KR20040013617A - 영상 밝기 보정 장치 - Google Patents

Abstract

디스플레이 장치에 존재하는 밝기의 불균일성을 보정하는 영상 밝기 보정 장치에 관한 것으로서, 특히 기존에 다른 용도로 사용하고 있던 외부 메모리를 이용하여 영상을 LCD 패널 등의 디스플레이 장치에 제공하기 이전에 디스플레이 장치의 특성에 맞게 영상의 밝기를 역 보정함으로써, 필요한 하드웨어의 양을 줄이면서 디스플레이되는 영상이 균일한 밝기 분포를 갖도록 한다. 또한, 영상을 임의의 개수의 영역으로 분할하여 각각의 영상에 대해서 별도로 보정을 수행하는데에 있어서 분할하는 영역의 크기 및 개수를 제한하지 않으며, 또한 임의의 크기로 영상을 분리한 후 각각에 대한 보정이 가능한 효과가 있다.

Description

영상 밝기 보정 장치{Apparatus for correcting image brightness}

본 발명은 디스플레이 화면의 밝기를 제어하는 장치에 관한 것으로서, 특히 LCD(Liquid Crystal Display)와 같이 디스플레이의 영역별로 밝기의 불균일성이 큰 경우에 있어서 디스플레이 장치에 존재하는 밝기의 불균일성을 제거하는 영상 밝기 보정 장치에 관한 것이다.

디지털 TV의 도입과 디스플레이 기술의 발달로 인하여 최근 다양한 종류의 디스플레이 장치가 선보이고 있다. 기존의 직시형 타입의 TV 이외에도 PRT(Picture Ray Tube)를 이용한 프로젝션 TV, LCD(Liquid Crystal Display)를 이용한 프로젝션 TV, DLP(Digital Light Processor)를 이용한 프로젝션 TV, 박막 LCD를 이용한 LCD TV, PDP(Plasma Display Panel) 등 실로 다양한 형태의 제품군이 선보이고 있다.

특히 LCD를 이용한 디스플레이 장치의 경우 고해상도의 디스플레이가 가능하고 저가, 경량, 소형으로 제작할 수 있는 장점이 있어서 매우 다양한 분야에서 사용되고 있으며 점점 사용 영역을 확장해 가고 있는 추세이다.

LCD 패널의 경우 지속적으로 성능이 개선되어 왔으며 현재에도 다양한 응용 분야에 맞추어 저 전력 소비, 고 명암 비율 등을 얻기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.

그러나, 상기된 LCD 패널은 전체 화면이 동일한 밝기를 갖는 영상이 입력될경우 디스플레이 특성상 얼룩 형태의 출력 영상을 발생시키는 경우가 많으며, 특히 제조 공정상의 문제로 인해 CRT나 PDP 등에 비해서 패널 전체의 밝기 균일성이 떨어지므로 이에 대한 보정이 필요하다.

즉, CRT의 경우 영상의 중앙부가 밝고 경계로 갈수록 어두워지는 경향이 있으나 균일성의 변화가 조금씩 연속적으로 진행되어 사용자가 이 차이를 쉽게 느끼지 못하는 반면, LCD의 경우 비주기적인 위치에서 밝기 변화가 심하기 때문에 사용자가 쉽게 그 차이를 파악할 수 있다. 즉 비슷한 밝기 분포를 갖는 영상이 입력되었을 때에 LCD 패널은 얼룩 형태의 영상을 출력하기 때문에 사용자에게 시각적으로 매우 거슬리는 영상을 출력하게 된다.

따라서, LCD 패널의 밝기 균일도를 향상시키는 연구도 현재 널리 진행되고 있다.

상기 LCD 패널의 밝기 균일도를 향상시키기 위한 종래 기술로서, 국내공개특허 2001-0072960호에서는 패널 제조 공정 상에 광정형 미세표면 구조를 추가함으로써, 밝기 균일성을 향상시키는 방법을 제안하고 있다. 그러나, 이 방법은 액정의 불균일 분포에 의해서 발생하는 밝기 불균일성을 근본적으로 해결할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 국내공개실용신안 1999-005298호에서는 조명계를 이용하여 LCD 프로젝터의 밝기 균일성을 향상시키는 방법을 제안하고 있다. 이 방법은 밝기 균일성을 향상시키기 위한 램프의 구조를 제안하고 있으나 LCD 패널마다 독특하게 발생하는 밝기 불균일성에는 독립적으로 적용되지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 각 LCD 패널마다 다른 밝기 불균일성 특성을 갖는 문제를 완벽하게 해결하기 위해서는 각 패널의 특성에 맞는 보정을 할 필요가 있다. 이를 위해서는 LCD 패널의 밝기 분포를 측정하고 이 데이터를 이용하여 패널에 입력되는 영상을 영상 처리를 이용하여 보정함으로써 이 문제를 해결할 수 있다.

