KR20040090690A

KR20040090690A - 영상신호 처리회로, 영상 디스플레이 장치 및 영상디스플레이 방법

Info

Publication number: KR20040090690A
Application number: KR1020040010286A
Authority: KR
Inventors: 오오야마토시아키; 아오키히로시; 리요우하세가와
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2004-10-26
Also published as: JP2004320632A; US7265795B2; GB2400765A; GB2400765B; JP4271978B2; CN1538759A; KR20060020723A; US20040246537A1; KR100657696B1; GB0400568D0; KR100759279B1; CN100397909C

Abstract

본 발명에서는 스크린의 밝기에 상응하는 높은 콘트라스트를 갖는 안정한 영상을 얻을 수 있는 영상 디스플레이 방법을 제공한다. 본 발명에서는 영상신호에 기초하여 영상을 디스플레이하는 영상 디스플레이 장치의 영상신호 처리 시스템으로서, 영상신호에 상응하는 휘도신호의 최고휘도레벨정보와 평균휘도레벨정보에 기초하여, 휘도신호의 이득제어에 사용되는 피드백(feedback)신호를 제공하는 이득제어모듈과; 이득제어모듈에 의해 휘도신호의 이득이 조절된 후, 영상신호에 대한 평균휘도레벨정보에 기초하여 감마보정(gamma correction)을 적용하는 보정모듈(correction module)을 포함하여 구성되는 영상신호 처리 시스템을 제공한다.

Description

영상신호 처리회로, 영상 디스플레이 장치 및 영상 디스플레이 방법{VIDEO SIGNAL PROCESSING CIRCUIT, VIDEO DISPLAY APPARATUS, AND VIDEO DISPLAY METHOD}

본 출원은 2003년 4월 18일자로 출원된 일본특허출원 제2003-114527호를 우선권 주장하여, 이에 기초하여 출원한 것이다.

본 발명은 퍼스날 컴퓨터 등의 장치로부터 입력되는 텔레비젼 신호나 영상신호(video signal)에 기초하여 영상을 디스플레이하는 기술에 관한 것이다.

본 발명과 관련된 종래기술로는, 일본공개특허공보 평8-317250호에 기재된 기술을 한 예로 들 수 있다. 공개된 내용을 살펴보면, 상기 특허문헌에서는, 입력되는 영상신호로부터 APL과 히스토그램을 계산하여 이들을 분석하고, 영상신호의 최소값 및 최대값 레벨의 영역을 확장하여 APL에 인접한 영역에 해당하는 입/출력 특성의 감마값(gamma value)을 증가시키며, 디스플레이되는 화면의 콘트라스트(contrast)를 증가시키는 기술에 대하여 설명하고 있다.

PDP나 액정패널과 같이 고정된 픽셀도구를 사용하는 영상 디스플레이 장치에 있어서는, 스크린의 밝기에 상응하는 높은 대비율(contrast rate)이 요구된다. 그러나, 상기에 언급한 종래기술은 영상신호의 이득제어(gain control)가 휘도(luminance)레벨과 무관하게 이루어지고, 또한 히스토그램의 계산 및 분석과정이 요구됨으로 인하여 장치의 구성이나 신호처리과정이 복잡해지는 등의 단점이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치에 있어서의 영상신호 처리기술은, 스크린의 밝기에 상응하는 높은 콘트라스트를 갖는 안정된 영상을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 본 발명에서는 영상신호에 기초하여 영상을 디스플레이하는 영상 디스플레이 장치의 영상신호 처리 시스템으로서, 영상신호에 상응하는 휘도신호의 최고휘도레벨정보와 평균휘도레벨정보에 기초하여, 휘도신호의 이득제어에 사용되는 피드백(feedback)신호를 제공하는 이득제어모듈과; 이득제어모듈에 의해 휘도신호의 이득이 조절된 후, 영상신호에 대한 평균휘도레벨정보에 기초하여 감마보정(gamma correction)을 적용하는 보정모듈(correction module)을 포함하여 구성되는 영상신호 처리 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 평균휘도레벨이 미리 설정된 저(低)평균휘도레벨 이하의 낮은 휘도영역에 속하는 경우, 보정모듈은 저휘도 감마곡선에 기초하여 감마보정을 수행하게 되고, 이 때, 감마보정 이전의 휘도신호의 입력진폭과 감마보정 이후의 휘도신호의 출력진폭의 비는 1보다 작게 된다. 평균휘도레벨이 미리 설정된 저평균휘도레벨과 고(高)평균휘도레벨 사이의 중간휘도영역에 속하는 경우, 보정모듈은 감마보정을 수행하지 않는다. 평균휘도레벨이 미리 설정된 고평균휘도레벨 이상의 높은 휘도영역에 속하는 경우, 보정모듈은 고휘도 감마곡선에 기초하여 감마보정을 수행하게 되고, 이 때, 감마보정 이전의 휘도신호의 입력진폭과 감마보정 이후의 휘도신호의 출력진폭의 비는 1보다 크게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에서는 영상신호에 기초하여 디스플레이를 수행하는 영상 디스플레이 방법으로서, 미리 결정된 소정 주기동안의 영상신호에 상응하는 휘도신호의 최고휘도레벨과 평균휘도레벨을 계측하는 단계와; 계측된 최고휘도레벨과 평균휘도레벨에 기초하여 생성된 피드백신호에 따라 휘도신호의 이득을 조절하는 단계와; 휘도신호이득이 조절된 후, 영상신호에 따른 평균휘도레벨에 기초하여 감마보정을 적용하는 단계; 및 감마보정이 수행된 후의 영상신호에 기초하여 영상 디스플레이를 수행하는 단계를 포함하여 구성되는 영상 디스플레이 방법을 제공한다.

