KR20070028158A - Apparatus and method for controlling dynamic contrast ratio using peak level - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 동적 콘트라스트 비 제어를 위한 영상 표시 장치의 구성을 나타낸 도면1 is a diagram illustrating a configuration of an image display device for controlling dynamic contrast ratio according to the related art.
도 2는 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치를 설명하기 위한 도면2 is a view for explaining a dynamic contrast ratio control apparatus using an autocorrelation function according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 방법에서 변화하는 전후 영상의 특성 정보를 검출하는 과정을 나타내는 흐름도3 is a flowchart illustrating a process of detecting characteristic information of a before and after image changed in a dynamic contrast ratio control method using an autocorrelation function according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110: 스케일러 120: 감마보정부110: scaler 120: gamma compensation
130: LCD 패널 140: 평균계산부130: LCD panel 140: average calculation unit
150: PWM 변환부 160: 인버터150: PWM converter 160: inverter
170: 백라이트 200: 영상 프레임 변경 상태 검출부170: backlight 200: image frame change state detection unit
본 발명은 자기 상관 함수를 이용한 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling dynamic contrast ratio using an autocorrelation function using an autocorrelation function.
시청자가 영상 표시 장치를 시청하는 환경은 시청하는 영상에 따라서 변화하게 되므로 최적의 영상을 감상하기 위해서는 이러한 변화된 환경에 맞추어 색온도, 색농도, 색상, 선명도, 밝기, 명암 등에 대한 화질을 구성하는 각각의 상태에 대한 화질 설정 정보를 변경해 주어야 할 필요가 생긴다. 그러나 시청하는 환경이 변할 때마다 사용자가 그에 맞추어 화질 설정 정보를 변경하는 것은 대단히 불편하다.The environment in which the viewer views the video display device changes according to the video being viewed. Therefore, in order to enjoy the optimal video, each image that composes the image quality of color temperature, color density, color, sharpness, brightness, contrast, etc. according to the changed environment is viewed. There is a need to change the quality setting information for the status. However, whenever the viewing environment changes, it is very inconvenient for the user to change the image quality setting information accordingly.
화질 설정 정보 중 영상의 가장 밝은 부분과 가장 어두운 부분의 차이를 표현하는 것이 콘트라스트비이다. 인간의 눈이 감지하는 선명도는 동일한 화면의 밝은 부분이 얼마나 밝으면서 어두운 영역을 표현하는가에 대해서 의존적이어서, 영상 표시 장치가 스스로 화상 상태에 따라 자동으로 콘트라스트 비를 조정하도록 하고 있다. 이러한 기능을 동적 콘트라스트비(Dynamic Contrast Ratio) 제어 또는 적응적 보강(Adaptive Intensify: AI)이라 한다.Contrast ratio expresses the difference between the lightest and darkest parts of the image. The sharpness perceived by the human eye depends on how bright and dark areas of the same screen represent dark areas, allowing the image display device to automatically adjust the contrast ratio according to the image state. This function is called Dynamic Contrast Ratio control or Adaptive Intensify (AI).
도 1은 종래 기술에 따른 동적 콘트라스트 비 제어를 위한 영상 표시 장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a video display device for controlling dynamic contrast ratio according to the prior art.
종래 기술에 따른 동적 콘트라스트 비 제어를 위한 영상 표시 장치는, 도 1을 참조하면, 영상 신호의 크기를 표시장치에 표시하기 적합한 크기의 영상 신호로 변환시켜 출력하는 스케일러(110)와, 영상 신호에 대하여 사람 눈의 밝기 인식도에 대한 비선형성을 보상하여 출력하는 감마보정부(120)와, 영상 프레임의 평균 밝기 값을 계산하여 출력하는 평균계산부(140)와, 입력 신호에 대응하는 펄스 폭 변조된 신호를 출력하는 PWM 변환부(150) 및 입력신호에 동기 되는 전압과 주파수를 갖는 신호를 출력하는 인버터(160)와, 인버터의 출력에 대응하는 밝기의 광을 출력하는 백라이트(170)와, 화상을 표시하기 위한 LCD 패널(130)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the image display apparatus for controlling the dynamic contrast ratio according to the related art includes a
상기와 같이 구성되는 종래 기술에 따른 동적 콘트라스트 비 제어를 위한 영상 표시 장치의 동작을 설명한다.An operation of the video display device for controlling the dynamic contrast ratio according to the prior art configured as described above will be described.