상기된 방법을 적용한 종래 기술로는 룩업 테이블을 이용하여 LCD 패널의 밝기 분포의 보정 함수를 저장하고 이를 이용하여 밝기 불균일성을 보정하는 방법이 있다. 그러나 밝기 분포를 보정하기 위해서는 도 1과 같이 LCD 패널 상에 약 1000개 정도의 위치에서 각각 영상의 최대값, 최소값, 중간값 등에 대한 보정 데이터를 저장해야 하고 이를 위해서 많은 양의 룩업 테이블을 사용하여야 하는 단점이 존재한다.

또한, 상기된 방법은 보정 위치의 확장이 불가능하기 때문에 매우 큰 크기의 룩업 테이블을 사용해야 함에도 불구하고 LCD 패널의 특성에 완벽하게 대응하지 못하는 단점이 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다른 용도로 사용하고 있던 외부 메모리를 이용하여 영상을 LCD 패널에 제공하기 이전에 패널 특성에 맞게 영상의 밝기를 역 보정함으로써, 필요한 하드웨어의 양을 줄이면서 디스플레이되는 영상이 균일한 밝기 분포를 갖도록 하는 영상 밝기 보정 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 영상을 분할하는 영역의 크기 및 개수를 제한하지 않으며, 또한 임의의 크기로 영상을 분리한 후 각각에 대한 보정이 가능한 영상 밝기 보정 장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 조정점 분할의 예를 보인 도면

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 밝기 보정 장치의 구성 블록도

도 3은 본 발명에 따른 입력 레벨 보간의 예를 보인 도면

도 4는 본 발명에 따른 조정점 분할의 예를 보인 도면

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 각 조정점에서의 보간 레벨의 분할 예를 보인 도면

도 6은 본 발명에 따른 각 조정점의 보간 레벨을 보정하는 예를 보인 도면

도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 현재 입력 영상 위치에서의 보간 레벨을 생성하는 과정을 보인 도면

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 밝기 보정 장치의 구성 블록도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 외부 메모리200 : 메모리 인터페이스

300 : 동기 발생부400 : 밝기 보정부

401 : 레벨 선택부402 : 조정값 발생부

403 : 위치 보간부404 : 레벨 보간부

803 : 임시 버퍼

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 밝기 보정 장치는, 영상을 임의의 개수의 영역으로 분할한 후 각각의 분할 영역에 대해 밝기 보간 정보를 저장하고 영상이 디스플레이 될 때 이 정보를 이용하여 보간을 수행함으로써, 최종 디스플레이 되는 LCD 패널의 영상이 균일한 밝기 분포를 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.

이를 위해 본 발명에 따른 영상 밝기 보정 장치는, 외부 메모리를 사용하고 있는 환경에서 일반적으로 사용하고 있던 외부 메모리를 공유하고 이에 대한 인터페이스를 이용하여 LCD 패널의 밝기 불균일성을 보정함으로써, 사용하는 하드웨어의 양은 줄이면서 보정 성능은 높이는 것을 특징으로 한다.

