KR20090018207A - 감마 커브를 디지털적으로 스케일링하는 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

파형을 디지털적으로 스케일링하는 방법 및 시스템이 개시된다. 매끄럽고 연속적인 양식으로 커브의 선형 파형 변환 및 해석을 수행하는 방법이 기술된다. 주어진 파형에 대해 이용가능한 정확도 및 분해도가 조작된 파형을 스케일링하는 또 하나의 방법이 기술된다. 구체적으로, 파형의 가상 탭 포인트들을 전략적으로 배치하는 것 뿐만 아니라 그 파형 상의 포인트들을 계산하는데 사용되는 스케일링 팩터들을 변경시킴으로써 파형의 하나 이상의 영역들 내에서 정확도와 분해도를 조정하는 것을 제공한다. 이들 스케일링 방법들은 디지털아날로그 변환에 사용되는 전압 탭-기반 아날로그 저항기 래더(ladder)의 디지털 동등물을 제공한다. 디지털 가상 탭 포인트들은 아날로그 전압 탭 포인트들을 나타내고, 그 커브의 정점 해석(vertical translation)은 매끄럽고, 단조롭고, 그리고 연속적인 양식으로 작용한다.

Description

감마 커브를 디지털적으로 스케일링하는 방법 및 시스템{Method and system for digitally scaling a gamma curve}

여기에서 기술되는 실시예들은 감마 보정(gamma correction)의 분야에 관한 것이다. 더 특별하게는, 그 실시예들은 대체로 디스플레이를 위한 감마 커브들(gamma curves)의 디지털적 향상(enhancement) 및 구현에 관한 것이다.

액정 표시 장치들(liquid crystal displays; LCDs)은 텔레비전 시장에 있어서 중요하다. 그러나, 현재의 LCD 모니터 패널들을 더 넓은 포맷들(예: 16:9 HDTV) 및 더 큰 포맷들로 단순히 스케일링(scaling)함으로써 차세대 LCD들을 추진하는 것은 어려운 노력이다. 다수의 텔레비전 요구조건들은 기존의 최첨단 기술의 모니터들 이상을 강요한다. 예를 들면, 명암대비(contrast) 향상 문제들은 모니터 솔루션의 개량을 요구한다.

특히, 감마 보정은 색 디스플레이를 향상시킨다. 구체적으로 감마 보정은 인간의 눈에서 보여지는 색에 관한 비선형 프로세싱 및 디스플레이 기기의 밝고 어두운 영역들 간 명암대비의 상호관계존재(interrelationship) 및 강도 분포의 비선형 효과들에 관해 보상하기 위해 수행된다. 예를 들면, 색의 강도의 그레이스케일(grayscale) 분포는 선형이고, 이는 디스플레이 기기를 위한 전압 신호들로 해석 될 수 있다. 그러나, 디스플레이 기기의 휘도(luminance)는 일반적으로, 인가된 전압 신호의 선형 함수이지는 않다. 이로서, 휘도 코드들의 선형 해석(linear translation)은 디스플레이된 디지털 이미지 내 밝기 변동들(brightness variations)을 정확히 재생산하지 못할 것이다.

기존의 시스템들에서, 감마 보정은 디스플레이 기기의 아날로그 명암대비 향상 블록에서 수행된다. 그 명암대비 향상 블록은 명암대비 향상을 제공하는 감마 커브를 형성하기 위해 저항기 열(resistor string)의 아날로그 탭 전압들을 조작한다. 그러나, 전압들의 아날로그 조작은 현대의 디지털 디스플레이 시스템들에 있어서 적절하지 않다.

이에 따라서, 여기에서 나타난 다양한 실시예들은 선형 및 비율적(ratiometric) 양식으로 감마 커브를 디지털적으로 스케일링하는 방법들 및 시스템들을 교시한다.

본 발명의 실시예들은 전부에서 매끄럽고(smooth) 연속적(continuous)인 결과적인 감마 커브를 생성할 수 있고 그에 의해 디스플레이(예: 임의의 액정 표시 장치)에서의 어떠한 시각적인 아티팩트(artifact)들도 방지할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예들은 단조(monotonic) 양식으로 증가하는 결과적인 감마 커브를 디지털적으로 생성할 수 있다. 이로서 그 결과적인 감마 커브에서의 휘도 코드들의 각각의 계속적 값은 유일한(unique) 그리고 항상 증가하는(ever increasing) 전압이라는 결과를 낳는다. 게다가, 다른 실시예들은, 원래의 감마 커브에 관한 원하는 정점 해석(vertical translation)만을 반영하는, 결과적인 감마 커브를 제공한다.

구체적으로, 하나의 실시예에서 감마 커브를 디지털적으로 조정하는 방법이 기술된다. 그 방법에서, 원래의 감마 커브에 대하여 두 탭 포인트(tap point)들 사이에 영역(region)이 정의된다. 그 탭 포인트들은 원래의 감마 커브 내 고정된 휘도 코드들에 대응되는 복수의 가상 탭 포인트들과 연관된다. 그 복수의 가상 탭 포인트들의 각각에 대한 감마 값들은 명암대비 향상을 위해 제공되는 수정(된) 감마 커브를 생성하도록 조정된다. 그 영역 내에서의 휘도 코드에 대하여, 선형 스케일링 팩터(linear scaling factor)가 그 영역 내 원래의 감마 커브의 선형 표현(linear representation)에 기초하여 결정된다. 그 영역 내 수정 감마 커브의 선형 표현에 그 선형 스케일링 팩터를 적용함으로써 그 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋(offset)이 결정된다. 그 수정 감마 커브는 명암대비 향상을 수행한다. 그 감마 값 오프셋에 기초하여 그 휘도 코드에 대하여, 그 수정 감마 커브와 연관된 조정(된) 감마 값이 결정된다.

또 하나의 실시예에서, 감마 커브를 디지털적으로 조정하는 시스템이 기술된다. 그 시스템은 스케일링 모듈 및 저장 모듈을 포함한다. 스케일링 모듈은 원래의 감마 커브의 탭 포인트들 간의 영역 내 휘도 코드들에 대하여 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들(linear ratiometric scaling factors)을 결정한다. 그 원래의 감마 커브는 복수의 가상 탭 포인트들을 포함한다. 그 비율적 스케일링 팩터들의 각각은 그 영역 내 대응되는 휘도 코드에 대한 그 영역의 선형 표현의 기울기를 비율적으로 스케일링함으로써 생성된다. 저장 모듈은 그 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 저장한다. 그 스케일링 팩터들은 그 영역 내 그 휘도 코드들의 각각에 대하여 수정 감마 커브의 조정된 감마 값들을 결정하는데 사용된다.

본 발명의 실시예들은 다지털아날로그(digital-to-analog) 변환들에 사용되는 전압 탭-기반 아날로그 저항기 래더(ladder)의 디지털 동등물을 제공한다.

구체적으로, 디지털 가상 탭 포인트들은 실제의 아날로그 전압 탭 포인트들에 대신한다. 이로서, 원래의 감마 커브의 정점 해석은 매끄럽고, 단조롭고, 그리고 연속적인 양식으로 실행된다.

대체로, 이 문서는 파형을 디지털적으로 스케일링하는 방법 및 시스템을 개시한다. 매끄럽고 연속적인 양식으로 커브의 선형 파형 변환 및 해석을 수행하는 방법이 기술된다. 주어진 파형에 대하여 이용가능한 정확도(accuracy) 및 분해도(resolution)가 조작되는 파형을 스케일링하는 또 하나의 방법이 기술된다. 구체적으로, 파형 상의 포인트들을 계산하는데 사용되는 스케일링 팩터들을 변경시키는 것 뿐만 아니라 그 파형의 가상 탭 포인트들을 전략적으로 배치함으로써, 파형의 하나 이상의 영역들에서의 정확도 및 분해도를 조정할 수 있게 한다. 이들 스케일링 방법들은 디지털아날로그 변환에 사용되는 전압 탭-기반 아날로그 저항기 래더의 디지털 동등물을 제공한다. 그 디지털 가상 탭 포인트들은 아날로그 전압 탭 포인트들을 나타내고, 그 커브의 정점 해석은 매끄럽고, 단조롭고, 그리고 연속적인 양식으로 실행된다.

