KR20040092130A - Ｄｔｖ 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정확한 비디오 신호의 입력에 대한 출력의 비를 설정하는 장치를 제공하기 위한 것으로서, 외부에서 입력되는 아날로그 RGB, 아날로그 YPbPr 및 아날로그 Y/C 신호를 디지털 RGB, 디지털 YPbPr 신호로 변환하는 A/D 변환기 및 디지털 YUV 신호로 변환하는 디코더로 구성되는 패턴 생성기와, 상기 패턴 생성기에서 생성된 디지털 신호를 화면에 표시할 수 있도록 신호를 포맷팅하는 신호 변환부와, 상기 신호 변환부에서 포맷팅된 신호를 화면에 표시하는 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 표시되는 화면의 휘도를 측정하는 휘도 측정기와, 상기 휘도 측정기를 제어하면서 상기 패턴 생성기로 기울기(gain)와 기준(bias)의 증감 명령 신호를 전송하고, 상기 신호 변환부와의 통신을 통해 데이터를 전송하여 각각의 기울기 값과 기준값의 최대값을 설정하는 PC를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

ＤＴＶ 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 장치 및 방법{apparatus and method for automatic setting of optimum input ranging in DTV signal}

본 발명은 DTV 입력을 가지는 평면 모니터에 관한 것으로, 특히 DTV 입력 중에서 YPbPr에 대한 입력의 범위를 0에서 255로 자동적으로 조정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1 은 일반적인 평면 모니터 내부 시스템의 블록도이다.

도 1에서 보면, 외부에서 입력되는 아날로그 RGB 신호 및 아날로그 YPbPr 신호는 A/D 변환기(1)를 통해 디지털 RGB 및 디지털 YPbPr 신호로 변환되고, 외부에서 입력되는 아날로그 Y/C 신호는 디코더(2)를 통해 디지털 YUV 신호로 변환된다.

그리고 상기 변환된 디지털 RGB 및 디지털 YPbPr 신호와 디지털 YUV 신호는 스케일러(3)를 통해서 원하는 이미지를 출력시키게 된다.

이때, 상기 스케일러(3)의 디지털 입력은 최종적으로 RGB의 출력으로 패널 상에서 조합되고, 이 조합으로 통한 색 혼합은 최종 화면에 명암, 계조 및 색 재현성을 결정하는데 중요한 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 스케일러에는 정확한 기준 입력과 기울기(gain)가 설정되어야 한다.

또한, DTV 신호에는 RGB 색좌표와 YPbPr의 입력을 받을 수 있는데, RGB 입력은 일반 PC로 처리하고 있다.

그러므로 종래에 기준 입력 신호에 대한 자동적인 설정과, 기울기(gain)에대한 자동 설정 방식을 적용하여 설정할 수 있다.

다음 수학식 1은 YUV를 RGB로 변환하는 수식을 나타내고 있다.

R = 1Y + 1.402V

G = 1Y - 0.344U - 0.714V

B = 1Y + 1.772U

상기 수학식 1은 상기 스케일러(3)에서 입력되는 YPbPr과 Y/C 신호가 최종적으로 RGB로 출력하기 위해서 필요한 색변환 행렬이다.

이와 같이, 상기 스케일러(3)는 A/D 변환기(1)를 통해 출력되는 디지털 RGB 및 디지털 YPbPr 신호와, 디코더(2)를 통해 출력되는 디지털 YUV 신호를 RGB 신호로 변환하여 출력하므로 입력 신호의 오차는 RGB 신호의 오차로 확산이 되어 전혀 다른 명암, 계조 및 색 재현성을 갖고 출력이 될 수 있다.

