KR20090007836A - 영상 표시기의 화질 개선장치 - Google Patents

영상 표시기의 화질 개선장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파란색의 무채색 영역을 줄여 색 온도를 보정함으로써 과도한 블루 스트레츠(blue stretch)가 발생하지 않고, 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 화질을 개선할 수 있는 것으로서 색 영역 결정부가 입력되는 화소의 색차신호의 값이 미리 설정된 무채색 영역 또는 유채색 영역에 속하는지의 여부를 결정하고, 결정한 무채색 또는 유채색 영역에 따라 색 온도 보정부가 색차신호의 이득을 조절하여 색 온도를 보정하며, 무채색 영역은 UV 평면에서 -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va를 모두 만족하되, 4사분면의 무채색 영역은 -Ua ＜ Up ≤ 0 및 0 ≤ Vp ＜ Va을 만족하는 영역으로 설정하거나 또는 UV 평면에서 Up2 + Vp2 ≤ Ua2를 만족하되, 4사분면의 무채색 영역은 Up2 + Vp2 ＜ Ua2(여기서, -Ua ≤ Up ≤ 0이고, 0 ≤ Vp ≤ Va임)를 만족하는 영역으로 설정한다.
색 온도, 영상 표시기, 백색, 블루 스트레츠, 화질, 색차신호

Description

영상 표시기의 화질 개선장치{Apparatus for improving image quality in image displayer}
본 발명은 디지털 텔레비전 수상기 등과 같은 영상 표시기에 있어서, 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 화질을 개선하는 영상 표시기의 화질 개선장치에 관한 것이다.
디지털 텔레비전 수상기 등과 같은 영상 표시기의 판매가 급증함에 따라 영상 표시기를 제조하는 제조회사들 간의 경쟁이 매우 치열해져 가고 있다. 특히 영상 표시기의 주요한 특성들 중에서 하나인 화질은 경쟁의 가장 중심에 위치하고 있다.
영상 표시기에서 잡음의 정도, 명암의 비(contrast), 색(color) 및 선명도(Sharpness) 등은 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 화질을 결정하는 중요한 요소들이다. 상기 요소들 중에서 사용자의 눈을 가장 자극하는 요소는 색이고, 여러 가지의 색들 중에서 가장 중요한 색은 백색이다.
상기 백색은 색 재현에 있어서의 기준이 되는 것으로서 영상 표시기가 디스플레이 패널에 어떠한 백색을 표현할 수 있느냐에 따라 영상 표시기의 전반적인 색 특성이 결정된다고 할 수 있다.
디스플레이 패널에 표시된 영상 전체에 깨끗한 느낌을 주는 요소는 색 온도이다. 상기 색 온도는 이상적인 흑체(black body)를 가열할 경우에 색이 변하는 현상을 이용하여, 흑체가 특정 색을 나타낼 수 있는 흑체의 온도로서 단위는 캘빈(K)이다.
이론적으로는 모든 색에 대하여 색 온도를 정의할 수 있으나, 실제로 산업계에서 색 온도를 측정한다고 할 경우에는 디스플레이 패널에 풀 화이트(full white) 값을 인가할 때를 기준으로 하여 측정하고 있다.
백색은 도 1에 도시된 바와 같이 색 온도가 낮을수록 붉은 색에 가깝게 되고, 색 온도가 높을 경우에 파란색을 많이 띠게 된다.
도 2는 색 온도 변화에 따른 전체적인 색 표현 특성을 예로 들어 보인 도면이다. 도 1 및 도 2에서 디스플레이 패널에 표시되는 영상은 색 온도가 높아질수록 전반적으로 파란색이 강해지고 색 온도가 낮아질 경우에 붉은 색이 강해짐을 알 수 있다.
통상적으로 방송국에서 사용하고 있는 표준 백색의 색 온도는 6500K이나, 영상 표시기에서는 백색의 색 온도를 9300K 이상으로 조절하고 있는 추세이고 경우에 따라서는 12000K 이상으로 백색의 색 온도를 조절하는 제조회사도 있는 실정이다.
이와 같이 백색의 색 온도를 높게 설정하는 이유는 동일한 휘도를 갖는 백색 이라도 색 온도가 높을수록 더욱 밝게 보이며, 소비자들의 시선을 끌 수 있기 때문이다.
