KR20060007415A - 화상 신호 처리 방법, 화상 신호 처리 장치, 및 화상 표시장치 - Google Patents
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Abstract
표시 장치에 입력하는 화상 신호에 비선형 보정을 실시하는 화상 신호 처리 방법으로서, 표시 장치가 설치되는 장소의 밝기에 기초하여 비선형 보정의 특성을 변화시키는 것을 특징으로 한다. 이 방법에 의해, 주위광의 영향을 받아 표시 장치의 표시 휘도가 일률적으로 상승하여도, 화상 신호에 대하여 인간이 느끼는 밝기의 특성을 선형으로 할 수 있다.
화상신호, 비선형, 보정
Description
본 발명은 화상 신호에 대하여 비선형 보정을 실시하는 화상 신호 처리 방법, 화상 신호 처리 장치 및 그것을 이용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
인간의 시각 특성은 비선형이고, 특히 인간이 느끼는 밝기의 정도는 도 5에 나타내는 바와 같이 휘도에 대하여 대수함수적인 특성을 나타낸다. 또한, CRT(Cathode Ray Tube)의 화상 신호에 대한 표시 휘도는 도 6a에 나타낸 바와 같이 소위 감마 특성을 갖는다. 따라서, CRT를 이용한 표시 장치에 있어서는 감마 특성과 대수함수적인 시각 특성이 서로 소멸하여, 인간이 느끼는 밝기의 정도는 화상 신호에 대하여 거의 선형인 특성을 나타내게 된다.
이에 대하여, 최근 등장한 DMD(Digital Mirror Device)나 PDP(Plasma Display Panel) 등의 표시 장치는 감마 특성을 갖지 않으며, 도 6b에 나타낸 바와 같이 화상 신호에 대한 표시 휘도는 선형의 특성을 갖고 있다. 따라서, 이들 표시 장치에서는 인간이 느끼는 밝기의 정도는 화상 신호에 대하여 대수함수적인 특성을 나타내게 된다. 그런 점에서, 화상 신호에 대하여 인간이 느끼는 밝기의 정도를 선 형인 특성으로 되돌리기 위해서는 화상 신호에 비선형 보정을 실시할 필요가 있다. 그 방법으로서, 예를 들면 도 7에 나타낸 바와 같이 룩업 테이블(이하, 'LUT'라 함)을 이용하여 비선형 보정을 수행하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허공개 평10-153983호 공보 참조).
도 8은 이러한 LUT의 입출력 특성의 일예를 나타내는 도면이다. 여기에서, 「입력 계조」는 보정 전의 화상 신호로서, LUT로의 입력 화상 신호의 신호 레벨을 「0」~「255」까지의 256단계로 나타낸 것이고, 「표시 계조」는 보정 후의 화상 신호로서, LUT로부터의 출력 화상 신호의 신호 레벨을 그 최대값이「255」가 되도록 규격화한 것이다. 또한, 도 8에는 입력 계조가 「0」,「10」,「20」,...,「250」일 때의 표시 계조에 대해서만 나타내고 있다.
표시 장치가 어두운 장소에 설치되어 있어 주위광 등이 없는 경우에는, PDP 등의 감마 특성을 갖지 않는 표시 장치에 대하여 입력 계조에 도 8에 나타낸 비선형 보정을 실시하면, 입력 계조와 표시 휘도와의 관계는 도 9a의 특성선 A로 나타낸 바와 같이 감마 특성을 나타낸다. 따라서, 입력 계조에 대하여 인간이 느끼는 밝기의 정도는 도 9b의 특성선 B로 나타낸 바와 같이 거의 선형인 특성이 된다.
그러나, 밝은 장소에서는 도 9a의 특성선 C로 나타내는 바와 같이 주위광의 영향을 받아 표시 휘도가 일률적으로 상승하게 되기 때문에, 종래의 비선형 보정을 실시하여도 인간이 느끼는 밝기의 정도를 선형인 특성으로 되돌릴 수 없게 된다. 도 9b의 특성선 D는 이 때의 입력 계조에 대하여 인간이 느끼는 밝기의 정도를 나타내고 있으며, 입력 계조가 낮은 부분에 있어서 계조의 변화를 확실하게 인식할 수 없게 된다.