본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 영상신호에 기초하여 디스플레이를 수행하는 본 발명의 영상 디스플레이 방법은 다수의 입력영상신호를 수신하는 단계를 포함한다. 여기서, 각각의 입력영상신호는 미리 결정된 소정 주기동안 최고휘도레벨과 평균휘도레벨을 갖는 휘도신호를 포함한다. 입력영상신호들에 상응하는 휘도신호들은 각각 다른 최고휘도레벨을 갖는다. 상기 방법은 또한, 각 입력영상신호에 대하여 휘도신호의 이득을 조절하고, 휘도신호이득이 조절된 후, 각 입력영상신호에 대한 출력을 생성하는데 있어 감마보정을 적용하여 각 입력영상신호에 대한 출력의 최대진폭이 미리 설정된 동일값을 갖도록 하는 단계를 더 포함한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치의 기본 구성도이다.

도 2는 본 발명에서의 휘도신호의 이득제어와 감마보정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명에서의 감마곡선과 평균휘도레벨간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명에서 계산된 감마곡선들을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 7은 도 6의 영상 디스플레이 장치에 있어서의 색채보정(color correction)을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 제 1 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 제 1 실시예는, A/D 변환 후의 디지털 휘도신호의 최고휘도레벨과 평균휘도레벨에 대한 휘도영역정보에 기초하여 A/D 변환 이전의 아날로그 휘도신호에 대한 이득제어가 수행되고, 이후 단계의 컬러매트릭스회로(color matrix circuit)에서 디지털 휘도신호에 대한 감마보정이 이루어지는 경우의 예를 보여주고 있다.

도 1에서, 도면번호 1은 영상신호 처리회로; 2는 영상신호 처리회로(1)의 출력신호에 따라 색채영상을 디스플레이하는 디스플레이 유닛; 3은 입력된 아날로그 휘도신호를 증폭하는 영상증폭기; 4는 디지털 신호를 형성하고, 휘도레벨을 계측하며, 감마보정을 수행하는 디지털 신호 형성 처리회로; 5는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기; 6은 미리 결정된 소정 주기동안의 디지털 휘도신호의 최고휘도레벨과 평균휘도레벨을 계측하는 신호레벨 계측모듈; 8은 디지털 영상신호에 감마보정을 적용하는 감마보정모듈을 각각 나타내고; 7은 계측된 각각의 최고휘도레벨과 평균휘도레벨에 상응하는 휘도영역을 판단하고, 그 판단결과에 따라 제어신호를 형성, 출력하며, 영상증폭기(3)에서 이득제어를 수행하고, 감마곡선에 따라 감마보정모듈(8)에서 디지털 영상신호의 입/출력특성을 조절하는 마이크로컴퓨터를 나타낸다. 입력된 아날로그 휘도신호는 영상증폭기(3)에 의해 증폭된 후, A/D변환기(5)에 의해 디지털 휘도신호로 변환되어 신호레벨 계측모듈(6)에 입력된다. 신호레벨 계측모듈(6)에서는, 소정 영상주기에서의-예를 들면, 한 필드(field) 혹은 한 프레임(frame) 내의- 디지털 휘도신호의 최고휘도레벨과 평균휘도레벨이 계측된다. 계측된 최고휘도레벨과 평균휘도레벨의 정보(신호)는 마이크로컴퓨터(7)에 입력된다. 마이크로컴퓨터(7)는 입력된 최고휘도레벨과 평균휘도레벨의 정보에 기초하여, 최고휘도레벨에 상응하는 제 1 휘도영역과 평균휘도레벨에 상응하는 제 2 휘도영역을 각각 판단하고, 이 판단결과에 기초하여 제어신호를 형성, 출력한다. 제어신호는 영상증폭기(3)와 감마보정모듈(8)에 입력된다. 영상증폭기(3)는 피드백된 제어신호에 따라 아날로그 휘도신호의 증폭이득을 조절한다. 아날로그 휘도의 증폭이득이 조절됨에 따라, A/D변환 후의 디지털 휘도신호의 이득 역시 변화된다. 또한, 감마보정모듈(8)에서는, 제어신호에 따라 이득조절된 디지털 영상신호의 입/출력특성이 조절된다. 그 결과, 휘도에 따라 콘트라스트가 조절된 영상이 디스플레이 유닛(2)에 디스플레이되게 된다.

도 2는 도 1의 영상 디스플레이 장치에서의 휘도신호에 대한 이득제어동작과 감마보정(입/출력특성보정)동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하의 도 2에 대한 설명에서는 동일한 요소에 대하여 도 1과 동일한 도면부호가 사용된다.