도 1은 청구된 본 발명에 관한 하나의 실시예에 따라, 선형 및 비율적 양식 으로 감마 커브를 디지털적으로 스케일링할 수 있는 시스템의 블록 다이어그램(block diagram)이다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 주어진 휘도 코드에 대하여 조정(된) 감마 값을 결정하기 위해 선형 및 비율적 양식으로 감마 커브를 디지털적으로 스케일링하는 방법에서의 단계들을 도해하는 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 복수의 휘도 코드들에 대하여 복수의 선형 스케일링 팩터들을 생성함으로써 선형 및 비율적 양식으로 감마 커브를 디지털적으로 스케일링하는 방법에서의 단계들을 도해하는 흐름도이다.

도 4a는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 원래의 감마 커브 및 도 2 및 도 3의 방법들로써 생성되는 수정 감마 커브를 도해하는 다이어그램이다.

도 4b는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 두 개의 가상 탭 포인트들 사이에서 도 4a의 원래 감마 커브의 선형 및 비율적 스케일링을 도해하는 다이어그램이다.

도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 주어진 휘도 코드에 대하여 조정 감마 값을 결정하기 위하여 선형 및 비율적 양식으로 감마 커브를 디지털적으로 스케일링할 수 있는 타이밍 콘트롤러(timing controller)를 도해하는 다이어그램이다.

도 6a는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 분해도를 희생하며 정확도를 향상시키는 것을 보여주는 가상 탭 포인트들의 배치를 도해하는 그래프이다.

도 6b는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 감마 커브에서 분해도로 제한될 때 도입되는 여분(redundancy)을 도해하는 그래프이다.

도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 정확도를 희생하며 분해도를 향상시키는 것을 보여주는 가상 탭 포인트들의 배치를 도해하는 그래프이다.

이제 본 발명에 관한 선호되는 실시예들, 감마 커브를 선형 및 비율적 스케일링하는 방법 및 시스템에 관하여 상세히 언급할 것이고, 그들의 예들은 첨부된 도면들에서 도해된다.

이에 따라서, 본 발명의 다양한 실시예들은 선형 및 비율적 양식으로 감마 커브를 스케일링하는 방법 및 시스템을 개시한다. 본 발명의 실시예들은 상기의 성과들을 달성하고, 선형 비율적 스케일링 계산을 이용하는 것을 통해 매끄럽고 연속적이고 그리고 단조로운 양식으로 명암대비 향상과 같은 어떤 목적을 위해 향상된 수정 감마 커브로 원래의 감마 커브를 해석하는 것을 가능하게 할 수 있다.

다음의 상세한 설명은 첨부된 도면들과 관련된 본 출원에서 청구된 발명의 예시적 실시예들에 관한 것이다. 이러한 설명은 예시적인 것이고 본 발명의 범위에 관하여 제한하려는 것이 아니다. 이러한 실시예들은 관련 기술분야에서 숙련된 자가 본 대상 발명을 실행하는 것을 가능하게 하기 위해 충분히 상세하게 기술되고, 다른 실시예들이 본 대상 발명의 사상 또는 범위를 벗어남이 없이 어떠한 변형예들로 실행될 수도 있다는 것이 이해될 것이다.

- 표기 및 명명( notation and nomenclature )

본 발명의 실시예들은 광학적 이미징 시스템(imaging system)과 함께 컴퓨터 시스템 상에서 실행되는 하드웨어 또는 소프트웨어 상에서 구현될 수 있다. 그 컴퓨터 시스템은 개인용 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 메인프레임(mainframe), 네트워킹된 컴퓨터, 워크스테이션(workstation) 및 그와 동종의 것이 될 수 있다. 이 소프트웨어 프로그램은 감마 보정을 제공하도록 동작가능하다. 하나의 실시예에서, 그 컴퓨터 시스템은 버스에 연결된 프로세서 및 그 버스에 연결된 메모리 저장소(memory storage)를 포함한다. 그 메모리 저장소는 휘발성(volatile) 또는 비휘발성(non-volatile)일 수 있고 착탈식(removable) 저장 매체를 포함할 수 있다. 그 컴퓨터는 또한 디스플레이, 데이터 입력 및 출력을 위한 설비 등을 포함할 수 있다.

다음에 기술되는 상세한 설명들 중 몇몇 부분들은 절차들, 단계들, 로직 블록들(logic blocks), 프로세싱, 및, 컴퓨터 메모리 상에서 수행될 수 있는 데이터 비트들에 가해지는 작업들에 관한 다른 기호적 표현들로 나타내어진다. 이들 설명들 및 표현들은 데이터 프로세싱 기술분야에서 숙련된 자들이 그들 연구의 실질적 내용을 그 기술분야에서 숙련된 다른 자들에게 가장 효과적으로 전달하기 위해 사용하는 수단들이다. 절차, 컴퓨터 실행 단계, 로직 블록, 프로세스 등은 여기에서, 그리고 일반적으로, 원하는 결과로 이끄는 작업들 또는 명령들의 일관성있는(self-consistent) 시퀀스인 것으로 표현된다. 그 작업들은 물리적 양들에 관한 물리적 조작들을 요구하는 것들이다. 통상적으로, 꼭 그런 것은 아니지만, 이들 양들은, 컴퓨터 시스템에서 저장되고, 전달되고, 결합되고, 비교되고 그렇지 않으면 조작될 수 있는 전기적 또는 자기적 신호들의 형태를 취한다. 주로 관용적인 이유들로, 이 들 신호들을 비트들, 값들, 요소들, 심볼들, 문자들(characters), 용어들, 숫자들, 또는 그와 동종의 것들로서 언급하는 것이 때때로 편리하다는 것이 판명되었다.

그러나, 이들 및 유사한 용어들 모두가 적절한 물리적 양들과 연관되어질 수 있고 단지 이들 양들에 적용되는 편리한 라벨들(labels)에 불과하다는 것을 유념되어야 할 것이다. 다음의 논의들에서 명확하게 이와 다른 것으로 구체적으로 진술되지 않으면, 본 발명 전체를 통해, "결정", "세팅", "스케일링", "추가", "더함" 또는 그와 동종의 것과 같은 용어들을 활용하는 논의들은, 엠베디드 시스템(embedded system)을 포함한 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전자 컴퓨팅 기기의 활동들 및 프로세스들을 언급하는 것이고, 그 컴퓨터 시스템 등은 그 컴퓨터 시스템의 레지스터들(registers) 및 메모리들 내에 물리적 (전자적) 양들로서 나타내어진 데이터를 그 컴퓨터 시스템 메모리들 또는 레지스터들 또는 다른 이러한 정보 저장소, 전송 또는 디스플레이 기기들 내에 물리적 양들로서 유사하게 나타내어지는 다른 데이터로 조작하고 변환한다는 것이 인식된다.

본 발명의 몇몇 실시예들은 텔레비전 또는 하이-엔드 모니터(high-end monitor) 내 통신을 위한 점대점 차분 시그널링(point-to-point differential signaling; PPDS^TM) 시스템 내에 구현된다. 도 5는 PPDS^TM 구조(500)를 도해하는 다이어그램이다. PPDS^TM 구조(500)는 타이밍 콘트롤러(timing controller, 510) 및 복수의 컬럼 드라이버들(column drivers, 520A-520N)을 포함한다.

PPDS^TM 데이터 시그널링 구조(500)는 타이밍 콘트롤러(510) 및 디스플레이 기기의 각 컬럼 드라이버(520A-520N) 사이에 단일 채널, 직접 점대점 링크를 제공한다. 하나의 실시예에서, PPDS^TM은 개별적인, 점대점 링크들의 시스템이고, 여기서 단일의 채널은 컬럼 드라이버와 연관된다. 이 채널은 컬럼-드라이버 제어 정보 및 컬럼 드라이버에 의해 아날로그로 변환되는 디지털 전압 값들을 운반한다. PPDS^TM 시스템에서, 하나의 실시예로, 모든 컬럼 드라이버들은 동시에 그들의 데이터를 수신한다. 이로서, 비록 각 컬럼 드라이버에 데이터를 공급하는 단일의 차분 채널이 존재할지라도, 그 채널은 연속적으로 사용된다.