그러나 백색의 색 온도를 높이게 되면, 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 색이 전반적으로 파란색으로 이동하게 되므로 얼굴 색이 핏기가 없는 색으로 표현되거나 기타 주요한 색들의 표시 상태가 좋지 않게 되는 현상이 발생한다.
이러한 현상을 제거하기 위하여 블루 스트레츠(Blue stretch)라고 불리우는 기술이 도입되었다. 이 기술은 무채색 영역에 속하는 화소와, 유채색 영역에 속하는 화소를 구분하여 색 온도를 조절하는 것으로서 무채색 영역의 화소들은 높은 색 온도로, 유채색 영역의 화소들은 낮은 색 온도로 각기 독립적으로 조절할 수 있다.
이와 같이 무채색 및 유채색의 화소들에 따라 색 온도를 조절하게 되면, 얼굴색이라든지 기타 주요 표현색의 색을 변형시키지 않고 백색의 색 온도만 높이는 것이 가능하게 된다.
상기 무채색 영역에 속하는 화소들과 유채색 영역에 속하는 화소들의 구분은 통상적으로 YUV 공간의 신호에서 색차신호 U 및 V의 값으로 구분하고 있다.
예를 들면, 도 3a에 도시된 바와 같이 색차신호 U 값의 범위 -Ua ≤ Up ≤ Ua와, 색차신호 V 값의 범위 -Va ≤ Vp ≤ Va를 미리 설정하여 둔다.
여기서, Up 및 Vp들 각각은 색차신호 U 및 V의 값이고, Ua = Va이며, Ua 및 Va의 값은 색차신호 U 및 V의 값이 -127∼128의 범위라고 가정할 경우에 64 ± α(여기서, α는 사용자가 자신의 취향에 따라 미리 설정한 값임)이다.
그리고 화소의 색차신호 U 및 V들의 값이 상기 -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va를 모두 만족할 경우에 무채색 화소로 구분하고, 색차신호 U 및 V의 값이 -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va들 중에서 어느 하나라도 만족하지 않을 경우에 유채색 화소로 구분하고 있다.
또한 도 3b에 도시된 바와 같이 Up2 + Vp2 ≤ Ua2를 설정하여 두고, 화소의 U 및 V 신호의 값이 Up2 + Vp2 ≤ Ua2를 만족할 경우에 무채색 화소로 구분하고, Up2 + Vp2 ≤ Ua2를 만족하지 않을 경우에 유채색 화소로 구분하고 있다.
그러나 상기와 같이 설정한 무채색 영역들 중에서 UV 평면의 4사분면에 위치하는 무채색 영역 즉, -Ua ∼ 0 및 0 ∼ Va에 속하는 영역은 파란색에 가까운 영역으로서 그 파란색 영역의 백색까지 파란색으로 보정하여 과도한 블루 스트레츠가 발생하게 되고, 이로 인하여 사람들이 백색을 받아들일 수 없는 색으로 이동하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서 파란색의 무채색 영역을 줄여 색 온도를 보정함으로써 과도한 블루 스트레츠가 발생하지 않고, 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 화질을 개선할 수 있는 영상 표시기의 화질 개선장치를 제공한다.
본 발명의 영상 표시기의 화질 개선장치의 일 실시 예는, 화소의 색차신호의 값이 미리 설정된 무채색 영역 또는 유채색 영역에 속하는지의 여부를 결정하는 색 영역 결정부와, 상기 색 영역 결정부의 결정에 따라 상기 색차신호의 이득을 조절하여 색 온도를 보정하는 색 온도 보정부를 포함하고, 상기 색 영역 결정부에 설정된 무채색 영역의 값은 UV 평면에서 -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va를 모두 만족하되, 4사분면의 무채색 영역은 -Ua ＜ Up ≤ 0 및 0 ≤ Vp ＜ Va을 모두 만족하는 영역으로 설정한 것을 특징으로 한다.
또한 입력되는 RGB 색 공간의 신호를 YUV 색 공간의 신호로 변환하고, 변환한 색차신호를 상기 색 영역 결정부에 제공하는 제 1 색 공간 변환부와, 상기 제 1 색 공간 변환부가 변환한 휘도신호와 상기 색 온도 보정부가 보정한 색차신호를 RGB 색 공간의 신호로 변환하는 제 2 색 공간 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무채색 영역은, -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va와, Up ≥ Vp - Ua를 만족하는 영역인 것을 특징으로 한다.
