KR20080010635A - 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법 및 장치에 관한 것으로서, 디지털 TV 등과 같은 화상 처리 장치에서 화질 개선을 위한 피킹 알고리즘(Peaking Algorithm) 블럭에 인가되는 이득이 화면의 평균 밝기에 따라 동적으로 가변되도록 하여, 입력되는 영상 신호의 고주파 성분을 증폭 또는 감소시키도록 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 영상의 화면 밝기가 밝은 경우나 어두운 경우에 동적으로 그 이득을 조절할 수 있게 됨으로써, 피킹 블럭의 동작시에 발생되는 화면의 포화 상태를 방지할 수 있다.
피킹 블럭, 고주파 성분, 동적 이득 계수, 평균 밝기, APL, 화면 포화, 이득

Description

밝기에 따른 동적 이득 조절 방법 및 장치{Dynamic gain adjusting method according to brightness, and apparatus thereof}
도 1은 종래 피킹 알고리즘 블럭도를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예가 적용된 밝기에 따른 동적 이득 조절 장치의 구성을 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예가 적용된 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도, 그리고
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화면 평균 밝기값과 이득과의 관계를 나타낸 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11, 110 : 고역통과 필터부 12, 120 : 코링부
13, 130 : 이득부 14, 140 : 믹서부
15, 150 : 제한부 200 : 동적 이득 조절 장치
210 : APL 분석부 220 : 동적이득계수 산출부
본 발명은 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디지털 TV 등과 같은 화상 처리 장치에서 화질 개선을 위한 피킹 알고리즘(Peaking Algorithm) 블럭에 인가되는 이득이 화면의 평균 밝기에 따라 동적으로 가변되도록 하여, 입력되는 영상 신호의 고주파 성분을 증폭 또는 감소시키도록 하는, 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화상 처리 장치에서는 화질 개선을 목적으로 피킹 알고리즘 블럭을 이용하고 있다.
도 1은 종래 피킹 알고리즘 블럭도를 나타낸 도면이다.
종래 피킹 알고리즘 블럭은 고역통과 필터부(HPF:High Pass Filter; 11), 코링부(Coring; 12), 이득부(Gain; 13), 믹서부(Mixer; 14), 및 제한부(Limiter; 15)를 구비한다.
이러한 구성의 종래 피킹 알고리즘 블럭은, 입력 신호에서 고역통과 필터부(11)에 의해 고주파 성분이 분리되고, 코링부(12)를 통해 고주파 성분에서 노이즈(Noise) 성분이 제거된다. 이어, 코링부(12)에서 인가된 고주파 성분은 이득부(13)에 의해 증폭 또는 감소되고, 증폭 또는 감소된 고주파 성분이 믹서부(14)에 의해 입력 신호와 믹싱된다. 그리고, 제한부(15)가 피킹된 부분에 대해 최종적으로 제한한다.
위와 같이 구성된 종래 피킹 알고리즘 블럭은, 입력되는 영상 신호의 휘도 주파수 특성을 개선할 목적으로 사용되고 있다. 이를 위해, 원래의 신호에서 고역통과 필터부(11)를 통해 고주파 성분을 추출하고, 이득부(13)를 통해 증폭 또는 감소시킨 뒤에 믹서부(14)를 통해 원래의 신호에 더하는 동작을 수행한다.
그런데, 종래 피킹 알고리즘 블럭은 입력되는 영상 신호의 밝기에 상관없이 주파수에만 관련되어 있어서, 화면의 명암이 높은 경우에나 낮은 경우에도 계속 동일한 이득값이 적용된다. 따라서, 화면의 포화(Saturation)와 같은 원하지 않는 결과가 발생하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 디지털 TV 등과 같은 화상 처리 장치에서 화질 개선을 위한 피킹 알고리즘 블럭에 인가되는 이득이 화면의 평균 밝기에 따라 동적으로 가변되도록 하는, 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법은, 입력된 영상 신호의 화면 평균 밝기(APL) 값을 계산하는 단계; 상기 화면 평균 밝기 값을 근거로 동적 이득 계수를 산출하는 단계; 및 상기 동적 이득 계수에 따라 이득값을 동적으로 조절하여 상기 입력된 영상 신호에서 분리된 고주파 성분 을 증폭 또는 감소시키는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 화면 평균 밝기값을 계산하는 단계는, 상기 입력된 영상 신호를 프레임 단위로 상기 화면 평균 밝기값을 계산하게 된다.