상기 스케일러(110)는 입력되는 영상 신호를 표시장치에 표시하기 적합한 크기의 영상 신호로 변환시켜 출력한다.The
상기 평균 계산부(140)는 상기 스케일러(110)의 출력 영상 신호를 입력받아 영상 프레임의 화소에 대해 블록별로 밝기를 검출하여 그에 대한 평균 밝기 값을 계산하여 계산 결과를 직류 전압 값(DC)으로 출력한다.The average calculating
상기 PWM 변환부(150)는 상기 평균 계산부(140)의 출력을 입력받아 출력 레벨에 따른 펄스 폭 변조된 신호(PWM)를 출력한다.The
상기 감마보정부(120)는 상기 평균 계산부(140)의 출력 영상 신호와 상기 평균 계산부(140)의 출력 전압을 입력받아 영상 신호에 대하여 사람 눈의 밝기 인식도에 대한 비선형성을 보상한 영상 데이터를 LCD 패널(130)로 출력한다.The
상기 인버터(160)는 상기 PWM 변환부(150)로부터 출력되는 PWM 입력에 동기 되는 전압과 주파수를 갖는 출력을 생성하여 백라이트(170)로 출력한다.The
LCD 패널(130)은 상기 감마보정부(120)의 보정된 영상 출력과 상기 인버터 (160)의 출력레벨에 대응하는 밝기의 영상을 출력함으로써 최종적으로 표시되는 영상의 밝기를 능동적으로 조절하게 된다.The
상기 동적 콘트라스트비 제어, 즉 AI는, 입력 영상의 밝기 정보를 분석하여 백라이트 변조와 데이터 스트레치(Data Stretch)를 통하여 동적으로 C/R을 향상시키는 기술이다. 박막 트랜지스터 엘씨디(TFT-LCD) 텔레비전의 콘트라스트비 향상을 위하여 고안된 기술인 상기 AI 기능은 현재 영상의 디지털 신호의 히스토그램(Histogram)을 구하여 영상의 밝기 정보를 산출한 후 그 정보를 통하여 TFT-LCD를 구동하는 인버터의 백라이트의 밝기를 조절하는 것이다.The dynamic contrast ratio control, that is, AI, is a technology for dynamically improving C / R by analyzing brightness information of an input image and performing backlight modulation and data stretch. The AI function, a technology designed to improve the contrast ratio of TFT-LCD televisions, obtains a histogram of the digital signal of the current image, calculates brightness information of the image, and drives the TFT-LCD through the information. It is to adjust the brightness of the backlight of the inverter.
이러한 일련의 과정을 통하여 루미넌스(luminance)가 높은 영상에서는 밝은 광학 조명을 제공하고 루미넌스가 낮은 영상 신호에서는 어두운 광학 조명을 제공하여 적응적인 CR 향상의 기술을 제고하게 된다. 이는 백라이트의 빛을 이용하는 투과형 소자를 이용하는 TFT-LCD에서 LCD에 생성되는 영상에 의한 효과에 부가적으로 빛의 밝기를 조절하여 특히 어두운 화면에서 효과적인 영상 구현을 할 수 있게 된다.Through this series of processes, adaptive optical enhancement is provided by providing bright optical illumination in high luminance images and dark optical illumination in low luminance image signals. In addition, the TFT-LCD using the transmissive element using the light of the backlight adjusts the brightness of the light in addition to the effect of the image generated on the LCD, thereby enabling an effective image implementation on a particularly dark screen.
상술한 AI 기능은 화면의 장면 변화가 적고 조명의 변화의 비율이 낮은 영상의 경우에는 서서히 백라이트의 빛이 조절되어 시청자가 자연스럽게 향상된 성능의 영상을 제공받을 수 있지만, 영상의 변화율이 높은 경우에 있어서는 부자연스러운 결과를 초래할 수 있다.In the above-described AI function, in case of an image having a small change in scene and a low rate of change in the light, the backlight light is gradually adjusted so that the viewer can be naturally provided with an improved performance, but in a case where the change rate of the image is high It can have unnatural consequences.
