KR20070114163A - 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하기위한 방법 및/또는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정(LCD) 판넬에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하기 위한 방법 및/또는 장치에 관한 것으로서, 상기 방법은 상기 후방-발광 램프의 조정 신호(P_{E ,i+1})가 감소/증가할 때 디스플레이된 이미지의 대비를 증가/감소시키기 위하여 목표 전력값(P_T)에 의존하여 상기 판넬의 후방-발광 램프의 조정 신호(P_{E ,i+1})를 생성하고 상기 후방-발광 램프의 조정 신호(P_{E ,i+1})에 의존하여 이미지 대비의 제어 신호(C_E,i+1)를 생성하기 위한 단계들을 포함한다.

Description

스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하기 위한 방법 및/또는 장치{METHOD AND/OR APPARATUS TO IMPROVE THE VISUAL PERCEPTION OF AN IMAGE DISPLAYED ON A SCREEN}

본 발명은 스크린, 특히 액정 스크린(LCD:Liquid Crystal Display) 상에 디스플레이된 이미지들의 시각 인식개선하기 위한 방법 및/또는 장치에 관한 것이다.

특히 본 발명은 LCD 스크린 상에 디스플레이된 어두운 이미지들, 즉 낮은-명도 이미지의 시각 인식을 향상시킨 방법 및/장치에 관한 것이다. 알려진 바대로, LCD 스크린은 백색광 소스인 후방 조명 램프를 이용하여 조사된다.

LCD 스크린 상에 이미지들을 디스플레이할 때, 후방 조명 램프에 의해 생성된 광의 일부는 오프(off)될 픽셀들을 통해 LCD 스크린을 통과한다. "광 누설" 이라 불리는 이러한 현상은 스크린 대비율, 즉 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 밝은 색조와 어두운 색조 간의 비율을 감소시키는 결과를 갖는다. 종래 기술에 따르면, 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 인식을 개선할 수 있는 방법 및/또는 장치기 공지되어 있다.

예컨대, PCT 국제특허출원 WO 2004/04293은 다수의 파라미터들의 값을 측정함으로써 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 인식을 개선하는 방법을 개시하며, 상기 파라미터는 프레임의 명도와 단일 픽셀들의 명도를 포함한다. 측정된 파라미터의 값들과 관련하여, 조정 회로는 전체 명도 제어 신호와 국부적인 명도 제어 신호를 생성한다. 전체적인 조정은 광학 다이어프램을 이용하여 수행된다.

예컨대, 미국특허출원 US 2001/0033260는 액정 판넬, 액정 판넬을 조명하기 위한 후방-발광 램프, 프레임의 조명 특성을 검출하기 위한 섹션, 및 프레임의 조명 특성에 따라 후방-발광 램프에 의해 생성된 광을 조정하기 위해 후방-발광 램프를 제어하기 위한 섹션을 포함하는 액정 디스플레이(LCD) 소자를 개시한다.

그러나, 이들 방법은 이들이 단일 이미지 프레임의 분석에 기초하고 이에 따른 이미지 조정을 제공한다는 점에서, 디스플레이될 이미지들의 씬(scenic) 내용의 전개를 고려하지 않는다.

따라서, 씬 내용의 갑작스런 변화가 예컨대 태양광 풍경에서 거의 빛이 없는 실내 환경 또는 야간 씬으로의 씬 변화 동안에 발생할 때, 공지 기술에 따른 방법은 이러한 갑작스런 변화에 대한 인간 눈의 현저한 민감성을 고려하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하기 위한 방법 및/또는 장치를 제공하는 것이며, 상기 방법 및/또는 장치는 효과적이며 이러한 이미지의 씬 내용에 따라 작동한다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 청구항들에서 개시된 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 제 1 태양에 따르면, 최대 이용가능 램프 전력을 사용할 필요가 없이 보다 높은 대조비를 얻기 위한 후방-조명 램프 전력 조정 및 대조비 조정을 사용하는 방법 및/또는 장치가 제시된다.

