 할 수 있다.Such a method can minimize a phenomenon in which frickering occurs by reducing a sudden change in the elongation rate due to an extreme video signal difference between adjacent frames.
따라서, 도 4에서 i 번째 프레임의 Ymax값이 도 6의 레인지 2에 있고, i+1번째 프레임의 Ymax값이 레인지 4에 있다면 기존의 방법의 경우보다 신장률 변화가 줄어드는 것을 쉽게 알 수 있다.Therefore, when the Y max value of the i-th frame is in the range 2 of FIG. 6 and the Y max value of the i + 1 th frame is in the range 4 of FIG. 4, it can be easily seen that the change in elongation rate is reduced compared to the conventional method. .
흑신장의 경우도 백신장과 마찬가지 원리이다.Black kidney is the same principle as vaccine.
또한, 도 5에 나타난 포화 현상은 하드웨어 레인지의 최대값과 최소값을 설정해 놓았기 때문에, 신장률은 Ymax, Ymin의 위치에 따라 변화하게 되고, 때문에 포화현상은 절대 발생하지 않게 된다.In addition, since the saturation phenomenon shown in FIG. 5 has set the maximum value and the minimum value of a hardware range, the elongation rate changes according to the positions of Y max and Y min , and therefore saturation phenomenon never occurs.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 영상 신호의 신장 장치 및 방법은 백신장, 흑신장을 하여 신호의 해상도를 높일 때 나타나는 프리커링 현상과 포화현상을 최소화하여 디스플레이 장치의 화질을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the apparatus and method for stretching an image signal according to the present invention have an effect of improving the image quality of a display device by minimizing frickering and saturation which appear when the signal resolution is increased by vaccine or black kidney. .
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
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