KR20090103930A - 컨텐츠 적응형 디스플레이를 통하여 디바이스의 전력 소비를 감소시키는 시스템 및 방법 - Google Patents

컨텐츠 적응형 디스플레이를 통하여 디바이스의 전력 소비를 감소시키는 시스템 및 방법

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KR20090103930A
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Abstract

콘텐츠 적응형 디스플레이를 통한 디바이스의 전력 소비를 줄이는 방법이 기술된다. 이미지의 프레임이 수신된다. 스케일링 팩터가 계산된다. 백라이트 값이 백라이트에 적용된다. 스케일링 팩터가 픽셀의 매트릭스에 적용되어 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 획득한다. 스케일링된 픽셀의 매트릭스가 디스플레이된다.

Description

컨텐츠 적응형 디스플레이를 통하여 디바이스의 전력 소비를 감소시키는 시스템 및 방법 {SYSTEMS AND METHODS FOR REDUCING POWER CONSUMPTION IN A DEVICE THROUGH A CONTENT ADAPTIVE DISPLAY}
기술분야
본 시스템 및 방법은 일반적으로 컴퓨터 및 컴퓨터 관련 기술에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 시스템 및 방법은 콘텐츠 적응형 디스플레이를 통하여 디바이스의 전력 소비를 감소시키는 것에 관한 것이다.
배경기술
전자 디바이스는 통상 디스플레이를 포함한다. 디스플레이 유형은 액정디스플레이 (LCD:liquid crystal display) 의 저비용, 가독성 (readability) 및 낮은 전력소비 때문에 액정 디스플레이를 사용할 수 있다. 백라이트 (backlight) 없이는, LCD 는 낮은 환경 광원 레벨에 대해 열등한 가독성을 가진다. LCD 는 디스플레이를 조명하는 백라이트를 포함하며 따라서 가독성을 향상시킨다. 통상적으로 백열광인 백라이트는 LCD 자체보다 더 많은 전력을 소비한다. 통상적인 휴대용 전자 디바이스는 배터리 충전방식이다. 배터리 전력의 유지는 디바이스의 작동 시간을 증가시키기 위해 중요하다. LCD 디스플레이를 위해 백라이트를 활성화시키는 것은 배터리 전력의 많은 양을 소비하고 따라서 디바이스의 작동 시간을 감소시킨다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 디스플레이 디바이스의 한 구성을 도시하는 블록도이다.
도 1a 는 적응형 백라이트 제어 알고리즘을 구현하는 이미지 디스플레이의 일 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2 는 디바이스에 의한 전력 소비를 감소시키는 방법의 일 양태를 도시하는 흐름도이다.
도 3 은 적응형 백라이트 제어가 활성인 경우 일반적인 시스템의 아키텍쳐 (architecture) 의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4 는 적응형 백라이트 제어 알고리즘을 구현하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5 는 입력 프레임과 연관된 히스토그램 변형의 일 특징을 도시한다.
도 6 은 다양한 백라이트 레벨에 대한 액정 디스플레이의 전력소비를 나타내는 그래프의 일 구성을 도시한다.
도 7a 는 낮은 키 이미지의 이미지 분류를 도시하는 히스토그램의 일 구성이다.
도 7b 는 낮은 키 이미지를 긴 테일 또는 짧은 테일로 더 분류하는 히스토그램의 또 다른 구성이다.
도 7c 는 이미지를 높은 키 이미지로 분류하는데 사용될 수 있는 히스토그램의 일 구성이다.
도 7d 는 이미지를 넓은 이미지로 분류하는데 사용될 수 있는 히스토그램의 일 구성이다.
도 8 은 통신 디바이스의 일 구성내의 특정 컴포넌트의 블록도이다.
발명의 상세한 설명
콘텐츠 적응형 디스플레이를 통하여 디바이스의 전력소비를 감소시키는 방법이 기술된다. 이미지의 프레임이 수신된다. 백라이트 값이 계산된다. 스케일링 팩터 (scaling factor) 가 계산된다. 백라이트 값은 백라이트에 적용된다. 스케일링 팩터는 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 획득하기 위해 픽셀의 매트릭스에 적용된다. 스케일링된 픽셀의 매트릭스가 디스플레이된다.