또한, 상기 동적 이득 계수를 산출하는 단계는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 작은 경우에 상기 이득값이 작아지도록 하는 동적 이득 계수를 산출하게 된다.
또한, 상기 동적 이득 계수를 산출하는 단계는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 큰 경우에 상기 이득값이 작아지도록 하는 동적 이득 계수를 산출하게 된다.
그리고, 상기 동적 이득 계수를 산출하는 단계는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 평균 밝기에 해당하는 경우, 기존에 설정되어 있는 이득값이 되도록 하는 동적 이득 계수를 산출하게 된다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동적 이득 조절 장치는, 입력된 영상 신호의 화면 평균 밝기(APL) 값을 계산하는 화면평균밝기 분석부; 상기 화면 평균 밝기 값을 근거로 동적 이득 계수를 산출하는 동적이득계수 산출부; 및 상기 동적 이득 계수에 따라 이득값을 동적으로 조절하여 상기 입력된 영상 신호에서 분리된 고주파 성분을 증폭 또는 감소시키는 이득부;를 포함한다.
또한, 상기 화면평균밝기 분석부는, 상기 입력된 영상 신호를 프레임 단위로 상기 화면 평균 밝기 값을 계산하게 된다.
또한, 상기 동적이득계수 산출부는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 작은 경우에 상기 이득값이 작아지도록 하는 동적 이득 계수를 산출하게 된다.
또한, 상기 동적이득계수 산출부는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 평균 밝기에 해당하는 경우, 기존에 설정되어 있는 이득값이 되도록 하는 동적 이득 계수를 산출하게 된다.
그리고, 상기 동적이득계수 산출부는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 평균 밝기에 해당하는 경우, 기존에 설정되어 있는 이득값이 되도록 하는 동적 이득 계수를 산출하게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예가 적용된 밝기에 따른 동적 이득 조절 장치의 구성을 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 동적 이득 조절 장치(200)는, 고역통과 필터부(HPF:High Pass Filter; 110), 코링부(Coring; 120), 이득부(Gain; 130), 믹서부(Mixer; 140), 제한부(Limiter; 150), 화면평균밝기(Averaging Picture Level, 이하 APL) 분석부(210), 및 동적이득계수 산출부(220) 등을 포함한 구성을 갖는다.
고역통과 필터부(110)는 입력된 영상 신호에서 고주파 성분을 분리한다.
코링부(120)는 입력된 영상 신호의 고주파 성분에서 특정 크기 이하의 성분을 제거한다. 주로, 노이즈(Noise) 제거용으로 사용된다.
이득부(130)는 코링부(120)에서 인가된 영상 신호의 고주파 성분을 증폭 또는 감소시킨다.
믹서부(140)는 고주파 성분이 증폭 또는 감소된 영상 신호와, 입력된 영상 신호를 믹싱한다.
제한부(150)는 피킹된 부분에 대해 최종적으로 제한한다.
APL 분석부(210)는 입력된 영상 신호에 대하여 프레임 단위로 화면 평균 밝기(Mean Value)를 계산한다. 예컨대, APL 분석부(210)는 입력되는 1 프레임이 512 픽셀을 갖는다면, 512 개 픽셀의 화면 밝기를 더한 후 512로 나누어 평균 밝기를 산출하게 된다.
