KR20080063836A - 향상된 색역 맵핑 및 서브 화소 렌더링 시스템 및 방법 - Google Patents

향상된 색역 맵핑 및 서브 화소 렌더링 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

디스플레이 시스템은 4이상의 컬러 서브픽셀을 구비하는 디스플레이 패널을 포함한다. 디스플레이 시스템은 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 수신하고, 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터를 출력한다. 디스플레이 시스템은 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터로 맵핑하기 위한 색역 맵핑 모듈을 더 포함한다. 색역 맵핑 모듈은 적어도 제1 클램핑 시스템과 제2 클램핑 시스템을 이용하여 색역 밖에 존재하는 컬러들을 고정한다. 제1 및 제2 클램핑 시스템은 제1 및 제2 고정 값을 산출한다. 웨이팅 모듈은 제1 및 제2 고정 값으로부터 최종 고정 값을 생산한다. 최종 출력 이미지 값은 최종 고정 값으로부터 유도된다. 디스플레이 시스템은 프리 리덕션 모듈 및 조절 GMA 모듈을 포함할 수 있다.

Description

향상된 색역 맵핑 및 서브 화소 렌더링 시스템 및 방법{IMPROVED GAMUT MAPPING AND SUBPIXEL RENDERING SYSTEM AND METHOD}
본 출원은 색역 맵핑 및 서브 화소 렌더링을 수행하는 이미지 디스플레이 시스템 및 이미지 프로세싱 방법에 관한 것이다.
신규한 서브 화소 배열들이 개시된다. 다음의 공통으로 소유된 미국 특허 및 미국 특허 출원에는 이미지 디스플레이 장치의 제조비용 및 수행 곡선을 향상시키기 위한 신규한 서브 화소 배열들이 개시된다. 상기 미국 특허 및 특허출원은 (1) "단순화된 어드레싱을 가진 풀-컬러 이미지 장치를 위한 컬러 픽셀의 배열{ARRANGEMENT OF COLOR PIXELS FOR FULL COLOR IMAGING DEVICES WITH SIMPLIFIED ADDRESSING}"이라는 명칭의 미국 특허 번호 6,903,754(이하 '754 특허'라고 함), (2) 2002년 10월 22일 출원되고, "향상된 변조 전송 기능 응답을 가지는 서브 픽셀 렌더링을 위한 컬러 평면 패널 디스플레이 서브 픽셀 배열 및 레이아웃의 향상{IMPOVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH INCREASED MODULATION TRANSFER FUNCTION RESPONSE}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/278,353인 미국 특허 공개 번호 2003/0128225(이하 '225 출원'이라 함), (3)2002년 10월 22일 출원되고, " 분할된 블루 서브 픽셀들을 구비하는 서브 픽셀 렌더링을 위한 컬러 평면 패널 디스플레이 서브 픽셀 배열 및 레이아웃의 향상 {IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS FOR SUB PIXEL RENDERING WITH SPLIT BLUE SUB-PIXELS}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/278,352인 미국 특허 공개 번호 2003/0128179(이하 '179 출원'이라 함), (4) 2002년 9월 13일 출원되고, "서브 픽셀 렌더링을 위한 향상된 4개의 컬러 배열 및 컬러 방출 장치{IMPROVED FOUR COLOR ARRANGEMENTS AND EMITTERS FOR SUB-PIXEL RENDERING}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/243,094인 미국 특허 공개 번호 2004/0051724(이하 '724 출원'이라 함), (5) 2002년 10월 22일 출원되고, "감소된 블루 휘도와 우수한 가시성을 가진 컬러 평면 패널 디스플레이 서브 픽셀 배열 및 레이아웃의 향상 {IMPROVEMENTS TO COLOR FLAT PANEL DISPLAY SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS WITH REDUCED BLUE LUMINANCE WELL VISIBILITY}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/278,328인 미국 특허 공개 번호 2003/0117423(이하 '423 출원'이라 함), (6) 2002년 10월 22일 출원되고, "수평 서브 픽셀 배열 및 레이아웃을 구비한 컬러 디스플레이{COLOR DISPLAY HAVING HORIZONTAL SUB-PIXEL ARRANGEMENTS AND LAYOUTS}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/278,393인 미국 특허 공개 번호 2003/0090581(이하 '581 출원'이라 함) 및 (7) 2003년 1월 16일 출원되고, "스트라이프 디스플레이를 위한 향상된 서브 픽셀 배열, 이의 서브 픽셀 렌더링 방법 및 시스템{IMPROVED SUB-PIXEL ARRANGEMENTS FOR STRIPED DISPLAY AND METHOD AND SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING THE SAME}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/347,001인 미국 특허 공개 번호 2004/0080479(이하 '479 출원'이라 함)를 포함한다. 이상에서 언급된 '225', '179', '724', '423', '581' 및 '479'출원들 및 '754'특허 각각은 본 출원에 대해 완전한 인용문헌으로 인정된다.
수평 방향으로 배열된 짝수개의 서브픽셀들을 포함하는 어떤 서브 픽셀 반복 그룹들에 대해, 극성 반성 구조 및 다른 향상 등의 향상에 영향을 미치는 시스템 및 기술은 다음의 공통으로 소유된 미국 특허 문헌에 의해 개시된다. 상기 미국 특허 문헌은 (1) "신규한 액정 디스플레이에서의 이미지 저하 보정{IMAGE DEGRADATION CORRECTION IN NOVEL LIQUID CYRSTAL DISPLYAS}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/456,839인 미국 특허 공개 번호 2004/0246280(이하 '280 출원'이라 함), (2) "도트 반전에 영향을 미치는 교차 연결을 구비하는 디스플레이 패널{DISPLAY PANEL HAVING CROSSOVER CONNECTIONS EFFECTING DOT INVERSION}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/455,925인 미국 특허 공개 번호 2004/0246213(이하 '213 출원'이라 함), (3) "신규한 디스플레이 패널 레이아웃 상에 배치된 표준 구동부 및 백플레인을 구비하여 도트 반전을 수행하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF PERFORMING DOT INVERSION WITH STANDARD DRIVERS AND BACKPLANE ON NOVEL DISPLAY PANEL LAYOUTS}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/455,931인 미국 특허 공개 번호 2004/0246381(이하 '381 출원'이라 함), (4) "감소된 양자 에러를 가지는 고정 패턴 노이즈를 포함하는 패널에 대한 시각 효과를 보상하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR COMPENSATING FOR VISUAL EFFECTS UPON PANELS HAIVNG FIXED PATTERN NOISE WITH RECUDED QUANTIZATION ERROR}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/455,927인 미국 특허 공개 번호 2004/0246278(이하 '278 출원'이라 함), (5) "여분의 구동부를 구비하는 신규한 디스플레이 패널 레이아웃 상의 도트 반전{DOT INVERSION ON NOVEL DISPLAY PANEL LAYOUTS WITH EXTRA DRIVERS}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/456,806인 미국 특허 공개 번호 2004/0246279(이하 '279 출원'이라 함), (6) "비표준 서브픽셀 배열을 위한 액정 디스플레이 백플레인 레이아웃 및 어드레싱{LIQUID CYRSTAL DISLAY BACKPLANE LAYOUTS AND ADDRESSING FOR NON-STANDARD SUBPIXEL ARRANGEMENTS}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/456,838인 미국 특허 공개 번호 2004/0246404(이하 '404 출원'이라 함), (7) 2003년 10월 28일 출원되고, "분할된 블루 서브픽셀을 구비하는 신규한 액정 디스플레이에의 디그라데이션 보정{DEGRADATION CORRECTION IN NOVEL LIQUID CYRSTAL DISPLAY WITH SPLIT BLUE SUBPIXELS}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/696,236인 미국 특허 공개 번호 2005/0083277(이하 '277 출원'이라 함) 및 (8) 2004년 3월 24일 출원되고, "다른 크기의 서브 픽셀들을 포함하는 액정 디스플레이를 위한 향상된 트랜지스터 백플레인{IMPROVED TRANSSISTOR BACKPLANES FOR LIQUID CYRSTAL DISPLAYS COMPRISING DIFFERENT SIZED SUBPIXELS}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/807,604인 미국 특허 공개 번호 2005/0212741(이하 '741 출원'이라 함)을 포함한다. 이상에서 언급된 '280', '213', '381', '278', '404', '277' 및 '741'출원들 각각은 본 출원에 대해 완전한 인용문헌으로 인정된다.
이러한 개선은 특히 서브 픽셀 렌더링(sub-pixel rendering: SPR) 시스템 및 방법이 상기 인용문헌에 추가적으로 다음의 공통으로 소유된 미국 특허 및 특허 출원에 추가적으로 개시될 때 달성될 수 있다. 상기 특허 및 특허출원은 (1) 2002년 1월 16일 출원되고, "서브 픽셀 포맷 데이터를 다른 서브 픽셀 데이터 포맷으로 전환{CONVERSION OF A SUB-PIXEL FORMAT DATA TO ANOTHER SUB-PIXEL DATA FORMAT}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/051,612인 미국 특허 공개 번호 2003/0034992(이하 '992 출원'이라 함), (2) 2002년 5월 17일 출원되고, "감마 조정과 함께 서브 픽셀 렌더링을 위한 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH GAMMA ADJUSTMENT}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/150,355인 미국 특허 공개 번호 2003/0103058(이하 '058 출원'이라 함), (3) 2024년 8월 8일 출원되고, "적응성 필터링과 함께 서브 픽셀 렌더링을 위한 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH ADAPTIVE FELTERING}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/215,843인 미국 특허 공개 번호 2003/0085906(이하 '906 출원'이라 함), (4) 2003년 3월 4일 출원되고, "이미지 데이터의 일시적인 서브 픽셀 렌더링 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR TEMPORAL SUB-PIXEL RENDERING OF IMAGE DATA}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/379,767인 미국 특허 공개 번호 2004/0196302(이하 '302 출원'이라 함), (5) 2003년 3월 4일 출원되고, "동작 적용 필터링을 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR MOTION ADAPTIVE FILTERING}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/379,765인 미국 특허 공개 번호 2004/0174380(이하 '380 출원'이라 함), (6) "향상된 디스플레이 시야각을 위한 서브 픽셀 렌더링 시스템 및 방법{SUB-PIXEL RENDERING SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVED DISPLAY VIEWING ANGLES}"이라는 명칭의 미국 특허 번호 6,917,368(이하 '368 특허'라고 함) 및 (7) 2003년 4월 7일 출원되고, "포함된 예비 서브 픽셀 렌더링된 이미지를 구비하는 이미지 데이터 세트{IMAGE DATA SET WITH EMBEDDED PRE-SUBPIXEL RENDERED IMAGE}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/409,413인 미국 특허 공개 번호 2004/0196297(이하 '297 출원'이라 함)을 포함한다. 이상에서 언급된 '992', '058', '906', '302', '380'및 '297'출원들 및 '368'특허 각각은 본 출원에 대해 완전한 인용문헌으로 인정된다.