이를 구체적으로 실시하기 위한 본 발명에 따른 영상 밝기 보정 장치는, 외부 메모리와, 입력되는 영상의 영역을 수평 방향과 수직 방향으로 필요한 개수만큼 분할한 후 분할된 영역의 각각의 조정점에 해당하는 적어도 두개 이상의 레벨 보간 데이터를 조정점별로 상기 외부 메모리에 저장하는 제어부와, 현재 입력 화소가 포함되는 조정점들의 레벨 보간 데이터를 상기 외부 메모리로부터 읽어 와 보간을 통해 현재 화소 위치의 레벨 보간 데이터를 생성한 후, 상기 현재 화소 위치의 레벨 보간 데이터에 보간을 적용하여 입력되는 화소의 밝기 레벨을 보정하는 밝기 보정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 밝기 보정부는 입력 화소의 레벨 및 입력 화소 레벨에 따른 보간 방법을 결정하여 출력하는 레벨 선택부와, 입력 화소의 위치에 해당하는 분할 영역의 각 조정점의 레벨 보간 데이터를 외부 메모리로부터 읽어 와 출력하는 조정값 발생부와, 상기 조정값 발생부에서 발생된 레벨 보간 데이터와 현재 화소의 위치 정보에 선형 보간을 적용하여 현재 화소 위치에서의 레벨 보간 데이터를 발생시키는 위치 보간부와, 상기 위치 보간부에서 발생되는 레벨 보간 데이터와 상기 레벨 선택부에서 출력되는 입력 화소의 레벨 및 보간 방법을 이용하여 입력 화소의 밝기 레벨을 보정하는 레벨 보간부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 레벨 선택부는 적어도 두 개 이상의 고정된 밝기 레벨 값이 설정되고, 입력 화소의 레벨이 상기 밝기 레벨의 어느 부분에 속하는지에 따라 보간 방법을 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기 위치 보간부는 입력 화소의 위치가 상기 분할 영역의 조정점들중의 하나와 일치하면 해당 조정점의 보간 레벨 데이터를 현재 위치의 보간 레벨 데이터로 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 위치 보간부는 입력 화소의 위치가 하나의 분할 영역을 이루는 사각형의 변이나 내부에 위치할 경우에는 해당 분할 영역의 4개의 조정점의 레벨 보간 데이터들에 선형 보간을 적용하여 현재 위치에서의 레벨 보간 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 밝기 보정부는 R,G,B 색상에 대해 각각 구비되어 입력 화소의 밝기 보정은 R,G,B 각각에 대해서 독립적으로 이루어지며, 상기 외부 메모리에는 R,G,B 각각에 대해 분할된 영역의 각각의 조정점에 해당하는 적어도 두개 이상의 레벨 보간 데이터가 저장되는 것을 특징으로 한다.

상기 외부 메모리와 밝기 보정부 사이에는 메모리 인터페이스부가 구비되며, 상기 메모리 인터페이스부는 상기 외부 메모리에 저장된 분할 영역의 각 조정점에서의 레벨 보간 데이터를 읽어내어 R,G,B 처리용 데이터로 분리한 후 R,G,B 각각의 밝기 보정부의 조정값 발생부로 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 조정값 발생부에서 출력하는 보간 레벨 데이터를 일시 저장하는 버퍼를 더 포함하며, 상기 버퍼는 조정값 발생부에서 제공하는 데이터 중에서 두 라인의 보간 레벨 데이터를 일시적으로 저장하고, 동기 신호에 맞추어 저장된 보간 레벨 데이터를 한 라인씩 주기적으로 새로운 보간 레벨 데이터로 업데이트하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

일반적으로 영상 처리를 이용하여 포맷 변환을 하는 경우에는 대부분 외부 메모리를 사용하게 되며, 또한 잡음 제거 기능 등을 수행할 때에도 많은 경우 외부 메모리를 사용하게 된다.

본 발명에서는 상기와 같이 기존에 사용하던 외부 메모리를 공유함으로써, 룩업 테이블을 사용하지 않고 LCD 패널의 불균일성을 보정하는데 있다.

즉, 다른 용도로 사용하고 있던 외부 메모리를 공유하여 영상을 임의의 개수의 영역으로 분리한 후 각각의 영역에 대해 밝기 보간 정보를 저장하고 영상이 디스플레이될 때 이 정보를 이용하여 보간을 수행함으로써, 필요한 하드웨어의 양은 대폭 줄이면서 최종 디스플레이 되는 영상이 균일한 밝기 분포를 갖도록 한다.

이때, 영상을 분할하는 영역의 크기 및 개수를 제한할 필요가 없으며 임의의 크기로 영상을 분리한 후 각각에 대한 보정이 가능하다. 즉, 필요에 따라서는 영상의 영역을 원하는 개수만큼 늘려서 보정할 수 있으며 더욱 정밀하게 화질 보정을 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 영상 밝기 보정 장치의 구성 블록도로서, 외부 메모리(100), 동기 발생부(300), 밝기 보정부(400), 입력되는 영상의 영역을 수평 방향과 수직 방향으로 필요한 개수만큼 분리하고 각각의 꼭지점에 해당하는 보정 레벨을 상기 외부 메모리(100)에 저장하는 제어부(500), 및 상기 외부 메모리(100)와 밝기 보정부(400) 사이의 데이터 입출력을 제어하는 메모리 인터페이스(200)로 구성된다.