이러한 단점은 특히 AI 처리를 위한 히스토그램 산출 블록 및 처리 과정에서 발생하는 지연 시간으로 인하여 더욱 문제시된다. 즉, 조명 변화가 확연하게 발생 하는 빈도가 높은 영상의 경우 조명 변화 이후 뒤늦게 갑작스러운 백라이트의 밝기가 변화하는 문제가 발생하게 된다.This drawback is particularly problematic due to the histogram calculation block for AI processing and the delay time that occurs during processing. That is, in the case of an image having a high frequency of the lighting change that occurs clearly, a problem of suddenly changing the brightness of the backlight after the lighting change occurs.
따라서, 영상의 루미넌스 정보를 적분 기법을 기반으로 한 히스토그램으로 분석하여 영상 전체의 밝기 정보를 산출하는 과정만으로 AI 기능을 구현하는 것은 구현 과정에서 발생하는 문제로 인한 성능의 한계를 나타내고 있다.Therefore, implementing the AI function by analyzing the luminance information of the image using a histogram based on an integration technique and calculating brightness information of the entire image represents a performance limitation due to problems occurring in the implementation process.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 단순히 현재 영상의 밝기 정보와 함께 유사 장면에서 급격히 조명의 변화만 발생하는 경우, 완전한 장면의 전환 시점인 경우, 그리고 점차적인 영상의 변화의 경우와 같은 영상 상태 등에 대한 추가적인 정보를 반영하여 적응적인 영상 보강을 구현할 수 있는 자기 상관 함수를 이용한 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.In order to solve the above problem, the present invention simply changes the illumination in a similar scene together with the brightness information of the current image, the transition state of a complete scene, and an image state such as a gradual change of the image. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling dynamic contrast ratio using an autocorrelation function using an autocorrelation function that can implement adaptive image reinforcement by reflecting additional information.
또한, 본 발명을 급격한 조명 변화가 잦은 경우는 부자연스러운 백라이트의 변화를 방지하고, 완전한 장면의 전환 시점에는 백라이트 변화의 신뢰성 향상을 위해 대기하는 시간을 최소화하여 즉각적인 백라이트의 조절을 구현하고, 점차적인 영상의 변화의 경우는 기존의 처리 프로세스에 입각하여 적응적인 영상 보강을 구현할 수 있는 자기 상관 함수를 이용한 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, the present invention prevents an unnatural backlight change in case of a sudden change in illumination, and minimizes the waiting time to improve the reliability of the backlight change at the time of a complete scene change, thereby implementing immediate backlight adjustment. In the case of image change, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for controlling dynamic contrast ratio using an autocorrelation function using an autocorrelation function capable of implementing adaptive image reinforcement based on an existing processing process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치는, 스케일러에서 출력되는 영상 신호에 대하여 사람 눈의 밝기 인식도에 대한 비선형성을 보상하여 출력하는 감마보정부와, 상기 스케일러 출력 영상 프레임의 평균 밝기 값을 계산하여 출력하는 평균계산부와, 상기 평균계산부의 출력 신호에 대응하는 펄스 폭 변조된 신호를 출력하는 PWM 변환부와, 상기 스케일러에서 출력되는 영상 프레임 전후의 변화 상태를 분석하여 출력하는 영상 프레임 변경 상태 검출부와, 상기 영상 프레임 변경 상태 검출부의 출력에 따라 상기 PWM 변환부의 출력에 동기 되는 주파수의 전압을 조정하여 출력하는 인버터 및 상기 인버터의 출력에 대응하는 밝기의 광을 LCD 패널로 출력하는 백라이트를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.A dynamic contrast ratio control apparatus using an autocorrelation function according to the present invention for achieving the above object comprises: a gamma correction unit for compensating and outputting nonlinearity of brightness perception of a human eye with respect to an image signal output from a scaler; An average calculator for calculating and outputting an average brightness value of a scaler output image frame, a PWM converter for outputting a pulse width modulated signal corresponding to the output signal of the average calculator, and a change before and after the image frame output from the scaler An image frame change state detector for analyzing and outputting a state, an inverter for adjusting and outputting a voltage at a frequency synchronized with the output of the PWM converter according to the output of the image frame change state detector, and a brightness corresponding to the output of the inverter It is configured to include a backlight for outputting light to the LCD panel It shall be.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 방법은, 현재 영상의 밝기 정보와 변화하는 전후 영상의 특성 정보를 함께 이용하여 적응적 영상 보강을 수행하는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, a dynamic contrast ratio control method using an autocorrelation function includes performing adaptive image reinforcement using a combination of brightness information of a current image and characteristic information of a changing front and rear image. It features.