색역 전환 및 맵핑의 개선은 다음의 공통으로 소유된 미국 특허 및 특허 출원에 개시된다. 상기 미국 특허 및 특허 출원은 (1) "채도 각도 계산 시스템 및 방법{HUE ANGLE CALCULATION SYSTEM AND METHODS}"이라는 명칭의 미국 특허 번호 6,980,219(이하 '219 특허'라고 함), (2) 2003년 10월 21일 출원되고, "소스 컬러 스페이스로부터 목표 컬러 스페이스로 전환하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONVERTING FROM SOURCE COLOR SPACE TO TARGET COLOR SPACE}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/691,377인 미국 특허 공개 번호 2005/0083341(이하 '341 출원'이라 함), (3) 2003년 10월 21일 출원되고, "소스 컬러 스페이스로부터 목표 컬러 스페이스로 전환하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONVERTING FROM A SOURCE COLOR SAPCE TO A TARGET COLOR SAPCE}" 이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/691,396인 미국 특허 공개 번호 2005/0083352(이하 '352 출원'이라 함) 및 (4) 2003년 10월 21일 출원되고, "색역 전환 시스템 및 방법{GAMUT CONVERSION SYSTEM AND MEHTODS}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/690,716인 미국 특허 공개 번호 2005/0083344(이하 '344 출원'이라 함)을 포함한다. 이상에서 언급된 '341', '352'및 '344'출원들 및 '219'특허 각각은 본 출원에 대해 완전한 인용문헌으로 인정된다.
추가적인 유용성은 다음의 미국 특허 출원에 설명된다. 상기 미국 특허 출원은 (1) 2003년 10월 28일 출원되고, "다중 입력 소스 포맷으로부터 이미지 데이터를 표시하기 위한 향상된 다중 모드를 구비하는 디스플레이 시스템{DISPLAY SYSTEM HAVING IMPROVED MULTIPLE MODES FOR DISPLAYING IMAGE DATA FROM MULTIPLE INPUT SOURCE FORMATS}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/696,235인 미국 특허 공개 번호 2005/0099540(이하 '540 출원'이라 함) 및 (2) 2003년 10월 21일 출원되고, "다중 모드 디스플레이를 위한 이미지 재구성 및 효과적인 스케일링으로의 서브 픽셀 렌더링을 수행하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING IMAGE RECONSTURCTION AND SUBPIXEL RENDERING TO EFFECT SCALING FOR MULTI-MODE DISPLAY}"이라는 명칭을 가지며, 출원 시리얼 넘버가 10/696,026인 미국 특허 공개 번호 2005/0088385(이하 '385 출원'이라 함)을 포함한다. 상기 출원들은 본 출원에 대해 인용문헌으로 인정된다.
추가적으로, 다음의 미국 출원들도 본 출원에 대해 인용문헌으로 인정된다. 상기 미국 출원은 (1) "비선형 디스플레이 시스템에서 이미지 데이터의 서브 픽셀 렌더링을 향상시키기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR IMPROVING SUB-PIXEL RENDERING OF IMAGE DATA IN NON-STRIPED DISPLAY SYSTEMS}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/821,387인 미국 특허 공개 번호 2005/0225548(이하 '548 출원'이라 함), (2) "이미지 디스플레이를 위한 화이트 포인트 선택 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SELECTING A WHITE POINT FOR IMAGE DISPLAYS}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/821,386인 미국 특허 공개 번호 2005/0225561(이하 '561 출원'이라 함), (3) "고휘도 디스플레이를 위한 신규한 서브 픽셀 레이아웃 및 배열{NOVEL SUBPIXEL LAYOUTS AND ARRANGEMENTS FOR HIGH BRIGHTNESS DISPLAYS}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/821,353인 미국 특허 공개 번호 2005/0225574(이하 '574 출원'이라 함) 및 출원 시리얼 넘버가 10/961,506인 미국 특허 공개 번호 2005/0225575(이하 '575 출원'이라 함), (4) "하나의 이미지 데이터 세트로부터 다른 이미지 데이터 세트로의 향상된 색역 맵핑을 위한 시스템 및 방법 {SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVED GAMUT MAPPING FROM ONE IMAGE DATA SET TO ANOTHER}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/821,306인 미국 특허 공개 번호 2005/0225562(이하 '562 출원'이라 함), (5) "고휘도 서브 픽셀 레이아웃을 위한 향상된 서브 픽셀 렌더링 필터{IMPROVED SUBPIXEL RENDERING FILTERS FOR HIGH BRIGHTNESS SUBPIXEL LAYOUTS}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/821,388인 미국 특허 공개 번호 2005/0225563(이하 '563 출원'이라 함) 및 (6) "양자 디스플레이 시스템에서의 감마 정확성 향상{INCREASING GAMMA ACCURACY IN QUANTIZED DISPLAY SYSTEMS}"이라는 명칭을 가지고, 출원 시리얼 넘버가 10/866,447인 미국 특허 공개 번호 2005/0276502(이하 '502 출원'이라 함)을 포함한다.
디스플레이 시스템 및 이의 동작 방법에 대한 추가적인 개선 및 실시예는 다음의 특허 문헌에 설명된다. 상기 특허 문헌은 (1) 2006년 4월 4일에 출원되고, 미국 특허출원으로 미국에서 공개되었으며, "신규한 서브 픽셀 구조를 가진 디스플레이 시스템을 위한 효율적인 메모리 구조{EFFICIENT MEMORY STRUCTURE FOR DISPLAY SYSTEM WITH NOVEL SUBPIXEL STRUCTURES}"이라는 명칭의 국제 특허 출원 번호 PCT/US 06/12768, (2) 2006년 4월 4일에 출원되고, 미국 특허출원으로 미국에서 공개되었으며, "저비용 색역 맵핑 알고리즘을 수행하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR IMPLEMENTING LOW-COST GAMUT MAPPING ARGORITHMS}"이라는 명칭의 국제 특허 출원 번호 PCT/US 06/12766, (3) 2006년 4월 4일 출원되고, 미국에서 공개되었으며, "향상된 색역 맵핑 알로리즘을 수행하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR IMPLEMENTING IMPROVED GAMUT MAPPING ALGORITHMS}"이라는 명칭의 미국 특허 출원 번호 11/278,675, (4) 2006년 4월 4일에 출원되고, 미국 특허출원으로 미국에서 공개되었으며, "디스플레이 시스템에서 예비 서브 픽셀 렌드링된 이미지 처리{PRE-SUBPIXEL RENDERED IMAGE PROCESSING IN DISPLAY SYSTEMS}"이라는 명칭의 국제 특허 출원 번호 PCT/US 06/12521 및 (5) 2006년 5월 19일에 출원되고, 미국 특허출원(이하 '메타머 필터링(metamer filtering) 출원'이라 함)으로 미국에서 공개되었으며, "메타메릭 필터링을 구비하는 다원색 서브 픽셀 렌더링{MULTIPRIMARY COLOR SUBPIXEL RENDERING WITH METAMERIC FILTERING}"이라는 명 칭의 국제 특허 출원 번호 PCT/US 06/NNNNN을 포함한다.
이하, 색역 맵핑 모듈의 작동을 향상시키는 기술적 효과를 갖는 디스플레이 시스템의 다양한 실시예들이 설명된다. 상기 색역 맵핑 모듈은 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 디스플레이 시스템의 원색에 의해 정의되는 제2 컬러 스페이스에서 지정되는 맵핑 컬러 값에 맵핑한다. 상기 맵핑 컬러 값은 디스플레이를 위한 출력 이미지 데이터를 생산하는 서브픽셀 렌더링 작동에 입력된다.
디스플레이 시스템은 서브 픽셀 반복 그룹을 구비하는 디스플레이 패널을 포함한다. 상기 서브 픽셀 반복 그룹은 적어도 4개의 원색 서브 픽셀들을 포함한다. 상기 디스플레이 시스템은 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 수신하고, 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터를 출력한다. 상기 디스플레이 시스템은 색역 맵핑 모듈을 포함한다. 상기 색역 맵핑 모듈은 상기 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 상기 제2 컬러 스페이스에서 지정된 상기 이미지 데이터에 맵핑한다. 상기 색역 맵핑 모듈은 색역 밖의 컬러들을 블랙에 클램핑한다. 상기 디스플레이 시스템은 계산 유닛을 더 포함한다. 상기 계산 유닛은 적어도 상기 제2 컬러 스페이스에 있는 제1 원색 값을 색역 밖의 이미지 데이터의 휘도에 의존하여 계산한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 디스플레이 시스템은 서브 픽셀 반복 그룹을 구비하는 디스플레이 패널을 포함한다. 상기 서브 픽셀 반복 그룹은 적어도 4개의 원색 서브 픽셀들을 포함한다. 상기 디스플레이 시스템은 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 수신하고, 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터를 출력한다. 상기 디스플레이 시스템은 색역 맵핑 모듈을 포함한다. 상기 색역 맵핑 모듈은 상기 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 상기 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 컬러 값에 맵핑한다. 상기 색역 맵핑 모듈은 색역 밖의 컬러들을 적어도 제1 및 제2 클램핑 시스템을 이용하여 클램핑한다. 상기 제1 및 제2 클램핑 시스템은 제1 및 제2 클램핑 값을 산출한다. 상기 디스플레이 시스템은 웨이팅 모듈을 더 포함한다. 상기 웨이팅 모듈은 상기 제1 및 제2 클램핑 값으로부터 최종 클램핑 값을 산출한다. 최종 출력 이미지 값은 상기 최종 클램핑 값으로부터 유도된다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 디스플레이 시스템은 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 수신하고, 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터를 출력한다. 상기 디스플레이 시스템은 서브 픽셀 반복 그룹을 구비하는 디스플레이 패널을 포함한다. 상기 서브 픽셀 반복 그룹은 적어도 4개의 원색 서브 픽셀들을 포함한다. 상기 적어도 4개의 원색 서브 픽셀들은 상기 제2 컬러 스페이스를 정의한다. 상기 디스플레이 시스템은 프리 리덕션 모듈 및 색역 맵핑 모듈을 더 포함한다. 상기 프리 리덕션 모듈은 입력 이미지 데이터의 값을 감소시키고, 상기 색역 맵핑 모듈은 감소된 입력 이미지 데이터 값을 수신한다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 디스플레이 시스템은 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 수신하고, 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터를 출력한다. 상기 디스플레이 시스템은 서브 픽셀 반복 그룹 및 조절 색역 맵핑 모듈을 구비하는 디스플레이 패널을 포함한다. 상기 조절 색역 맵핑 모듈은 상기 서브 픽셀 반복 그룹 내의 서브 픽셀들의 배열에 근거하여 파라미터들을 입력한다.