상기 밝기 보정부(400)는 입력 영상의 최대, 중간, 최소값을 설정하고 입력 화소의 레벨 및 보정 방법을 결정하는 레벨 선택부(401), 상기 동기 발생부(300)로부터 동기 신호를 입력받아 입력 영상의 위치에 맞추어서 상기 외부 메모리(100)에 저장되어 있는 사각형의 꼭지점에 해당하는 위치의 레벨 보간값 즉, 현재의 화소를둘러싸는 4개의 레벨 보간 값을 메모리 인터페이스(200)를 통해 입력받아 출력하는 조정값 발생부(402)와, 상기 조정값 발생부(402)에서 발생된 레벨 보간값과 현재 화소의 위치 정보를 이용하여 현재 화소의 위치에서의 레벨 보간값을 발생시키는 위치 보간부(403), 및 상기 위치 보간부(403)에서 발생되는 레벨 보간값과 상기 레벨 선택부(401)에서 출력되는 입력 화소의 레벨 및 보간 방법을 이용하여 균일한 밝기 분포를 갖는 출력 영상을 발생시키는 레벨 보간부(404)로 구성된다.

상기 밝기 보정부(400)는 R,G,B 색상에 대해 각각 구비되며, 메모리 인터페이스(200)는 외부 메모리(100)에 저장되어 있는 각 영역의 보간 값을 읽어내어 각 색상(R,G,B)의 밝기 보정부(400)의 조정값 발생부(402)에 적절히 제공한다.

이와 같이 구성된 본 발명에서 한 점에서의 밝기 레벨을 다른 값으로 보정하기 위해서는 각각의 입력 레벨에 대한 출력 값이 필요하다. 그러나 영상의 위치 별로 밝기 레벨이 다를 경우 이론적으로는 모든 위치에서 영상의 입출력에 대한 서로 다른 보정 데이터를 가지고 있어야 한다. 그리고 이러한 경우 매우 큰 양의 보정 데이터를 저장하여야 하며 이것은 매우 어려운 일이다.

하지만, LCD 패널의 경우 밝기 분포의 불균일성이 매우 크다고 하더라도 화소 단위에서 살펴보면 연속적인 특징을 가진다.

그러므로, 한 점에서의 밝기 레벨을 보정하는 데에 있어서 모든 값에 대한 대응 값을 사용하지 않고 도 3과 같이 몇 개의 레벨에 대한 입출력 영상의 보정 값(예, MIN, MID, MAX)을 저장하고 있고, 나머지 값에 대해서는 선형 보간을 이용하여 계산해 내더라도 원하는 정밀도의 밝기 조정 성능을 얻을 수 있다.

또한, 2차원 평면상의 모든 점에서 밝기 레벨을 조정해야 할 경우 도 4에서와 같이 영상의 모든 점에 대한 보정 데이터를 저장하지 않고 영상을 일정 간격으로 나누어서 중요 점에서만 보정 데이터를 저장하고 나머지 위치에서는 밝기 레벨에 대한 2차원적인 보간을 수행함으로써, LCD 패널의 밝기 균일성을 향상시킬 수 있다.

이때 사용하는 밝기 레벨은 도 5a와 같이 최대값, 최소값의 두 가지 레벨 값만을 사용하거나, 도 5b와 같이 최대값(MAX), 중간값(MID), 최소값(MIN)의 세 가지 레벨을 사용할 수도 있으며 또는, 도 5c와 같이 최대값, 중간값1, 중간값2, 최소값의 네 가지 레벨을 사용할 수도 있다. 또한, 보간 정확도를 높이기 위해서 좀 더 많은 레벨 값을 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 하나의 예로서 도 5b와 같이 최대값(MAX), 중간값(MID), 최소값(MIN)의 세 가지 레벨의 보간 값을 갖는 경우에 대해서 설명을 하도록 한다.

앞에서도 언급한 바와 같이 LCD 패널의 경우 밝기 특성이 2차원적으로 불균일한 특성이 있기 때문에 이에 대한 조정이 필요하다. 이를 위해서는 2차원 평면을 적당한 크기로 분리하여 주요 위치에 변환 정보를 저장하고, 나머지 부분에서는 이를 보간하여 사용할 수 있다. 즉, 도 4에서 하나의 사각형을 이루는 4개의 꼭지점에 대해서 세 개의 레벨에 대한 보간 값을 각각 저장하고, 4개의 꼭지점의 레벨 보간값들을 이용하여 현재 위치에서의 레벨 보간값을 생성한 후 현재 위치에 해당하는 보간 값을 사용하여 영상의 밝기를 보정하게 된다. 그리고 영상이 사각형의 변이나 내부에 위치할 경우에는 4개의 꼭지점에서의 보간 값을 이용하여 해당 위치에서의 세 개의 레벨에 대한 보간 값을 계산하고 이를 이용하여 최종적인 영상 밝기의 보간을 수행하게 된다.