따라서, 상기 스케일러(3) 앞단에서 정확한 비디오 신호의 입력에 대한 출력의 비를 설정하는 방법이 필요하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 정확한 비디오 신호의 입력에 대한 출력의 비를 설정하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 입력되는 아날로그 신호 범위 전체를 찾는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 정확한 화이트 발란스를 찾는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 조작자가 수치적으로 정확한 데이터를 찾는 자동적인 방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 일반적인 평면 모니터 내부 시스템의 블록도

도 2 는 본 발명에 따른 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 장치를 나타낸 도면

도 3 은 본 발명에 따른 패턴 생성기 내부에서 디지털 YPbPr 신호로 변환하는 A/D 변환기의 내부 블록도

도 4 는 본 발명에 따른 디스플레이 시스템의 내부 신호 흐름을 나타낸 흐름도

도 5 는 본 발명에 따른 PC를 이용한 제어 신호를 나타낸 도면

도 6 은 본 발명에 따른 기 설정된 기울기와 기준 설정 값을 나타낸 도면

도 7 은 본 발명에 따른 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 방법을 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 패턴 생성기 20 : 디스플레이 패널

30 : 신호 변환부 32 : A/D 변환기

34 : 스케일러 40 : 휘도 측정기

50 : 제어용 PC

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 장치의 특징은 외부에서 입력되는 아날로그 RGB, 아날로그 YPbPr 및 아날로그 Y/C 신호를 디지털 RGB, 디지털 YPbPr 신호로 변환하는 A/D 변환기 및 디지털 YUV 신호로 변환하는 디코더로 구성되는 패턴 생성기와, 상기 패턴 생성기에서 생성된 디지털 신호를 화면에 표시할 수 있도록 신호를 포맷팅하는 신호 변환부와, 상기 신호 변환부에서 포맷팅된 신호를 화면에 표시하는 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널에 표시되는 화면의 휘도를 측정하는 휘도 측정기와, 상기 휘도 측정기를 제어하면서 상기 패턴 생성기로 기울기(gain)와 기준(bias)의 증감 명령 신호를 전송하고, 상기 신호 변환부와의 통신을 통해 데이터를 전송하여 각각의 기울기 값과 기준값의 최대값을 설정하는 PC를 포함하여 구성되는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 방법의 특징은 신호 변환부로 입력되는 디지털 신호가 DTV 모드인지를 판단하고, DTV 모드가 아니면, DTV 모드로 변환하는 단계와, 상기 DTV 모드로 디지털 신호를 기 설정된 기울기(gain)값 및 기준(bias)값으로 초기 설정하는 단계와, 상기 초기 설정된 Y값의 기준값을 하나 증가한 후, 제어용 PC 신호를 읽는 단계와, 상기 제어용 PC 신호에서 기준값의 증가신호가 읽어지면, 바이어스 값을 하나 늘리고, 다시 제어용 PC 신호를 읽고, 상기 제어용 PC 신호에서 기준값의 비증가 신호가 읽어지면, Y값의 바이어스 값을 하나 감소하고 제어용 PC의 신호를 읽는 단계와, 상기 제어용 PC 신호에서 바이어스 값의 감소신호가 읽어지면, 기준값을 하나 줄이고 제어용 PC 신호를 읽고, 상기 제어용 PC 신호에서 바이어스 값의 비감소 신호가 읽어지면, 기준값을 하나 증가 후 현재 값을 기준값으로 확정하는 단계와, 상기 Y값의 기울기 값을 하나 증가한 후, 제어용 PC의 신호를 읽는 단계와, 상기 제어용 PC의 신호에서 기울기 값의 비증가 신호가 읽어지면, 기울기 값을 하나 늘린 후, 제어용 PC 신호를 읽고, 상기 제어용 PC 신호에서 기울기 값의 증가 신호가 읽어지면, 다시 Y값의 기울기 값을 하나 감소한 후, 제어용 PC의 신호를 읽는 단계와, 상기 제어용 PC의 신호에서 기울기 값의 비감소 신호가 읽어지면, 기울기 값을 하나 줄이고, 제어용 PC 신호를 읽는 단계와, 상기 제어용 PC의 신호에서 기울기 값의 감소 신호가 읽어지면, Y값의 기울기 값을 하나 증가한 후, 현재 기울기 값을 Y의 최대 기울기 값으로 확정하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

그리고 상기 모든 단계들은 기울기(gain)와 기준(bias)값이 수렴될 때까지 반복하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기울기 값과 기준값은 CSC(Color Space Converter)를 이용하여 변환되는 것이 바람직하다.

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

본 발명에 따른 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 따른 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 장치를 나타낸 도면이다.