예로써, 입/출력특성 A를 갖는 입력신호의 아날로그 휘도신호(제 1 실시예의 경우, 아날로그 휘도신호)는 마이크로컴퓨터(7)로부터의 제어신호에 따라 영상증폭기(3)에서 이득조절되어, 입/출력특성 B를 갖는 아날로그 휘도신호로 출력된다. 이어서, 입/출력특성 B를 갖는 아날로그 휘도신호는 A/D변환된 후, 색채신호와 결합되어 디지털 영상신호를 형성하게 된다. 디지털 영상신호는 감마보정모듈(8)에 의해 그 휘도신호의 입/출력특성이 보정되어 입/출력특성 C를 갖는 디지털 영상신호로 출력된다. 영상증폭기(3)에 입력되는 제어신호는, 휘도신호의 최고휘도레벨에 상응하는 제 1 휘도영역정보와 평균휘도레벨에 상응하는 제 2 휘도영역정보에 기초하여 형성되거나, 또는 제 2 휘도영역정보에만 기초하여 형성된다. 또한, 감마보정모듈(8)에 입력되는 제어신호는 휘도신호의 평균휘도레벨에 상응하는 제 2 휘도영역정보에 기초하여 형성된다. 본 발명에서는, 이득제어와 감마보정에 있어 동일한 제 2 휘도영역지표를 사용하였으나, 이득제어에 사용된 휘도영역지표와 다른 영역정보가 감마보정에서의 휘도영역으로 사용될 수도 있다.

도 3은 감마보정에 사용되는 감마곡선들과 평균휘도레벨(APL)간의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 3(a)는 감마곡선들을 도시하고 있고, 도 3(b)는 평균휘도레벨(APL)에 따른 감마곡선들의 스위칭포인트를 보여주고 있다.

도 3(a)에서, "감마 1"은 선형감마곡선으로 소정 영역에서 입/출력특성의 레벨(입력에 따른 출력레벨)이 증가하거나 감소하지 않는 경우이고, "감마 0"은 입/출력특성의 레벨이 "감마 1"의 경우보다 높을 때의 감마곡선으로, 특히 낮은 휘도영역에서 입/출력특성의 레벨이 증가한다. "감마 2"는 입/출력특성의 레벨이 "감마 1"의 경우보다 낮을 때의 감마곡선으로, 높은 휘도영역에서 입/출력특성의 레벨이 증가한다. "감마 0", "감마 1", 및 "감마 2"는 평균휘도레벨(APL0, APL1, APL2, …)에 따라 스위치된다.

도 3(b)에서, APL0 ~ APL5는 평균휘도레벨이며, 감마곡선은 각 APL값(APL0 ~ APL5)에 따라 미리 설정된 해당 감마곡선으로 자동 스위칭된다. 평균휘도레벨(APL)이 APL0 이하일 경우, "감마 1"이 감마곡선으로 선택된다. 평균휘도레벨이 APL1에서 APL2 사이의 범위에 놓이는 경우, "감마 0"이 선택된다. "감마 1"은 APL3에서 APL4 까지의 범위에서 선택되고, APL5 이상의 평균휘도레벨의 경우 "감마 2"가 선택된다. APL0와 APL1 사이의 영역에서는, "감마 1"과 "감마 0" 사이의 특성을 갖는 감마곡선이 마이크로컴퓨터(7)의 산술계산을 통해 얻어지고(FIG. 1), APL2와 APL3 사이의 영역에서는, "감마 0"과 "감마 1" 사이의 특성을 갖는 감마곡선이 같은 방법으로 얻어진다. 또한, APL4와 APL5 사이의 영역에서는, "감마 1"과 "감마 2" 사이의 특성을 갖는 감마곡선이 산술계산을 통해 얻어진다. 그러나, 각 평균휘도레벨(APL)에 대한 감마곡선의 선택이나 계산을 통한 도출이 상술한 방법에만 국한되는 것은 아니다. 예를 들면, 그림에서 점선으로 표시된 부분과 같이, 디스플레이 유닛의 특성 등에 따라, 평균휘도레벨이 APL1 이하인 경우에 "감마 0"이 선택될 수도 있다.