첨부되는 도면들은 본 발명의 예시적인 수행 및 실시예들을 설명하는 발명의 상세한 설명의 일부를 구성한다. 즉, 첨부되는 도면들은 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 주요한 원리를 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 이미지 프로세싱 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 간소화된 블록 다이어그램이다.
도 2는 특정 디스플레이 시스템을 위해 색역 밖에 존재하는 컬러 포인트들이 색역 내의 블랙에 다중 경로를 따라 클램핑되는 컬러 스페이스의 도표이다.
도 3은 특정 디스플레이 시스템을 위해 색역 밖에 존재하는 컬러 포인트들이 색역 내의 블랙에 다중 경로를 따라 클램핑되는 CIE L*a*b* 컬러 스페이스의 단면을 설명하기 위한 것이다.
도 4는 적색, 녹색 및 청색 값이 RGB 및 W 원색을 가진 디스플레이에서의 컬러 값에 렌더링하기 위해 클램핑되는 컬러 스페이스의 일 영역을 설명하기 위한 것이다.
도 5는 색역 밖에 존재하는 입력 컬러 값들의 수를 줄이기 위하여 본 기술에 따른RGB 원색의 프리 리덕션의 효과를 설명하기 위한 컬러 스페이스의 도표이다.
도 6은 컬러 채도 값에 따라 프리 리덕션한 후, 화이트 원색을 스케일링 하는 효과를 설명하기 위한 컬러 스페이스의 도표이다.
도 7은 프리 리덕션 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 간소화된 블록 다이어그램이다.
도 8은 프리 리덕션 시스템의 다른 실시예를 설명하기 위한 간소화된 블록 다이어그램이다.
도 9는 블랙 클램핑을 수행하는 색역 클램핑 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 간소화된 블록 다이어그램이다.
도 10은 다이어고널 클램핑을 수행하는 색역 클램핑 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 간소화된 블록 다이어그램이다.
도 11은 조절 색역 맵핑 시스템의 일 실시예의 일부를 설명하기 위한 간소화된 블록 다이어그램이다.
도 12는 서브 픽셀 렌더링 시스템의 일부의 일 실시예를 설명하기 위한 간소화된 블록 다이어그램이다.
도 13은 도 12에 도시된 서브 픽셀 렌더링 시스템의 일부의 구성에 대한 일 실시예를 설명하기 위한 것이다.
도 14는 도 11에 도시된 조절 색역 맵핑 시스템의 일 실시에의 일부를 설명하기 위한 간소화된 블록 다이어그램이다.
도 15는 색역 클램핑 유닛의 일 실시예를 설명하기 위한 간소화된 블록 다이어그램이다.
도 16은 도 7 및 도 8의 실시예들 중 어느 하나에 따른 밝으면서 저채도의 컬러를 저장하는 프리 리덕션 인자를 변경하는 효과를 설명하기 위한 컬러 스페이스의 도표이다.
도 17은 도 7 및 도 8의 실시예들 중 어느 하나에 따라 채도에 기초한 프리 리덕션에 사용되는 몇몇 다른 기능 곡선들을 설명하기 위한 그래프이다.
도 18은 도 7 및 도 8의 실시예들 중 어느 하나에 따라 채도에 기초한 프리 리덕션이 가장 밝으면서도 저채도의 컬러를 저장하는 방법을 설명하기 위한 도표이다.
도 19는 서브 픽셀 반복 그룹을 구비하는 디스플레이 패널을 포함하는 디스플레이 시스템의 일부를 설명하기 위한 블록 다이어그램이다.
도 1은 색역 맵핑과 서브픽셀 렌더링 서브시스템의 향상된 특징이 결합된 이미지 프로세싱 시스템(100)의 단순화된 블록도이다. 시스템(100)은 "고휘도 디스플레이를 위한 신규한 서브 픽셀 레이아웃 및 배열"{NOVEL SUBPIXEL LAYOUTS AND ARRANGEMENTS FOR HIGH BRIGHTNESS DISPLAY}이란 명칭의 미국 공개 특허2005/0225574및 20050225575에 개시된 유형의 다수의 서브 픽셀 반복 그룹으로 구성된 디스플레이 패널(118)을 포함한다. 도 19의 패널(1910)은 상기 디스플레이 패널(118)의 일 실시예일 수 있고, 표시 패널(118)의 상기 서브 픽셀 반복 그룹은 도 19에 설명된 다수의 서브 픽셀 반복 그룹들 중 하나일 수 있다. 이하의 논의에서, 디스플레이 패널(118)은 레드, 그린, 블루 및 화이트(RGBW)의 서브 픽셀 반복 그룹 들 중 하나를 포함한다. 상기 레드, 그린, 블루 및 화이트(RGBW)의 서브 픽셀 반복 그룹들은 도 19에 설명된 적색, 녹색, 청색 및 백색의 원색들을 갖는다.
다시 도 1을 참조하면, 시스템(100)은 RGB 입력 모듈(102)을 포함한다. 상기 RGB 입력 모듈(102)은 많은 가능한 포맷의 입력 이미지 데이터를 수신한다. 상기 포맷은 RGB 스트라이프 이미지 데이터 및 YCbCr과 같은 다른 일반적인 디지털 데이터 포맷을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 이미지 데이터는 입력 색역 유닛(Input Gamut unit: 104)에 인가되고, 시스템(100)에 선형 색공간(linear color space)에 존재하는 이미지 데이터를 제공한다. 하기에서 더욱 상세히 설명될 선택적 예비 제거 모듈(Optional pre-reduce module: 106)은 다른 측면에서 클램핑(clamping)이 요구되는 색역 밖의 색들의 수를 줄이기 위하여 시스템에 채용될 수 있다.
이러한 점에서 이미지 데이터는 시스템(100)에 사용하기 위하여 Calc W(108) 모듈 및 Calc RwGwBw(110) 모듈이 시스템(100)에 사용되기 위한 적당한 레드, 그린, 블루 및 화이트(RGBW)의 컬러 값을 계산할 수 있도록 상기 Calc W(108) 모듈 및 Calc RwGwBw(110) 모듈에 입력된다. 상기 RGBW 시스템에서 색역 밖에 존재하는 임의의 RGB 이미지 데이터를 위해, 색역 클램프(Gamut Clamp: 112)는 렌더링을 위한 적당한 색역 내의 RGBW 값을 선택하기 위하여 채용될 수 있다. 많은 클램핑 가능성들(clamping possibilities) 중의 하나를 통한 그러한 선택은 특정 원하는 효과, 즉, 휘도, 색조, 채도 등을 최적화하기 위한 선택을 나타낸다.
이러한 적당한 RGBW 이미지 값들로부터, 서브 픽셀 렌더링(SPR) 모듈(114)은 이미지 데이터를 추가적으로 처리하여 특정 수의 목적 값을 달성한다. 예를 들면, 입력 이미지 데이터(102)가 제1 디스플레이 포맷(예를 들면, RGB 스트라이프, 트라이어드 등)으로 구체화되고, 출력 이미지 데이터가 또다른 제2 디스플레이 포맷(예를 들면, 도 19에 설명되거나 앞에서 설명한 특허 출원들 중 많은 곳에서 개시된 많은 서브 픽셀 반복 그룹들 중 하나)이 될 때, 맵핑은 상기 입력 이미지 데이터와 서브 픽셀 반복 그룹에 의해 정의되는 상기 출력 디스플레이 포맷 사이에서 일어나야 한다. 서브 픽셀 렌더링(SPR) 유닛(114)는 "감마 조절장치를 갖는 서프 픽셀 렌더링을 위한 방법 및 시스템"{METHODS AND SYSTEMS FOR SUB-PIXEL RENDERING WITH GAMMA ADJUSTMENT}이라는 명칭의 미국 공개 특허 2003/0103058, "하나의 이미지 데이터 세트로부터 다른 것까지 향상된 색역 맵핑을 위한 시스템 및 방법"{SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVED GAMUT MAPPING FROM ONE IMAGE DATA SET TO ANOTHER}이라는 명칭의 미국 공개 특허 2005/0225562 및 "고휘도 서브 픽셀 레이아웃을 위한 향상된 서브 픽셀 렌더링 필터"{IMPROVED SUBPIXEL RENDERING FILTERS FOR HIGH BRIGHTNESS SUBPIXEL LAYOUTS}이라는 명칭의 미국 공개 특허 2005/0225563 등과 같은 앞에서 언급된 특허 출원에서 설명된 서브 픽셀 렌더링 기술을 수행하기에 적당한 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합(미도시)을 포함한다. 그 후, 상기 이미지 데이터는 출력 감마 모듈(output gamma module: 116)에 의해 처리되고, 상기 출력 이미지 데이터는 렌더링을 위해 디스플레이 패널(118)로 보내진다.
색역 클램핑 ( Gamut Clamping ) 시스템 및 알고리즘
앞에서 언급한 특허 출원 중 몇몇에는 몇가지 색역 클램핑 기술이 개시되어 있다. 예를 들어 "하나의 이미지 데이터 세트로부터 다른 이미지 데이터 세트까지 향상된 색역 맵핑을 위한 시스템 및 방법"{SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVED GAMUT MAPPING FROM ONE IMAGE DATA SET TO ANOTHER}이라는 명칭의 미국 공개 특허 2005/0225562를 보자. 예를 들면, 블랙 클램프 기술(clamp to black technique)에 있어서, 휘도는 감소되나, 색조 및 채도는 보존된다. 도 9는 선행 발명들로부터의 블랙 클램프 모듈(a clamp-to-black module: 900)의 일 실시예를 보여준다. RwGwBw 신호들의 상위 비트(upper bits)가 모두 오알되어(ORed) 색역 밖(OOG) 의 신호를 생성한다. 만약 컬러가 색역 밖에 존재하는 것이 아니면, 상기 RwGwBw 신호들은 멀티플렉서들(muliplexors: MUX)의 세트를 통해 색역 클램핑 연산(Gamut clamping logic)을 뛰어넘는다. 컬러가 색역 밖에 존재하는 것이면, RwGwBw의 최대값은 룩업테이블(LUT)로부터 인버스 값(inverse value)을 불러오기 위하여 사용된다. RwGwBw 및 W 신호들에 의해 증가될 때, 상기 역의 값은 상기 컬러를 색역 내로 다시 가져오기 위하여 미리 계산될 수 있다. 이것은 본 발명의 방법에 의해 어드레스된 몇몇 이미지에 원하지 않는 어두운 영역을 생성할지도 모른다.