콘텐츠 적응형 디스플레이를 통하여 디바이스의 전력 소비를 감소시키는 장치가 또한 기술된다. 장치는 프로세서 및 프로세서와 전기통신하는 메모리를 포함한다. 명령들은 메모리에 저장된다. 명령들은 이미지의 프레임을 수신하고, 백라이트 값을 계산하고 스케일링 팩터를 계산하고, 백라이트 값을 백라이트에 적용하고, 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 획득하기 위해 스케일링 팩터를 픽셀의 매트릭스에 적용하고, 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 디스플레이하도록 실행가능하다.
콘텐츠 적응형 디스플레이를 통해 디바이스의 전력 소비를 감소시키도록 구성되는 시스템이 또한 기술된다. 시스템은 프로세싱하는 수단 및 이미지의 프레임을 수신하는 수단을 포함한다. 백라이트 값을 계산하는 수단 및 스케일링 팩터를 계산하는 수단이 또한 기술된다. 백라이트 값을 백라이트에 적용하는 수단 및 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 획득하기 위해 스케일링 팩터를 픽셀의 매트릭스에 적용하는 수단이 기술된다. 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 디스플레이하는 수단이 또한 기술된다.
컴퓨터 판독가능 매체가 또한 기술된다. 이 매체는 이미지의 프레임을 수신하고, 백라이트 값을 계산하고, 스케일링 팩터를 계산하고, 백라이트 값을 백라이트에 적용하고, 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 획득하기 위해 스케일링 팩터를 픽셀의 매트릭스에 적용하고, 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 디스플레이하도록 실행가능한 명령들의 세트를 저장하도록 구성된다.
본 시스템 및 방법의 다양한 구성들이 도면을 참조하여 기술되며, 동일한 참조 번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 엘리먼트를 나타낸다. 여기의 도면에서 일반적으로 기술되고 도시된 본 시스템 및 방법의 양태는 다양한 범위의 상이한 구성으로 배열되고 디자인될 수 있다. 따라서, 도면에 나타난 바와 같이 본 시스템 및 방법의 수개의 구성의 더 상세한 하기의 설명은 본 시스템 및 방법의 범위를 제한하기 위한 것이 아니며, 단지 본 시스템 및 방법의 양태의 대표 예일 뿐이다.
여기 개시된 구성의 다수의 특징은 컴퓨터 소프트웨어, 전자 하드웨어 또는 양자의 조합으로서 실행될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 호환성을 명확하게 도시하기 위해, 다양한 컴포넌트가 그들의 기능성의 면에서 일반적으로 기술될 수 있다. 그러한 기능성이 하드웨어로서 구현될지 소프트웨어로서 구현될지 여부는 전체 시스템에 의해 요구되는 특정 어플리케이션 및 디자인 제약에 따른다. 숙련된 기술자는 각각의 특정 어플리케이션에 대해 다양한 방법으로 기술된 기능을 구현할 수 있을 것이나, 그러한 구현 결정은 본 시스템 및 방법의 범위로부터 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 된다.
기술된 기능성이 컴퓨터 소프트웨어로서 구현되는 경우, 그러한 소프트웨어는 메모리 디바이스에 위치되며 및/또는 시스템 버스 또는 네트워크를 통해 전자 신호로 전송되는 컴퓨터 명령 또는 컴퓨터 실행가능 코드를 포함할 수 있다. 여기 기술된 컴포넌트와 연관된 기능성을 구현하는 소프트웨어는 단일 명령 또는 다수의 명령을 포함할 수 있으며, 수개의 상이한 코드 세그먼트상에, 상이한 프로그램들 중에 및 수개의 메모리 디바이스에 걸쳐 분포될 수 있다.
여기서 사용되는 바와 같이, 용어 "일 구성", "구성", "구성들", "그 구성", "그 구성들", "하나 이상의 구성들", "몇몇 구성들", "소정의 구성들", "하나의 구성", "또 다른 구성" 등은 다른 경우로 특별히 한정되지 않는 한 "개시된 시스템 및 방법의 하나 이상의 구성 (그러나 반드시 모든 구성일 필요는 없음)"을 의미한다.