도 4는 평균휘도레벨(APL)과 연계하여 계산된 감마곡선을 설명하기 위한 도면이다. 예를 들면, 도 4에서 평균휘도레벨(APL)이 도 3의 APL2와 APL3 사이인 a:b에 놓이게 되는 경우, "감마 0"과 "감마 1" 사이의 a:b레벨 위치의 출력진폭을 갖는 감마곡선이 산술계산에 의해 얻어진다. 그 결과, APL2와 APL3 사이에서의 평균휘도레벨(APL)에 비례하는 감마보정이 수행된다. 도 3의 APL4와 APL5 사이, 및 APL0과 APL1 사이에 대해서도 같은 방법으로 보정이 수행된다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 5에서, 도면번호 1은 영상신호 처리회로; 2는 영상 디스플레이를 수행하는 PDP, 액정패널 등을 이용하여 구성되는 디스플레이 유닛; 11은 입력된 아날로그 휘도신호(Ya)를 증폭하는 영상증폭기; 12는 증폭된 아날로그 휘도신호(Ya)를 디지털 휘도신호(Yd)로 변환하는 A/D 변환기; 13은 입력신호를 디스플레이 장치가 디스플레이 할 수 있도록 신호타이밍(signal timing)으로 변환하는 스캔 변환기; 14는 입력된 아날로그 색채(색차:color difference)신호(Cb, Cr)를 디지털 색채(색차)신호(Cbd, Crd)로 변환하는 A/D 변환기; 151과 152는 A/D 변환에 의해 얻어진 디지털 휘도신호(Yd)의 잡음(noise)을 제거하는 로우-패스필터(LPF); 16은 잡음제거용 LPF(151)의 출력신호(디지털 휘도신호)의 소정의 주기(예를 들면, 한 프레임 또는 한 필드) 동안의 평균휘도레벨(APL)을 계측하는 평균휘도 계측모듈; 17은 잡음제거용 LPF(152)의 출력신호(디지털 휘도신호)의 소정의 주기(예를 들면, 한 프레임 또는 한 필드) 동안의 최고휘도레벨을 계측하는 최고휘도 계측모듈; 18은 평균휘도 계측모듈(16)에 의해 계측된 평균휘도레벨정보(신호)를 입력받아 그 평균휘도레벨에 상응하는 휘도영역을 판단하는 평균휘도 판단모듈; 19는 최고휘도 계측모듈(17)에 의해 계측된 최고휘도레벨정보(신호)를 입력받아 그 최고휘도레벨에 상응하는 휘도영역을 판단하는 최고휘도 판단모듈; 30은 감마보정모듈; 20은 평균휘도레벨에 상응하는 영역정보와 최고휘도레벨에 상응하는 영역정보에 기초하여 영상증폭기(11)에서의 증폭이득과 감마보정모듈(30)의 감마곡선을 제어하는 제어신호를 형성하는 이득제어모듈을 각각 나타내며, 32는 디지털 휘도신호(Yd)와 디지털 색채(색차)신호(Cbd, Crd)를 적(R), 녹(G), 청(B)의 디지털 영상신호(Rd, Gd, Bd)로 변환하는 컬러매트릭스모듈을 나타낸다. 도면부호 T1은 아날로그 휘도신호(Ya)의 입력터미널을, T2와 T3는 아날로그 색채(색차)신호(Cb, Cr)의 입력터미널을 각각 나타낸다. 상술한 요소들에 있어, 평균휘도 판단모듈(18), 최고휘도 판단모듈(19), 및 이득제어모듈(20)은 마이크로컴퓨터 등을 이용하여 구성되고; A/D 변환기(12, 14), 스캔변환기(13), 잡음제거용 LPF(151, 152), 평균휘도 계측모듈(16), 최고휘도 계측모듈(17), 감마보정모듈(30), 및 컬러매트릭스 모듈(32)은 대용량집적회로(large scale integration: LSI)등으로 구성된다.

도 5를 살펴보면, 입력터미널(T1)로 입력된 아날로그 휘도신호(Ya)는 영상증폭기(11)에 의해 증폭된 후, A/D 변환기(12)에 의해 디지털 휘도신호(Yd)로 변환된다. 디지털 휘도신호(Yd)는 스캔변환기(13)와 잡음제거용 LPF(151, 152)에 입력된다. 잡음제거용 LPF(151, 152)에 의해 잡음이 제거된 디지털 휘도신호(Yd)는 평균휘도 계측모듈(16)과 최고휘도 계측모듈(17)에 입력된다. 평균휘도 계측모듈(16)에서는 소정 주기 동안의 평균휘도레벨이 계측되고, 최고휘도 계측모듈(17)에서는 최고휘도레벨이 계측된다. 계측된 평균휘도레벨과 최고휘도레벨의 정보는 평균휘도 판단모듈(18)과 최고휘도 판단모듈(19)에 각각 입력된다. 평균휘도 판단모듈(18)은 계측된 평균휘도레벨에 상응하는 휘도영역을 판단하고, 최고휘도 판단모듈(19)은 계측된 최고휘도레벨에 상응하는 휘도영역을 판단한다. 평균휘도레벨에 상응하는 휘도영역에 대한 판단정보와 최고휘도레벨에 상응하는 휘도영역에 대한 판단정보는 이득제어모듈(20)에 입력된다. 휘도영역판단에 사용된 평균휘도레벨은 이득제어모듈(20)에도 또한 입력된다. 이득제어모듈(20)에서는, 휘도영역정보와 평균휘도레벨정보에 기초하여 제 1 및 제 2 제어신호가 형성된다. 제 1 제어신호는 영상증폭기(11)로 피드백되어 영상증폭기(11)의 이득을 제어하는데 사용되는 신호로써, 계측된 평균휘도레벨에 상응하는 휘도영역과 계측된 최고휘도레벨에 상응하는 휘도영역에 대한 조합된 정보에 기초하여 형성된다. 제 2 제어신호는 감마보정모듈(30)에 입력되어 감마보정모듈(30)로 하여금 감마보정을 수행하도록 하는데 사용되는 제어신호로써, 계측된 평균휘도레벨에 기초하여 형성된다. 한편, 입력터미널(T2, T3)로 입력된 각각의 아날로그 색채(색차)신호(Cb, Cr)는 A/D 변환기(14)에 의해 디지털 (색차)신호(Cbd, Crd)로 변환된 후, 디지털 휘도신호(Yd)의 경우와 마찬가지로 스캔변환기(13)에 입력되어 픽셀변환의 대상이 된다. 스캔변환기(13)로부터 출력되는 디지털 휘도신호(Yd)는 컬러매트릭스모듈(32)에 입력된다. 스캔변환기(13)로부터 출력되는 디지털 (색차)신호(Cbd, Crd) 역시 컬러매트릭스모듈(32)에 입력된다. 컬러매트릭스모듈(32)에서, 디지털 휘도신호(Yd)와 디지털 색채(색차)신호(Cbd, Crd)는 적(R), 녹(G), 청(B)의 디지털 영상신호(Rd, Gd, Bd)로 변환되어 출력된다. 출력된 디지털 영상신호(Rd, Gd, Bd)는 디스플레이 유닛(2)에 입력되어 디스플레이 유닛(2)에 의해 영상으로 디스플레이된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치에서는, 감마보정의 이전단계에서 영상신호의 이득제어를 수행하기 때문에, 감마보정모듈(30)에 입력되는 입력영상신호의 진폭이 실질적으로 하나의 고정된 값으로 설정될 수 있고, 그 결과, 높은 정밀도를 갖는 감마보정이 수행될 수 있다. 또한, 이득제어를 수행하기 위해 입력영상신호의 최고휘도레벨(최대진폭)을 계측하고, 이어서 평균휘도레벨(APL)정보에 기초하여 감마보정을 수행하기 때문에, 영상신호의 최대진폭이 다이내믹 영역(dynamic range)과 실질적으로 매칭되는 상태에서 감마보정이 수행될 수 있으며, 광범위한 레벨의 콘트라스트 조절이 가능하게 된다. 게다가, 감마보정에 있어, 평균휘도레벨에 따라 적절히 계산, 혹은 선택된 감마곡선을 스위칭하여 사용하기 때문에, 스크린의 밝기에 상응하는 높은 콘트라스트를 갖는 안정한 영상을 얻을 수 있다. 반면에, 계측된 영상신호의 최대진폭에 기초하여 이득제어를 수행하는 피드백제어를 차용하고 있지 않은 시스템에서는, 일반적으로 감마보정은 영상신호의 최대진폭이 다이내믹 영역과 실질적으로 매칭되는 상태에서 이루어지지 않는다. 결과적으로, 이러한 시스템에서의 보정은 피드백 이득제어를 수행하는 본발명의 실시예에서 생성하는 정도의 높은 안정성 및 높은 콘트라스트를 갖는 영상출력을 제공할 수 없게 된다.