일반적으로, 그것들에게 영향을 미치는 많은 클램핑 알고리즘 및 시스템이 있다. 도 2는 색 공간(color space: 200)의 단면을 보여주는 개략도이다. 도 2에서 라인들(202)은 디스플레이 시스템의 디스플레이 패널의 색 공간에서 허용되고 가능한 컬러들의 범위를 정한다. 이 라인들 외곽의 포인트들(예를 들면, 포인트 P)의 경우, 이러한 포인트들은 색역 밖(out-of-Gamut: OOG)에 존재하고, 색역 내에 존재하는 컬러 포인터를 상기 컬러 포인트 P를 대신하도록 지정하는 것이 바람직하다. 포인트 P로부터, 많은 수의 라인들이 포인트 P로부터 디스플레이 시스템에 의해 표현될 수 있는 색역 표면까지 당겨진다. 예를 들면, 블랙 클램프(clamp to black)에 있어서, 라인은 P로부터 라인 b를 따라 BLACK에 까지 당겨질 수 있고, 라인 b가 라인 202와 교차하는 포인트는 포인트 P를 위한 지정된 컬러 포인트가 된다. 블랙 고정(clamp to black)의 경우, 비록 몇몇 경우 약간의 휘도 손실은 있지만, 새로이 지정된 포인트는 색역 밖의 색조 및 채도를 유지한다는 장점을 가진다. 상기의 인용문헌에 합쳐진 특허 출원들에서 설명된 바와 같이, 이전 방법들보다 더 적은 게이트를 가지는 하드웨어에 설립될 수 있는 블랙 클램프(clamp to black)를 계산하는 값싼 방법이 개시된다.
다른 클램핑 알고리즘들도 가능하다. 예를 들면, 화이트 클램핑(clamp-to-white)은 포인트 P에 라인 w를 따라 White까지 당기는 라인과 상기 라인 202가 교차하는 포인트를 지정한다. 화이트 클램핑(clamp to white)는 P를 위해 지정된 포인트가 컬러 포인트에서 휘도를 과장하는 장점을 가진다. 이는 밝은 태양광 또는 다른 밝은 주위 조건의 야외에서 이미지를 보는데 있어서 바람직하다.
다른 중간 클램핑 시스템(intermediate clamping system)은 루미넌스 클램프(clamp-to-luminance)를 포함할 수 있다. 루미넌스 클램프는 라인 L이 그레이 라인(LINES OF GREYS)에 수직하게 P로부터 당겨진다. 이러한 클램핑 시스템은 채도에서 다소의 희생이 있을지 몰라도 색역 밖의 컬러 포인트의 휘도를 유지할 수 있는 장점을 가진다.
또다른 중간 클램핑 시스템은 다이어고널 클램프(clamp-to-diagonal) 을 포 함할 수 있다. 상기 다이어고널 클램프는 라인 d를 따라 라인 202와 교차하는 중간 포인트에 대응하고, 루미넌스 클램프와 블랙 클램프의 중간이다. 다이어고널 클램프는 포인트 P로부터 색역 껍질 또는 에지까지의 최소 거리에 더 가깝다는 장점을 갖는다. 다이어고널 클램프 기술은 루미넌스 클램프보다 P의 색조 및 채도에 더 적합한 경향이 있으나, 블랙 클램핑 기술에 의해 생성되는 컬러보다 더 밝은 컬러를 생성한다.
도 3은 CIE L*a*b* 색 공간(300)에서의 단면도이다. 도 3에서, 포인트 P는 색역 컬러 포인트의 밖에 존재하는 것으로 도시되어 있고, 화이트, 루미넌스 및 블랙 클램프는 라인들(또는 곡선들) W, L 및 b와 색역 껍질 라인/곡선(302)의 교차점으로 도시되어 잇다. "a"로 표시된 라인은 포인트 P로부터 색역 껍질(302)까지의 이론상의 최초 거리를 나타내는 유일한 라인/곡선이다. 라인 "a"로부터 껍질 경계(302)까지의 교차점은 계산될 수 있지만, 그것은 너무 많은 비용을 요구한다. 상기 최소 거리의 포인트를 찾기 위한 저비용의 근사 해결방법으로서, 다이어고널 클램프 포인트(즉, 라인 "d"와 껍질 곡선 302의 교차점)은 이하에서 보다 상세히 설명되겠지만, 블랙 클램프와 루미넌스 클램프 간의 측량된 평균으로서 용이하게 계산될 수 있다.
루미넌스 클램프는 이하에서 상세히 설명된다. 이 알고리즘은 블랙 클램프와 유사한 방식으로 진행되나, W의 최종 계산에서 블랙 클램프와 다르다. Rw, Gw 및 Bw이 클램핑되는 동시에 W 값이 클램핑되는 외에, 상기 W 값은 알려진 입력 광 도(luminosity)로부터 역으로 계산된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 광도의 계산은 디스플레이 스크린을 포함하는 실제 서브 픽셀 레이아웃에 따라 조절된다. 예를 들면, 도 19는 디스플레이 시스템(1900)에 사용되는 디스플레이 스크린(1910)을 포함하는 다수의 다른 서브 픽셀 레이아웃들을 도시한다. 도 19에서는 디스플레이 시스템(1900)은 일반적으로 저장(interpolation)/SPR 모듈(1902), 타이밍 콘트롤러(1904), 컬럼 드라이버(column driver: 1906) 및 로우 드라이버(row driver: 1908)를 포함하는 것으로 도시된다. 디스플레이(1910)는 서브 픽셀 반복 그룹(1912)을 포함하는 서브 픽셀 세트를 포함한다. 상기 반복 그룹은 도시된 바와 같이 다른 가능한 반복 그룹들(1912 내지 1936)로 변경될 수 있다. 다른 해칭(hatching)은 다른 컬러를 나타낸다. 예를 들면, 수직 해칭(1914)는 적색을 나타내고, 수평 해칭(1916)은 청색을 나타내며, 대각 해칭(1918)은 녹색을 나타낸다. 점선 대각 해칭, 수평에 가까운 해칭 또는 무해칭은 다른 제4 컬러, 예를 들면, 시얀, 마젠타, 화이트(또는 무필터) 또는 노랑을 나타낸다. 다른 서브 픽셀 반복 그룹들 및 다른 디스플레이 시스템 구조들도 물론 가능하고, 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명에 따른 실시예들이 RGB를 RGBW로 변환하는 지엠에이들(GMAs)을 언급하고 있지만, 본 발명의 기술은 3원색 이상의 다원색 시스템(4 이상의 원색들, 즉, 적색, 녹색, 청색, 시얀 및 백색)에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 기술은 LCD, OLED, PDP 등을 포함하는 많은 가능한 제조 기술에 의해 제조되는 디스플레이에 유사하게 적용될 수 있다.
디스플레이의 반복 그룹을 포함하는 서브 픽셀 레이아웃 중 하나(예를 들면 1930)로부터 다음의 휘도 수식이 만족될 수 있다.
Lrgb = (2*Rw+5*Gw+Bw+8*W)/8
상기 수식에 따르면, RGBW 출력의 계산된 휘도는 소스 RGB 값의 휘도와 동일하여야 한다. 상기 수식으로부터 W에 대한 다음의 공식이 계산될 수 있다.
WI = (16*Lrgb-(*Rw+5*Gw+Bw))/8
상기 공식은 일반적으로 W의 블랙 클램프 값보다 더 밝은 WI값을 산출한다. 이것은 블랙 고정에 의해 너무 어둡게 보여지는 이미지 영역들이 순차적으로 더 밝아지도록 한다.
상기의 수식은 하드웨어나 소프트웨어에서 용이하게 수행될 수 있지만, 서브 픽셀 반복 패턴(1930)때문에 상대적인 광도에 기초를 둔다. 각 다른 레이아웃을 대해, 상기 공식은 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 서브 픽셀 반복 패턴(1936)에 대한 상기 공식은 다음과 같을 수 있다.
WI = (12*Lrgb-(*Rw+5*Gw+Bw))/4
상기 두개의 공식의 차이는 각 레이아웃에서 R, G 및 B휘도의 합에 대한 W의 상대적인 휘도의 결과이다. 상기 상대적인 휘도를 고려한 추가적인 파라미터를 포함한다면 상기 공식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
WI = (L*M1_inv-(2*R+5*G+B) *M2_inv/8)/32
여기에서 M1_inv 및 M2_inv는 아래의 조절 색역 맵핑(GMA)에 대한 논의에서 설명될 상수이다. 이러한 상수들에 의해 단일 GMA 하드웨어 모듈이 설립될 수 있다. 상기 단일` GMA 하드웨어 모듈은 M1_inv, M2_inv및 몇몇 다른 레지스터 세팅 값들을 미리 계산하고 로딩함으로써 많은 다른 서브 픽셀 레이아웃들에 대한 WI를 정확히 계산할 수 있다.
다이어고널 클램핑(Diagonal Clamping)
루미넌스 클램핑을 수행할 때, 결과 색은 관측자에 의해 저채도로 여겨질 수 있다. 이러한 효과는 관측자에 의해 너무 어둡다고 여겨질 수 있는 블랙 클램프의 효과와 반대된다. 이러한 관점에서 양자의 해결방법으로서, W에 대한 블랙 클램프 값과 루미넌스 클램프의 WI 값 사이의 값이 계산될 수 있다. 도 15는 중간 값을 계산하는 색역 클램핑 모듈(Gamut Clamping Module: 1500)을 도시한다. 디텍트 OOG 모듈(1502)은 입력 RGBW 컬러가 색역 내에 존재하는지 아닌지를 검출한다. 만약 상기 입력 RGBW 컬러가 색역 내에 존재하지 않는다면, 그 값들은 있는 그대로 양호하고, 색역 클램핑 모듈의 나머지 부분을 그대로 통과한다.(미도시) 블랙 클램핑 모듈(1504)은 도 9에서 검토된 선행 특허에서 설명된 통상의 블랙 클램핑 알고리즘을 수행하고, 야기되는 R, G 및 B 값들은 상기 색역 클램핑 모듈로부터 출력되는 최종 값이 될 수 있다. 모듈(1504)로부터 출력되는 RGB 및 W의 값은 또한 루마 모듈(luma module: 1506) 클램프에 있어서 상기에서 설명된 루미넌스 클램프 알고리즘들 중 하나를 이용하여 WI를 계산하는데 사용될 수 있다. 상기 블랙 클램프 W 값 및 상기 루미넌스 클램프 W1값은 다이어고널 클램프 모듈(1508)에서 결합되어, 모 듈(1500)으로부터 출력되는 최종 W값을 산출할 수 있다. 다이어고널 클램프 모듈(1508)은 일례로서 W 및 W1값의 산출된 평균값과 같은 중간 값을 계산할 수 있다. 예를 들면, 다이어고널 클램프 모듈(1508)은 두 값의 평균값을 계산할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이 클램프 레지스터(clamp_register: 1002)는 W 및 W1 값을 각각 가늠하는 양을 정한다. 본 실시예에서, W 및 W1의 값은 다른 양만큼(예를 들면, 도시된 바와 같이 1, 2, 또는 3 비트의 양) 오른쪽으로 쉬프트되고, 이것들은 다른 조합으로 함께 더해져서 0%, 50%, 75% 및 87.5%의 W와 각각 결합되는 100%, 50%, 25% 및 12.5%의 W1을 생성한다. 상기 클램프 레지스터 값은 W 출력에 결합된 클램프 다이어고널로서, 상기와 같은 MUX(1004)를 가진 선택 범위 중 하나를 선택한다. 본 실시예는 최소의 게이트를 가지고 몇몇 유용한 가늠 결합을 선택할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 선택될 수 있는 다른 비율 결합이 있을 수 있다. 본 발명의 또다른 실시예에서는 좀더 연속적인 범위의 비율을 산출하는 단순 쉬프트 및 합산 장치 대신에 배율 모듈들(multiplier modules)이 W 및 W1에 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 루미넌스 클램프 라인 "L"과 블랙 클램프 라인 "b"의 한가지 차이점은 RGBW 디스플레이의 W 원색에 있다. 본 발명의 일 실시예에서, W 계산이 요구되고, R, G 및 B의 값은 W 계산 단계에서 일정하다. 상기 계산은 다른 원색들 중 하나 또는 그 이상이 색역 밖에 있고, 이들이 색역 표면으로 스케일될 때 이루어진다. 이러한 경우, 단지 W를 변경하는 것은 2개의 W 값들의 평균 또는 어떤 다 른 측정 평균은 색역 표면에 있는 컬러의 결과라는 것을 의미한다.