화이트 발란스 설정을 통해 자동적인 입력의 설정을 위해서는 다음 도 2와 같이 외부에서 입력되는 아날로그 RGB, 아날로그 YPbPr 및 아날로그 Y/C 신호를 디지털 RGB, 디지털 YPbPr 신호로 변환하는 A/D 변환기 및 디지털 YUV 신호로 변환하는 디코더로 구성되는 패턴 생성기(10)와, 상기 패턴 생성기(10)에서 생성된 디지털 신호를 화면에 표시할 수 있도록 신호를 포맷팅하는 신호 변환부(30)와, 상기 신호 변환부(30)에서 포맷팅된 신호를 화면에 표시하는 디스플레이 패널(20)과, 상기 디스플레이 패널(20)에 표시되는 화면의 휘도를 측정하는 휘도 측정기(40)와, 상기 휘도 측정기(40)를 제어하면서 상기 신호 변환부(30)와의 통신을 통해 데이터를 전송하는 PC(50)로 구성된다.

이때, 상기 디스플레이 패널(20)은 바람직하게는 PDP를 사용한다.

그리고 상기 PC는 도 5에서 나타내고 있는 것과 같이 상기 패턴 생성기(10)로 기울기(gain)와 기준(bias)의 증감 명령 신호인 { I}^{2 }C 를 전송하고, 상기 신호 변환부(30) 내의 스케일러에 데이터를 전송하여 각각의 기울기 값과 기준값의 최대값을 설정한다.

또한, 평판 디지털 디스플레이의 특성을 파악하기 위해서 사전에 필요한 데이터를 측정해야 한다. 측정 방법은 상기 패턴 생성기(10)의 입력으로 신호 변환부(30)를 거치지 않고서 바로 입력이 되었을 경우에 얻을 수 있는 데이터는 다음과 같다.

a. 풀 화이트(full white) 패턴의 최고 휘도

b. 풀 적색, 녹색, 청색 패턴의 최고 휘도

c. 피크 화이트(peak white) 패턴의 최고 휘도

d. 피크 적색, 녹색, 청색 패턴의 최고 휘도

그리고 상기 패턴 생성기(10) 내부에서 디지털 YPbPr 신호로 변환하는 A/D 변환기의 내부 블록도를 도 3에서 나타내고 있다.

도 3과 같이, 외부에서 입력되는 아날로그 YPbPr 신호의 입력 레벨은 0.0V에서 0.7V의 입력 신호 레벨을 가지며, A/D부에서 이 신호 레벨이 0에서 255까지의 디지털 신호로 변화된다.

다음 수학식 2는 상기 A/D 변환기의 수식을 나타내고 있다.

OutPr = OffsetPr + GainPr x InPr

OutY = OffsetPr + GainY x InY

OutPb = OffsetPb + GainPb x InPb

상기 수학식 2에 의하여, 각 YPbPr 신호의 출력은 기준 입력(bias)과 기울기(gain)이라는 항목에 의해서 기준점과 범위가 정해진다.

그리고 입력 신호 조건에 따라서 설정된 기준 입력과 기울기는 디지털 신호의 출력에 영향을 주게 된다.

입력 신호의 기준 입력이 기 설정된 기준 입력 값보다 높게 입력되면, 전체적으로 화면이 떠 보이는 현상이 발생하고, 입력 신호의 기준 입력이 기 설정된 기준 입력 값보다 낮게 입력되면 일정 레벨 이하가 같은 값으로 출력되어 레벨간의 구분이 없어지게 된다. 따라서 어두운 부분이 모두 같은 색으로 보여준다.

또한, 입력 신호의 기울기가 기 설정된 기울기 값보다 높게 설정되어 있으면, 화면이 포화되어 밝은 부분의 구분이 없어지고, 입력 신호의 기울기가 기 설정된 기울기 값보다 낮게 설정되어 있으면 256 전체 계조가 출력이 되는 것이 아니라 일부분만 표시되어 계조(contrast)비가 떨어지게 된다.

도 4 는 본 발명에 따른 디스플레이 시스템의 내부 신호 흐름을 나타낸 흐름도이다.