도 6과 도 7은 본 발명의 제 2 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 7은 도 6의 영상 디스플레이 장치에서의 색채밀도보정(color density correction: color control)을 설명하기 위한 도면이다.

본 실시예에서, 감마보정모듈과 색채보정을 위한 색채제어모듈은 스캔변환기 처리 이후, 컬러매트릭스모듈의 이전 단계에 제공되며, 영상신호의 이득증가에 따라 영상의 색채밀도를 증가시키기 위한 보정(색채보정)이 감마보정과 함께 수행된다. 여타 요소들의 구성 및 기능은 제 1 실시예에 있어서의 구성 및 기능과 실질적으로 동일하다.

도 6에서, 도면번호 31은 디지털 영상신호의 색채밀도를 보정하는 색채제어모듈을 나타낸다. 도 5(제 1 실시예)와 동일한 요소들에 대해서는 동일한 도면번호가 사용되었으며, 동일한 작용을 하는 요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다. 평균휘도판단모듈(18)로부터의 평균휘도레벨과 최고휘도 판단모듈(19)로부터의 최고휘도레벨에 상응하는 휘도영역에 대한 정보는 이득제어모듈(20)로 피드백된다. 이득제어모듈(20)은 영상증폭기(11)의 증폭이득과, 감마보정모듈(30)의 감마곡선, 및 색채제어모듈(31)의 색채제어이득을 제어하는 제어신호를 형성한다. 도 6의 요소들 중, 평균휘도 판단모듈(18), 최고휘도 판단모듈(19), 및 이득제어모듈(20)은 마이크로컴퓨터 등을 이용하여 구성되고; A/D 변환기(12, 14), 스캔변환기(13), 잡음제거용 LPF(151, 152), 평균휘도 계측모듈(16), 최고휘도 계측모듈(17), 감마보정모듈(30), 색채제어모듈(31), 및 컬러매트릭스 모듈(32)은 대용량집적회로(large scale integration: LSI)등으로 구성된다.

도 6을 살펴보면, 도 5의 경우에서와 같이, A/D 변환된 디지털 휘도신호(Yd)로부터 소정 주기동안의 평균휘도레벨과 최고휘도레벨이 계측되고, 계측된 평균휘도레벨과 최고휘도레벨에 상응하는 각각의 휘도영역에 대한 정보가 생성되어, 이득제어모듈(20)로 피드백되어 입력된다. 이득제어모듈(20)에서는, 휘도영역정보와 평균휘도레벨에 기초하여 제 1, 제 2 및 제 3 제어신호가 형성된다. 제 1 제어신호는 영상증폭기(11)의 이득을 제어하여 콘트라스트를 조절하는데 사용되는 제어신호로써, 계측된 평균휘도레벨에 상응하는 휘도영역과 계측된 최고휘도레벨에 상응하는 휘도영역에 대한 조합된 정보에 기초하여 형성된다. 제 2 제어신호는 감마보정모듈(30)에 입력되어 감마보정모듈(30)로 하여금 감마보정을 수행하도록 하는데 사용되는 제어신호로써, 계측된 평균휘도레벨에 기초하여 형성된다. 제 3 제어신호는 색채제어모듈(31)에 입력되어 디지털 색채(색차)신호의 색채보정을 수행하는데 사용되는 제어신호이다. 스캔변환기(13)로부터 출력된 디지털 휘도신호(Yd)는 감마보정모듈(30)에 입력되어 제 2 제어신호에 따른 감마보정의 대상이 된다. 감마보정된 디지털 휘도신호(Yd)는 컬러매트릭스모듈(32)에 입력된다. 스캔변환기(13)로부터 출력된 디지털 (색차)신호(Cbd, Crd)는 색채제어모듈(31)에 입력되어 제 3 제어신호에 따른 색채보정의 대상이 된다. 색채보정된 디지털 (색차)신호(Cbd, Crd)는 컬러매트릭스모듈(32)에 입력된다. 컬러매트릭스모듈(32)에서, 디지털 휘도신호(Yd)와 디지털 색채(색차)신호(Cbd, Crd)는 적(R), 녹(G), 청(B)의 디지털 영상신호(Rd, Gd, Bd)로 변환되어 출력된다. 출력된 디지털 영상신호(Rd, Gd, Bd)는 디스플레이 유닛(2)에 입력되어 디스플레이 유닛(2)에 의해 영상으로 디스플레이된다. 제 2 제어신호에 따른 감마보정모듈(30)에서의 디지털 휘도신호(Yd)에 대한 감마보정과 제 3 제어신호에 따른 색채제어모듈(31)에서의 디지털 색채(색차)신호(Cbd, Crd)에 대한 색채보정은 상호 연계되어 수행된다.