클램프 레지스터 값은 많은 방법들에 의해 계산될 수 있다. 50%를 세팅 또는 선택하는 것은 두개의 W 값의 평균을 효과적으로 산출할 수 있다. 75%를 세팅 또는 선택하는 것은 도 3에 도시된 라인 "a"로 도시된 값에 더 가까운 0.75*W1+0.25*W와 동일한 값을 산출한다. 특정 값들의 비율을 결정하는 한가지 방법은 컴퓨터 프로그램에서 오프라인으로 모든 가능한 색역 밖의 값들을 계산하는 것이다. 상기 프로그램은 각 컬러를 위해 상기 값 "a"를 찾아서 각 W 및 W1 값으로부터 산출되는 가중 평균을 계산하는 어려운 계산을 수행할 것이다. 모든 가중 평균값들의 평균은 비디오 디스플레이로 디자인되거나 또는 내부 하드웨어 클램프 레지스터 레치(internal hardware clamp-register latches)로 로드될 것이다.
상기에서 설명한 바와 같이, 도 3에 도시된 화이트 클램프 라인("W")을 사용하는 것은 장점을 가진다. 화이트 클램프 라인을 사용하는 경우, 가중 평균은 W1과 블랙 클램프 동안 W를 계산하는 방식과 유사하게 화이트 클램프를 가지고 계산된 W를 의미하는 Ww의 값들 사이에 또는 W와 Ww 값들 사이에 계산될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 단일 가중 평균은 색역 내의 여기저기를 변경하는 함수로 대체될 수 있다. 이러한 함수의 독립 변수는 입력 파라미터들의 어떤 수 중 하나일 수 있다. 예를 들면, 상기 가중 평균은 입력 픽셀의 광도의 함수로, 입력 컬러가 색역 밖에 존재하는 양의 함수로, 입력 R, G 또는 B 값의 함수로, 또는 이들의 어떤 결합으로 변경될 수 있다. 상기 함수는 그 성질들이 다른 디스플레이 에 따라 다를 수 있다. 상기 성질들은 측정된 주요 색도, 주요 발광, 출력의 감마 곡선, 백라이트의 휘도 또는 컬러 등을 포함할 수 있다. 원하는 가중 평균 함수를 발견하기 위하여, 디스플레이 성질들을 측정하고, 상기에서 언급된 프로그램의 결과에 대항하는 독립 변수를 비교한다. 상기 프로그램은 모든 색역 밖의 컬러들에 대해 모든 예비적이고 이상적인 "a"포인트들의 값들을 계산한다. 어떤 입력 함수로부터 가중 평균값들에 이르기까지 어떤 직접적인 연관성이 있거나, 또는, 사용될 수 있는 근사 맵핑(approximate mapping)이 있을 수 있다. 일단 함수가 선택되면, 그것은 소프트웨어에 인코드되거나 하드웨어에 설립될 수 있다. 상기 함수는 알고리즘으로 실행되거나 미리 계산되어 룩업테이블에 저장될 수 있다.
프리 리덕션 ( Pre - Reduction ) 알고리즘
RGB 내지 RGBW 변환하는 색역 맵핑(GMAs)의 한가지 가능한 부가적인 효과는 디스플레이 시스템이 생산할 수 있는 컬러 상태의 총수를 줄일 수 있다는 것이다. 입력 컬러의 총수의 절반은 다른 컬러로 맵핑됨으로써, 상기 효과가 가능하다. 이러한 것은 고 휘도인 동시에 고 채도인 컬러에게 발생하는 경향이 있다. 고 휘도인 동시에 고 채도인 컬러는 자연적이고, 수정되지 않은 이미지에서는 일반적으로 일어나지 않는다. 그러나, GMA에 의해 출력되는 컬러들의 총수가 도달하는 컬러의 수와 일치하는 모드를 갖는 것이 바람직하다. 프리 리덕션은 이것을 달성할 수 있는 한가지 방법이다.
도 4는 입력 RGB 화이트 포인트가 RGBW 화이트 포인트에 맵핑될 때까지 RGB 색역이 스케일되는 종래 기술을 보여준다. 그늘진 영역에 있는 고휘도 및 고채도의 컬러들은 색역 밖에 존재하고, 상기에서 설명된 블랙 클램프, 루미넌스 클램프, 다이어고널 클램프 또는 다른 알고리즘들을 이용하여 허용되는 RGBW 값들에 맵핑되어야 한다. 도 5는 입력 값들의 프리 리덕션에 의해 전체 RGB 색역이 내부적으로 RGBW 색역에 맞춰지는 것을 도시한다. 그러한 경우, OOG 맵핑 단계가 제거될 수 있다. 비록 최종 이미지는 전만큼 밝지 않을지라도, 실제적으로 더 많은 총 출력 상태가 존재하게 된다. 모든 가능한 W 값들이 사용되지 않지만, 일부 컬러가 색역 밖에 존재하는 경우가 아니라면, 모든 가능한 RGB 출력 값들이 존재한다.
1930과 같은 일부 레이아웃의 경우, 입력 값들을 절반으로 프리 리덕션하는 것은 RGB 색역을 내부적으로 RGBW 색역에 맞춰질 수 있게 한다. W 서브 픽셀의 휘도가 다른 3개의 서브 픽셀의 휘도와 정확히 동일하지 않는 경우, 다른 양만큼 제거하는 것은 레이아웃을 위해 바람직하다. 또한, 도 16에 도시된 바와 같이 비록 일부 컬러들이 여전히 색역 밖에 있더라고, 절반보다 작은 양만큼 플리 리덕션하는 것은 출력 상태들의 총수를 다소 증가시킨다. 다른 3원색과 동일한 W 서브 픽셀 휘도를 갖는 디스플레이에 있어서도, 이러한 과정은 이미지의 휘도를 향상시키고 바람직하다.
도 6은 다른 실시예의 효과를 보여준다. 본 실시예의 경우, 입력 RGB 값들은 어떤 OOG 값들이 야기되지 않을 때까지 프리 리덕션될 수 있다. 그러면, 보통의 RGBW GMA는 RGBW로 변환하는데 사용될 수 있다. 최종적으로, W 값들은 일반적으로 화이트에 가까운 밝은 채도의 컬러로부터 최대 W 값을 만들 수 있는 양만큼 스케일 된다. 도 6은 입력 RGB 값들이 절반으로 프리 리덕션되어 최종 W 값들이 인자 2만큼 스케일된 레이아웃(1930)의 경우를 보여준다. 이것은 가능한 최대값의 약 75%에 해당하는 최대 휘도를 야기한다. 입력을 절반보다 작은 비율만큼 제거하는 것과 같은 다른 조합은 더 밝은 휘도를 생산할 수 있다. 그러나, 이러한 조합은 더 많은 OOG 컬러들을 생산하고, 출력 상태들의 총수를 감소시킬 수 있다.
도 7은 입력 감마 모듈과 GMA 모듈 사이에 배치된 프리 리덕션 모듈(106A)의 일 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 비율은 고정된 포인트 2진수(fixed point binary number)로 프리 리듀스 레지스터(Pre-reduce register)에 저장된다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 프리 리듀스 레지스터는 8 비트의 크기이고, 0과 약 0.996사이의 고정된 포인트 수를 나타내는 0부터 255 사이의 수를 저장할 수 있다. 입력 감마가 예비 리듀스 값에 의해 배가된 후, 입력 RGB 값들 각각은 오른쪽 쉬프트 모듈들에서 256만큼 분리될 수 있다. (예컨대, >>8)
도 7에 도시된 실시예는 소프트웨어에서 용이하게 수행될 수 있지만, 배율 장치는 많은 수의 게이트를 필요로 할 수 있다. 도 8의 프리 리덕션 모듈(106B)은 더 적은 수의 게이트를 필요로 하는 다른 실시예이다. 도 8은 단지 R 채널을 위한 경로만을 보여주고, 유사한 모듈이 G 및 B를 위해 실행될 수 있다. 배율 장치를 사용하는 대신, 입력 값들을 다른 양만큼 오른쪽으로 쉬프트되고, 그 쉬프트된 값들은 다른 조합으로 함께 합산되어100%(0% 제거), 75%(25%의 제거), 62.5%, 50%, 37.5%, 25% 및 12.5%의 입력을 산출할 수 있다. 프리 리덕션 레지스터에 고정된 포인트 2진수를 저장하는 대신, MUX를 이용하여 미리 계산된 비율들 중 하나를 선택 한 지수(index)를 저장할 수 있다. 이러한 비율 세트는 단지 일례에 불과하다. 더 많은 쉬프터 장치, 합산 장치 및 광범위한 배율 장치를 더함으로써, 선택가능한 제거 비율의 수가 산출될 수 있다.
채도에 근거한 프리 리덕션
프리 리덕션의 다른 실시예로서, 입력 RGB 값들은 고정된 양만큼 제거되지는 않고, 채도 함수인 양만큼 제거될 수 있다. 도 17은 적당한 채도 함수들의 몇몇 다른 실시예들을 보여준다. 도 18에 도시된 바와 같이, 채도가 거의 0일 때, 거의 1.0의 값을 갖는 함수는 입력 RGB 화이트 값을 출력 RGBW 화이트 값에 근사적으로 맵핑하는 이점을 갖는다. 이것은 최대 가능 화이트 값이 달성되지 않는 프리 리덕션 알고리즘 전반에 걸쳐 유용하다. 본 발명의 다른 실시예에서, 최대값은 1보다 작아서, 동시 휘도 대비 에러(simultaneous luminance contrast error)를 줄일 수 있다. 채도가 최대치에 있을 때, 도 17의 채도 함수들은 Pmax의 일정 비율까지 감소될 수 있다. 상기 Pmax 값이 디스플레이에 있는 R, G 및 B 서브 픽셀들의 밝기의 합에 대한 W의 밝기의 비인 M2보다 크면, 도 18의 그늘진 영역(1802)로 보여지는 영역으로 도시된 바와 같이, 일부 OOG 컬러들이 존재할 수 있다. 따라서, 상기에서 설명된 색역 고정 모듈은 여전히 요구된다.