본 발명의 하나의 실시예에 따라, 도 5의 컬럼 드라이버들(520A-520N)의 각각은 선형의, 주기적인(cyclic) 디지털아날로그 컨버터(digital-to-analog converter; DAC)를 사용한다. 이로서, 비선형 전달 특성이 저항기 래더에 내장되는(hardwired) 기존의 R-DAC 구성들과 달리, 본 발명의 DAC는 그것의 동적 범위에 걸쳐 선형이다. 이것은 역 감마 함수(inverse gamma function)가 그 DAC로부터 디커플링(decoupling)되고 그 컬럼 드라이버로부터의 상향스트림(upstream)의 그 타이밍 콘트롤러에서 디지털 룩업 테이블들(look-up tables; LUTs) (예: 적색 LUT(530))에 배치될 수 있게 한다. 이 구조와 관련하여, 본 발명의 실시예들은 10비트 또는 다이 크기(die size)에 악영향을 끼치지 않는 그보다 더 높은 그레이스케일 정밀도(grayscale precision)를 제공한다. 예를 들면 전형적인 10비트 PPDS^TM 컬럼 드라이버의 다이 크기는 비교되는 8비트 R-DAC 컬럼 드라이버의 다이 크기의 절반보다 작다.

도 5에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에서, 역 감마 함수는 DAC 회로로부터 디커플링된다. 이것은 각 컬럼 드라이버 출력이 디지털 전압 값들을 아날로그 전압 값들로 직접 변환함을 의미한다. 디지털 그레이 레벨(level)들로부터 디지털 전압들로의 변환은 타이밍 콘트롤러 내 상향스트림에서 일어난다. 환언하면, 그 역 감마 함수는 타이밍 콘트롤러(510) 상에 상주하는 LUT(즉 LUT 상주(resident))(예: 적색 LUT(530))에서 제공된다. 이것은 각각의 그레이 레벨을 디스플레이 기기 상에서 밝기로 맵핑하는데 있어 많은 유연성(flexibility)을 제공한다. 이로서, 하나의 실시예에서, 각각의 색에 대한 개별적인 LUT가 가능하다. 또한, 상이한 이미지 소스들(image sources), 명암대비 확장(contrast expansion), 색 관리 및 온도 변화들에 적응시키기 위한 실시간 업데이트들이 본 발명의 실시예들에서 가능하다.

또한, 하나의 실시예에서, 그 타이밍 콘트롤러는 명암대비 향상 모듈(540)을 포함한다. 명암대비 향상 모듈(540)은 저 전압 차분 시그널링(low voltage differential signaling; LVDS) 모듈(550)으로부터 휘도 데이터를 얻는다. 그 휘도 데이터는 이미지 소스(미도시)로부터 원래 캡쳐되었다. 명암대비 향상 모듈(540)은 대응되는 디스플레이 기기에 적합한 휘도 값들과 연관된 감마 값들의 적절한 향상을 결정하기 위해 프레임별로(각각의 프레임 기반 상에서) 그 휘도 데이터에 대한 통계적 분석을 수행한다. 예를 들면, 그 명암대비 향상 모듈은 원래의 감마 커브에 기초한 수정 감마 커브를 정의하는 수정된 가상 탭 포인트들을 제공한다.

그 명암대비 향상 모듈의 출력은 스케일링 모듈(110)에 제공된다. 스케일링 모듈(110)은 선형 및 비율적 양식으로 원래의 감마 커브를 디지털적으로 스케일링하여 수정 감마 커브를 생성하고, 이는 도 1에 관련하여 아래에서 더 충분하게 기술될 것이다.

- 선형 파형 변환

도 1은, 본 청구된 발명의 하나의 실시예에 따라, 선형 및 비율적 양식으로 감마 커브를 디지털적으로 스케일링할 수 있는 디지털 감마 커브 보간기(digital gamma curve interpolator, 100)의 블록 다이어그램이다. 디지털 감마 커브 보간기(100)는 디스플레이 기기 상에서 이미지들을 디스플레이시 명암대비 향상을 위해 원래의 감마 커브를 수정할 수 있다. 하나의 실시예에서, 디지털 감마 커브 보간기(100)는 도 5의 타이밍 콘트롤러(510) 내에 구현된다.

디지털 감마 커브 보간기(100)는, 명암대비 향상을 위해 사용되는 수정 감마 커브에 대한 감마 값들이 생성될 수 있게, 원래의 감마 커브를 비율적으로 스케일링하는 스케일링 모듈(110)을 포함한다. 그 원래의 감마 커브는 그 원래의 감마 커브 상의 감마 값들인 복수의 정의된 가상 탭 포인트들을 포함한다. 즉, 그 원래의 감마 커브는 반드시 그 가상 탭 포인트들을 통과한다. 이로서, 휘도 코드에 대한 전압 출력은 그 감마 커브에 의해 구현되는 것으로서 디스플레이에 제공된다.

특히, 스케일링 모듈(110)은 가상 탭 포인트들 간 영역 내 복수의 휘도 코드들과 연관된 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 결정한다. 대응되는 휘도 코드에 대한 비율적 스케일링 팩터들 각각은 원래의 감마 커브의 가상 탭 포인트들 사이의 원래의 감마 커브의 영역에 관한 선형 표현의 기울기를 스케일링함으로써 결 정되고, 이는 도2, 도 3, 도 4a 및 도 4b에 관련하여 아래에서 더 충분히 기술될 것이다.

하나의 실시예에서, 디지털 감마 커브 보간기(100)는 등거리(equidistant) 배치로써 복수의 가상 탭 포인트들을 세팅하는 탭 포인트 위치지정기(미도시)를 포함한다. 즉, 가상 탭 포인트들 사이의 휘도 코드들의 수는 일정하다. 또 하나의 실시예에서, 그 탭 포인트 위치지정기는 비-등거리 배치(non-equidistant)로써 그 복수의 가상 포인트들을 세팅한다. 즉, 가상 탭 포인트들 사이의 휘도 코드들의 수는 일정하지 않다.

또한, 디지털 감마 커브 보간기(100)는 저장 모듈(120)을 포함한다. 저장 모듈(120)은 그 영역 내 복수의 비율적 스케일링 팩터들을 저장한다. 특정한 휘도 코드에 대한 비율적 스케일링 팩터는 명암대비 향상을 위해 사용되는 수정 감마 커브와 연관된 수정 감마 값을 결정하는데 사용된다.

또한, 디지털 감마 커브 보간기(100)는 명암대비 향상을 수행하는 수정 감마 커브의 정의된 가상 탭 포인트들 각각에 대하여 수정 탭 포인트들을 결정하는 명암대비 보상 모듈(130)을 포함한다. 본 발명의 실시예들에서, 그 정의된 가상 탭 포인트들에 대한 그 수정 탭 포인트들의 조정 감마 값들을 결정하기 위해 다양한 기술들이 사용될 수 있다. 이로서, 수정 감마 커브는 그 정의된 가상 탭 포인트들 각각에 대한 조정 감마 값들을 포함한다. 즉, 수정 감마 커브는 그 원래의 감마 커브 내 가상 탭 포인트들의 해석물들인 수정 탭 포인트들에 의해 정의된다.

또한 디지털 감마 커브 보간기(100)는 명암대비 보상 모듈(130)에 의해 획득 된 정의된 가상 탭 포인트들로부터 해석된 수정 탭 포인트들을 이용하여 수정 감마 커브 전체에서 감마 값들을 결정하는 오프셋 모듈(140)을 포함한다. 특히, 오프셋 모듈(140)은 2개의 수정 탭 포인트들 사이에 정의된 영역 내 각 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋을 결정할 수 있다. 특정한 휘도 코드에 대한 감마 값 오프셋은, 대응하는 선형 스케일링 팩터를, 2개의 가상 탭 포인트들을 포함하며 그 사이에 있는 수정 감마 커브의 선형 표현에 적용시킴으로써 결정된다.

또한, 오프셋 모듈(140)은 이전에 결정된 감마 값 오프셋에 기초하여 휘도 코드에 대한 조정 감마 값을 결정한다. 특히, 오프셋 모듈(140)은 그 가상 탭 포인트들 중 하나에 관해 이전에 결정된 수정 탭 포인트를 그 감마 값 오프셋 만큼 오프셋한다.

도 4a 및 도 4b와 함께 도 2는 명암대비 향상을 수행하는 수정 감마 커브에서 감마 값들을 결정하는 방법을 도해한다. 특히, 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 주어진 휘도 코드에 대하여 조정 감마 값을 결정하기 위해 선형 및 비율적 양식으로 감마 커브를 디지털적으로 스케일링하는 방법에서의 단계들을 도해하는 흐름도(200)이다. 도 4a 및 도 4b는 2개의 정의된 탭 포인트들 사이에서 조정 감마 값을 결정하는 것에 관한 예시들을 제공한다.