상기 변화하는 전후 영상의 특성 정보는, 유사 장면에서 급격히 조명의 변화만 발생하는 영상 상태와, 완전한 장면의 전환 시점의 영상 상태 및 점차적인 영상의 변화 상태 정보 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.The changing characteristic information of the before and after image may include an image state in which only a sudden change in illumination occurs in a similar scene, an image state at a time of switching a complete scene, and gradually change state information of an image.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 방법은, 영상 프레임간 휘도 성분의 히스토그램 차이와 자동상 관계수를 비교하여 장면전환 상태인지를 판단하는 제1 판단 단계와, 상기 판단 결과 장면전환이 아닌 경우에 연속적인 프레임간의 엔트로피 차이를 이용하여 점진적 장면 변화 상태인지를 판단하는 제2 판단 단계와, 상기 판단 결과 점진적 장면 변화가 아닌 경우에는 히스토그램 변화량의 차이를 이용하여 급격한 조명 변화 상태인지를 판단하는 제3 판단 단계 및 상기 판단 결과에 따른 각각의 영상 상태에 따라 백라이트의 출력을 제어하는 인버터의 출력 방식을 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A dynamic contrast ratio control method using an autocorrelation function according to the present invention for achieving the above object comprises a first determination step of determining whether the scene transition state by comparing the histogram difference of the luminance component between the image frame and the auto-correlation coefficient; A second determination step of determining whether the scene is in a gradual scene change state using entropy differences between successive frames when the scene is not a scene change; and a difference in the histogram change amount when the result is not a gradual scene change. And a third determination step of determining whether the lighting change state is sudden and controlling an output method of the inverter controlling the output of the backlight according to each image state according to the determination result.
상기 제3 판단 단계에서 급격한 조명 변화 상태가 아닌 경우에는 일반 동영상 화면으로 판단하여 일반적인 동적 콘트라스트비 제어 방식을 적용하는 것을 특징으로 한다.In the third determination step, when it is not a sudden lighting change state, it is determined as a general video screen, and a general dynamic contrast ratio control method is applied.
바람직하게는 장면 전환이라고 판단되는 경우에, 현재 히스토그램 값에 대하여 즉각적인 VBR 출력을 발생하여 인버터 회로에 즉시 변경된 백라이트 구동 전압을 적용시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, when it is determined that the scene change, the instantaneous VBR output is generated with respect to the current histogram value to apply the changed backlight driving voltage to the inverter circuit immediately.
바람직하게는 점진적 장면 변화 상태라고 판단되는 경우에 AI 신뢰성 보장 알고리즘에 따라 회로를 동작시키며 VBR 출력의 응답 속도를 느리게 설정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, when it is determined that the scene is gradually changed, the circuit is operated according to the AI reliability guarantee algorithm, and the response speed of the VBR output is set to be slow.
바람직하게는 급격한 조명 변화가 계속되는 상태라고 판단되는 경우에 동적 콘트라스트비 제어 기능에 의한 VBR 출력 레벨을 서서히 변화하도록 보간 응답 계수를 최대로 설정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the interpolation response coefficient is set to the maximum so as to gradually change the VBR output level by the dynamic contrast ratio control function when it is determined that the rapid lighting change continues.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라 스트비 제어 장치 및 방법에 의하면, 백라이트의 밝기 조절의 속도와 응답 시간을 현재의 영상에 따라 적응적으로 처리함에 따라 효과적인 AI 기능을 구현할 수 있다. 이에 따라서 향상된 성능의 AI 기능 구현으로 동적 콘트라스트비 향상의 장점을 얻으면서 자연스러운 영상 처리의 효과를 얻을 수 있게 된다.According to the apparatus and method for controlling the dynamic contrast ratio using the autocorrelation function according to the present invention configured as described above, an effective AI function is provided by adaptively processing the speed and response time of brightness adjustment of the backlight according to the current image. Can be implemented. As a result, the AI function with improved performance can achieve the advantages of the dynamic contrast ratio and the natural image processing effect.