이것은 인간의 시각 특성에 의존하는 것으로서 다음과 같이 생각할 수 있다. 어두운 장소에서는 도 8에 나타낸 표시 계조가 그대로 표시 휘도를 나타내는 것이라 가정하면, 입력 계조가 10계조에서 20계조로 증가하면 표시 휘도는 「0.2」에서 「0.9」로 증가하여, 인간은 밝기가 4.5배가 되었다고 느낀다. 그런데 밝은 장소에서는 주위광의 영향으로, 예를 들어 「30」에 상당하는 휘도분만큼 표시 휘도가 상승하였다고 가정하면, 입력 계조가 10계조에서 20계조로 증가하여도 표시 휘도는 각각 「30.2」에서 「30.9」로 증가할 뿐, 인간에게는 밝기의 변화는 거의 느껴지지 않는다. 물론 밝은 화상의 경우에는, 예를 들면 어두운 장소에서의 240계조와 250계조에 대한 표시 휘도의 비는 244.1/223.2=1.09이고, 밝은 장소에서의 이 표시 계조의 비는 274.1/253.2=1.08로 큰 차는 없어 주위광의 영향을 무시할 수 있다.
이와 같이, 종래의 비선형 보정의 방법에 따르면, 표시 장치가 설치되어 있는 장소의 주위광의 영향을 받기 때문에, 인간이 느끼는 밝기의 정도를 선형인 특성으로 되돌릴 수 없으며, 특히 입력 계조가 낮은 어두운 화상에 있어서 계조의 변화를 인식할 수 없게 되어, 계조가 무너져 버리는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 화상 신호에 대한 표시 휘도가 선형의 특성을 갖는 표시 장치라 하더라도, 주위광의 영향을 받아 표시 장치의 표시 휘도가 일률적으로 상승하여도 화상 신호에 대하여 인간이 느끼는 밝기의 특성을 선형으로 할 수 있는 화상 신호 처리 방법, 화상 신호 처리 장치 및 그것을 이용한 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 표시 장치에 입력하는 화상 신호에 비선형 보정을 실시하는 화상 신호 처리 방법으로서, 표시 장치가 설치되는 장소의 밝기에 기초하여 비선형 보정의 특성을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 화상 표시 장치의 회로 블록도.
도 2a는 본 발명의 실시예 1의 화상 신호 보정 방법에 따른 입력 계조와 표시 휘도의 관계를 나타내는 도면.
도 2b는 입력 계조와 인간이 느끼는 밝기의 정도의 관계를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 다른 화상 표시 장치의 회로 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 화상 표시 장치의 회로 블록도.
도 5는 휘도에 대하여 인간이 느끼는 밝기의 정도를 나타내는 도면.
도 6a는 CRT의 화상 신호와 표시 휘도의 관계를 나타내는 도면.
도 6b는 DMD, PDP의 화상 신호와 표시 휘도의 관계를 나타내는 도면.
도 7은 종래예에 따른 화상 표시 장치의 회로 블록도.
도 8은 룩업 테이블의 입출력 특성의 일예를 나타내는 도면.
도 9a는 종래예의 화상 신호 보정 방법에 따른 입력 계조와 표시 휘도의 관계를 나타내는 도면.
도 9b는 입력 계조와 인간이 느끼는 밝기의 정도의 관계를 나타내는 도면.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100,300: 화상표시장치 101: 화상신호 처리장치
103: 표시장치 104: 주위광 검출부
105,205,305: 변환부 1081~10812: LUT
112,312: LUT 선택부 200: 연산처리장치
이하, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 화상 표시 장치(100)의 회로 블록도이다. 화상 신호 처리 장치(101)는 입력 화상 신호, 즉 입력 계조에 비선형 보정을 실시하여 표시 장치(103)로 출력한다. 표시 장치(103)는 DMD나 PDP 등을 이용한, 감마 특성을 갖지 않는 표시 장치이다. 화상 신호 처리 장치(101)는 주위의 밝기를 검출하는 주위광 검출부(104)와, 주위의 밝기에 기초하여 입력 계조를 비선형 보정하는 변환부(105)를 구비하고 있다.