따라서 본 발명에 따른 방법 및/또는 장치는 가장 어두운 씬일 때 즉, 이미지 막대그래프가 최저 조명 레벨을 향해 균형이 맞지 않을 때 작동한다. 이러한 경우, 실제로 후방-조명 램프 전력을 감소시키는 것이 가능하고, 이로써 검은색의 레벨을 낮추며, 신호여 영향을 줌으로써, 특히 대조비를 증가시킴으로써 중간 조명 레벨을 회복시킨다.

상기 방법 및/또는 장치는 어두운 씬에서 작동하기 때문에, 대조비 증가의 결과로서 포화될 수 있는 백색 레벨은 관련된 모사품을 만들지 않으며, 이미지들은 보다 많이 대비될 때 관찰자에 의해 바람직하게 인식될 것이다.

본 발명에 따른 상기 방법 및/또는 장치는 관찰자에 의해 인식될 수 있는 이미지의 명도의 점진적 변화를 제공하여, 이러한 명도 변화가 교란 깜박임으로서 관찰자에게 인식되지 않게 한다.

특히, 본 발명에 따른 방법 및/또는 장치는 이미지의 씬 변화 동안, 예컨대 태양광 풍경에서 빛이 거의 없는 실내 환경 또는 야간 씬으로 변화가 존재할 때 발생하는 명도 변화를 고려한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 본 발명에 따른 방법을 구현하는 액정 판넬과 상기 액정 판넬이 고정되는 액정 스크린이 하기에 개시된다.

상기 목적은 도면을 참조한 본 발명에 따른 방법 및/또는 장치의 상세한 설명으로부터 자명하게 나타날 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법 및/또는 장치를 구현하는 구조의 기본도이다.

도 2는 본 발명에 따른 방법 및/또는 장치에 사용되는 분석 및 조정 블록의 블록도이다.

도 3은 도 2의 분석 및 조정 블록에 포함된 제어 블록의 세부 동작을 도시하는 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 방법 및/또는 장치에 사용된 표에 저장된 그래프 값을 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 방법 및/또는 장치를 구현하는 구조의 기본도를 도시하며, 이미지 프레임(H)은 분석 및 조정 블록(1)에 의해 수신되고, 이미지 조정 블록(1)은 다수의 이미지 프레임(H)을 분석하고 도시되지 않은 액정 판넬(LCD)의 후방-발광 램프의 전력을 조정하는 신호(P_{E ,i+1})와 상기 판넬이 고정되며 역시 도시되지 않은 스크린 상에 디스플레이될 이미지의 대조를 조정하는 신호(C_E,i+1)를 출력한다.

신호(P_{E ,j+1} 및 C_E,i+1)는 후방-발광 램프의 전력 조정 회로(2) 및 이미지 대조 제어 회로(3)로 각각 전송된다.

도 2는 분석 및 조정 블록(1)을 상세히 도시하는데, 분석 및 조정 블록(1)은 프레임(H)의 공간 평균화 휘도를 계산하는 블록(4); 바람직하게 8비트인 2^N 셀(5a ... 5n)로 구성된 슬라이딩 레지스터(5) - 여기서 N은 정수임 - ; 현재 프레임(y_i)의 평균 휘도와 이전 프레임의 평균 휘도의 평균 사이의 차이의 절대값을 계산하기 위한 것으로서, 제 1 가산기(7), 레지스터(9), 분할기(11), 제 2 가산기(13) 및 상기 절대값을 계산하는 모듈(15)로 구성된 모듈; 및 하기에서 그 동작을 상세히 설명할 제어 블록(17)을 포함한다.

상기 분석 및 조정 블록(1)은 전용 마이크로프로세서에서 구현되거나 LCD 판넬의 전용 마이크로프로세서를 프로그래밍함으로써 제공될 수 있다. 시점(i)에서 프레임(H)의 평균 휘도(y_i)의 값은 NTSC 및 PAL로 개시된 것처럼 주요색(R,G,B)의 값으로부터 얻어지며, 하기 공식에 따라 주요 색(R,G,B) 및 백색에 대한 기준 색도를 설정한다:

y_i = 0.299·R + 0.587·G + 0.114·B

실제로, 상기 분석 및 조정 블록(1)은 하기와 같이 동작한다.