이제 도 2로 돌아와서, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 주어진 휘도 코드에 대하여 조정 감마 값을 선형으로 그리고 비율적으로 결정하는 방법이 기술된다. 하나의 실시예에서, 도 1의 디지털 감마 커브 보간기(100) 는 도 2에서 그려진 방법에 대한 수단을 제공할 수 있다.

단계(210)에서, 스캐닝 모듈(110)은 휘도 코드에 대하여 선형 스케일링 팩터를 결정한다. 그 휘도 코드는 제1 가상 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트 그 두 개의 탭 포인트들을 포함하여 그 사이에 있는 영역 내에 위치한다. 그 휘도 코드에 대한 선형 스케일링 팩터는 그 영역 내에서 원래의 감마 커브의 선형 표현에 기초한다.

그 영역을 정의하는 탭 포인트들은 원래의 감마 커브에서의 휘도 코드들과 연관된 감마 값들인 복수의 가상 탭 포인트들 내에 포함된다. 하나의 실시예에서, 그 복수의 가상 탭 포인트들은, 임의이고 프로그램가능한 방식으로 공간적으로 떨어져 있고 반드시 원래의 감마 커브 상에 놓인 임의의 수의 포인트들이다.

예를 들면, 도 4a는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 원래의 감마 커브(410A) 및 도 2의 방법에 의해 생성된 수정 감마 커브(410B)를 도해하는 다이어그램이다. 수평 축을 따라, 휘도 코드들은 예로서 00h부터 3FFh까지 나타나 있다. 수직 축을 따라, 전압들이 나타나 있다. 이로서, 원래의 감마 커브(410A)는 주어진 휘도 코드에 대한 전압들을 제공한다. 즉, 원래의 감마 커브(410A)는 하나 이상 컬러들의 그레이 스케일 표현에서 복수의 휘도 코드들에 대하여 해당 디스플레이 기기의 전압을 비선형적으로 제공한다.

도 4a에서, 복수의 가상 탭 포인트들이 원래의 감마 커브(410A)에 관하여 보여진다. 예컨대, 복수의 가상 탭 포인트들은 탭 포인트들(460, 461, 462, 463, 464, 465, 467, 468)을 포함하고, 그러나 이에 제한되지는 않는다. 도 4a에서 보여진 바와 같이, 본 실시예에서, 8개의 영역들이 9개의 가상 탭 포인트들(460-468) 사이에서 정의된다. 다른 실시예들은 9개보다 많거나 작은 가상 탭 포인트들을 정의하는 것에 잘 적합된다. 가상 탭 포인트들의 각각은 원래의 감마 커브(410A) 상의 대응되는 감마 값과 연관된다. 예를 들면, 원래의 감마 커브(410A) 상의 가상 탭 포인트(463A)는 휘도 코드(473)와 연관된다. 또한, 원래의 감마 커브(410A) 상의 가상 탭 포인트(464A)는 휘도 코드(474)와 연관된다.

복수의 가상 탭 포인트들은 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 휘도 코드의 주어진 값과 연관된 전압의 디지털 표현에서 그 가상 탭 포인트들의 각각을 위 또는 아래로 해석함으로써 원래의 감마 커브(410A)의 모양을 조작하는데 사용된다. 예컨대, 수정 탭 포인트(463B)는 가상 탭 포인트(463A)로부터 해석된다. 또한, 수정 탭 포인트(464B)는 가상 탭 포인트(464A)로부터 해석된다. 이로서, 결과적인 수정 감마 커브(410B)는 수정 감마 커브(410B)의 해석되고 수정된 탭 포인트들을 통과한다.

본 발명의 실시예들은, 특히 가상 탭 포인트들 사이에 위치한 휘도 코드들에 대하여, 수정 감마 커브(410B) 상에 위치한 감마 값들을 결정할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예들은, 매끄럽고, 연속적이고, 그리고 단조 증가하는 양식으로 그 수정 감마 커브의 모양을 유지하는 식으로 각 휘도 코드에 대한 전압을 수정 감마 커브에 관한 그 휘도 코드의 새로운, 해석된 감마 값으로 해석하기 위해 선형 비율적 스케일링을 수행한다.

단계(220)에서, 본 실시예는 대응하는 선형 스케일링 팩터를 그 영역 내 수정 감마 커브의 선형 표현에 적용시킴으로써 그 휘도 코드에 대한 감마 값 오프셋 을 결정한다. 그 수정 감마 커브는 명암대비 향상을 수행한다. 그 감마 값 오프셋의 결정은 도 4b와 관련하여 더 충분하게 기술된다.

단계(230)에서, 본 실시예는 그 휘도 코드에 대하여 조정 감마 값을 결정한다. 그 조정 감마 값은 이전에 단계(220)에서 결정된 감마 값 오프셋에 기초한다. 그 조정 감마 값은 수정 감마 커브와 연관된다. 그 조정 감마 값의 결정은 도 4b와 관련하여 더 충분하게 기술된다.

도 4b는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 2개의 탭 포인트들 사이에서 도 4a의 원래의 감마 커브(410A)의 선형 및 비율적 스케일링을 도해하는 다이어그램이다. 특히, 도 4b는 도 2의 단계(210)에서 약술한 바와 같이, 도 4a 및 도 4b의 가상 탭 포인트들(463A, 464A)를 포함하여 그 사이에 있는 영역(470) 내 각 휘도 코드에 대한 선형 스케일링 팩터들의 생성을 도해한다. 또한 도 4b는 영역(470) 내 특정한 휘도 코드에 대한 수정 감마 커브(410B)와 연관된 조정 감마 값을 생성하는 것을 도해한다.

이로서, 선형 스케일링 팩터들을 사용하여, 수정 감마 커브(410B)와 연관된 조정 감마 값들이 결정된다. 예를 들면, 휘도 코드(x_i)에 대한 조정 감마 값(y_f)은 포인트(490)로 결정된다.

도 4b에 보여지는 바와 같이, 도 2에서 그려진 방법을 유도하는 것은 본 실시예에서 다음의 가정들을 한다: 9개의 가상 탭 포인트들, 12비트 감마 값들 및 비율적 형태의 10비트 값을 이용한 감마 값들의 저장. 다른 실시예들은 9개의 가상 탭 포인트들과 다른 가상 탭 포인트들의 사용에 충분히 적합하다. 또 다른 실시예들에서는 12비트들보다 많거나 적은 비트들을 가진 감마 값들의 사용을 생각해 볼 수 있다. 또 다른 실시예들은 비율적 형태의 10비트 값들과 다른 것을 사용하여 감마 값들을 저장하는 것에 잘 적합된다.

도 4b에 보여진 바와 같이, 원래의 감마 커브(410A) 및 수정 감마 커브(410B)의 부분들에 관한 선형 표현들이 보여진다. 예를 들면, 영역(470)에서, 원래의 감마 커브(410A)는 가상 탭 포인트들(430A, 435A) 사이에서 보여진다. 포인트(495) (x_i, y_i)는 원래의 감마 커브(410A)의 선형 표현(480A) 상에 위치하는 것이 보여진다. 또한, 영역(470)에서, 수정 감마 커브(410B)가 수정된 가상 탭 포인트들(463B, 464B) 사이에서 보여진다. 포인트(490) (x_f, y_f)는 수정 감마 커브(410B)의 선형 표현(480B) 상에 위치하는 것이 보여진다.

구체적으로, 영역(470) 내 휘도 코드(x_i)에 대하여, 본 실시예는 연관된 선형 비율적 스케일링 팩터를 결정하기 위해 영역(470) 내 선형 표현(480A)의 기울기를 비율적으로 스케일링한다. 구체적으로, 도 2의 단계(210)에서 약술한 바와 같이, 원래의 감마 커브(410A)의 선형 표현(480A)은 휘도 코드(473)와 연관된 제1 가상 탭 포인트(463A) 및 휘도 코드(474)와 연관된 제2 가상 탭 포인트(464A) 사이에서 결정된다. 즉, 선형의 선은 포인트(463A) (x₁, y₁) 및 포인트(464A) (x₂, y₂) - 이들은 기울기를 결정하기 위해 원래의 감마 커브(410A) 상에 있는 프로그램된 탭 포인트들이다 - 를 지나 그려진다. 수학식 1은 영역(470)에서의 가상 탭 포인트 들(463A, 464A)을 통과하는 선을 나타내고, 이는 다음과 같다:

.