주위광 검출부(104)는 주위의 밝기를 검출하는 광센서(106)와, 광센서(106)로부터의 검출 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환부(107)를 갖는다. 변환부(105)는 입력 계조에 비선형 보정을 실시하기 위한 복수의 LUT1081~1084와, 복수의 LUT1081~1084 중에서 주위광 검출부(104)의 검출 신호에 기초하여 하나의 LUT를 선택하는 LUT 선택부(112)를 갖는다. 도 1에는 4개의 LUT1081~1084를 기재하고 있으나, 물론 LUT의 개수는 4개로 한정되는 것이 아니라, 필요에 따라 임의의 개수로 구성할 수 있다. 일반적으로는 LUT의 개수를 늘임으로써, 넓은 범위의 외주광에 대응할 수 있으며, 또한 LUT 전환에 수반되는 표시 휘도의 변화를 작게 설정할 수 있다.
복수의 LUT1081~1084의 각각은
(표시 계조)=K×(입력 계조)r
에 따라, 입력 계조에 비선형 보정을 실시한다. 여기에서, 감마 계수(r)는 1보다 큰 값이며, LUT마다 각각 서로 다른 값으로 설정되어 있다. 또한, 계수 K는 표시 계조의 최대값을 입력 계조의 최대값과 같게 하기 위한 계수로서,
K=(입력 계조의 최대값)(1-r)
로 표시된다.
본 실시예에서는, LUT1081은 주위광 등이 없는 어두운 장소에서의 비선형 보정용 LUT로서, 감마 계수(r)를 2.2로 설정하고 있다. 어두운 장소에서는 LUT1081을 이용하여 입력 계조에 비선형 보정을 실시하여 화상 표시를 수행하면, 입력 계조와 표시 휘도와의 관계는 도 2a의 특성선 A에 나타낸 바와 같이 된다. 그리고, 인간이 느끼는 밝기의 정도는 도 2b의 특성선 B에 나타낸 바와 같이, 입력 계조에 대하여 거의 선형인 특성을 나타내게 된다. 또한, 도 2a의 특성선 C에 나타내는 바와 같이, 주위광의 영향을 받아 표시 휘도가 일률적으로 상승한 경우, 어두운 장소용 LUT1081을 이용하여 비선형 보정을 수행하면, 도 2b의 특성선 D에 나타낸 바와 같이 인간이 느끼는 밝기의 정도는 선형성이 손상되어, 입력 계조가 낮은 부분에서 계조가 무너져 버린다. 따라서, 이 경우에는 도 2a의 특성선 E에 나타내는 바와 같이, 감마 계수(r)가 작은 LUT1084로 전환하여 비선형 보정을 실시한다. 그러면, 인간이 느끼는 밝기의 정도를 도 2b의 특성선 F에 나타낸 바와 같이, 입력 계조에 대하여 거의 선형인 특성으로 되돌릴 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 4개의 LUT1081~1084의 감마 계수(r)를 각각 2.2, 2.1, 2.0, 1.9로 설정하고, 주위광 검출부(104)의 검출 결과에 기초하여 그들 LUT를 전환하고 있지만, 본 발명은 입력 계조에 실시하는 비선형 보정의 특성을 주위광에 따라 변화시키는 것이면 다른 구성을 이용할 수도 있다. 예를 들면, 복수의 룩업 테이블과 룩업 테이블 선택부의 기능을 디지털 시그널 프로세서 등의 연산 처리 장치를 이용하여 실현하여 도 3에 나타낸 바와 같이, 변환부(205)로서 연산 처리 장치(200)를 이용하여 화상 신호와 주위광의 검출 신호를 입력하고 표시 계조를 출력하는 구성으로 하여도 무방하다. 이 구성에 따르면 적은 회로 부품을 이용하여 변환부를 구성할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 감마 계수(r)의 값을 바꾸어 비선형 보정의 특성을 변화시키고 있지만, 다른 방법에 의해 비선형 보정의 특성을 변화시킬 수도 있다. 예를 들면, 여러 가지 주위광에 대하여, 인간이 느끼는 밝기가 보정 전의 화상 신호에 대하여 선형이 되는 보정 특성을 실측함으로써 비선형 보정의 특성을 구할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 화상 신호에 대한 표시 휘도가 어떠한 특성을 갖는 표 시 장치라도, 인간이 느끼는 밝기가 보정 전의 화상 신호에 대하여 선형으로 느낄 수 있는 보정의 특성을 구할 수 있다.