동적이득계수 산출부(220)는 APL 분석부(210)로부터 인가된 화면 평균 밝기에 따라 도 4와 같은 특성을 갖는 이득 계수를 산출하여 이득부(130)로 전달한다.
동적이득계수 산출부(220)에서 산출된 이득 계수는 도 4에 도시된 바와 같이 화면이 아주 어두운 경우(APL 값이 작은 경우)와, 화면이 아주 밝은 경우(APL 값이 큰 경우)에, 그 이득 계수가 아주 작은 값을 가짐을 알 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, APL 값이 a이고 이득이 g인 일반적인 평균 밝기에서는 기존에 설정되어 있는 이득 계수를 그대로 적용하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예가 적용된 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
본 발명에 따른 동적 이득 조절 장치는 예컨대, 수신 입력된 영상 신호를 처리하여 출력하는 디지털 TV에 적용할 수 있다. 또한, 피킹 알고리즘 블럭이 구비된 모든 영상 처리 장치에 적용할 수 있다.
또한, 디지털 TV 내로 입력된 영상 신호가 영상 디코더(Video Decoder)와 디인터레이서(De-interlacer), 스케일러(Scaler) 등을 경유하여 처리될 때, 화질 개선을 위해 이용하는 피킹 알고리즘 블럭에 적용할 수 있다.
먼저, 디지털 TV 등과 같은 본 발명에 따른 동적 이득 조절 장치는 수신부를 통해 수신된 영상 신호를 입력받는다(S302).
입력된 영상 신호는 고역통과 필터부(110)로 인가됨과 더불어, APL 분석부(210)로 인가된다.
이에 따라, APL 분석부(210)는 입력된 영상 신호를 프레임 단위로 화면 평균 밝기(APL)를 산출하여, 동적이득계수 산출부(220)로 전달한다(S304).
예컨대, APL 분석부(210)는 입력된 영상 신호의 1 프레임이 1024×680 개의 픽셀인 경우, 각 픽셀의 밝기 값을 모두 더한 후 1024×680으로 나누어 화면 평균 밝기(APL) 값을 산출한다.
이어, 동적이득계수 산출부(220)는 APL 분석부(210)로부터 전달받은 화면 평균 밝기(APL) 값에 따라 도 4와 같은 특성을 갖는 동적 이득 계수를 산출한 다(S306).
즉, 동적이득계수 산출부(220)는 이득부(130)에서 산출하는 이득(g) 값이 도 4에 도시된 바와 같은 특성을 갖도록 하는 기울기(α)값을 산출하며, 여기서 기울기 값이 동적 이득 계수에 해당한다.
따라서, 동적이득계수 산출부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 화면 평균 밝기(APL) 값이 일반적인 평균 밝기 (a) 보다 작은 경우에 그 이득값이 작아지도록 하는 동적 이득 계수를 산출하고, 화면 평균 밝기(APL) 값이 평균 밝기 (a) 보다 큰 경우에도 그 이득값이 작아지도록 하는 동적 이득 계수를 산출한다.
여기서, 동적이득계수 산출부(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 화면 평균 밝기(APL) 값이 일반적인 평균 밝기 (a)에서는 기존에 설정되어 있는 이득값(g)이 되도록 하는 동적 이득 계수를 산출한다.
동적이득계수 산출부(220)는 도 4에 도시된 바와 같은 특성을 갖도록 산출한 동적 이득 계수를 이득부(130)로 인가한다(S308).
한편, 이득부(130)는 입력된 영상 신호에서 고역통과 필터부(110)를 통해 고주파 성분이 분리되고, 코링부(120)를 통해 고주파 성분에서 특정 크기 이하의 노이즈 성분이 제거된 고주파 성분을 증폭 또는 감소하게 된다. 이때, 이득부(140)는 동적이득계수 산출부(220)로부터 인가된 동적 이득 계수에 따라 고주파 성분을 증폭 또는 감소하게 된다.