이 채도 함수를 위한 한가지 가능한 곡선은 라인(1701)과 같은 가우시안(Gaussian) 곡선이지만, 이것은 하드웨어에서 수행하는 것이 계산적으로 어려울 수 있다. 라인(1702)과 같은 직선이 적합하고, 라인(1703)과 같은 부분적인 선형 함수 또한 양호한 이미지를 산출할 수 있다. 이러한 함수로부터의 값들은 입력 RGB 값들에 의해 증가된다. 따라서, 1을 곱하는 것은 낮은 채도를 갖는 입력 값들의 무제거(no reduction)을 야기하고, Pmax 또는 1보다 작은 다른 비율을 곱하는 것은 높은 채도를 가진 입력 값들의 감소를 초래한다. 비율 값에 의한 이러한 모든 증폭은 적당한 오른쪽 쉬프트에 의해 정해지는 고정된 2진수들을 곱함으로써 하드웨어에서 수행될 수 있다. 쉬프트 및 합산에 의한 증폭을 수행하는 다른 수단들 또한 본 발명의 범위 안에 포함될 수 있다.
도 18에서, 색역 표면에서 0에서부터 1까지 스케일된 채도는 그레이 라인으로부터의 수직 거리로 여겨질 수 있다. 비록 다양한 채도 계산이 사용될 수 있지만, 산업계에서 잘 알려진 다음과 같은 채도의 계산 방법이 있다.
Saturation = (max(r,g,b)-min(r,g,b))/max(r,g,b)
최종 채도 값은 도 17로부터 곡선들 중 하나를 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 0.75의 Pmax 값을 갖는 구분 직선 라인(1703)이 다음의 수식에 의해 생성될 수 있다.
Pre_reduce = min(1,1-((채도-0.25)/(1-0.25)))
그 후, 입력 R, G 및 B의 값들은 상기의 실시예들 중 어느 것에 의해 생성된 상기 Pre_reduce 값에 의해 각각 증폭될 수 있다.
R = R* Pre_reduce
G = G* Pre_reduce, and
B = B* Pre_reduce.
최종적으로, 이러한 R, G 및 B의 값들은 GMA 알고리즘을 통해 RGB를 RGBW로 변환하는데 사용된다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 프리 리덕션 함수는 또한 색조의 함수일 수 있다. 앞에서 언급한 인용문헌의 특허 출원에 있어서, 이러한 목적으로 사용될 수 있는 색조 값을 계산하는 수단이 개시되어 있다. 예를 들면, 표면들 및 다른 스킨 톤들(skin tones)은 매우 좁은 색조 범위를 갖고, 이러한 특징들을 갖는 이미지에는 다른 프리 리덕션 함수를 사용하는 것이 유용하다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 프리 리덕션 채도 함수는 휘도의 함수일 수 있다. 주어진 채도 값에 대하여, 일정한 배율 값을 사용하기 보다는 블랙에 근접한 값에 기초해서 스케일 될 수 있다. 이것은 마치 감마 함수처럼 작용할 수 있고, 그것은 RGBW 색조 껍질에 더 가까운(또는 더 먼) 출력 픽셀 분포가 쉬프트될 수 있게 한다. 또한, 프리 리덕션 함수는 색조, 채도 및 휘도의 함수에 근거를 둘 수 있다.
상기의 논의에서, 본 발명의 일 실시예는 모든 원색에 대해 단지 하나의 프리 리덕션 함수를 가졌다. 그러나, 입력 R, G 및 B 원색의 각각 또는 서브 세트를 위한 독립된 프리 리덕션 함수를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 색 보정을 하거나 디스플레이의 백색 포인트를 조정하는 능력을 더할 수 있다. 상기 백색 포인트는 적색, 녹색 및 청색을 위한 곡선(1703)의 상위 좌측 단부를 개별적으로 변경함으로써 혼합된 컬러 포인트들의 변화와 독립적으로 변경될 수 있다. 상기 곡 선(1703)의 상위 좌측 단부를 변경하는 것은 도 17의 Y축에서 플리 리덕션 배율을 1에서부터 그보다 더 작은 값으로 감소시킨다.
상기에서 설명한 바와 같이 상기 원색들을 위한 개별 제어 또는 조정을 하는 것은 혼합 색들(예를 들면, 노랑, 시얀, 마젠타 등)의 색도(chromaticity)를 조정할 수 있게 한다. 예를 들면, 적색 및 녹색이 독립된 Pmax 제어를 갖고, 녹색 Pmax가 적색 Pmax 값보다 25% 작다면, 노랑색 포인트는 상기 적색 원색쪽으로 쉬프트될 것이다. 게다가, 상기 곡선(1730)의 기울기가 Pmax 부근에서 충분히 경사지다면, 노랑색에서의 이 변화는 디스플레이의 백색 포인트에 영향을 미치지 않고 이루어질 수 있다.
도 1에서, 프리 리덕션 모듈(106)은 입력 감마(104)와 Calc RwGwBw 모듈(110) 사이에 배치된 것으로 도시된다. 이미지 프로세싱 시스템에서 프리 리덕션을 입력 감마 모듈(104) 앞과 같은 다른 위치에 배치시키는 것도 가능하다. 입력 감마 전의 값들은 전형적으로 더 작은 비트 크기를 가지므로, 이것은 이러한 디자인에 근거하여 하드웨어의 게이트 수를 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 한번에 감마 보정 및 프리 리덕션을 수행하기 때문에, 프리 리덕션 함수를 입력 감마 함수와 결합하는 것도 가능하다. 입력 감마 함수는 미리 계산된 룩업테이블로서 수행되므로, 더 복잡한 하드웨어에서 불이익 없이 도 17에 도시된 가우시안 곡선(1701)과 같은 더 우수한 알고리즘을 사용하는 것도 가능하다.
조절 RGBW 색역 맵핑 모듈( GMA )
앞에서 인용문헌으로 언급한 특허 출원에 있어서, 일부는 원색들 및 다른 서브 픽셀들의 상대적인 휘도의 측정 또는 시뮬레이션에 기초한 알고리즘에서 미리 계산된 고정된 수를 갖는 RGBW GMAs를 개시한다. 이하에서는, 그러한 수들을 계산하는 실시예들 및 RGB를 RGBW로 변환하는 더욱 유연한 실시예들이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에서, 하드웨어의 디자인에 있어서 고정된 수들은 GMA 알고리즘 및/또는 레지스터의 변수들일 수 있다. 이것은 초기 단계에서의 값을 변경함으로써 단일 GMA 알고리즘이 넓은 디스플레이 범위에 걸쳐 작동할 수 있도록 한다.
M0, M1, 및 M2로 표시되는 수들은 미리 계산되고, 그 결과는 하드웨어 디자인을 단순화하는데 사용된다. 한가지 가능한 수식 세트는 다음과 같다.
M0:= (Yr+Yg+Yb)/ (Yr+Yg+Yb+Yw) M1:= Yw/ (Yr+Yg+Yb+Yw) M2:= Yw/ (Yr+Yg+Yb)
좀더 일반적으로, M0는 R, G, B 및 W의 광도의 합에 의해 나누어진 R, G 및 B의 광도의 합의 비(ratio)일 수 있고, M1은 R, G, B 및 W 광도의 합에 의해 나누어진 W 광도의 비일 수 있으며, M2는 R, G 및 B의 광도의 합에 의해 나누어진 W 광도의 비일 수 있다.
어떤 레이아웃(예를 들면, 레이아웃 1930)에서, W 서브 픽셀의 광도는 R, G 및 B의 광도의 합과 근사적으로 동일하고, 따라서, M2 상수는 대략 1.0의 값을 가질 수 있다. 이 경우, M0 및 M1은 거의 다음과 같이 된다.
M0:=1/(1+M2) M1=M2/(1+M2)
좀 더 일반적으로, M0는 R, G, B 및 W의 광도의 합에 의해 나누어진 R, G 및 B의 광도의 합의 비일 수 있고, M1은 R, G, B 및 B의 광도의 합에 의해 나누어진 W 광도의 비일 수 있으며, M2는 R, G 및 B의 광도의 합에 의해 나누어진 W 광도의 비일 수 있다.
상기의 "M" 값들은 전형적으로 0보다 조금 큰 값에서 1보다 조금 큰 값의 범위에서 변하는 플로팅 포인트 값들(floating point values)이다. 이러한 값들이 사용되는 GMA 알고리즘들에서, 이러한 값들은 배율 또는 분할에 사용될 수 있다. 따라서, 하드웨어에서는 이것들을 고정된 포인트 2진수로 저장하여 배율 정수 및 쉬프트 모듈들이 이러한 작동을 하도록 하는 것이 유용하다. 하드웨어 디자인을 간소화하기 위하여, 채용되는 고정된 포인트 2진수를 미리 계산하고, 그것들을 몇몇 레지스터에 저장하는 것이 가능하다. 그리고 나서, 이 레지스터들은 디스플레이 초기화의 일부로서 로드되거나, 그것들은 M2_reg 인덱스에 기초하여 룩업테이블(LUT)로부터 불러올 수 있다. 아래의 표 1은 유용한 범위의 M2 값들로부터 계산된 그러한 룩업테이블(LUT)의 일 실시예를 보여준다.
[표 1]
M2_REG M2 M0_inv M0_sub M1_reg M1_inv M2_inv
0000 0.5 48 681 85 96 64
0001 0.625 52 629 98 83 51
0010 0.75 56 584 109 74 42
0011 0.875 60 545 119 68 36
0100 1 64 511 128 64 32
0101 1.125 68 480 135 60 28
0110 1.25 72 454 142 57 25
0111 1.375 76 430 148 55 23
1000 1.5 80 408 153 53 21
1001 1.625 84 389 158 51 19
1010 1.75 88 371 162 50 18
1011 2 96 340 170 48 16
본 실시예에서, M2_REG는 고정된 포인트 2진수 값들의 룩업테이블에 대한 2진수 형식의 인덱스이다. M2는 룩업테이블에 저장되지 않은 초기 플로팅 포인트 값 이다. M0_INV는 고정된 포인트 2진수 값을 산출하기 위하여 1/M0를 32배 한 것에 의해 계산되는 M0의 역수이다. M0_sub는 최대 컬러를 M0배 한 값이다. M1_reg는 고정된 포인트 2진수 값을 산출하기 위하여 M1 값을 256배 한 값이다. M1_inv는 고정된 포인트 2진수 값을 산출하기 위하여 1/M1를 32배 한 것에 의해 계산되는 M1의 역수이다. 상기 표는 다양한 방식으로 설립될 수 있고, 다양한 방식으로 설립된 표들은 본 발명의 권리범위 안에 포함된다.