각각의 프레임(H)에서, 프레임(H)의 평균 휘도(y_i)는 먼저 블록(4)에서 계산된다. 다음에, 값(y_i)은 슬라이딩 레지스터(5)에 입력된다.

가산기(7)는 슬라이딩 레지스터(5)의 모든 셀의 합(S_i)을 계산한다. 이러한 합(S_i)은 레지스터(9)에 저장되고 값(S_i/2^N)을 출력하기 위해 분할기 블록(11)에 의해 2^N으로 나누어진다. 이러한 값은 가산기(13)에서 현재 프레임(y_i)의 평균 휘도 의 값에서 차감된다. 블록(15)에서, 블록(13)의 출력에서 값의 절대값은 블록(15)이 값(d_i=│S_i/2^N-y_i)│)을 출력하도록 계산된다.

값(d_i)은 현재 프레임의 평균 휘도(y_i)와 이전 프레임의 평균 휘도의 평균 사이의 차이를 나타낸다. 따라서 값(d_i)은 현재 프레임(i)의 휘도와 2^N 이전 프레임의 휘도 사이의 근접성을 나타내는 지표이다. 실제로, 분석 및 조정 블록(1)은 프레임과 이전 프레임의 차이 휘도의 검출기로서 기능한다.

제어 블록(17)은 슬라이딩 레지스터(5)의 모든 셀(5a ... 5n)을 y_i 로 설정하는 명령 신호(RESET)을 생성할 수 있다. 이러한 설정의 유용성은 하기 설명에서 자명하게 나타난다.

도 3과 4는 제어 블록(17) 내에서 사용되는 값을 함수로 표현한 그래프와 제어 블록(17)의 동작을 설명하는 블록도를 각각 상세히 예시한다.

제어 블록(17)은 블록(15)의 출력으로부터 신호(d_i)를 수신하고 후방-발광 램프의 전력 조정 신호(P_{E ,i+1})와 대조 제어 신호(C_E,i+1)를 출력한다.

제어 블록(17) 내에서, 램프의 전력(PT) 및 대비(CT)에 대한 "목표" 값이 설정된다.

램프의 전력 및 대비에 대한 "목표"값은 영화 씬의 넓은 범위를 분석함으로써 경험적으로 결정된 기능에 따라 한정된다.

이러한 분석에 따르며, 모든 씬은 "밝음" 또는 "어두움"으로 경험적으로 분류되고 이들 각각에 대해 휘도의 평균 레벨이 검출된다.

밝은 씬과 어두운 씬 사이의 식별 레벨은 대략 20 IRE(1 IRE=7.143 mV)의 비교적 낮은 평균 휘도 레벨에 위치한다.

R,G,B의 높은 레벨은 통상적으로 10 IRE 아래에서 검출되지 않고, 그래서 램프 전력을 현저히 감소시키면서, 포화로 인한 심한 모사품 없이 이미지 대비를 비례적으로 증가시킬 수 있다.

마지막으로 40 IRE 의 평균값 이상에서, 씬들은 밝음을 나타내고 어두운 색의 깊이를 증가시키기 위해 램프 전력을 감소시킬 필요가 없다.

이러한 관찰 결과에 기초하여, 비선형 함수(Fx)는 도 4에 도시된 것처럼 정의되며, 도 4는 후방-발광 램프의 발광 레벨에 대해 공간 및 시간으로 평균화된 휘도 레벨을 맵핑한 것이다.

함수(Fx)는 검색표(F[·])에 저장된다.

실제로 램프를 완전히 오프(도 4에서 값 0)시키는 것이 이치에 맞지 않기 때문에, 도 4의 X축에서의 값은 하기 함수를 통해 간격[0,100]으로부터 전력 값 간격[P_min, P_max]으로 선형적으로 다시 맵핑된다:

P(P')=P_min + P'(P_max - P_min)/100

여기서 P_min은 0보다 큰 정수이다.

협약에 따라 P_T∈[0,100]를 정의한다. 이러한 값은 램프 전력 감소에 의해 유발된 대비의 손실이 포화 한계에서 대비 증가를 통해 회복되도록 설정된다.