이를 위해, 도 2의 밝기 보정부(400)의 레벨 선택부(401)는 입력 영상을 선형 보간을 이용하여 출력 영상으로 변환시키기 위한 여러 가지 정보를 결정한다. 즉, 입력 영상의 각 화소는 도 3에 나타낸 바와 같이 선형 보간으로 출력을 생성시키게 되며 입력 영상이 영상 레벨의 어느 부분이 속하는 가에 의해서 처리 방법이 달라지게 된다.

예를 들어, 입력 영상의 밝기가 정해진 최대값보다 클 경우는 최대값이 영상 보간에 사용되게 되며, 반대로 입력 영상의 밝기가 정해진 최소값보다 작을 경우는 최소값이 영상 보간에 사용되게 된다. 그리고 입력 영상의 밝기가 최대값보다 작고 중간값보다 클 경우에는 도 3의 A 보간(interpolation) 규칙에 의해서 출력 영상의 밝기가 결정된다. 또한 입력 영상의 밝기가 중간값보다 작고 최소값보다 클 경우에는 B 보간 규칙이 적용되게 된다.

즉, 고정된 다수개의 레벨값 예컨대, 최대, 중간, 최소값을 설정한 후 입력된 화소가 최대값과 같거나 크면 최대값이, 최소값과 같거나 작으면 최소값이 보간을 위해 레벨 보간부(404)로 출력된다. 또한, 입력된 화소가 최대값과 중간값 사이에 있으면 입력 화소 레벨과 함께 A 보간 규칙이 상기 레벨 보간부(404)로 출력되고, 입력된 화소가 중간값과 최소값 사이에 있으면 입력 화소 레벨과 B 보간 규칙이 상기 레벨 보간부(404)로 출력된다.

도 3에서 나타낸 바와 같이 입력 영상의 밝기가 중간값보다 큰 경우와 중간값보다 작은 경우에 대해서 보간 규칙이 다를 수 있으며, 상기 레벨 선택부(401)에서는 이에 대한 고려가 필요하다. 그리고, 보간에 사용되는 중간값을 여러 개를 사용하면 좀 더 정확한 보간을 수행할 수 있으나, 하드웨어의 양이 조금 증가하게 된다.

한편, 제어부(500)는 일종의 중앙처리장치(CPU)로서, 입력되는 영상의 영역을 도 4와 같이 수평 방향과 수직 방향으로 필요한 개수만큼 분리하고, 각각의 꼭지점에 해당하는 각 레벨 보간값(예, MAX,MID,MIN)을 외부 메모리(100)에 저장한다. 상기 외부 메모리(100)는 분할된 각 영역의 꼭지점에서의 보간에 필요한 레벨 값들을 저장하고 있다.

만일, 상기 레벨 선택부(401)에서 3가지의 레벨을 설정하여 사용할 경우 한 꼭지점(즉, 조정점)에서 저장해야 할 데이터는 R, G, B 영상을 고려하면 3x3 바이트가 된다. 예를 들어, 영상을 10x10개로 나눌 경우 보간을 위한 조정점은 11x11개로 이루어지며, 각각의 점에서 레벨 보간값을 저장해야 하기 때문에 총 3x3x11x11 바이트의 레벨 보간값을 외부 메모리(100)에 저장해야 한다. 이때, 보정에 필요한 레벨 값을 외부 메모리(100)에 저장할 경우 이러한 양은 외부 메모리(100)에서 차지하는 비율이 극히 미미한 수준이므로, 필요에 따라서 임의의 레벨과 임의의 조정점 개수를 저장할 수 있다.

기존에 외부 메모리(100)를 사용하는 응용에서는 외부 메모리(100)의 임의의 어드레스에 데이터를 읽거나 쓰는 동작을 지원한다. 그러므로 본 발명에서 필요한 조정점의 보간 데이터를 외부 메모리(100)에 쓰는 동작은 기존에 사용하고 있던 메모리 데이터의 읽기/쓰기 동작을 이용할 수 있으며 별도의 데이터 저장부는 대부분의 경우 추가로 설계할 필요는 없다.