상기 무채색 영역은, -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va와, (Up - Ua)2 + (Vp - Va)2 ≥ Ua2를 모두 만족하는 영역인 것을 특징으로 한다.
상기 무채색 영역은, -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va를 만족하고, 좌표 (0, -Ua) 및 좌표 (Va, 0)의 사이를 작업자가 랜덤하게 연결한 값보다 큰 영역인 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 영상 표시기의 화질 개선장치의 다른 실시 예는, 색차신호의 값이 미리 설정된 무채색 영역 또는 유채색 영역에 속하는지의 여부를 결정하는 색 영역 결정부와, 상기 색 영역 결정부의 결정에 따라 상기 색차신호의 이득을 조절하여 색 온도를 보정하는 색 온도 보정부를 포함하고, 상기 색 영역 결정부에 설정된 무채색 영역의 값은, UV 평면에서 Up2 + Vp2 ≤ Ua2를 만족하되, 4사분면의 무채색 영역은 Up2 + Vp2 ＜ Ua2(여기서, -Ua ≤ Up ≤ 0이고, 0 ≤ Vp ≤ Va임)를 만족하는 영역으로 설정한 것을 특징으로 한다.
또한 입력되는 RGB 색 공간의 신호를 YUV 색 공간의 신호로 변환하고, 변환한 색차신호를 상기 색 영역 결정부에 제공하는 제 1 색 공간 변환부와, 상기 제 1 색 공간 변환부가 변환한 휘도신호와 상기 색 온도 보정부가 보정한 색차신호를 RGB 색 공간의 신호로 변환하는 제 2 색 공간 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무채색 영역은, Up2 + Vp2 ≤ Ua2 및 Up ≥ Vp - Ua를 모두 만족하는 영역인 것을 특징으로 한다.
상기 무채색 영역은, Up2 + Vp2 ≤ Ua2 및 (Up - Ua)2 + (Vp - Va)2 ≥ Ua2를 모두 만족하는 영역인 것을 특징으로 한다.
상기 무채색 영역은, Up2 + Vp2 ≤ Ua2를 만족하고, 좌표 (0, -Ua) 및 좌표 (Va, 0)의 사이를 미리 랜덤하게 연결한 값보다 큰 영역인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 파란색의 무채색 영역을 줄임으로써 색 온도의 보정시 파란색의 무채색 영역이 과도하게 보정되지 않고, 이로 인하여 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 화질을 개선할 수 있는 효과가 있다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다. 따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 4는 본 발명의 화질 개선장치의 구성을 보인 블록도이다. 여기서, 부호 400은 제 1 색 공간 변환부이다. 상기 제 1 색 공간 변환부(400)는 입력되는 RGB 색 공간의 신호들을 YUV 색 공간의 신호로 변환한다.
부호 402는 색 영역 결정부이다. 상기 색 영역 결정부(402)는 본 발명에 따 라 파란색의 무채색 영역을 감소시켜 미리 설정하고, 상기 제 1 색 공간 변환부(400)에서 변환된 U 및 V 신호의 값으로 해당 화소가 무채색 영역 또는 유채색 영역에 속하는지의 여부를 결정한다.
부호 404는 색 온도 보정부이다. 상기 색 온도 보정부(404)는 상기 색 영역 결정부(402)가 결정한 색 영역에 따라 미리 설정되어 있는 이득 조절값을 상기 제 1 색 공간 변환부(400)에서 출력되는 U 및 V 신호에 곱하여 이득을 조절한다.
부호 406은 제 2 색 공간 변환부이다. 상기 제 2 색 공간 변환부(406)는 상기 색 공간 변환부(400)에서 출력되는 휘도신호 Y와 상기 색 온도 보정부(404)에서 색 온도가 보정된 색차신호 U' 및 U'를 RGB 공간의 신호로 변환한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 화질 개선장치는 입력되는 RGB 공간의 신호가 제 1 색 공간 변환부(400)에서 YUV 색 공간의 신호로 변환된다.
상기 제 1 색 공간 변환부(400)에서 변환된 색차신호 U 및 V는 색 영역 결정부(404) 및 색 온도 보정부(404)로 입력된다.
그러면, 색 영역 결정부(402)는 입력되는 U 및 V 신호의 값이 미리 설정되어 있는 무채색 영역 또는 유채색 영역에 속하는지의 여부를 판단한다.