이하에서 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치 및 방법에 대하여 실시 예를 들어 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for controlling a dynamic contrast ratio using an autocorrelation function according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 방법에서 변화하는 전후 영상의 특성 정보를 검출하는 과정을 나타내는 흐름도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an apparatus for controlling dynamic contrast ratio using an autocorrelation function according to the present invention, and FIG. 3 illustrates characteristic information of a before and after image changed in the method for controlling dynamic contrast ratio using an autocorrelation function according to the present invention. It is a flowchart which shows a process of detecting.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치는, 스케일러(110)에서 출력되는 영상 신호에 대하여 사람 눈의 밝기 인식도에 대한 비선형성을 보상하여 출력하는 감마보정부(120)와, 상기 스케일러(110) 출력 영상 프레임의 평균 밝기 값을 계산하여 출력하는 평균계산부(140)와, 상기 평균계산부(140)의 출력 신호에 대응하는 펄스 폭 변조된 신호를 출력하는 PWM 변환부(150)와, 상기 스케일러(110)에서 출력되는 영상 프레임 전후의 변화 상태를 분석하여 출력하는 영상 프레임 변경 상태 검출부(200)와, 상기 PWM 변환부의 출력에 동기 되는 주파수의 전압을 상기 영상 프레임 변경 상태 검출부(200)의 출력에 따라 조정하여 출력하는 인버터(160) 및 상기 인버터(160)의 출력에 대응하는 밝기의 광을 LCD 패널로 출력하는 백라이트(170)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the apparatus for controlling the dynamic contrast ratio using the autocorrelation function according to the present invention includes a gamma correction unit for compensating and outputting nonlinearity of brightness recognition degree of a human eye with respect to an image signal output from the
상기 스케일러(110)는 입력되는 디지털 영상 신호의 크기를 표시장치인 LCD 패널(130)에 표시하기 적합한 크기의 영상 신호로 변환시켜 출력한다. 상기 표시 장치로 사용된 LCD 패널(130)은 하나의 예시일뿐 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)과 같은 다른 영상 표시 장치를 사용하는 것도 가능하다.The
상기 평균 계산부(140)는 상기 스케일러(110)의 출력 영상 프레임을 국부 영역으로 나눈 각 블록별로 탐색하여 영상 프레임에 대한 평균 밝기 값을 검출하여 영상 밝기를 조정하기 위한 신호를 출력한다.The
상기 PWM 변환부(150)는 상기 평균 계산부(140)의 출력을 입력받아 입력 레벨에 따른 펄스 폭 변조된 신호(PWM)를 출력한다.The
상기 감마보정부(120)는 상기 평균 계산부(140)의 출력을 입력받아 상기 스케일러(110)에서 출력되는 영상 신호에 대하여 사람 눈의 밝기 인식도에 대한 비선형성을 보상한 영상 데이터를 LCD 패널(130)로 출력한다.The
상기 영상 프레임 변경 상태 검출부(200)는 상기 스케일러(110)에서 출력되는 영상 신호의 프레임 전후의 변화 상태를 분석하여 영상 프레임 변화 상태에 따라 인버터의 출력을 제어하는 신호를 출력한다.The image frame
상기 인버터(160)는 상기 PWM 변환부(150)의 출력에 대응되는 일정한 주파수의 전압을 상기 영상 프레임 변경 상태 검출부(200)의 제어에 따라 출력하여 LCD 패널(130)의 밝기를 조절함으로써 최종 출력 영상은 영상 프레임 변화 상태에 적응적으로 영상 보강이 이루어져서 자연스러운 상태의 화면으로 출력된다.The
상기와 같은 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제 어 장치에서 본 발명에 따른 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 방법이 적용되는 실시 예를 도 3을 참조하여 설명한다.An embodiment in which the dynamic contrast ratio control method using the autocorrelation function according to the present invention is applied to the dynamic contrast ratio control apparatus using the autocorrelation function according to the present invention will be described with reference to FIG. 3. .