예컨대, 램프 전력을 절반으로 만들고 대비를 두배로 만듦으로써, 평균 회색은 항상 동일한 명도를 가지며, 평균 회색 이상의 모든 회색은 포화되고 평균 회색으로서 동일한 명도를 갖는다.

이러한 조정은 막대그래프가 낮은 회색 레벨에 집중된 씬에 램프 전력 감소가 제공되기 때문에 모사품을 유발하지 않는다.

도 3의 블록도로 다시 돌아가면, 단계(23)에서 현재 프레임(i)의 평균 휘도와 이전 프레임들의 평균 휘도의 평균들 간의 거리를 나타내는 값(d_i)는 미리한정된 임계값(t_L)과 비교된다.

만약 d_i≤t_L 이라면, 과정은 값(y_i)이 슬라이딩 레지스터(5)에 입력되고 "목표" 전력이 공식(P_T,i=F[round(S_i/N)])에 따라 계산되는 단계(25)에 이르고; 반대로 d_i>t_L 이라면, 과정은 슬라이딩 레지스터(5)가 명령 신호(RESET)에 의해 다시설정되고, 슬라이딩 레지스터(5)의 모든 셀(5a...5n)이 y_i로 초기화되고, "타겟" 전력이 공식(P_R,i=F[y_i])에 따라 계산되는 단계(25)에 이른다.

따라서 임계값(t_L)은 예컨대 야간 씬이 후행하는 태양광 풍경과 같은 매우 상이한 풍경 내용을 갖는 프레임들의 시간적 평균화를 방지하기 때문에 바람직하다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 상기 방법은 이미지의 풍경 내용의 갑작스런 변화에 대한 인간 눈의 현저한 감지를 고려한다.

단계(27)에서, 주기적으로 200 ms 마다 재호출된 제어 함수는 각각 P_{E ,i+1}(P_{E ,i+1}∈[0,100]) 및 C_E,i+1로 지정된 램프 전력 및 대비의 유효 값을 설정한다. 값(P_{E ,i+1})은 하기에서처럼 "목표" 값에 따라 각각의 단계에서 증가 또는 감소된다:

만약 P_{E ,i} < P_T,i → P_{E ,i+1} = P_{E ,i} +1

만약 P_{E ,i} = P_T,i → P_{E ,i+1} = P_T,i

만약 P_{E ,i} > P_T,i → P_{E ,i+1} = P_{E ,i} +1 이다.

값(P_{E ,i+1})이 하기 공식에 따라 대비 조정 회로에 제공될 갱신된 대비값(C_E,i+1)을 계산하기 위해 단계(29)에서 사용된다:

C_E,i+1 = C_ut,i + k_c[1-P_T,i/100]

여기서 상수(k_c)는 (대비 변화에 의해 포화에 이르지 않도록) 회색의 주어진 레벨에서 판넬에 의해 방출된 광이 후방-발광 램프의 전력 및 대비 변화로서 일정하게 남아있도록 설정되게 결정된다.

따라서 대비값(C_E,i+1)은 두 개의 가수로 구성되며: 제 1 고정 가수(C_ut)는 사용자에 의해 조정가능하게 결정되고, 가변 가수는 전력을 감소시킬때 명도 손실 및 후방-발광 램프의 명도를 회복하는 목적을 갖는다.

상기 설명은 제한되지 않은 예를 이용하여 제공되었으며 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변화가 가능하다.

Claims (11)

1. 액정(LCD) 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 방법으로서,

   a) 미리결정된 다수의 이미지 프레임들(H)의 평균 휘도(y_i)를 계산하는 단계;

   b) 상기 미리결정된 다수의 프레임들의 평균 휘도(S_i/2^N)와 현재 이미지 프레임(H)의 평균 휘도(y_i) 사이의 거리(d_i)를 계산하는 단계;

   c) 임계값(tL)에 의존하여 상기 미리결정된 다수의 프레임들의 평균 휘도(S_i/2^N) 또는 상기 현재 프레임(H)의 평균 휘도(y_i)의 함수로서 목표 전력값(P_T)을 상기 거리(d_i)에 기초하여 계산하는 단계;

   d) 상기 목표 전력값(P_T)의 값에 의존하여 후방-발광 램프의 유효 조정 신호(P_{E ,i+1})를 생성하는 단계;

   e) 상기 후방-발광 램프의 유효 조정 신호(P_{E ,i+1})가 감소/증가함에 따라 상기 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 대비를 증가/감소시키기 위하여, 상기 후방-발광 램프의 유효 조정 신호에 의존하여 유효 이미지 대비 제어 신호(C_E,i+1)를 생성하는 단계