예를 들면, 상기 색 영역 결정부(402)에는 도 5에 도시된 바와 같이 무채색 영역이 미리 설정되어 있는 것으로서 색 영역 결정부(402)는 입력되는 U 및 V 신호들 각각의 값이 -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va을 모두 만족하고, Up ≥ Vp - Ua를 만족할 경우에 무채색 영역으로 결정하고, 그렇지 않을 경우에 유채색 영역으 로 결정한다.
이와 같이 하여 색 영역이 결정되면, 색 온도 보정부(404)는 상기 색 영역이 결정된 해당 화소의 U 및 V 신호에 결정된 색 영역에 따라 미리 설정되어 있는 이득 조절 값을 곱하여 색 온도를 보정한다.
예를 들면, 색 영역이 무채색으로 결정되었을 경우에 수학식 1과 같이 U, V 신호에 이득 조절 값 Ugain1, Vgain1을 각기 곱하고, 유채색으로 결정되었을 경우에 수학식 2와 같이 U, V 신호에 이득 조절 값 Ugain2, Vgain2를 각기 곱하여 색 온도를 조절한다.
Figure 112007051473540-PAT00001
Figure 112007051473540-PAT00002
이와 같이 하여 색 온도가 보정되면, 그 색 온도가 보정된 색차신호 U' 및 V'와 상기 제 1 색 공간 변환부(400)에서 출력되는 휘도신호 Y를 제 2 색 공간 변환부(406)가 RGB 공간의 신호로 변환하여 외부로 출력한다.
상기 색 영역 결정부(402)에 파란색의 무채색 영역을 감소시켜 미리 설정하는 방법은 여러 가지가 있다.
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 색 영역 결정부(402)는 Up2 + Vp2 ≤ Ua2 및 Up ≥ Vp - Ua를 모두 만족할 경우에 무채색 영역으로 결정하고, 그렇지 않을 경우에 유채색 영역으로 결정하게 할 수 있다.
그리고 도 7에 도시된 바와 같이 -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va를 모두 만족하고, 또한 (Up - Ua)2 + (Vp - Va)2 ≥ Ua2를 만족할 경우에 무채색 영역으로 결정하고, 그렇지 않을 경우에 유채색 영역으로 결정하게 할 수도 있다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이 Up2 + Vp2 ≤ Ua2 및 (Up - Ua)2 + (Vp - Va)2 ≥ Ua2를 만족할 경우에 무채색 영역으로 결정하고, 그렇지 않을 경우에 유채색 영역으로 결정하게 할 수도 있다.
그리고 상기 파란색의 무채색 영역은 본 발명에 따라 작업자가 랜덤하게 설정할 수도 있다. 예를 들면, 도 9에 도시된 바와 같이 -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va를 만족하고, 좌표 (0, -Ua) 및 좌표 (Va, 0)의 사이를 작업자가 랜덤하게 연결하여 무채색 영역으로 결정할 수 있다. 또한 도 10에 도시된 바와 같이 U2+V2≤Ua2를 만족하고, 좌표 (0, -Ua) 및 좌표 (Va, 0)의 사이를 작업자가 랜덤하게 연결하여 무채색 영역으로 결정할 수 있다.
또한 본 발명을 실시함에 있어서는 상기한 수학식들을 만족하는 U 및 V 신호의 값들을 색 영역 결정부(402)에 룩 업 테이블로 미리 저장하여 두고, 그 미리 저장한 룩업 테이블을 이용하여 U 및 V 신호의 값으로 무채색 영역 또는 유채색 영역인지를 결정하게 할 수도 있다.
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 디지털 텔레비전 수상기 등과 같은 영상 표시기에 있어서, 파란색의 무채색 영역을 줄여 색 온도를 조절함으로써 과도한 블루 스트레츠가 발생하지 않고, 디스플레이 패널에 표시되는 영상의 화질을 개선할 수 있다.
도 1은 색 온도에 따른 백색의 변화를 보인 도면,
도 2는 백색의 변화에 따른 전체적인 색 표현 특성의 예를 보인 도면,
도 3a 및 도 3b는 종래에 색 영역을 결정하는 동작을 설명하기 위한 그래프,
도 4는 본 발명의 화질 개선장치의 구성을 보인 블록도,
도 5 내지 도 10은 본 발명의 화질 개선장치에서 색 영역을 결정하는 동작을 설명하기 위한 그래프이다.