도 7은 도 6의 색채제어모듈(31)에서의 색채보정(색채조절)을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 7에 대한 설명에 있어서는 도 6의 요소들에 대한 도면부호가 그대로 사용된다.

도 7을 살펴보면, 색채제어모듈(31)에서의 디지털 색채(색차)신호(Cbd, Crd)의 색채제어이득은 감마보정모듈(30)에서의 감마곡선의 변화와 연계되어, 감마곡선이 "감마 1"인 경우 0dB로, 감마곡선이 "감마 2"인 경우 1dB로, 감마곡선이 "감마 0"인 경우 2dB로 각각 조절된다. 다시 말해서, 평균휘도레벨이 낮은 경우, 감마곡선은 "감마 0"으로 설정되고, 이에 따라 저휘도영역의 휘도차이를 증가시켜 콘트라스를 증가시키는 한편, 색채밀도도 증가시키도록 감마보정 및 색채이득제어가 이루어진다. 반면에, 평균휘도레벨이 높은 경우에는, 감마곡선은 "감마 2"로 설정되고, 이에 따라 고휘도영역의 휘도차이를 증가시켜 콘트라스를 증가시키는 한편, 색채밀도는 "감마 0"의 경우에 비해 감소되도록 감마보정 및 색채이득제어가 이루어진다. 고휘도영역에 대한 색체제어이득은 저휘도영역에 대한 색채제어이득보다 낮다. 경우에 따라, 고휘도영역에 대한 색체제어이득은 그 효과가 미미한 관계로 수행되지않기도 한다. 주목할 점은, 산술계산에 의해 감마곡선이 "감마 0", "감마 1", 및 "감마 2" 중의 어떤 특성을 갖는 곡선으로 설정되면, 색채제어이득은 그 감마곡선에 해당하는 특정값으로 설정된다는 것이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 영상 디스플레이 장치 역시, 감마보정모듈(30)에 입력되는 입력영상신호의 진폭이 실질적으로 소정의 고정된 값을 갖도록 설정할 수 있기 때문에, 높은 정밀도를 갖는 감마보정이 수행될 수 있다. 이와 더불어, 색채제어모듈(31)을 통한 제어에 의해, 안정된 색채밀도를 갖는 영상이 디스플레이될 수 있다. 또한, 영상신호의 최대진폭이 다이내믹 영역과 실질적으로 매칭되는 상태에서 감마보정이 수행될 수 있으며, 광범위한 레벨의 콘트라스트 조절이 가능하게 된다. 게다가, 감마보정에 의해, 스크린의 밝기에 상응하는 높은 콘트라스트를 갖는 안정한 영상을 얻을 수 있다.

상기의 실시예들에서는 휘도신호의 이득제어와 관련하여, A/D 변환 전의 아날로그 휘도신호에 대하여 이득제어가 수행되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 방법에만 한정되는 것은 아니며, 이득제어는 A/D 변환 후의 디지털 휘도신호에 대하여 수행되거나, 또는 A/D 변환 전의 아날로그 휘도신호 및 A/D 변환 후의 디지털 휘도신호 모두에 대해 수행될 수도 있다. 또한, 상술한 실시예들에서는 색채보정을 수행하기 위하여 A/D 변환 후의 디지털 색채(색차)신호의 이득이 조절되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 방법에만 한정되는 것은 아니며, 색채보정은 A/D 변환 전의 아날로그 색채(색차)신호의 이득을 조절함으로써 수행될 수도 있다. 색채 보정은 또한, A/D 변환 전의 아날로그 색채(색차)신호 및 A/D 변환 후의 디지털 색채(색차)신호 모두의 이득을 조절함으로써 수행될 수도 있다. 또한, 잡음제거용 LPF와 같은 잡음제거 메카니즘을 구비하지 않을 수도 있으며, 최고휘도레벨과 평균휘도레벨의 계측에 사용되는 디지털 휘도신호가 A/D 변환 직후의 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 입력신호가 디지털 영상신호인 경우, 상술한 실시예들에서 설명된 A/D 변환기가 필요 없음은 물론이다.

본 발명에 따르면, 스크린의 밝기에 상응하는 높은 콘트라스트를 갖는 안정된 영상이 얻어질 수 있다. 이러한 장치에 사용되는 다양한 모듈들은, 하드웨어적으로 구성되거나, 또는 시스템 제어모듈(104)의 CPU와 같은 프로세서에 의해 실행될 수 있는, 컴퓨터용 기록매체에 저장된 소프트웨어로 구성될 수 있다.