(실시예 2)
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 화상 표시 장치(300)의 회로 블록도이다. 실시예 1과 같은 회로 블록에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 실시예 2가 실시예 1과 서로 다른 점은 비선형 보정의 특성을 주위광에 따라 변화시킬 뿐만 아니라 표시 장치(103)의 표시 모드에도 의존하여 변화시키고 있는 점이다. 예를 들면 PDP를 이용한 표시 장치에서는 그 구동 원리상, 표시할 수 있는 계조의 개수(이하, '계조 표시 능력'이라 함)와 표시할 수 있는 최대 휘도와의 사이에는 트레이드 오프의 관계가 있다. 그런 점에서, 표시 장치(103)의 표시 모드로서 「다이나믹 모드」,「스탠다드 모드」,「시네마 모드」 등을 설치하고, 사용자가 원하는 표시 모드를 선택할 수 있도록 설계되어 있다. 여기에서, 「다이나믹 모드」는 계조 표시 능력을 다소 희생하고 최대 휘도를 높인 표시 모드이고, 「시네마 모드」는 최대 휘도를 억제하고 계조 표시 능력을 높인 표시 모드이며, 「스탠다드 모드」는 그들의 중간적인 표시 모드이다.
인간이 느끼는 밝기의 정도는 상술한 바와 같이 주위광의 영향을 받지만, 물론 표시 장치가 표시하는 휘도에 직접적으로 영향받는다. 그리고, 인간이 느끼는 밝기의 정도를 입력 계조에 대하여 선형으로 하기 위해서는 주위광뿐만 아니라 표시 장치가 표시하는 최대 휘도에도 의존하여 비선형 보정의 특성을 변화시킬 필요 가 있다.
변환부(305)는 입력 계조에 비선형 보정을 실시하기 위한 복수의 LUT1081~10812와, 복수의 LUT1081~10812 중에서 주위광 검출부(104)의 검출 신호 및 표시 장치(103)에서 출력되는 표시 모드 신호에 기초하여 하나의 LUT를 선택하는 LUT 선택부(312)를 갖는다. 도 4에는 각각의 표시 모드에 대하여 4개의 LUT, 합계 12의 LUT를 구비한 구성을 나타내었지만, 물론 LUT의 개수는 필요에 따라 임의의 개수로 구성할 수 있다.
그리고, 동일한 표시 모드에 대해서는 주위광이 높아짐에 따라 감마 계수(r)가 작은 LUT로 전환한다. 또한, 주위광이 동일한 경우에는 「다이나믹 모드」에서는 감마 계수(r)가 큰 LUT로 전환하고, 「시네마 모드」에서는 감마 계수(r)가 작은 LUT로 전환한다.
이와 같이, 주위광뿐만 아니라, 표시 장치의 표시 모드에도 의존하여 비선형 보정의 특성을 변화시킴으로써, 사용자가 표시 모드를 전환하여 표시 장치가 표시하는 최대 휘도를 변경하여도 인간이 느끼는 밝기의 정도를 입력 계조에 대하여 거의 선형인 특성으로 되돌릴 수 있다.
또한, 실시예 2에서는 표시 장치가 표시하는 최대 휘도를 나타내는 신호로서 표시 장치(103)로부터 출력되는 표시 모드 신호를 이용하였으나, 표시 장치가 표시하는 최대 휘도를 나타내는 신호이면 다른 신호라도 상관없으며, 예를 들면 보정 전의 화상 신호의 APL을 이용하여도 무방하다. 또한, 표시 장치의 최대 휘도를 나 타내는 신호로서, 표시 모드를 나타내는 신호와 화상 신호의 APL, 이렇게 2개의 신호를 이용하여도 좋다.
또한, 실시예 2에서도 변환부(305)로서 복수의 LUT를 전환하는 구성을 나타내었으나, 비선형 보정의 특성을 변화시키는 구성이면 다른 구성을 이용하여도 무방하다. 예를 들면, 변환부(305)로서 디지털 시그널 프로세서 등의 연산 처리 장치를 이용하여, 화상 신호와 주위광의 검출 신호와 최대 휘도를 나타내는 신호를 입력하여 표시 계조를 출력하는 구성으로 할 수도 있다.