다음으로, 본 실시예는 제1 수정 탭 포인트(463B) 및 제2 수정 탭 포인트(464B) 사이에서 수정 감마 커브(410B)의 선형 표현(480B)을 결정한다. 구체적으로, 수정 감마 커브(410B)의 선형 표현(480B)은 포인트(463B) (x₁', y₁') 및 포인트(464B) (x₂', y₂') 사이에서 결정되고, 이들 포인트들은 수정된 가상 탭 포인트들이다. 즉, 가상 탭 포인트들(463A, 464A)은 대응하는 휘도 코드들과 여전히 연관된다; 그러나, 그들의 감마 값들은 그 수정된 가상 탭 포인트들로 조정된다. 예컨대, 가상 탭 포인트(463A)는 수정된 가상 탭 포인트(463B)로 해석된다. 또한, 가상 탭 포인트(464A)는 수정된 가상 탭 포인트(464B)로 해석된다. 수학식 2는 수정된 가상 탭 포인트들(463B, 464B)를 통과하는 선을 나타내고, 이는 다음과 같다:

x_i= x_f, x₂ = x₂', 그리고 x₁ = x₁'이기 때문에, 본 실시예는 x의 부여에 있어서 수학식 3과 같이 풀어낸다:

그리고 나서, 본 실시예는, 주어진 휘도 코드에 대하여, 감마 값 오프셋(495)을 결정하기 위하여 영역(470)에서의 수정 감마 커브(410B)의 선형 표현(480B)의 기울기에 비율적 스케일링 팩터를 적용한다. 환언하면, 본 실시예는 y_f에 대하여 수학식 4에 보여진 바와 같이 풀어낸다:

.

본 실시예에서, 불연속들을 피하기 위해, 다음의 수학식 5에서 보여지는 바와 같이, y 값들 모두는 원래의 감마 커브(410A)로부터 비롯된 것이고, y' 값들은 수정 감마 커브(410B)에서 기원하는 것이 필수적이다:

.

수학식 5에서 보여지는 바와 같이, (y_i-y₁)/(y₂-y₁)은 선형 비율적 스케일링 팩터이다. 영역(470)에 대하여 이러한 것으로서, 임의의 수정 감마 커브에 대하여, 그 선형 비율적 스케일링 팩터는, 그 수정 감마 커브와 연관된 어떠한 값들도 필요 하지 않기 때문에, 미리 결정될 수 있다.

하나의 실시예에서, 하드웨어를 절약하기 위해, 그리고 수정 감마 값들의 계산의 정확도를 높이기 위해, (y_i-y₁)/(y₂-y₁)에 의해 정의된 몫(portion)은 각각의 그레이 레벨 값, 즉 휘도 코드 i에 대하여 미리 계산되고 감마 커브들로 프로그래밍된다. 즉, 모든 휘도 코드 i에 대하여, (y_i-y₁)/(y₂-y₁)의 값은, 예를 들어 룩업 테이블에 저장된다. 그리고 나서, 이들 값들 (y_i-y₁)/(y₂-y₁)은 수정 감마 값을 얻기 위해 영역 내 특정 휘도 코드에 대하여 스케일링되고 오프셋된다.

도 4b에서 보여지는 바와 같이, 조정 감마 값 y_f는, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 수정 탭 포인트(463B)의 감마 값 y₁'에 감마 값 오프셋(495)을 더함으로써 결정된다.

즉, y_f를 계산하기 위해, (y₂'-y₁')/(y₂-y₁)의 비가 전압 차 (y_i-y₁)에 적용되고, 그리고 나서 y₁'에 더해져서, 결과적인 감마 전압을 결정한다. 그것은 선형적인 방식에서 적용되는 비이기 때문에, 탭 포인트들 사이에서 그리고 또한 그 탭 포인트들에서 매끄럽고 연속적인 모습이 보여진다.

도 3은, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 일반적인 디지털적 표현 커브 상의 값과 각각이 연관되어 있는 복수의 수평적 표현 코드들에 대해 복수의 선형 스케일링 팩터들을 생성함으로써 선형 및 비율적 양식으로 그 일반적인 디지털적 표현 커브를 디지털적으로 스케일링하는 방법에서의 단계들을 도해하는 흐름도(300) 이다.

본 실시예는 일반적인 디지털적 표현 커브에 관하여 기술되지만, 하나의 실시예에서, 그 커브는 원래의 감마 커브이고, 여기에서 그 원래 감마 커브로부터 해석된 수정 감마 커브는 그 원래 감마 커브의 휘도 코드들에 관하여 명암대비 향상을 수행한다.

단계(310)에서, 본 실시예는 원래의 커브와 연관된 복수의 가상 탭 포인트들의 각각에 대한 수정 탭 포인트들을 수신한다. 그 수정 탭 포인트들은 원래의 커브에 기초한 수정 커브와 연관된다. 이로서, 그 수정 커브는 그 수정 탭 포인트들을 포함한다.

단계(320)에서, 본 실시예는 원래 커브에서의 한 영역의 제1 선형 표현의 제1 기울기를 결정한다. 특히, 본 실시예는 제1 가상 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트 사이에 정의된 영역에서 원래 커브의 기울기를 결정한다. 그 영역은 제1 가상 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트를 포함한다.

단계(330)에서, 본 실시예는 제1 가상 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트 사이에서 복수의 코드들(예; 휘도 코드들)에 대하여 제1 기울기를 비율적으로 스케일링한다. 즉, 본 실시예는 그 복수의 코드들과 연관된 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 결정한다. 단계(330)에서 수행되는 작업은, 도 2에서의 단계(210)에서 수행되고 도 4a 및 도 4b에서 도해되는 작업과 유사하다.

단계(340)에서, 본 실시예는 복수의 코드들에 대한 조정 값들을 결정하는데 사용하기 위해 그 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 저장한다. 조정 값들은 수정 커브와 연관된다.

특히, 본 실시예는 조정 값들을 결정할 수 있다. 구체적으로, 그 영역에서의 수정 커브의 선형 표현의 제2 기울기가 결정된다. 즉, 제1 가상 탭 포인트와 연관된 수정 탭 포인트 및 제2 가상 탭 포인트와 연관된 수정 탭 포인트 사이에서의 선에 관하여 기울기가 결정되고, 여기서 제1 및 제2 가상 탭 포인트들은 원래의 커브 상에 위치한다.

본 실시예는 영역 내 코드에 대하여 오프셋 값을 결정하기 위하여 대응하는 선형 비율적 스케일링 팩터를 제2 기울기에 적용한다. 이로서, 그 오프셋 값에 기초하여 그 코드에 대해 조정 값이 결정된다. 하나의 실시예에서, 조정 값은 제1 가상 탭 포인트에 그 오프셋 값을 더함으로써 결정된다.

본 발명의 실시예들은 감마 커브의 디지털 스케일링을 수행하기 위해 제공되었다. 또한, 본 발명의 다른 실시예들이 임의의 유형의 커브에 관한 디지털 스케일링을 수행하는 것에 잘 적합되어, 이들 실시예들은 해석되는 원래 파형의 모양을 보존할 수 있다. 예를 들면, 이들 실시예들은 비단조 파형들(nonmonotonic waveforms), 단조 파형들(monotonic waveforms) 등을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는 특성들을 나타내는 원래 파형들의 해석을 수행하도록 적용된다.

본 발명의 또 하나의 실시예에서, 선형 비율적 스케일링 팩터들을 생성하는데 있어 수행되는 계산들은 12비트 값들로부터 결정된다. 즉, 복수의 가상 탭 포인트들에 대한 감마 값들은 12비트 값들로 표현된다. 게다가, 수정 커브에서의 결과적인 조정 감마 값들도 또한 12비트 값들로 표현된다. 그러나, 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들은, 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 10비트 값들로서 저장된다.