상술한 구성의 장치나 방법들은 단순히 본 발명의 기본원리와 응용을 예시하고 있는 것 뿐으로, 본 발명은 후술하는 청구범위에 정의된 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 실시 양태와 수정이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 설명에 기재된 것에 국한되는 것이 아니라, 후술하는 청구범위 및 그 등가물을 포함하는 구성을 토대로 결정되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 영상 디스플레이 장치에 의하면, 스크린의 밝기에 상응하는 높은 콘트라스트를 갖는 안정된 영상을 얻을 수 있다.

Claims

영상신호에 기초하여 영상을 디스플레이하는 영상 디스플레이 장치의 영상신호 처리 시스템으로서,

영상신호에 상응하는 휘도신호의 최고휘도레벨정보와 평균휘도레벨정보에 기초하여 휘도신호의 이득제어에 사용되는 피드백(feedback)신호를 제공하는 이득제어모듈과;

상기 이득제어모듈에 의해 휘도신호의 이득이 조절된 후, 평균휘도레벨정보에 기초하여 영상신호에 감마보정(gamma correction)을 적용하는 보정모듈;

을 포함하여 구성되는 영상신호 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 이득제어모듈은,

소정 시간주기 동안의 휘도신호의 최고휘도레벨에 상응하는 제 1 휘도영역과, 평균휘도레벨에 상응하는 제 2 휘도영역을 판단하고; 최고휘도레벨에 상응하는 상기 제 1 휘도영역과 평균휘도레벨에 상응하는 상기 제 2 휘도영역에 기초한 피드백신호를 생성하여 휘도신호의 이득을 제어하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 보정모듈은,

평균휘도레벨에 상응하는 휘도영역정보와 연계되어 설정되는 감마곡선에 기초하여 감마보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 3에 있어서,

평균휘도레벨이 미리 설정된 저(低)평균휘도레벨 이하의 낮은 휘도영역에 속하는 경우, 상기 보정모듈은, 저휘도 감마곡선에 기초하여, 감마보정 이전의 휘도신호의 입력진폭과 감마보정 이후의 휘도신호의 출력진폭의 비가 1보다 작게 되도록 감마보정을 수행하고;

평균휘도레벨이 미리 설정된 저평균휘도레벨과 고(高)평균휘도레벨 사이의 중간휘도영역에 속하는 경우, 상기 보정모듈은 감마보정을 수행하지 않으며;

평균휘도레벨이 미리 설정된 고평균휘도레벨 이상의 높은 휘도영역에 속하는 경우, 상기 보정모듈은, 고휘도 감마곡선에 기초하여, 감마보정 이전의 휘도신호의 입력진폭과 감마보정 이후의 휘도신호의 출력진폭의 비가 1보다 크게 되도록 감마보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 4에 있어서,

평균휘도레벨이 미리 설정된 상기 저평균휘도레벨보다 낮은, 미리 설정된 최저평균휘도한계레벨보다 낮은 경우, 상기 보정모듈은 감마보정을 수행하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 이득제어모듈은 휘도신호의 진폭이 소정의 사전 설정된 값이 되도록 휘도신호의 이득을 조절하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 보정모듈은 평균휘도레벨정보에 기초하여 영상신호의 적색, 녹색, 및 청색에 대한 색채보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,

영상신호의 아날로그 휘도신호를 디지털 휘도신호로 변환하는 A/D 변환기를 더 포함하고,

상기 이득제어모듈은, 상기 A/D 변환된 디지털 휘도신호에 대하여, 소정의 주기 동안의 최고휘도레벨에 상응하는 제 1 휘도영역과, 평균휘도레벨에 상응하는 제 2 휘도영역을 판단하고; 최고휘도레벨에 상응하는 상기 제 1 휘도영역과 평균휘도레벨에 상응하는 상기 제 2 휘도영역에 기초하여 생성된 피드백신호에 따라, 상기 A/D 변환 이전의 아날로그 휘도신호와 A/D 변환 후의 A/D 변환된 디지털 휘도신호 중의 어느 하나, 또는 둘 모두의 이득을 조절함으로써 휘도신호의 이득을 제어하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 보정모듈은 디지털 색채신호와 디지털 휘도신호로 구성된 디지털 영상신호에 대하여 감마보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 9에 있어서,

상기 보정모듈은, 평균휘도레벨정보에 기초하여 디지털 색채신호에 대한 색채보정을 수행하도록 구성된 색채제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 10에 있어서,

평균휘도레벨이 미리 설정된 저(低)평균휘도레벨 이하의 낮은 휘도영역에 속하는 경우, 상기 색채제어모듈은 디지털 색채신호에 대하여 제 1 색채제어이득을 적용하여 색채보정을 수행하고;

평균휘도레벨이 미리 설정된 저평균휘도레벨보다 높은 영역의 휘도영역에 속하는 경우, 상기 색채제어모듈은 색채보정을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 10에 있어서,

평균휘도레벨이 미리 설정된 저(低)평균휘도레벨 이하의 낮은 휘도영역에 속하는 경우, 상기 색채제어모듈은 디지털 색채신호에 대하여 제 1 색채제어이득을적용하여 색채보정을 수행하고;

평균휘도레벨이 미리 설정된 미리 설정된 저평균휘도레벨과 고(高)평균휘도레벨 사이의 중간휘도영역에 속하는 경우, 상기 색채제어모듈은 색채보정을 수행하지 않으며;

평균휘도레벨이 미리 설정된 고평균휘도레벨 이상의 높은 휘도영역에 속하는 경우, 상기 색채제어모듈은 디지털 색채신호에 대하여, 상기 제 1 색채제어이득보다 작은, 제 2 색채제어이득을 적용하여 색채보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
청구항 9에 있어서,