이에 따라, 이득부(140)는 동적이득계수 산출부(220)로부터 인가된 동적 이득 계수를 적용하여 도 4에 도시된 특성에 따라 그 이득을 조절함으로써, 입력된 영상 신호의 고주파 성분을 증폭 또는 감소시킨다(S310).
따라서, 본 발명에 따른 동적 이득 조절 장치는 입력되는 영상의 화면 밝기가 밝은 경우나 어두운 경우에 동적으로 그 이득을 조절할 수 있게 된다.
한편, APL 분석부(210)와 동적이득계수 산출부(220)를 포함하는 본 발명에 따른 동적 이득 조절 장치(200)는 피킹 알고리즘 블럭을 구비하는 화상 처리 장치의 수평 또는 수직 피킹에 모두 적용할 수 있다. 또한, TV와 같은 화상 처리 장치에서 피킹 기능을 사용하는 모든 집적회로(IC)에 적용할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 디지털 TV 등과 같은 화상 처리 장치에서 화질 개선을 위한 피킹 알고리즘 블럭에 인가되는 이득이 화면의 평균 밝기에 따라 동적으로 가변되도록 하여, 입력되는 영상 신호의 고주파 성분을 증폭 또는 감소시키도록 하는, 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법 및 장치를 실현할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 영상의 화면 밝기가 밝은 경우나 어두운 경우에 동적으로 그 이득을 조절할 수 있게 됨으로써, 피킹 블럭의 동작시에 발생되는 화면의 포화 상태를 방지할 수 있다.
또한, 화질 개선을 위해 사용되는 모든 피킹 블럭에 적용하여, 화면 밝기에 따른 이득 조절로 자연스런 피킹 동작을 수행할 수 있다.

Claims (10)

  1. 입력된 영상 신호의 화면 평균 밝기(APL) 값을 계산하는 단계;
    상기 화면 평균 밝기 값을 근거로 동적 이득 계수를 산출하는 단계; 및
    상기 동적 이득 계수에 따라 이득값을 동적으로 조절하여 상기 입력된 영상 신호에서 분리된 고주파 성분을 증폭 또는 감소시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화면 평균 밝기값을 계산하는 단계는, 상기 입력된 영상 신호를 프레임 단위로 상기 화면 평균 밝기값을 계산하는 것을 특징으로 하는 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 이득 계수를 산출하는 단계는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 작은 경우에 상기 이득값이 작아지도록 하는 동적 이득 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 이득 계수를 산출하는 단계는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 큰 경우에 상기 이득값이 작아지도록 하는 동적 이득 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 이득 계수를 산출하는 단계는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 평균 밝기에 해당하는 경우, 기존에 설정되어 있는 이득값이 되도록 하는 동적 이득 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 밝기에 따른 동적 이득 조절 방법.
  6. 입력된 영상 신호의 화면 평균 밝기(APL) 값을 계산하는 화면평균밝기 분석부;
    상기 화면 평균 밝기 값을 근거로 동적 이득 계수를 산출하는 동적이득계수 산출부; 및
    상기 동적 이득 계수에 따라 이득값을 동적으로 조절하여 상기 입력된 영상 신호에서 분리된 고주파 성분을 증폭 또는 감소시키는 이득부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동적 이득 조절 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화면평균밝기 분석부는, 상기 입력된 영상 신호를 프레임 단위로 상기 화면 평균 밝기값을 계산하는 것을 특징으로 하는 동적 이득 조절 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 동적이득계수 산출부는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 작은 경우에 상기 이득값이 작아지도록 하는 동적 이득 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 동적 이득 조절 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 동적이득계수 산출부는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 평균 밝기에 해당하는 경우, 기존에 설정되어 있는 이득값이 되도록 하는 동적 이득 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 동적 이득 조절 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 동적이득계수 산출부는, 상기 화면 평균 밝기(APL) 값이 평균 밝기에 해당하는 경우, 기존에 설정되어 있는 이득값이 되도록 하는 동적 이득 계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 동적 이득 조절 장치.
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