이는, 수학식 5에서의 [(y_i-y₁)/(y₂-y₁)]에 관한 계산이 0과 1 사이의 값을 결과로 산출하기 때문에, 가능하다. 하나의 실시예에서, 이 계산은 부동 소수점 정도(precision)를 사용하여 수행된다. 결과적인 조정 또는 수정 감마 값들은 12비트이지만, 룩업 테이블들 내에 프로그래밍된 선형 스케일링 팩터들은 더 적은 비트들을 사용할 수 있는데, 왜냐하면 그 값들은 각 탭 포인트 사이에서 0에서부터 전체 스케일까지 이를 것이기 때문이다. 이로서, 그 선형 스케일링 팩터들의 각각은 부동소수점 정도를 사용하여 미리 계산될 수 있고, 그에 의해 반올림 오차들(round-off errors)에 기인한 양자화 오차(quantization error)를 제한한다. 부가적으로, 10비트 값들로서 선형 비율적 스케일링 팩터를 저장하는 것은 10비트 선형 비율적 스케일링 팩터들을 저장하는데 사용되는 비휘발성 메모리를 위한 저장 요건들을 최소화한다.

본 실시예에서, 비율적 형태의 감마 값들은 10비트의 분해도인 것으로 선택된다. 다른 실시예들에서, 더 적은 정도가 탭 포인트들 간에 요구된다면 이 값은 낮아질 수 있다. 따라서, 하나의 실시예에서 선형 비율적 스케일링 팩터는 팩터 2¹⁰으로써 샹향스케일링되고, 이는 다음과 같다:

. 이로서, 선형 비율적 스케일링 팩터들은 10비트의 분해도로 계산된다. 따라서, (y2'-y1')에 의한 곱셈이 수행된 후에, 10만큼의 오른쪽쉬프트(right-shift) 및 반올림이 보간기에서 수행되어야 하고, 이는 수학식 6에서 표현된다:

.

또 하나의 실시예에서, 영역(470)에서 원래 감마 커브(410A)와 연관된 원래 감마 값들이 계산될 수 있다. 비록 영역(470) 내 휘도 코드들의 각각에 대한 룩업 테이블들이 해당되는 선형 비율적 스케일링 팩터들을 저장하고 있지만, 원래 감마 값들은 수학식 7에서의 그 감마 테이블들로부터 추출되는 y 값들을 이용함으로써 복원된다:

.

본질적으로, 본 실시예는 수학식 6에서 y₂ = y₂' 및 y₁ = y₁'을 세팅한다. 즉, 원래 감마 커브의 감마 값은, 대응하는 선형 비율적 스케일링 팩터를 영역(470)에서의 원래 감마 커브의 선형 표현에 적용시킴으로써, 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋을 결정함으로써 추출된다. 그 후에, 원래 감마 값은 결정된 감마 값 오프셋에 기초하여 계산된다.

이로서, 수학식 7은 양자화 오차에 기인한 매우 작은 손실을 가진 비율적 포맷의 데이터로부터 원래 감마 값을 복원할 수 있음을 예증하는데, 왜냐하면 하나의 실시예에서 부동소수점 정도로 계산이 행해지기 때문이다.

- 주어진 파형의 정확도 및 분해도의 조작

본 발명의 다른 실시예들에 따라, 이용가능한 분해도의 양은 감마 커브의 다 양한 부분들에서 조작된다. 이것은 전략적으로 가상 탭 포인트들을 위치시킴으로써 이루어진다. 구체적으로, 본 발명의 실시예들은, 그 감마 커브의 하나 이상의 영역들에서 결과적인 디지털화된 전압 코드의 정확도 및/또는 분해도를 조정하기 위해 스케일링 팩터들을 변경하는 것 뿐만 아니라 가상 탭 포인트들의 전략적인 배치 중 어느 하나 또는 양자 모두를 조절함으로써 그 감마 커브의 다양한 부분들에서 사용되는 이용가능 정확도 및 분해도를 트레이드오프(trade-off)할 수 있다.

특히, 만약 y₁' = y₁이고 y2' = y2 (즉, 탭 포인트들이 명암대비 향상을 위해 정점 해석되어지지 않고 있는 디지털 시스템) 이면, 그러면 본 발명의 실시예들은 임의의 디지털 감마의 일반적인 경우에서 사용될 수 있다. 즉, 정확도 및 분해도는 임의의 정점 해석을 제공함이 없이 디지털 커브에서 조작된다.

하나의 실시예에서, 선형 비율적 스케일링 팩터는 가상 탭 포인트들 각각 사이에서 10비트의 분해도로 계산되기 때문에, 그 가상 탭 포인트들 사이에서 사실상 2¹⁰의 스텝(step)들이 있다. 이로서, 가상 탭 포인트들은 더 높은 정확도를 요구하는 감마 커브의 범위들에서 휘도를 나타내는 수평 축을 따라 함께 더 가까이 전략적으로 배치될 수 있다. 또한, 가상 탭 포인트들은 정확도만큼 요구하지 않는 감마 커브의 범위들에서 수평 축을 따라 더 떨어져 배치될 수 있다. 이것은 감마 커브 내에서 감마 값들의 단조 증가를 향상시킨다.

도 6a 및 도 7a는 정확도 및 분해도를 향상시키기 위해 가상 탭 포인트들이 전략적으로 배치된 두 실시예들을 도해한다. 가상 탭 포인트들의 다른 배치 구성들 은 본 발명의 다른 실시예들에서 가능하다. 예컨대, 하나의 실시예에서, 복수의 가상 탭 포인트들은, 가상 탭 포인트들 간 휘도 코드들의 수가 일정하지 않도록, 정외된다. 이로서, 그 복수의 가상 탭 포인트들의 각각은 서로 등거리이지 않다. 또 하나의 실시예에서, 복수의 가상 탭 포인트들은, 휘도 코드들의 수가 일정하도록, 정의된다. 이로서, 그 복수의 가상 탭 포인트들의 각각은 서로로부터 등거리이다.

도 6a는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 가능한한 분해도를 희생하며 정확도를 향상시키는 것을 보여주는 그래프(600A)이다. 즉, 본 실시예는 탭 포인트들 간 휘도 코드들의 개수가 일정하도록 복수의 가상 탭 포인트들을 정의한다.

도 6a에서, 만약 탭 포인트들이 휘도(x축)에 있어서 등거리로 배치된다면, 그러면 그 커브의 평평한 영역들에서 (즉, 2개의 가상 탭 포인트들 간에 적은 델타-전압 범위가 있는 경우에), 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 정확도가 향상된다. 이는 스케일 팩터에 관한 2¹⁰의 동적 범위가 더 작은 동적 전압 범위에 걸쳐 있기 때문이다. 예를 들면, 선형 비율적 스케일링 팩터는 가상 탭 포인트들의 각각 사이에서 10비트의 분해도로 계산되기 때문에, 그 가상 탭 포인트들 간에는 사실상 2¹⁰의 스텝들이 있다. 이로서, 감마 커브들의 상대적으로 평평한 부분들에서, 더 많은 탭 포인트들이 그들 영역들에서 증가된 분해도를 제공하도록 효과적으로 배치될 수 있다. 이는 더 정확하고 그리고 더 분해가능한(resolvable) 전압 값들의 배치로 귀결된다. 이것은 수정 감마 커브에서 감마 값들의 단조 증가를 향상시킨다.

반면에, 분해도는 정확도를 제한할 수도 있다. 즉 말하자면, 만약 분해도(즉 전압 값을 나타내기 위해 사용되는 비트들의 개수)가 충분하지 않다면, 그러면 일련의 휘도 값들에 대한 반복되는 전압 값들이 도 6b에서 보여지는 것처럼 결과적으로 발생할 수 있다. 구체적으로, 도 6b는 계산된 포인트들의 분해도가 그들의 정확도를 제한하는 감마 커브를 따라 있는 포인트들을 도해하는 그래프이다. 예컨대, 포인트들(610A, 610B, 610C)은 상이한 휘도 코드들에 대하여 그 감마 커브 상에서 반복되는 동일한 감마 값들을 각각 가진다. 그러나, 그 감마 커브는 단조롭기 때문에, 610A, 610B 및 610C에 대한 감마 값들은 그들이 610A부터 610C까지 증가함에 따라 유일하여야(unique) 할 것이다. 이처럼, 포인트들(610A, 610B, 610C)을 포함한 가상 탭 포인트들 사이의 델타 전압 범위가 너무 작을 때 포인트들(610A, 610B, 610C)에 대한 계산되는 감마 값들의 분해도는 제한된다.