또한, 실시예 2에서도, 비선형 보정의 특성을 변화시키는 방법으로서, 감마 계수(r)가 서로 다른 복수의 LUT를 전환하였지만, 여러 가지 주위광 및 표시 장치의 최대 휘도에 대하여, 인간이 느끼는 밝기의 정도가 입력 계조에 대하여 선형이 되는 보정 특성을 실측함으로써 비선형 보정의 특성을 구할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 주위광의 영향을 받아 표시 장치의 표시 휘도가 일률적으로 상승하여도, 화상 신호에 대하여 인간이 느끼는 밝기의 특성을 선형으로 할 수 있는 화상 신호 처리 방법, 화상 신호 처리 장치 및 그것을 이용한 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 화상 신호 처리 방법, 화상 신호 처리 장치 및 화상 표시 장치는 주위광의 영향을 받아 표시 장치의 표시 휘도가 일률적으로 상승하여도 화상 신호에 대하여 인간이 느끼는 밝기의 특성을 선형으로 할 수 있기 때문에, 화상 신호에 대하여 비선형 보정을 실시하는 화상 표시 장치 등으로 유용하다.
Claims (9)
- 표시 장치에 입력하는 화상 신호에 비선형 보정을 실시하는 화상 신호 처리 방법으로서,상기 표시 장치가 설치되는 장소의 밝기에 기초하여 상기 비선형 보정의 특성을 변화시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 비선형 보정은 보정 전의 화상 신호의 r승(r>1)에 비례하는 화상 신호를 보정 후의 화상 신호로 하고,상기 표시 장치가 설치되는 장소의 밝기가 밝을수록 상기 r의 값을 작은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 비선형 보정의 특성은 인간이 느끼는 밝기가 보정 전의 화상 신호에 대하여 선형이 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
- 표시 장치에 입력하는 화상 신호에 비선형 보정을 실시하는 화상 신호 처리 방법으로서,상기 표시 장치가 설치되는 장소의 밝기와 상기 표시 장치가 표시하는 최대 휘도에 기초하여 상기 비선형 보정의 특성을 변화시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 비선형 보정은 보정 전의 화상 신호의 r승(r>1)에 비례하는 화상 신호를 보정 후의 화상 신호로 하고,상기 표시 장치가 설치되는 장소의 밝기가 밝을수록 상기 r의 값을 작은 값으로 설정하는 동시에, 상기 표시 장치가 표시 가능한 최대 휘도가 높을수록 상기 r의 값을 큰 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
- 표시 장치에 입력하는 화상 신호에 비선형 보정을 실시하는 화상 신호 처리 장치로서:상기 표시 장치가 설치되는 장소의 밝기를 검출하는 주위광 검출부; 및상기 주위광 검출부의 검출 결과를 입력함과 동시에 보정 전의 화상 신호에 비선형 보정을 실시하여 보정 후의 화상 신호로 변환하는 변환부를 구비하고,상기 변환부는 비선형 보정의 특성이 각각 다른 복수의 룩업 테이블과, 상기 주위광 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 복수의 룩업 테이블 중에서 하나의 룩업 테이블을 선택하는 룩업 테이블 선택부를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
- 표시 장치에 입력하는 화상 신호에 비선형 보정을 실시하는 화상 신호 처리 장치로서:상기 표시 장치가 설치되는 장소의 밝기를 검출하는 주위광 검출부; 및상기 주위광 검출부의 검출 결과 및 상기 표시 장치가 표시하는 최대 휘도를 나타내는 신호를 입력함과 동시에, 보정 전의 화상 신호에 비선형 보정을 실시하여 보정 후의 화상 신호로 변환하는 변환부를 구비하고,상기 변환부는 비선형 보정의 특성이 각각 다른 복수의 룩업 테이블과, 상기 주위광 검출부의 검출 결과와 상기 표시 장치가 표시하는 최대 휘도에 기초하여 상기 복수의 룩업 테이블 중에서 하나의 룩업 테이블을 선택하는 룩업 테이블 선택부를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
- 제 6항 또는 7항에 있어서,상기 복수의 룩업 테이블과 상기 룩업 테이블 선택부의 기능을 연산 처리 장치를 이용하여 실현한 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
- 제 6항 또는 7항에 기재된 화상 신호 처리 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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