상기 보정모듈에서 감마보정된 디지털 휘도신호와 디지털 색채신호를 적색, 녹색, 및 청색에 해당하는 디지털 영상신호로 변환하여 디지털 영상신호를 출력하도록 구성된 출력모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호 처리 시스템.
휘도신호를 포함하는 영상신호에 기초하여 영상을 디스플레이하는 영상 디스플레이 장치로서,

휘도신호의 최고휘도레벨정보와 평균휘도레벨정보에 기초하여 휘도신호의 이득을 제어하는 피드백신호를 제공하고, 휘도신호의 이득이 조절된 후, 평균휘도레벨정보에 기초하여 영상신호에 감마보정을 적용하는 신호처리회로와;

감마보정된 영상신호에 기초하여 영상 디스플레이를 수행하는 디스플레이 유닛;

을 포함하여 구성되는 영상 디스플레이 장치.
청구항 14에 있어서,

평균휘도레벨이 미리 설정된 저(低)평균휘도레벨 이하의 낮은 휘도영역에 속하는 경우, 상기 신호처리회로는, 저휘도 감마곡선에 기초하여, 감마보정 이전의 휘도신호의 입력진폭과 감마보정 이후의 휘도신호의 출력진폭의 비가 1보다 작게 되도록 감마보정을 수행하고;

평균휘도레벨이 미리 설정된 저평균휘도레벨과 고(高)평균휘도레벨 사이의 중간휘도영역에 속하는 경우, 상기 신호처리회로는 감마보정을 수행하지 않으며;

평균휘도레벨이 미리 설정된 고평균휘도레벨 이상의 높은 휘도영역에 속하는 경우, 상기 신호처리회로는, 고휘도 감마곡선에 기초하여, 감마보정 이전의 휘도신호의 입력진폭과 감마보정 이후의 휘도신호의 출력진폭의 비가 1보다 크게 되도록 감마보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
청구항 14에 있어서,

상기 신호처리회로는 평균휘도레벨정보에 기초하여 영상신호의 적색, 녹색, 및 청색에 대한 색채보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
영상신호에 기초하여 디스플레이를 수행하는 영상 디스플레이 방법에 있어서,

영상신호에 상응하는 휘도신호의 소정 주기 동안의 최고휘도레벨과 평균휘도레벨을 계측하는 단계;

상기 계측된 최고휘도레벨과 평균휘도레벨에 기초하여 생성된 피드백신호에 따라 휘도신호의 이득을 조절하는 단계;

휘도신호이득이 조절된 후, 평균휘도레벨에 기초하여 상기 영상신호에 감마보정을 적용하는 단계; 및

감마 보정된 영상신호에 기초하여 영상 디스플레이를 수행하는 단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 휘도신호의 이득을 조절하는 단계는 휘도신호의 진폭을 미리 설정된 특정값에 맞도록 조절하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 감마보정은, 평균휘도레벨에 상응하는 휘도영역정보와 연계되어 설정되는 감마곡선에 기초하여 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 감마보정을 적용하는 단계는,

평균휘도레벨이 미리 설정된 저(低)평균휘도레벨 이하의 낮은 휘도영역에 속하는 경우, 저휘도 감마곡선에 기초하여, 감마보정 이전의 휘도신호의 입력진폭과 감마보정 이후의 휘도신호의 출력진폭의 비가 1보다 작게 되도록 감마보정을 수행하고;

평균휘도레벨이 미리 설정된 저평균휘도레벨과 고(高)평균휘도레벨 사이의 중간휘도영역에 속하는 경우, 감마보정을 수행하지 않으며;

평균휘도레벨이 미리 설정된 고평균휘도레벨 이상의 높은 휘도영역에 속하는 경우, 고휘도 감마곡선에 기초하여, 감마보정 이전의 휘도신호의 입력진폭과 감마보정 이후의 휘도신호의 출력진폭의 비가 1보다 크게 되도록 감마보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
청구항 17에 있어서,

상기 감마보정은 디지털 색채신호와 디지털 휘도신호로 구성된 디지털 영상신호에 대하여 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
청구항 21에 있어서,

평균휘도레벨정보에 기초하여 디지털 색채신호에 대한 색채보정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
청구항 21에 있어서,

감마보정된 디지털 휘도신호와 디지털 색채신호를 적색, 녹색, 및 청색에 해당하는 디지털 영상신호로 변환하는 단계;와

상기 디지털 영상신호를 출력하는 단계;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
영상신호에 기초하여 디스플레이를 수행하는 영상 디스플레이 방법에 있어서,

그 각각이, 소정의 주기동안 소정의 최고휘도레벨과 평균휘도레벨을 갖는 휘도신호를 포함하며 각 휘도신호의 최고휘도레벨이 서로 다른, 다수의 입력영상신호를 수신하는 단계;와

상기 각 입력영상신호에 대하여 휘도신호의 이득을 조절하고, 휘도신호이득이 조절된 후, 각 입력영상신호에 대하여 감마보정을 적용하여, 각 입력영상신호의 출력의 최대진폭이 미리 설정된 동일한 값을 갖게 되도록 하는 단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
청구항 24에 있어서,

상기 감마보정은 미리 설정된 값에서 동일한 최대진폭레벨을 갖는 하나 또는 둘 이상의 감마곡선을 이용하여 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.