256 또는 32에 의한 예비 증폭의 선택은 상수들 및 내부 증폭기들의 비트 크기들의 기대값들에 의존하여 선택된다. 이러한 예비 증폭 값들의 조합을 사용하는 것은 모든 값들(승수가 아닌 M0_sub 제외)이 8비트 레지스터에 적합해질 수 있도록 한다. 32배 하는 것은 1보다 크거나 작은 값들이 저장될 수 있도록 한다. 예를 들면, 64배 하는 것은 여분의 정확성을 더할 것이지만, 저장될 수 있는 최대값을 감소시킬 것이다.
고정된 포인트 2진수 M의 값들과 이들의 역수의 어떠한 조합도 상기에 리스트되지 않은 점을 주목할 필요가 있다. 예를 들면, 단지 M2_inv만이 계산되고, M2의 비역수 값(non-inverted value)은 계산되지 않는다. 이것은 다음의 GMA 알고리즘에 있는 수식들이 M2에 의해 배가되지 않고, 단순히 M2에 의해 나누어 져서 M2의 비역수 값은 계산되거나 룩업테이블 또는 레지스터에 저장되지 않기 때문이다.
일단 시스템 초기화 동안에 이러한 고정된 포인트 2진수 M 값들의 세트가 상기의 표와 같은 테이블로부터 불려져 오거나, 레지스터에 계산되어 저장되면, 다음의 모조 코드(pseudo-code)는 그 후에 M 값들이 어떻게 사용되는지를 보여준다.
[표 2]
-가능한 W 값의 범위를 계산 minW=math.floor((math.max(r,g,b)-M0_sub)*M1_inv/32) -최소 W minW=math.max(minW,0) -제로에 클램핑 maxW=math.floor(math.min(r,g,b) *M1_inv/32) -최대 W maxW=math.min(maxW,MAXCOL) -최대값에 클램핑 minW=math.min(minW,maxW) -min은 max보다 작거나 같아야 함 -가능한 범위에 클램핑된 광도로부터 W 계산 L=math.floor((2*r+4*g+g+b)/8) -휘도 근사치 W=math.min(L,maxW) -광도에W를 설정함으로써 시작 W=math.max(W,minW) -max에 클램핑하고, min은 허용함 -입력 및 W로부터의 RwGwBw 계산 R=math.floor((r-math.floor((W*M1_reg+128)/256)) *M0_inv/32) G=math.floor((g-math.floor((W*M1_reg+128)/256)) *M0_inv/32) B=math.floor((b-math.floor((W*M1_reg+128)/256)) *M0_inv/32) -OOG 체크 만약(math.max(R,G,B)>MAXCOL) 이면, oog=spr.band(math.max(R,G,B),MAXCOL) -OOG 원색의 하위 비트 inv=math.floor((256* (MAXCOL+1))/(math.max(R,G,B)+1)) -인버스 값 -블랙 클램프 계산 R=math.floor((R*inv+128)/256) G=math.floor((G*inv+128)/256) B=math.floor((B*inv+128)/256) R=math.floor((W*inv)/256) -W의 블랙 클램프 값 -루미넌스 클램프 계산 -입력 루미넌스를 재생산하는 W 계산 W1=math.floor((L*M1_inv-math.floor((2*R+5*G+B) *M2_inv/8))/32) W1=math.min(W1,MAXCOL) -max를 초과하지 않음 -다이어고널 클램프 계산 W=math.floor((W1*clamp_diag+W* (128-clamp_diag))/128) 종료 -OOG
표 2의 모조 코드에서, r, g 및 b는 입력 감마 보정 후의 입력 컬러들이고, math.floor(_)는 어떤 계산의 줄어진 정수 결과를 나타내며, math.min(_)과 math.max(_)는 그들 인수의 최소값과 최대값을 가져온다. Spr.band(_)는 논리 및 두개의 인수의 비트 와이즈(bit-wise)를 가져온다.
용어 "Inv"는 색역 밖 거리의 역수를 나타낸다. 이것은 종종 미리 계산되어 OOG에 의해 색인이 된 룩업테이블(LUT)에 저장된다.
색역 클램핑을 할 때, 우선 블랙 클램프 값들이 계산되고, 그리고 나서, 루미넌스 클램프 W1 값이 계산된다. 최종적으로, 0에서 128까지의 다이어고널 클램프 값이 두개의 클램프 W값들의 가중 평균을 계산하는데 사용된다.
조절 GMA의 일실시예에 따른 도표가 도 14 및 도 11에 도시되어 있다. 도 14는 휘도("L")과 휘도에 근거한 W 값이 GMA에서 계산되는 법을 보여준다. L 값은 하드웨어에 인코드되기 쉬운 근사값 L=(2*R+5*G+B)/8으로부터 계산될 수 있다. M0_sub, M_inv 값들은 OOG 값을 야기하지 않는 W 값의 최소값 및 최대값을 계산하는데 사용된다. W 값은 L 값에 정해지고, MINW와 MAXW 값 사이에 존재하도록 고정된다. 상기의 인용문헌으로서의 특허 출원에서 언급한 바와 같이, MINW와 MAXW 값 사이에 존재하도록 고정되는 한, L 값을 가지고 시작하는 외에 W 값을 초기화하는 많은 다른 방식이 존재한다.
도 11은 M0_inv 레지스터(1104)와 M1_reg 레지스터(1102)가 입력 RGB 값들 및 W 값으로부터 RwGwBw 값들을 계산하는데 사용되는 방법을 보여준다. 본 실시에에서, M0_inv 값은 32에 의해 곱해져서 고정된 2진수를 형성하기 때문에, 증폭의 결과로서 5 비트만큼 오른쪽으로 쉬프트된다. (즉, 32=25) 최종 RwGwBw 값들은 색역 밖에 존재할 수 있고, 도 15에 도시된 것과 같은 색역 고정 모듈에 의해 테스트되고, 선택적으로 고정되어야 한다.
포스트 SPR 필터링(post SPR filtering)
앞에서 인용문헌으로 언급한 몇몇 특허출원에서, 다른 디스플레이 레이아웃들을 위한 이미지를 서브 픽셀 렌더링하는 다양한 방법들이 개시된다. 이러한 SPR 알고리즘들은 선택적으로 일 단계로서 샤프팅 필터(sharpening filter)를 포함한다. 예를 들면, 크로스 루미넌스 샤프닝(cross-luminance-sharpening) 및 메타머 샤프닝(metamer-sharpening)이 있다. 조절 GMA에서, M2 값이 1.0에 가까울 때, 즉, W 광도의 비가 R, G 및 B의 합의 광도에 가까울 때에는 메타머 필터링(metamer-filtering)을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, M2의 값이 1.0에 가까운 때가 아닌 경우에는 크로스 루미넌스 필터링(cross-luma-filtering)을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 1의 SPR 모듈(114)이 다양한 방식(예를 들면, 메타머 또는 크로스 루미넌스)으로 샤프닝 필터 결과들을 계산하고, 그 결과들의 가중 평균을 사용하도록 하는 것이 가능하다.
도 12는 샤프닝 필터를 적용한 결과들의 가중 평균을 계산하기 위한 이러한 접근의 일 실시예를 보여준다. 도 12에서, Rmeta는 적색에 대한 메타 샤프닝의 결과이고, Rcross는 적색에 대한 크로스 루미넌스 샤프닝의 결과이다. 녹색 및 청색에 대한 계산은 유사하게 이루어질 수 있다. 그러나, 백색에 대한 계산은 컬러에 대한 것들 외에 다른 웨이팅 계수를 요구한다. 따라서, Wmeta 및 Wcross 값은 서로 분리되어 도시된다. 적색에 대한 가중 평균을 계산하기 위하여, M2_COL 레지스터(1202)는 M2 MULT 유닛(1204)에 있는 Rmeta 값에 의해 곱해질 수 있다. 전형적으로, M2_COL 레지스터는 0과 100% 사이의 비율을 나타내는 고정된 포인트 2진수를 포함한다. M2_COL 값은 인버터(1208)에 의하여 처리되어 역의 비율(inverse percentage)를 산출할 수 있다. 여기서 역의 비율은 어떤 비율과 그것의 역이 더해져서 100%가 되는 것을 의미하는 것으로 정의된다. 예를 들면, M2_COL이 75%를 포함하면, 인버터(1208)의 결과는 25%가 될 것이다. 이것은 100%로부터 M2_COL 값을 공제하거나, 아래에서 설명될 보다 단순한 수단에 의하여 본 발명의 일 실시예에서 달성될 수 있다. Rcross 값은 또다른 M2_MULT(1204)에서 이러한 인버스 M2_COL 값에 의하여 곱해질 수 있고, 그러면, 두개의 승수의 의 결과는 함께 더해져서 최종 R 값을 산출할 수 있다. 적색 및 청색에 대한 계산도 유사하게 이루어질 수 있다. 백색에 대한 계산은 매우 유사하지만, 다른 비율 값이 사용되고, 이 비율 값은 M2_WHT 레지스터(1206)에 저장될 수 있다.
단지 일례로서, 표 3은 소프트웨어에서 수행된 샤프닝 필터 결과들의 가중 평균을 계산하는 일 실시예를 위한 모사 코드를 제공한다.
[표 3]
R=R+math.floor(Rmeta*M2_col/128)+math.floor(Rcros*(128-M2_col)/128) G=G+math.floor(Gmeta*M2_col/128)+math.floor(Gcros*(128-M2_col)/128) B=B+math.floor(Bmeta*M2_col/128)+math.floor(Bcros*(128-M2_col)/128) W=W+math.floor(Wmeta*M2_wht/128)+math.floor(Wcros*(128-M2_wht)/128)
이러한 모사 코드에서, 100%의 고정된 포인트 2진수 표현은 값 128이고, 그래서, 인버터(1208)의 동작은 128로부터 공제함으로써 달성될 수 있다. 이러한 코드는 또한 도 12에 구체적으로 도시되지 않은 필터 결과들인 Gmeta, Gcross, Bmeta 및 Bcross를 포함하는 녹색 및 청색을 위한 계산을 보여준다.