Claims (10)

  1. 화소의 색차신호의 값이 미리 설정된 무채색 영역 또는 유채색 영역에 속하는지의 여부를 결정하는 색 영역 결정부; 및
    상기 색 영역 결정부의 결정에 따라 상기 색차신호의 이득을 조절하여 색 온도를 보정하는 색 온도 보정부를 포함하고,
    상기 색 영역 결정부에 설정된 무채색 영역의 값은;
    UV 평면에서 -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va를 모두 만족하되, 4사분면의 무채색 영역은 -Ua ＜ Up ≤ 0 및 0 ≤ Vp ＜ Va을 모두 만족하는 영역으로 설정한 영상 표시기의 화질 개선장치.
    여기서, Up 및 Vp는 색차신호 U 및 V의 값이며, Ua 및 Va는 사용자가 미리 설정한 색차신호의 값이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    입력되는 RGB 색 공간의 신호를 YUV 색 공간의 신호로 변환하고, 변환한 색차신호를 상기 색 영역 결정부에 제공하는 제 1 색 공간 변환부; 및
    상기 제 1 색 공간 변환부가 변환한 휘도신호와 상기 색 온도 보정부가 보정한 색차신호를 RGB 색 공간의 신호로 변환하는 제 2 색 공간 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 표시기의 화질 개선장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 무채색 영역은;
    -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va와, Up ≥ Vp - Ua를 만족하는 영역인 것을 특징으로 하는 영상 표시기의 화질 개선장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 무채색 영역은;
    -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va와, (Up - Ua)2 + (Vp - Va)2 ≥ Ua2를 모두 만족하는 영역인 것을 특징으로 하는 영상 표시기의 화질 개선장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 무채색 영역은;
    -Ua ≤ Up ≤ Ua 및 -Va ≤ Vp ≤ Va를 만족하고, 좌표 (0, -Ua) 및 좌표 (Va, 0)의 사이를 작업자가 랜덤하게 연결한 값보다 큰 영역인 것을 특징으로 하는 영상 표시기의 화질 개선장치.
  6. 색차신호의 값이 미리 설정된 무채색 영역 또는 유채색 영역에 속하는지의 여부를 결정하는 색 영역 결정부; 및
    상기 색 영역 결정부의 결정에 따라 상기 색차신호의 이득을 조절하여 색 온도를 보정하는 색 온도 보정부를 포함하고,
    상기 색 영역 결정부에 설정된 무채색 영역의 값은;
    UV 평면에서 Up2 + Vp2 ≤ Ua2를 만족하되, 4사분면의 무채색 영역은 Up2 + Vp2 ＜ Ua2(여기서, -Ua ≤ Up ≤ 0이고, 0 ≤ Vp ≤ Va임)를 만족하는 영역으로 설정한 영상 표시기의 화질 개선장치.
    여기서, Up 및 Vp는 색차신호 U 및 V의 값이며, Ua 및 Va는 사용자가 미리 설정한 색차신호의 값이다.
  7. 제 6 항에 있어서,
    입력되는 RGB 색 공간의 신호를 YUV 색 공간의 신호로 변환하고, 변환한 색차신호를 상기 색 영역 결정부에 제공하는 제 1 색 공간 변환부; 및
    상기 제 1 색 공간 변환부가 변환한 휘도신호와 상기 색 온도 보정부가 보정한 색차신호를 RGB 색 공간의 신호로 변환하는 제 2 색 공간 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 표시기의 화질 개선장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 무채색 영역은;
    Up2 + Vp2 ≤ Ua2 및 Up ≥ Vp - Ua를 모두 만족하는 영역인 것을 특징으로 하는 영상 표시기의 화질 개선장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 무채색 영역은;
    Up2 + Vp2 ≤ Ua2 및 (Up - Ua)2 + (Vp - Va)2 ≥ Ua2를 모두 만족하는 영역인 것을 특징으로 하는 영상 표시기의 화질 개선장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 무채색 영역은;
    Up2 + Vp2 ≤ Ua2를 만족하고, 좌표 (0, -Ua) 및 좌표 (Va, 0)의 사이를 미리 랜덤하게 연결한 값보다 큰 영역인 것을 특징으로 하는 영상 표시기의 화질 개선장치.
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