상기 메모리 인터페이스(200)는 외부 메모리(100)에 저장된 각 조정점에서의 레벨 보간값을 읽어 내어 R, G, B 처리용 데이터로 분리한 후 각각의 밝기 보정부의 조정값 발생부(402)로 제공한다. 이때 각 조정점의 레벨 보간값을 이용하여 임의의 위치의 데이터를 보간하기 위해서는 도 6, 도 7과 같이 사각형을 이루는 4점에서의 레벨 보간값을 메모리(100)로부터 읽어 와 상기 조정값 발생부(402)로 제공해야 하며, 메모리 인터페이스(200)에서 이러한 기능을 담당한다.

상기 조정값 발생부(402)는 상기 메모리(100)에서 읽어 온 레벨 보간값과 영상 입력과 동시에 동기 발생부(300)로부터 인가되는 동기 신호를 이용하여 현재 입력 화소 위치에서 사용할 4개의 조정점의 레벨 보간값을 출력한다. 이를 위해서 상기 조정값 발생부(402)는 동기 신호를 이용하여 추후 사용될 레벨 보간값을 사전에 메모리 인터페이스(200)에 요청하여 필요한 시점에서 문제없이 사용될 수 있도록 제어를 수행하여야 하며, 적절한 타이밍에 위치 보간부(403)에 정확한 레벨 보간값을 제공하여야 한다.

상기 위치 보간부(403)는 도 6에 나타낸 바와 같이 조정값 발생부(402)에서 제공하는 4개의 조정점에 대한 레벨 보간 정보와 현재의 화소 위치 정보를 이용하여 현재 화소 위치에서의 새로운 레벨 보간 정보를 선형 보간을 통해 생성한다.

도 7에 나타낸 바와 같이 4점에서의 MAX, MID, MIN 값을 각각 연결하는 평면은 완전한 평면이 아닌 약간 굽은 평면이 된다.

이론적으로 독립적인 세 점을 연결하는 평면은 유일하게 정해질 수 있으나 독립적인 4점을 연결하는 평면은 존재하지 않는다. 그러나 도 7과 같이 선형 보간을 이용하여 근사적인 위치를 계산해 낼 수 있으나 이 경우 계산 순서에 따라서 그 결과 값이 달라질 수 있다.

예를 들어, 설명하면 도 7의 조정점(i, j)와 (i, j+1)를 이용하여 A점의 보간 값을 계산하고 조정점(i+1, j)와 (i+1, j+1)을 이용하여 B점의 보간 값을 계산한 후 A점과 B점을 이용하여 최종점에서의 보간 값을 계산한 결과와, 조정점(i, j)와 (i+1, j)을 이용하여 C점의 보간 값을 계산하고 조정점(i, j+1)과 (i+1, j+1)을 이용하여 D점의 보간 값을 계산한 후 C점과 D점을 이용하여 최종점에서의 보간 값을 계산한 결과는 서로 다를 수 있다. 그러므로 보간 결과의 일관성을 유지하기 위해서는 보간 값을 계산하는 방법을 일정하게 유지하여야 한다.

상기 레벨 보간부(404)는 최종적으로 밝기 보정된 영상을 생성한다. 즉, 레벨 선택부(401)에서 출력되는 입력 화소 레벨과 선형 보간법 그리고, 상기 위치 보간부(403)에서 생성된 현재 화소 위치에서의 레벨 보간값을 이용하여 입력 화소의 밝기 레벨을 변환하여 출력한다. 즉, 현재 화소 위치에서의 레벨 보간값을 입력된 선형 보간법에 적용하여 입력 화소의 밝기 레벨을 보정한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 밝기 보정 장치의 구성 블록도로서, 밝기 보정부(800)에 임시 버퍼(803)가 더 추가된다. 이 경우는 각 꼭지점의 보간 레벨 데이터를 외부 메모리(100)에서 빈번히 가져오는 경우를 없앨 수 있다.

상기 임시 버퍼(803)는 조정값 발생부(802)에서 제공하는 레벨 보간값 중에서 두 라인의 레벨 보간값 분량을 일시적으로 저장하고, 영상 처리시 필요한 만큼 반복적으로 사용하는 역할을 수행한다. 그리고 동기 신호에 맞추어 레벨 보간값이 한 라인씩 주기적으로 새로운 데이터로 채워지게 된다.