본 발명의 하나의 실시예에서, 스케일다운(scale-down) 팩터를 변경하고 y₁' 오프셋을 곱함으로써 더 많은 비트의 분해도가 제공될 수 있고, 이는 수학식 8에서 제시되고 있다:

.

구체적으로, (y_i-y₁)/(y₂-y₁) 값이 처음에 2¹⁰ 팩터만큼 상향 스케일링된다. 그러나, 2¹⁰ 팩터 만큼 거꾸로 하향 스케일링하는 대신에, 본 실시예는 2⁸ 팩터만큼 거꾸로 하향 스케일링한다. 이것은 사실상 2비트의 해상도를 얻는다. 즉 다시 말하 면, 분해도는 2² 팩터만큼 증가되며, 이는 분해도에 있어서 4배의 증가를 부여한다. 이로서, 포인트들(610A, 610B, 610C)에 대한 감마 값들은 그들이 유일하도록 충분한 분해도를 가질 것이고, 그에 의해 다시 단조 특성들을 드러낸다.

도 6a 및 도 6b에서 보여주는 결과는 (동적 전압 범위에 관하여) 원하는 레벨의 정확도에 맞추기 위해 감마 커브의 어떤 영역들에서 더 많은 비트의 분해도가 제공될 수 있다는 것이다.

도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 정확도를 희생하여 분해도를 향상시키는 것을 보여주는 그래프(700)이다. 즉 다시 말하면, 본 실시예는 감마 커브 전체에서 이용가능 분해도를 충분히 활용할 수 있다. 예를 들면, 본 실시예는 탭 포인트들 사이의 휘도 코드들의 개수가 일정하지 않도록 복수의 가상 탭 포인트들을 정의한다.

하나의 실시예에서, 만약 그 커브의 모든 영역들 전역에 걸쳐 일정한 정확도 레벨을 유지시키는 것이 더 바람직하다면, 그러면 탭 포인트들이, 도 7에서 보여지는 바와 같이, 휘도 대신에 전압에 있어서 등거리이도록 배치될 수 있다.

또 하나의 실시예에서, 만약 스케일링 팩터의 분해도 (따라서 룩업 테이블들을 저장하기 위해 요구되는 온칩(on-chip) 메모리들의 크기) 를 낮추려는 노력으로 전체 커브에 걸쳐 정확도 레벨을 감소시키는 것이 받아들여진다면, 그러면 상향스케일/하향스케일 팩터들의 값들이 감소될 수 있고, 이는 수학식 9에서 보여지는 바와 같이, (예로서) 8비트 LUT 값들이 (탭 포인트들은 여전히 12비트이고 결과적인 감마 전압 값들 또한 12비트인 경우) 10비트 LUT 값들 대신에 저장되어야 함을 요구한다:

.

이로서, 본 발명의 실시예들에서, 분해도는 더 많이 필요한 곳에 투자될 수 있고 더 적게 필요한 곳에서 절약될 수 있다. 이것은 더 높은 품질(예: 더 높은 분해도)의 시각적 디스플레이 기기를 유도한다.

또 다른 실시예들에서, 감마 커브의 선택 영역들에서 원하는 정확도 및 분해도를 달성하기 위해서 도 6a 및 도 7에서 보여진 바와 같은 기술들의 조합이 사용될 수 있다. 예를 들면, 감마 커브의 낮은 기울기 영역들에서, 가상 탭 포인트들 간 거리는 감소될 수 있고, 감마 커브의 더 높은 기울기 영역에서, 가상 탭 포인트들 간 거리는 증가될 수 있다.

이에 따라서, 본 발명의 다양한 실시예들은 선형 및 비율적으로 감마 커브를 스케일링하는 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명의 실시예들은 선형 비율적 스케일링 계산의 사용을 통해 매끄럽고, 연속적이고, 그리고 단조로운 양식으로 명암대비 향상과 같은 어떤 목적을 위해 향상된 수정 감마 커브로 원래 감마 커브를 해석하는 것을 가능하게 한다. 이것은 전압 탭-기반 저항기 래더 디지털아날로그 감마 변환 회로와 등가적인 디지털 스케일링 방법을 제공하는데 충분하다. 더욱이, 본 발명의 실시예들은 또한, 값들을 미리 계산하는 것을 통하여, 테이블 값들을 저장하기 위해 사용되는 비휘발성 메모리에 있어서의 저장 크기 요건들 및 양자화 오차 들을 최소화하는 것을 가능하게 한다. 게다가, 본 발명의 실시예들은 또한, 디스플레이 시스템의 요건들을 충족시키기 위하여, 감마 커브 상에서 탭 포인트들을 전략적으로 위치시킴으로써 또는 계산에 적용되는 스케일링 팩터들을 조정함으로써, 정확도 및/또는 분해도가 감마 커브의 특정 영역들에서 조작될 수 있는 메커니즘을 제공한다.

본 발명의 실시예들, 선형 및 비율적으로 원래 감마 커브를 스케일링하는 방법 및 시스템이 기술된다. 본 발명이 선호되는 실시예들과 함께 기술되었지만, 그들은 이들 실시예들로 본 발명을 제한하려고 의도된 것이 아님이 이해된다. 반면에, 본 발명은 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함될 수도 있는 대안예들, 변형예들 및 균등물들을 커버하려는 것임이 의도된다. 더욱이, 본 발명의 실시예에 관한 설명에서, 본 발명에 관한 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세들을 진술하고 있다. 그러나, 관련 기술분야에서 숙련된 자는 본 발명이 이들 특정 상세들 없이도 실행될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 예들에서, 잘 알려진 방법들, 절차들, 콤포넌트들, 및 회로들이 본 발명의 측면들을 불필요하게 흐리지 않도록 상세히 기술되지 않았다.

Claims (24)

1. 감마 커브(gamma curve)를 디지털적으로 조정하는 방법에 있어서,

   원래의 감마 커브의 휘도 코드들(luminance codes)과 연관된 복수의 가상 탭 포인트들(virtual tap points) 중 제1 탭 포인트 및 제2 탭 포인트를 포함하여 그 사이에 위치된 영역 내 휘도 코드에 대하여, 상기 영역에서의 상기 원래 감마 커브의 선형 표현(linear representation)에 기초하여 상기 휘도 코드에 대한 선형 스케일링 팩터(linear scaling factor)를 결정하고;

   상기 선형 스케일링 팩터를, 명암대비 향상(contrast enhancement)을 수행하는 상기 영역에서의 수정 감마 커브의 선형 표현에 적용시킴으로써, 상기 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋(gamma value offset)을 결정하며; 그리고

   상기 감마 값 오프셋에 기초하여, 상기 휘도 코드에 대하여, 상기 수정 감마 커브와 연관된 조정 감마 값을 결정하는 것을 포함하는, 감마 커브의 디지털적 조정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 가상 탭 포인트들을 정의하는 것은

   상기 복수의 가상 탭 포인트들의 각각을 휘도에 있어서 서로로부터 등거리 간격으로 두는 것을 포함하는, 감마 커브의 디지털적 조정 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 가상 탭 포인트들을 정의하는 것은

   상기 복수의 가상 탭 포인트들의 각각을 전압에 있어서 서로로부터 등거리 간격으로 두는 것을 포함하는, 감마 커브의 디지털적 조정 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 선형 비율적 스케일링 팩터를 결정하는 것은,

   상기 제1 탭 포인트 및 제2 탭 포인트 사이에서 상기 원래 감마 커브의 상기 선형 표현을 결정하고;

   상기 휘도 코드에 대하여 상기 영역에서의 상기 원래 감마 커브의 상기 선형 표현의 기울기를 비율적으로 스케일링(ratiometrically scaling)하여 상기 선형 비율적 스케일링 팩터를 결정하는 것을 포함하는, 감마 커브의 디지털적 조정 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 감마 값 오프셋을 결정하는 것은

   상기 제1 탭 포인트와 연관된 제1의 수정 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트에 대한 제2의 수정 탭 포인트 사이에서 상기 수정 감마 커브의 상기 선형 표현을 결정하고; 그리고

   상기 비율적 스케일링 팩터를 상기 영역에서의 상기 수정 감마 커브의 상기 선형 표현의 기울기에 적용시켜 상기 감마 값 오프셋을 결정하는 것을 포함하는, 감마 커브의 디지털적 조정 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 조정 감마 값을 결정하는 것은