M2_MULT 모듈들은 이상에서 마치 그것들이 배율 장치인 것처럼 설명되었다. 그러한 실시예는 각 컬러를 위한 2개의 배율 장치들이 존재하여 총 8개의 배율기들이 존재하는 것과 같이 하드웨어에서 많은 게이트들을 요구한다. 따라서, 이러한 배율 장치들이 단순한 회로에 의해 대체될 수 있다면 바람직하다. 도 12는 그러한 일 실시예를 보여준다. 배율 장치 대신 이러한 M2_MULT 모듈(1204)는 입력 필터 값을 오른쪽으로 몇몇 다른 양만큼 쉬프트하고, 합산기에 의해 몇몇 다른 조합으로 합산한다. 상기 조합은 멀티플렉서(1304)에 의해 선택된다. 고정된 포인트 2진수 비율 값을 M2_INDEX 입력부(1302)로 보내는 대신, 하나의 인덱스 값이 비율 값들 중 하나를 선택하는 대신으로 보내진다. MUX에 대한 인덱스 값들이 선택되어 인덱스의 비트를 변환하는 것은 상기에서 설명된 인버스 확률(inverse probability)을 산출하는 것을 주목할 필요가 있다. 이것은 도 12의 인버터(1208) 모듈들이 단순히 비트를 변환하여 상기 인버스 확률을 산출할 수 있게 한다. 상기 인버스 확률은 수행에 필요한 게이트들의 총수에서 공제 및 감소보다 더 간단한 작동을 가능하게 한다.
또한, MUX(1304)의 어떠한 입력 상태들이 사용되지 않는다는 점을 주목할 필요가 있다. 그러한 경우, 여분의 상태는 좀더 많은 쉬프터들 및 합산기들을 더함으로써 거주되어 MUX의 사용되지 않는 상태들에 의해 선택된 다른 비율들을 산출한다. 좀 더 많거나 적은 상태들을 가진 MUX가 사용될 수 있다. 쉬프터들은 오른쪽 대신 교차로 왼쪽으로 다른 양만큼 쉬프트한다. 이것은 좀더 정밀한 M2_MULT 모듈이 가능하게 하지만, 도12에 도시된 더 큰 합산기 및 상기 합산기 뒤의 오른쪽 쉬프터를 요구한다.
이상에 설명된 M2 값에 기초한 조절 GMA에서, M2 값이 1.0까지 증가하여 M2_COL이 실질적으로 M2와 동일해짐에 따라 M2_COL의 값은 100%까지 증가될 수 있다. 이러한 M2 값의 범위에서, M2_WHT 비율은 거의 100%를 유지한다. M2 값이 1.0으로부터 다른 값, 예를 들면, 2까지 증가함에 따라 M2_WHT 비율은 100%에서부터 0으로까지 감소함에 반하여, M2 값이 1.0보다 큰 경우, M2_COL 값은 거의 100%를 유지한다. 1.0 이상의 M2 값에 대한 M2_WHT을 계산하는 한가지 공식은 "2_WHT=2-M2"이다. 이러한 비율은 고정된 포인트 2진수로 하드웨어에 저장되거나, 도 13에서 설명된 바와 같이 M2_INDEX(1302) 값들로 저장될 수 있다. 아래의 표 4는 가능한 M2 값 및 대응하는 M2_COL 및 M2_WHT 값들의 리스트를 보여준다.
[표 4]
M2_REG M2 M2_COL M2_WHT
0000 0.500 11(50%) 15(100%)
0001 0.625 12(62.5%) 15(100%)
0010 0.750 13(75%) 15(100%)
0011 0.875 14(87.5%) 15(100%)
0100 1.000 15(100%) 15(100%)
0101 1.125 15(100%) 14(87.5%)
0110 1.250 15(100%) 13(75%)
0111 1.375 15(100%) 12(62.5%)
1000 1.500 15(100%) 4(50%)
1001 1.625 15(100%) 3(37.5%)
1010 1.750 15(100%) 2(25%)
1011 2.000 15(100%) 0(0%)
표 4에서, M2_COL 및 M2_WHT을 위해 도시된 도 13으로부터의 M2_INDEX 값들은 M2_MULT 모듈(1204)에 사용될 수 있다. 대응되는 비율은 인덱스 값에 인접한 괄호 안에 도시된다.
상기에서 설명된 실시예들은 특정 기능 유닛, 동작 또는 하드웨어와 연관하여 설명되었으나, 상기 설명은 특정 수행을 제한하는 것은 아니고, 이러한 특정 기 능 유닛과 동작은 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 조합을 이용하여 수행될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 예를 들면, 게이트 어레이 또는 회로와 같은 것들은 그러한 기능성 블록들을 수행하도록 배열된다. 다른 예를 들면, 메모리에서 프로그램을 작동시키는 마이크로프로세서는 또는 그런 기능성 블록들을 수행할 수 있다. 따라서, 기술 및 실시예들이 대표적인 실시예와 관련하여 설명되었더라도, 그것은 기술분야의 기술에 의해서 여러가지 변형을 할 수 있으며, 균등범위는 첨부한 청구항들의 범위로부터 벗어나지 않고 구성요소를 치환할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 더불어, 많은 변경들은 청구항들의 범위를 벗어나지 않는 범위의 기술에서 특별한 상황 또는 재료들을 채용할 수 있을 것이다. 그러므로, 여기에서 개시된 특별한 실시예들, 실행들 및 기술들은, 이러한 특별한 실시예들, 실행들 및 기술들을 실험으로 심사숙고된 최적의 모드이지, 첨부된 청구항들의 범위를 제한하려는 의도는 아니다.

Claims (26)

  1. 적어도 4개 이상의 원색 서브 픽셀들을 갖는 서브 픽셀 반복 그룹을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 받고, 제2컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터를 출력하고,
    상기 제1 컬러 스페이스에서 지정된 상기 입력 이미지 데이터를 상기 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터로 맵핑하고, 색역 밖에 존재하는 컬러들을 블랙으로 클램핑하는 색역 맵핑 모듈; 및
    상기 색역 밖에 존재하는 이미지 데이터의 휘도에 의존하여 상기 제2 컬러 스페이스에 있는 적어도 하나의 제1 원색 값을 계산하는 계산 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 컬러 스페이스는 RGB이고, 상기 제2 컬러 스페이스는 RGBW인 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 원색 값은 W이고, W는 입력 이미지 데이터의 휘도에 의존하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 W는
    WI = (16*Lrgb-(*Rw+5*Gw+Bw))/8
    WI = (12*Lrgb-(*Rw+5*Gw+Bw))/4, 및
    WI = (L*M1_inv-(2*R+5*G+B) *M2_inv/8)/32 의 공식들의 그룹의 하나로 계산되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  5. 적어도 4개 이상의 원색 서브 픽셀들을 갖는 서브 픽셀 반복 그룹을 포함하는 디스플레이 시스템에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 받고, 제2컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터를 출력하는 것으로,
    상기 제1 컬러 스페이스에서 지정된 상기 입력 이미지 데이터의 입력 이미지 컬러 값을 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 컬러 값으로 맵핑하고, 제1 및 제2 클램핑 값들을 생성하는 적어도 제1 및 제2 클램핑 시스템을 사용하여 색역 밖에 존재하는 컬러들을 클램핑하는 색역 맵핑 모듈; 및
    상기 제1 및 제2 클램핑 값들로부터 최종 출력 이미지 값이 유도되는 최종 클램핑 값을 생성하는 웨이팅 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 클램핑 시스템은 블랙 클램프 시스템이고, 상기 제2 클램핑 시스템은 루미넌스 클램프 시스템인 것을 특징으로 하는 디스플레이 시 스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 클램핑 시스템은 블랙 클램프 시스템이고, 상기 제2 클램핑 시스템은 화이트 클램프 시스템인 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 웨이팅 모듈은 상기 제1 및 제2 클램핑 값들의 고정된 비율을 생성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  9. 제5항에 있어서, 상기 웨이팅 모듈은 상기 제1 및 제2 클램핑 값들의 평균치를 생성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  10. 제5항에 있어서, 상기 웨이팅 모듈은 상기 입력 이미지 컬러 값의 함수를 포함하는 가중 평균치를 생성하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 입력 이미지 컬러 값의 함수는 입력 이미지 컬러 값의 채도 함수, 휘도 함수 및 색조 함수 중 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  12. 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 수신하고, 제2색 공간 에서 지정된 이미지 데이터를 출력하는 것으로,
    상기 제2 컬러 스페이스를 정의하는 적어도 4개 이상의 원색 서브픽셀을 갖는 서브 픽셀 반복 그룹을 포함하는 디스플레이 패널;
    상기 입력 이미지 데이터의 값들을 감소시키는 프리 리덕션 모듈; 및
    상기 감소된 입력 이미지 데이터의 값들을 수신하는 색역 맵핑 모듈을 포함하는 상기 디스플레이 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 프리 리덕션 모듈은 고정된 비율에 의하여 상기 입력 이미지 데이터의 값들을 감소시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 프리 리덕션 모듈은 입력 이미지 데이터의 색조의 함수에 의해 상기 입력 이미지 데이터의 값들을 감소시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  15. 제12항에 있어서, 상기 프리 리덕션 모듈은 입력 이미지 데이터의 휘도 함수에 의하여 상기 입력 이미지 데이터의 값들을 감소시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  16. 제12항에 있어서, 상기 프리 리덕션 모듈은 입력 이미지 데이터의 채도, 색조 및 휘도의 조합의 함수에 의하여 상기 입력 이미지 데이터의 값들을 감소시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  17. 제12항에 있어서, 상기 프리 리덕션 모듈은 입력 이미지 데이터의 채도의 함수에 의하여 상기 입력 이미지 데이터의 값들을 감소시키는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 입력 이미지 데이터의 채도 값들이 0에 가까울 때, 상기 함수는 1에 가까운 값을 갖고, 상기 입력 영상 데이터의 채도 값들이 증가함에 따라 상기 함수는 1 보다 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 함수는 가우시안 곡선을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  20. 제17항에 있어서, 상기 함수는 직선을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  21. 제17항에 있어서, 상기 함수는 구분적 선형 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  22. 제17항에 있어서, 상기 함수는 R, G 및 B 각각에 대한 독립된 채도 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  23. 제1 컬러 스페이스에서 지정된 입력 이미지 데이터를 수신하고, 제2 컬러 스페이스에서 지정된 이미지 데이터를 출력하는 것으로,
    서브 픽셀 반복 그룹을 포함하는 디스플레이 패널; 및
    상기 서브 픽셀 반복 그룹 내에 상기 서브픽셀들의 배열에 기초하여 파라미터들을 받는 조절 색역 맵핑 모듈을 포함하는 상기 디스플레이 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 서브 픽셀 반복 그룹은 RGBW 서브픽셀들을 포함하고, 상기 파라미터들은 상기 R, G 및 B 서브픽셀들의 최대 출력 광도의 합에 대한 상기 W서브픽셀의 최대 광도의 비에 기초하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  25. 제23항에 있어서, 상기 파라미터들은 하드웨어에 있는 레지스터에 로드되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
  26. 제23항에 있어서, 상기 파라미터들은 룩업테이블로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
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