도 3에 도시된 바와 같이, 영상 표시 장치가 동작을 시작하게 되면 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 방법을 수행하기 위해서는 먼저 영상 프레임간 휘도 성분의 히스토그램 차이와 자동상관계수를 비교하여 장면전환 상태인지를 판단하게 된다.As shown in FIG. 3, when the image display apparatus starts to operate, in order to perform the dynamic contrast ratio control method using the autocorrelation function according to the present invention, the histogram difference and the autocorrelation coefficient of the luminance component between image frames are first compared. It is determined whether the scene transition state.
이를 위해 R, G, B 포맷의 영상신호가 YCbCr 포맷의 영상신호로 변환한다(S311). 이어서 YCbCr 포맷으로 변환된 영상 신호 중에서 휘도(Y) 성분의 히스토그램을 비교하여(S312), Autocorrelation(자기상관)을 얻는다(S313). 이후, 현재 히스토그램의 차(TAC)와 Ac(Autocorrelation)를 비교한다(S314).To this end, the R, G, B format video signals are converted into YCbCr format video signals (S311). Subsequently, the histogram of the luminance (Y) component is compared among the video signals converted into the YCbCr format (S312) to obtain an autocorrelation (Self-correlation) (S313). Thereafter, the difference between the current histogram (TAC) and Ac (Autocorrelation) is compared (S314).
어떤 시간에서의 신호 값과 다른 시간에서의 신호 값과의 상관성을 나타내는 것으로의 자기상관함수에 윈도우를 적용하여 자기상관을 산출한다. 영상 프레임에 대한 자기 상관을 구하는 방법에 대해서는 일반적으로 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The autocorrelation is calculated by applying a window to the autocorrelation function that represents the correlation between the signal value at one time and the signal value at another time. Since a method of obtaining autocorrelation for an image frame is generally known, a detailed description thereof will be omitted.
이와 같이 본 발명에서는 히스토그램의 차이를 이용하여 장면전환 여부인지를 판단하기 위해 자기 상관을 이용한다. 영상의 변화가 없는 경우 히스토그램의 차는 거의 변화가 없다. 즉 같은 장면(Scene)의 경우 전 후의 영상 프레임의 영상의 히스토그램은 변화가 없다. 이와 같은 경우에 자기상관을 구한 값은 현재 히스토그램 차와 비교하면 비슷한 값이 나온다.As described above, in the present invention, autocorrelation is used to determine whether the scene is changed by using the difference in the histogram. If there is no change in the image, the difference in the histogram is almost unchanged. That is, in the same scene, the histogram of the image of the image frame before and after is not changed. In this case, the autocorrelation value is similar to the current histogram difference.
그러나 갑작스럽게 영상이 변할 경우 자기상관을 구한 값과 현재 히스토그램 차와 비교하면 값이 크게 변한다. 그리고 검은 영상이다가 서서히 밝아지면서 영상이 뚜렷해지는 경우 히스토그램 차를 보면 크게 증가했다가 서서히 떨어지게 된다.However, if the image suddenly changes, the value changes significantly compared to the value obtained from autocorrelation and the current histogram difference. If the image becomes clear as it gradually becomes brighter than the black image, the histogram difference greatly increases and then gradually falls.
마찬가지로 zoom in/out 같이 영상이 변하면 히스토그램 차가 점점 증가한다. 그 때의 자기상관 값도 역시 증가한다. 그 두 개의 값을 비교하면 차이가 크게 나지 않기 때문에 zoom in/out과 장면 전환을 구별할 수 있다.Likewise, when the image changes, such as zoom in / out, the histogram difference gradually increases. The autocorrelation value at that time also increases. Comparing the two values does not make much difference, so you can distinguish between zoom in / out and scene transition.
상기 비교 결과(S315), TAC가 Ac 보다 크면 장면 전환 상태라고 판단한다(S320). 이와 같이 장면 전환이라고 판단되는 경우에는, 현재 히스토그램 값에 대하여 즉각적인 VBR 출력을 발생하여 인버터 회로에 즉시 변경된 백라이트 구동 전압을 적용시키게 된다.As a result of the comparison (S315), if the TAC is larger than Ac, it is determined that the scene change state (S320). In this case, when it is determined that the scene change, the instantaneous VBR output is generated with respect to the current histogram value to immediately apply the changed backlight driving voltage to the inverter circuit.