   상기 제1 탭 포인트에 대한 상기 수정 감마 커브 상의 수정 탭 포인트에 상기 감마 값 오프셋을 더하는 것을 포함하는, 감마 커브의 디지털적 조정 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 원래 감마 커브의 상기 영역 내에서 휘도 코드들에 대하여 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 결정하고; 그리고

   상기 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 10비트 값들로서 저장하는 것[상기 감마 커브에서의 상기 조정 감마 값들은 12비트 값들로써 나타내어짐]을 더 포함하는, 감마 커브의 디지털적 조정 방법.
8. 커브를 디지털적으로 조정하는 방법에 있어서,

   원래 커브에 기초한 수정 커브와 연관된 복수의 가상 탭 포인트들(virtual tap points)의 각각에 대하여 조정 탭 포인트들을 수신하고;

   제1 탭 포인트 및 제2 탭 포인트를 포함하여 그 사이에 있는 상기 원래 커브의 영역에 관한 제1 선형 표현(linear representation)의 제1 기울기를 결정하고;

   상기 제1 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트 사이의 복수의 코드들에 대하여 상기 제1 기울기를 비율적으로 스케일링(ratiometrically scaling)하여 상기 복수의 코드들과 연관된 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들(linear ratiometric scaling factors)을 결정하고; 그리고

   상기 복수의 코드들의 각각에 대하여 수정 커브와 연관된 조정 값들을 결정하는데 사용하기 위하여 상기 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 저장하는 것을 포함하는, 커브의 디지털적 조정 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 커브는 단조(monotonic) 감마 커브를 포함하고,

   상기 복수의 코드들은 복수의 휘도 코드들(luminance codes)을 포함하는, 커브의 디지털적 조정 방법.
10. 제8항에 있어서,

    상기 제1 기울기를 결정하는 것은

    상기 제1 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트 사이의 상기 원래 커브에 관한 상기 영역의 상기 제1 기울기를 결정하는 것을 포함하는, 커브의 디지털적 조정 방법.
11. 제8항에 있어서,

    상기 제1 탭 포인트와 연관된 제1의 수정 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트 와 연관된 제2의 수정 탭 포인트 사이에서 상기 수정 커브에 대한 상기 영역의 제2 선형 표현의 제2 기울기를 결정하고;

    상기 선형 비율적 스케일링 팩터를 상기 제2 기울기에 적용시켜 상기 영역에서의 코드에 대하여 오프셋 값(value offset)을 결정하고; 그리고

    상기 수정 커브와 연관된 상기 오프셋 값에 기초하여 상기 코드에 대하여 조정 값을 결정하는 것을 더 포함하는, 커브의 디지털적 조정 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 조정 값을 결정하는 것은

    상기 오프셋 값을 상기 제1 탭 포인트에 더하는 것을 포함하는, 커브의 디지털적 조정 방법.
13. 제9항에 있어서,

    상기 복수의 가상 탭 포인트들의 각각을 휘도 코드들에 있어서 서로로부터 등거리 간격으로 두는 것을 더 포함하는, 커브의 디지털적 조정 방법.
14. 제9항에 있어서,

    상기 복수의 가상 탭 포인트들의 각각을 전압에 있어서 서로로부터 등거리 간격으로 두는 것을 더 포함하는, 커브의 디지털적 조정 방법.
15. 제8항에 있어서,

    상기 제1 선형 표현에 상기 선형 비율적 스케일링 팩터를 적용시킴으로써 코드에 대하여 오프셋 값(value offset)을 결정함으로써 상기 원래 커브의 값을 추출하고; 그리고

    상기 오프셋 값에 기초하여 상기 값을 결정하는 것을 더 포함하는, 커브의 디지털적 조정 방법.
16. 감마 커브(gamma curve)를 디지털적으로 조정하는 시스템에 있어서,

    원래 감마 커브의 탭 포인트들(tap points) 사이의 영역에 관한 제1 선형 표현(linear representation)의 제1 기울기를 비율적으로 스케일링(ratiometrically scaling)하여 상기 영역에서 복수의 휘도 코드들(luminance codes)과 연관된 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들(linear ratiometric scaling factors)을 결정하는 스케일링 모듈 [상기 원래 감마 커브는 휘도 코드들과 연관된 복수의 정의된 가상 탭 포인트들을 포함함]; 및

    상기 영역에서 상기 복수의 휘도 코드들의 각각에 대하여 수정 감마 커브와 연관된 조정 감마 값들을 결정하는데 사용되는 상기 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 저장하는 저장 모듈을 포함하는, 감마 커브의 디지털적 조정 시스템.
17. 제16항에 있어서,

    명암대비 향상(contrast enhancement)을 수행하는 수정 감마 커브에서의 상 기 가상 탭 포인트들의 각각에 대한 수정 탭 포인트들을 결정하는 명암대비 보상(contrast compensation) 모듈; 및

    상응하는 선형 스케일링 팩터를 상기 제1 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트를 포함하여 그 사이에 있는 상기 수정 감마 커브의 선형 표현에 적용시킴으로써 상기 영역에서 휘도 코드에 대하여 감마 값 오프셋(gamma value offset)을 결정하는 오프셋 모듈을 더 포함하는, 감마 커브의 디지털적 조정 시스템.
18. 제17항에 있어서,

    상기 오프셋 모듈은 상기 감마 값 오프셋에 기초하여 상기 휘도 코드에 대하여 조정 감마 값을 결정하는, 감마 커브의 디지털적 조정 시스템.
19. 제16항에 있어서,

    상기 저장 모듈은 상기 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 10비트 값들로서 저장하고,

    상기 감마 커브에서의 상기 조정 감마 값들은 12비트 값들로써 나타내어지는, 감마 커브의 디지털적 조정 시스템.
20. 원래 커브와 연관된 복수의 가상 탭 포인트들(virtual tap points)의 각각 사이의 간격을 디지털적으로 조정하는 것을 포함하는 커브 조정 방법.
21. 제20항에 있어서,

    상기 커브는 감마 커브(gamma curve)를 포함하고,

    상기 디지털적으로 조정하는 것은

    상기 복수의 가상 탭 포인트들의 각각을 휘도에 있어서 서로로부터 등거리 간격으로 두는 것을 포함하는, 커브 조정 방법.
22. 제20항에 있어서,

    상기 커브는 감마 커브를 포함하고,

    상기 디지털적으로 조정하는 것은

    상기 복수의 가상 탭 포인트들의 각각을 전압에 있어서 서로로부터 등거리 간격으로 두는 것을 포함하는, 커브 조정 방법.
23. 제20항에 있어서,

    상기 원래 커브의 휘도 코드들에 대한 명암대비 향상(contrast enhancement)을 수행하는 수정 커브와 연관된 상기 복수의 가상 탭 포인트들의 각각에 대하여 조정 탭 포인트들을 수신하고;

    제1 탭 포인트 및 제2 탭 포인트를 포함하여 그 사이에 있는 상기 원래 커브의 영역에 관한 제1 선형 표현(linear representation)의 제1 기울기를 결정하고;

    상기 제1 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트 사이의 복수의 코드들에 대하여 상기 제1 기울기를 비율적으로 스케일링(ratiometrically scaling)하여 상기 복수 의 코드들과 연관된 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들(linear ratiometric scaling factors)을 결정하고; 그리고

    상기 복수의 코드들의 각각에 대하여 수정 커브와 연관된 조정 값들을 결정하는데 사용하기 위하여 상기 복수의 선형 비율적 스케일링 팩터들을 저장하는 것을 더 포함하는, 커브 조정 방법.
24. 제23항에 있어서,

    상기 제1 탭 포인트와 연관된 제1의 수정 탭 포인트 및 상기 제2 탭 포인트와 연관된 제2의 수정 탭 포인트 사이에서 상기 수정 커브의 상기 영역에 관한 제2 선형 표현의 제2 기울기를 결정하고;

    상기 선형 비율적 스케일링 팩터를 상기 제2 기울기에 적용시켜 상기 영역에서의 코드에 대하여 오프셋 값(value offset)을 결정하고; 그리고

    상기 제1 탭 포인트에 상기 오프셋 값을 더함으로써 상기 코드에 대하여 조정 값을 결정하는 것을 더 포함하는, 커브 조정 방법.

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