즉, 첫번째 라인에서의 조정점 데이터와 두번째 라인에서의 레벨 보간 데이터를 상기 임시 버퍼(803)에 일시적으로 저장하여 m 라인의 영상 데이터에 적용하여서 영상을 보정하게 한다. 그리고 난 이후에는 두번째 라인과 세번째 라인의 레벨 보간 데이터를 상기 임시 버퍼(803)에 일시 저장한 후 다음 m 라인의 영상 데이터를 보정하게 된다. 이와 같이 한 라인의 레벨 보간 데이터를 이용하여 일반적으로 2m 라인의 영상 데이터를 보정하게 되며 두 라인의 레벨 보간 데이터를 저장할 수 있는 버퍼(803)를 밝기 보정부(800)의 내부에 저장함으로써, 외부 메모리(100)에서 읽어오는 레벨 보간 데이터 양을 최소화 할 수 있다.

그렇지 않을 경우에는 모든 영상 라인마다 필요한 레벨 보간 데이터를 반복적으로 외부 메모리(100)에서 읽어와야 한다. 대부분의 경우 이러한 동작이 별 문제가 없으나 다른 영상 처리를 위해서 외부 메모리의 사용이 빈번한 경우에는 도 8과 같은 소규모의 내부 메모리(즉, 임시 버퍼)를 동시에 사용함으로써, 상기와 같은 장점을 얻을 수 있다.

이때, 상기 임시 버퍼(803)는 더블 버퍼링에 의해 레벨 보간 데이터를 저장하는 것을 실시예로 한다. 또한, 상기 임시 버퍼 대신 룩업 테이블을 이용할 수도 있다.

즉, 도 2와 같은 구조를 갖는 영상 밝기 보정 장치는, 영상 조정점의 개수를수평 방향이나 수직 방향이나 원하는 대로 늘려서 사용할 수가 있으며, 외부 메모리의 사용량에 제한이 없을 경우 최소의 하드웨어를 사용하면서 최적의 성능을 발휘할 수 있다.

반면, 도 8과 같은 구조를 갖는 영상 밝기 보정 장치는, 영상 조정점의 개수를 수직 방향으로는 원하는 대로 늘려서 사용할 수 가 있으나 수평 방향으로는 내부에서 사용하는 버퍼의 양에 제한을 받게 된다. 그러나 이 경우도 두 라인의 조정점 데이터를 저장할 수 있는 메모리만이 필요하기 때문에 수평 방향으로 충분한 영역을 확보하여 사용할 수 있으며 대부분의 경우에 별 문제 없이 사용할 수 있다. 또한 이 방법의 경우 외부 메모리의 사용을 최소화 할 수 있기 때문에 도 2의 방법과 마찬가지로 여러 가지 장점을 가지고 있다.

한편, 종래의 룩업 테이블을 사용하는 경우와 본 발명의 외부 메모리를 사용하는 경우를 살펴보면, 도 5c에 나타낸 바와 같이 한 조정점에 4가지 레벨에 대한 레벨 보간값을 저장한다고 가정하면, 도 1에서와 같이 패널을 32x24로 분리하여 특정 위치의 영상에 대한 보정을 실시하고 나머지 영역에 대해서는 선형 보간을 통하여 보정을 수행할 경우 33x25개의 위치에 대한 보정 데이터를 저장하여야 한다. 이 경우 R, G, B 패널 각각에 독립적으로 수행해야 함을 고려하면 3x33x25x4x8 bit = 79200비트의 룩업 테이블이 필요로 하게 된다.

반면, 일반적으로 사용하는 64Mbit의 SDRAM을 외부 메모리로 사용할 경우에는 하나의 행 어드레스에 1024x32 bit의 데이터가 저장이 가능하므로 앞에서 언급한 79200 bit의 데이터를 저장하기 위해서는 2.4행 정도의 메모리 공간을 사용하게된다. SDRAM이 2048 행임을 감안하면 0.1%의 메모리 공간을 차지하게 되어 거의 무시할 만한 영역을 사용하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 영상 밝기 보정 장치에 의하면, 일반적으로 많이 사용되고 있는 외부 메모리를 공유하여 LCD 패널의 밝기 균일성을 증가시킴으로써, 아주 간단한 하드웨어로 영상의 밝기 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 하드웨어의 사용을 줄이는 데에 반하여 성능은 기존의 방법과 비교해 볼 때 대폭 향상시킬 수 있으며 사용자가 LCD 특성에 맞추어서 적절한 파라미터를 조정함으로써, 다양한 불균일 영상에 대응할 수 있는 장점이 있다.