그러나 상기 비교 결과(S315), 전체 자기 상관(TAC)이 자기 상과(Ac) 보다 크지 않으면, 즉, 장면전환 상태가 아닌 경우에는 연속적인 프레임간의 엔트로피 차이를 이용하여 점진적 장면 변화 상태인지를 판단하게 된다.However, if the comparison result (S315), the total autocorrelation (TAC) is not greater than the self image (Ac), that is, if not in the scene transition state, it is determined whether the progressive scene change state by using the entropy difference between successive frames Done.
이를 위해 먼저 영상 프레임의 엔트로피를 분석한다(S331). 영상 프레임의 엔트로피를 구하는 방법에 대해서는 일반적으로 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.To this end, first, the entropy of the image frame is analyzed (S331). Since a method of obtaining entropy of an image frame is generally known, a detailed description thereof will be omitted.
통상의 방식에 따라 영상 프레임의 엔트로피를 구하게 되면 현재 영상의 복잡성을 산출하기 위하여 현재 엔트로피 값과 이전 엔트로피 값을 서로 비교한다(S332).When the entropy of the image frame is obtained according to a conventional method, the current entropy value and the previous entropy value are compared with each other in order to calculate the complexity of the current image (S332).
동영상에서는 연속되는 두 프레임간의 엔트로피 차이를 측정하여 프레임 차이를 판별한다. 갑작스런 조명 변화가 생겼을 때 컬러 히스토그램의 분포는 크게 차이가 난다. 그러나 물체나 배경, 혹은 영상 전체의 밝기 변화가 생기더라도 그 영상의 복잡도는 크게 변하지 않기 때문에 엔트로피 값이 크게 변하지 않는다. 따라서 연속되는 두 프레임간의 엔트로피 차이를 사용하면 조명 변화를 인한 영상의 변화와 장면 전환을 구별할 수 있다.In the video, the frame difference is determined by measuring an entropy difference between two consecutive frames. The distribution of color histograms differs significantly when there are sudden changes in lighting. However, even if the brightness of the object, the background, or the entire image changes, the complexity of the image does not change significantly, so the entropy value does not change significantly. Therefore, by using the entropy difference between two consecutive frames, it is possible to distinguish between a change in an image and a scene change caused by a change in lighting.
그러나, 갑작스러운 조명 변화에 대해서는 구별력이 있으나, fade처럼 점점 어두워지거나 점점 밝아지는 화면에 대해서는 장면 전환과 변별력이 없다. 따라서 엔트로피의 변화량 D_total 이 임계값을 넘을 때는 장면 전환의 시점 혹은 fade의 경우이며 급격한 조명 변화에 대해서는 체크하지 않는다.However, while there is a distinction between sudden lighting changes, there is no distinction between scene transitions and darker or brighter screens such as fade. Therefore, when the amount of change of entropy D_total exceeds the threshold, it is a case of a scene change point or fade and the sudden change of lighting is not checked.
즉, 상기 비교 결과(S232), 전체 엔트로피 변화량(TDE)이 엔트로피 변화량(DE) 보다 크면 점진적 장면 변화(Fade / Zoom) 상태로 판단한다(S340).That is, when the comparison result (S232), the total entropy change amount (TDE) is greater than the entropy change amount (DE), it is determined as a progressive scene change (Fade / Zoom) state (S340).
이와 같이 점진적 장면 변화(Fade / Zoom) 상태 즉, Fade in/out 또는 Zoom in/out 상태라고 판단되는 경우에는 AI 신뢰성 보장 알고리즘에 따라 회로를 동작시키며 VBR 출력의 응답 속도를 느리게 설정하고 경우에 따라서 Fade / Zoom 속도에 반비례하도록 설정한다.In this case, if it is determined that the progressive scene change (Fade / Zoom) state, that is, the fade in / out or zoom in / out state, the circuit operates according to the AI reliability guarantee algorithm, and the response speed of the VBR output is set to be slow and in some cases Set to inversely proportional to the Fade / Zoom speed.