   를 포함하는 액정(LCD) 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 목표 전력값(P_T)은 상이한 명도를 갖는 다수의 씬(scene)들의 관찰을 통해 경험적으로 얻어진 표에 저장되는 것을 특징으로 하는 액정(LCD) 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 임계값(t_L)은 다수의 이미지 프레임들(H)의 풍경 내용들을 구별하는 것을 특징으로 하는 액정(LCD) 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 후방-발광 램프(P_{E ,i+1})를 조정하고 상기 대비(C_E,i+1)를 제어하기 위한 유효 신호들은 미리결정된 시간 간격에서 생성되는 것을 특징으로 하는 액정(LCD) 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 시간 간격들은 200 ms 인 것을 특징으로 하는 액정(LCD) 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 유효 대비 제어 신호(C_E,i+1)는 상기 후방-발광 램프를 조정하기 위한 상기 유효 전력 신호(P_{E ,i+1})에 의존하여 제 1 조정가능 고정 가수(C_ut,i) 및 제 2 가변 가수로 구성되는 것을 특징으로 하는 액정(LCD) 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 가변 가수는 상기 후방-발광 램프 및 상기 대비 신호(C_E,i+1)의 유효 전력 신호(P_{E ,i+1})가 변할 때 주어진 레벨의 회색에서 상기 LCD 판넬에 의해 방출된 광이 대비 변화에 의해 포화되지 않도록 일정하게 남아 있게 부과됨으로써 결정된 대비(k_c)만큼 곱해지는 것을 특징으로 하는 액정(LCD) 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 방법.
8. 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 장치로서,

   - 미리결정된 다수의 이미지 프레임(H)의 평균 휘도(y_i)를 계산하기 위한 계산 수단(4);

   - 상기 현재 이미지 프레임(H)의 평균 휘도(y_i)와 상기 미리결정된 다수의 프레임들의 평균 휘도(S_i/2^N) 사이의 거리를 계산하기 위한 계산 수단(5,7,9,11,13,15);

   - 임계값(t_L)에 의존하여 상기 미리결정된 다수의 프레임들의 평균 휘도(S_i/2^N)의 함수 또는 상기 현재 프레임(H)의 평균 휘도(y_i)의 함수로서 상기 거리(d_i)에 기초하여 목표 전력값(P_T)을 계산하기 위한 계산 수단(17);

   - 상기 목표 전력값의 값에 의존하여 상기 후방-발광 램프의 유효 제어 신호(P_E,i+1)을 생성하기 위한 회로 수단(2); 및

   - 상기 후방-발광 램프의 유효 조정 신호(P_{E ,i+1})가 감소/증가할 때 상기 디스플레이된 이미지의 대비를 증가/감소시키기 위하여, 상기 후방-발광 램프의 유효 조정 신호(P_{E ,i+1})에 의존하여 유효 이미지 대비 제어 신호(C_E,i+1)를 생성하기 위한 수단

   을 포함하는 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 계산 수단(4,5,7,9,11,13,15,17)과 상기 회로 수단(2,3)은 상기 장치의 전용 마이크로프로세서에서 구현되는 것을 특징으로 하는 스크린 상에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 장치.
10. 제 8 항 또는 제 9항에 따른 장치를 포함하는 액정 판넬 및/또는 스크린.
11. 상기 청구항들의 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 본 명세서의 개선된 기술에 따라, 액정(LCD) 스크린, 액정 장치 및/또는 판넬 및/또는 스크린에 디스플레이된 이미지의 시각 인식을 개선하는 방법.

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