YPbPr 신호는 신호 변환부(30)내의 YUV to RGB 컬러 스페이스 변환기(Color Space Converter : CSC)에서 RGB 신호로 변환이 이루어지고, RGB 출력으로 나가게 된다.

다음 수학식 3은 컬러 스페이스 변환기(CSC)의 기본 수식이다.

R = C0 * (Y+Bias) + C1 * U + C2 * V

G = C3 * (Y+Bias) + C4 * U + C5 * V

B = C6 * (Y+Bias) + C7 * U + C8 * V

상기 컬러 스페이스 변환기의 계수(coefficient)는 C0 ~ C8이며 기본 행렬(matrix)의 인자는 상기 수학식 3에 해당하는 값을 가진다.

그리고 YPbPr값에 해당하는 기울기(gain)와 기준(bias)을 적용할 때 이 컬러스페이스 변환기(CSC)를 이용하여 사용하게 된다.

이와 같이 설정되는 기울기와 기준 설정 값을 도 6에서 나타내고 있다.

도 7 은 본 발명에 따른 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 방법을 나타낸 도면이다.

도 7과 같이, 신호 변환부(30)로 입력되는 디지털 신호가 공장 조정 모드, 즉 세팅된 모드인지를 판단하여 조정이 불필요한 모드에서는 그대로 프로그램을 수행한다.

그리고 판단 결과 조정이 필요한 공장 조정 모드로 판단되면, 입력되는 디지털 신호가 DTV 모드, 즉 YPbPr 모드인지를 판단하게 된다. 이때, 입력되는 디지털 신호가 DTV 모드가 아닌 경우는 입력을 전환하여 DTV 모드로 변환시킨다.

이렇게 DTV 모드로 입력되는 디지털 신호는 설정된 기울기(gain)값 및 기준(bias)값으로 초기 설정된다. 이때 초기값은 도 6에서 나타내는 것과 같이 기 설정된 값이다.

이어 신호 변환부(30)는 Y값의 기준값을 하나 증가한 후, 제어용 PC(50) 신호를 읽게 된다.

이때, 상기 제어용 PC(50) 신호에서 기준값의 증가신호가 읽어지면, 상기 신호 변환부(30)는 바이어스 값을 하나 늘리고, 다시 제어용 PC(50) 신호를 읽게 된다. 그리고 상기 제어용 PC(50) 신호에서 기준값의 비증가 신호가 읽어지면, 다시 Y값의 바이어스 값을 하나 감소하고 제어용 PC(50)의 신호를 읽는다.

이때, 상기 제어용 PC(50) 신호에서 바이어스 값의 감소신호가 읽어지면, 상기 신호 변환부(30)는 기준값을 하나 줄이고, 다시 제어용 PC(50) 신호를 읽게 된다. 그리고 상기 제어용 PC(50) 신호에서 바이어스 값의 비감소 신호가 읽어지면, 기준값을 하나 증가 후 현재 값을 기준값으로 확정한다.

이어 신호 변환부(30)는 Y값의 기울기 값을 하나 증가한 후, 제어용 PC(50)의 신호를 읽게 된다.

이때, 상기 제어용 PC(50)의 신호에서 기울기 값의 비증가 신호가 읽어지면, 상기 신호 변환부(30)는 기울기 값을 하나 늘리고, 다시 제어용 PC(50) 신호를 읽게 된다. 그리고 상기 제어용 PC(50) 신호에서 기울기 값의 증가 신호가 읽어지면, 다시 Y값의 기울기 값을 하나 감소하고 제어용 PC(50)의 신호를 읽는다.

그리고 상기 제어용 PC(50)의 신호에서 기울기 값의 비감소 신호가 읽어지면, 상기 신호 변환부(30)는 기울기 값을 하나 줄이고, 제어용 PC(50) 신호를 읽게 된다.

또한 상기 제어용 PC(50)의 신호에서 기울기 값의 감소 신호가 읽어지면, Y값의 기울기 값을 하나 증가한 후, 현재 기울기 값을 Y의 최대 기울기 값으로 확정한다.