그러나, 상기 비교 결과(S232) 점진적 장면 변화가 아닌 경우에는,즉 TDE 가 DE 보다 크지 않으면, 히스토그램 변화량의 차이를 이용하여 급격한 조명 변화 상태인지를 다시 판단하게 된다. 이를 위해 히스토그램 변화량을 연산한다(S351).However, if the comparison result (S232) is not a gradual scene change, that is, if the TDE is not greater than DE, it is again determined whether the state of sudden illumination changes by using the difference in the histogram change amount. For this purpose, the histogram change amount is calculated (S351).
연산 결과 구해진 히스토그램 변화량(DH)과 전체 히스토그램 변화량(TDH)의 비교 결과(S352), 히스토그램 변화량(DH)이 전체 히스토그램 변화량(TDH) 보다 크면 급격한 조명 변화로 판단한다(S360).When the result of the comparison between the histogram change amount DH and the total histogram change amount TDH obtained as a result of the calculation (S352) and the histogram change amount DH is greater than the total histogram change amount TDH (S360), it is determined as a sudden lighting change.
급격한 조명 변화가 계속되는 경우, 백라이트의 구동 전압 변경을 보류하여 부자연스러운 AI 동작을 방지한다. 이 경우 동적 콘트라스트비 제어(AI) 기능의 VBR 출력 레벨을 서서히 변화하도록 보간 응답 계수를 최대로 설정한다.If a sudden change in illumination continues, it will hold back the drive voltage change in the backlight to prevent unnatural AI behavior. In this case, the interpolation response coefficient is set to the maximum so that the VBR output level of the dynamic contrast ratio control (AI) function is gradually changed.
그러나, 상기 비교 결과(S352) 히스토그램 변화량(DH)이 전체 히스토그램 변화량(TDH) 보다 크지 않으면 일반 동영상으로 판단한다(S370).However, if the histogram change amount DH is not greater than the total histogram change amount TDH as a result of the comparison (S352), it is determined as a normal video (S370).
이와 같이 일반 동영상인 경우에는 영상의 히스토그램 변화는 적고 움직임만이 존재하는 형태이므로 일반적인 동적 콘트라스트비 제어 방식이 적용되는 정상 모드(normal mode)의 AI 기능을 구현한다.In the case of a normal video as described above, since the histogram change of the image is small and only motion exists, the AI function of a normal mode to which a general dynamic contrast ratio control method is applied is implemented.
이와 같이, 상기 판단 결과에 따른 각각의 영상 상태에 따라 백라이트의 출력을 제어하는 인버터의 출력 방식을 제어함으로써 최종 출력 영상은 영상 프레임 변화 상태에 적응적으로 영상 보강이 이루어져서 자연스러운 상태의 화면으로 출력된다.As such, by controlling the output method of the inverter for controlling the output of the backlight according to each image state according to the determination result, the final output image is adaptively reinforced to the image frame change state and is output as a natural state screen. .
이상에서 본 발명에 따른 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 기술적 사상의 기초를 벗어나지 않고 변경 및 수정을 하더라도 본 발명에 포함되는 것이며, 그러한 사실은 당업자에게 자명할 것이다.In the above, the apparatus and method for controlling the dynamic contrast ratio using the autocorrelation function according to the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention. Therefore, changes and modifications are included in the present invention without departing from the spirit of the invention, such facts will be apparent to those skilled in the art.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 자기 상관 함수를 이용한 동적 콘트라스트비 제어 장치 및 방법에 따르면 백라이트의 밝기 조절의 속도와 응답 시간을 현재의 영상에 따라 적응적으로 처리함에 따라 효과적인 AI 기능을 구현할 수 있다.According to the apparatus and method for controlling the dynamic contrast ratio using the autocorrelation function according to the present invention, an effective AI function can be realized by adaptively processing the speed and response time of brightness adjustment of the backlight according to the current image. .
이에 따라서 향상된 성능의 AI 기능 구현으로 동적 콘트라스트비 향상의 장점을 얻으면서 자연스러운 영상 처리의 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.Accordingly, there is an advantage that a natural image processing effect can be obtained while gaining an advantage of improving dynamic contrast ratio by implementing AI function with improved performance.
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