또한, 작은 크기의 임시 버퍼를 사용함으로써 하드웨어의 복잡도를 크게 증가시키지 않고 사용하는 외부 메모리 대역폭을 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (10)

1. 외부 메모리;

   입력되는 영상의 영역을 수평 방향과 수직 방향으로 필요한 개수만큼 분할한 후 분할된 영역의 각각의 조정점에 해당하는 적어도 두개 이상의 레벨 보간 데이터를 조정점별로 상기 외부 메모리에 저장하는 제어부; 그리고

   현재 입력 화소가 포함되는 조정점들의 레벨 보간 데이터를 상기 외부 메모리로부터 읽어 와 보간을 통해 현재 화소 위치의 레벨 보간 데이터를 생성한 후, 상기 현재 화소 위치의 레벨 보간 데이터에 보간을 적용하여 입력되는 화소의 밝기 레벨을 보정하는 밝기 보정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밝기 보정부는

   입력 화소의 레벨 및 입력 화소 레벨에 따른 보간 방법을 결정하여 출력하는 레벨 선택부와,

   입력 화소의 위치에 해당하는 분할 영역의 각 조정점의 레벨 보간 데이터를 외부 메모리로부터 읽어 와 출력하는 조정값 발생부와,

   상기 조정값 발생부에서 발생된 레벨 보간 데이터와 현재 화소의 위치 정보에 선형 보간을 적용하여 현재 화소 위치에서의 레벨 보간 데이터를 발생시키는 위치 보간부와,

   상기 위치 보간부에서 발생되는 레벨 보간 데이터와 상기 레벨 선택부에서 출력되는 입력 화소의 레벨 및 보간 방법을 이용하여 입력 화소의 밝기 레벨을 보정하는 레벨 보간부로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 레벨 선택부는

   적어도 두 개 이상의 고정된 밝기 레벨 값이 설정되고, 입력 화소의 레벨이 상기 밝기 레벨의 어느 부분에 속하는지에 따라 보간 방법을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 레벨 선택부는

   고정된 밝기 레벨이 최대값, 중간값, 최소값으로 설정된 경우, 입력 화소의 레벨이 상기 최대값보다 클 경우는 최대값을 보간을 위해 출력하고, 최소값보다 작을 경우는 최소값을 보간을 위해 출력하며, 최대값보다 작고 중간값보다 클 경우에는 입력 화소의 레벨 및 제 1 보간 방법을, 중간값보다 작고 최소값보다 클 경우는 입력 화소의 레벨 및 제 2 보간 방법을 출력하는 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 레벨 선택부의 제 1, 제 2 보간 방법은 서로 다른 규칙을 갖는 보간 방법인 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 보간부는

   입력 화소의 위치가 상기 분할 영역의 조정점들중의 하나와 일치하면 해당 조정점의 보간 레벨 데이터를 현재 위치의 보간 레벨 데이터로 설정하는 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 위치 보간부는

   입력 화소의 위치가 하나의 분할 영역을 이루는 사각형의 변이나 내부에 위치할 경우에는 해당 분할 영역의 4개의 조정점의 레벨 보간 데이터들에 선형 보간을 적용하여 현재 위치에서의 레벨 보간 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 밝기 보정부는 R,G,B 색상에 대해 각각 구비되어 입력 화소의 밝기 보정은 R,G,B 각각에 대해서 독립적으로 이루어지며, 상기 외부 메모리에는 R,G,B 각각에 대해 분할된 영역의 각각의 조정점에 해당하는 적어도 두개 이상의 레벨 보간 데이터가 저장되는 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부 메모리와 밝기 보정부 사이에는 메모리 인터페이스부가 구비되며,

   상기 메모리 인터페이스부는 상기 외부 메모리에 저장된 분할 영역의 각 조정점에서의 레벨 보간 데이터를 읽어내어 R,G,B 처리용 데이터로 분리한 후 R,G,B 각각의 밝기 보정부의 조정값 발생부로 제공하는 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.
10. 제 2 항에 있어서,

    상기 조정값 발생부와 위치 보간부 사이에는 조정값 발생부에서 출력하는 보간 레벨 데이터를 일시 저장하는 버퍼가 더 포함되며,

    상기 버퍼는 조정값 발생부에서 제공하는 데이터 중에서 두 라인의 보간 레벨 데이터를 일시적으로 저장하고, 동기 신호에 맞추어 저장된 보간 레벨 데이터를 한 라인씩 주기적으로 새로운 보간 레벨 데이터로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 영상 밝기 보정 장치.