이와 같은 순서도는 하나의 과정이며, 이 과정을 기울기(gain)와 기준(bias)값이 수렴될 때까지 반복하며, Pb, Pr에 대해서도 같은 방식으로 적용한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 각각의 기울기(gain)값의 최대값을 자동으로 설정하므로 화이트 발란스를 정확하게 맞힐 수 있는 근간이 된다.

둘째, 최대값을 설정하므로 256 계조를 모두 표현하게 된다.

셋째, 입력마다 다른 기울기(gain) 상태를 보정해 주면서 최대 범위를 잡지 못해서 발생할 수 있는 명암의 저하를 막는다.

넷째, 최대의 범위를 색 재현성에 있어서 입력 신호 그대로 표현을 하게 되고, 비디오 신호를 RGB 신호로 변환시에 발생하는 오차를 최소화한다.

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 (4)

1. 외부에서 입력되는 아날로그 RGB, 아날로그 YPbPr 및 아날로그 Y/C 신호를 디지털 RGB, 디지털 YPbPr 신호로 변환하는 A/D 변환기 및 디지털 YUV 신호로 변환하는 디코더로 구성되는 패턴 생성기와,

   상기 패턴 생성기에서 생성된 디지털 신호를 화면에 표시할 수 있도록 신호를 포맷팅하는 신호 변환부와,

   상기 신호 변환부에서 포맷팅된 신호를 화면에 표시하는 디스플레이 패널과,

   상기 디스플레이 패널에 표시되는 화면의 휘도를 측정하는 휘도 측정기와,

   상기 휘도 측정기를 제어하면서 상기 패턴 생성기로 기울기(gain)와 기준(bias)의 증감 명령 신호를 전송하고, 상기 신호 변환부와의 통신을 통해 데이터를 전송하여 각각의 기울기 값과 기준값의 최대값을 설정하는 PC를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 장치.
2. 신호 변환부로 입력되는 디지털 신호가 DTV 모드인지를 판단하고, DTV 모드가 아니면, DTV 모드로 변환하는 단계와,

   상기 DTV 모드로 디지털 신호를 기 설정된 기울기(gain)값 및 기준(bias)값으로 초기 설정하는 단계와,

   상기 초기 설정된 Y값의 기준값을 하나 증가한 후, 제어용 PC 신호를 읽는 단계와,

   상기 제어용 PC 신호에서 기준값의 증가신호가 읽어지면, 바이어스 값을 하나 늘리고, 다시 제어용 PC 신호를 읽고, 상기 제어용 PC 신호에서 기준값의 비증가 신호가 읽어지면, Y값의 바이어스 값을 하나 감소하고 제어용 PC의 신호를 읽는 단계와,

   상기 제어용 PC 신호에서 바이어스 값의 감소신호가 읽어지면, 기준값을 하나 줄이고 제어용 PC 신호를 읽고, 상기 제어용 PC 신호에서 바이어스 값의 비감소 신호가 읽어지면, 기준값을 하나 증가 후 현재 값을 기준값으로 확정하는 단계와,

   상기 Y값의 기울기 값을 하나 증가한 후, 제어용 PC의 신호를 읽는 단계와,

   상기 제어용 PC의 신호에서 기울기 값의 비증가 신호가 읽어지면, 기울기 값을 하나 늘린 후, 제어용 PC 신호를 읽고, 상기 제어용 PC 신호에서 기울기 값의 증가 신호가 읽어지면, 다시 Y값의 기울기 값을 하나 감소한 후, 제어용 PC의 신호를 읽는 단계와,

   상기 제어용 PC의 신호에서 기울기 값의 비감소 신호가 읽어지면, 기울기 값을 하나 줄이고, 제어용 PC 신호를 읽는 단계와,

   상기 제어용 PC의 신호에서 기울기 값의 감소 신호가 읽어지면, Y값의 기울기 값을 하나 증가한 후, 현재 기울기 값을 Y의 최대 기울기 값으로 확정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 모든 단계들은 기울기(gain)와 기준(bias)값이 수렴될 때까지 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 기울기 값과 기준값은 CSC(Color Space Converter)를 이용하여 변환되는 것을 특징으로 하는 DTV 신호의 최적 입력 범위 자동 설정 방법.