용어 "결정하는 단계" (및 이것의 문법적인 변형) 는 매우 다양한 의미로 사용된다. 용어 "결정하는 단계" 는 넓은 범위에 걸친 동작을 포함하며 따라서 "결정하는 단계" 는 계산하는 단계, 컴퓨팅하는 단계, 프로세싱하는 단계, 구하는 단계, 조사하는 단계, 검색하는 단계 (예를 들어, 테이블, 데이터베이스 또는 또 다른 데이터 구조에서 검색하는 단계), 확인하는 단계 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는 단계" 는 수신하는 단계 (예를 들어, 정보를 수신하는 단계), 액세스하는 단계 (예를 들어, 메모리 내의 데이터에 액세스하는 단계) 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정하는 단계" 는 분석하는 단계, 선택하는 단계, 택하는 단계, 확립하는 단계 등을 포함할 수 있다.
구 "~에 기초하여" 는 다른 경우로 특별히 한정되지 않는 한 "~에만 기초하여" 를 의미하는 것은 아니다. 바꾸어 말하면, 구 "~에 기초하여" 는 "~에만 기초하여" 와 "적어도 ~ 에 기초하여" 모두를 기술한다.
절전은 휴대용 전자기기 또는 모바일 디바이스에 있어서 지속적인 관심사일 수 있다. 전력은 디바이스의 동작 또는 서비스의 품질을 많이 저하시키지 않고 절약될 수 있다. 일 구성에서, 액정 디스플레이 (LCD) 의 백라이트는 디바이스 전력의 많은 양을 소비한다. LCD 디스플레이는 디바이스의 상태에 따라 디바이스의 전체 전력의 약 30% 에서 50% 를 소비한다. 백라이트 스케일링은 감지된 휘도에 대한 영향 및 LCD 디스플레이에 대한 왜곡을 최소화하면서 LCD 디스플레이를 위한 백라이트의 양을 감소시키는데 사용될 수 있다. 스케일링 프로세스는 LCD 상의 콘텐츠의 빈번한 변화를 수용하기 위해 적응형일 수 있다.
LCD 디스플레이의 휘도는 백라이트의 휘도 및 LCD 매트릭스의 투과도의 함수일 수 있다. LCD 디스플레이의 휘도는 다음과 같이 표현될 수 있다.
L=t(x)bl
(1)
상기 식에서, L 은 LCD 디스플레이의 휘도를 나타낼 수 있으며, bl 은 백라이트의 휘도를 나타내며 t(x) 는 LCD 매트릭스의 투과도를 나타낼 수 있다. LCD 매트릭스의 투과도는 픽셀 그레이스케일 레벨 x 의 함수로서 근사화될 수 있다. 디스플레이는 백라이트가 팩터 β 로 다운 스케일링 되고 (어두워지고), LCD 매트릭스의 투과도 (또는 하나 이상의 픽셀의 값) 가 팩터 τ로 업 스케일링되는 경우, 동일한 휘도를 가질 수 있다. 일 구성에서, τ= 1/β 이다. 또 다른 구성에서, τ= (1/β) (1/γ)이며, 여기서 γ 는 디스플레이 특성 파라미터이다.
백라이트의 전력은 휘도 (즉, 밝기) 의 함수일 수 있다. 휴대용 또는 모바일 디바이스에서, 백라이트 밝기는 펄스폭 변조 (PWM:Pulse Width Modulation) 방식을 통해 제어될 수 있으며, 이 방식은 밝기를 백라이트 전력의 선형함수로 만든다. 백라이트를 팩터 β 로 감소시킴으로써, 전체 디스플레이는 β 에 가까운 팩터 만큼 더 적은 전력을 소비할 수 있다.
도 1 은 디스플레이 디바이스 (100) 의 일 구성을 도시하는 블록도이다. 디바이스 (100) 는 디스플레이 (102) 를 포함할 수 있다. 디스플레이 (102) 는 LCD 일 수 있다. 디스플레이 (102) 는 이미지를 형성하는 픽셀들을 묘사할 수 있다. 입력 프레임 (110) 은 이동국 모뎀 (MSM: Mobile Station Modem) 에 제공될 수 있다. 입력 프레임 (110) 은 이미지의 단일 프레임을 포함할 수 있다. 일 양태로, MSM (108) 은 입력 프레임 (110) 을 프로세싱하고 백라이트 값 (112) 을 백라이트 (104) 로 송신한다. 백라이트 (104) 는 디스플레이 (102) 상의 픽셀을 밝게 하는데 사용될 수 있는 광원 (116) 을 방출할 수 있다. 백라이트 (104) 는 광원 (116) 의 밝기의 강도를 결정하기 위해 백라이트 값 (112) 을 사용할 수 있다. 예를 들어, 더 높은 백라이트 값은 광원의 밝기 강도의 증가를 나타낼 수 있다. 밝기의 더 높은 강도는 디스플레이 (102) 상에 더 밝은 이미지를 제공할 수 있다.
MSM (108) 은 또한 스케일링 팩터 (114) 를 LCD 매트릭스 (106) 으로 송신할 수 있다. LCD 매트릭스 (106) 는 매트릭스 형태로 배열된 입력 프레임 (110) 과 연관된 픽셀을 포함할 수 있다. 일 구성에서, LCD 매트릭스 (106) 내에 있는 각각의 픽셀은 상이한 컬러에 대한 값을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단일 픽셀은 적색, 청색, 녹색의 각각 컬러에 대한 값을 포함할 수 있다. 스케일링 팩터 (114) 는 픽셀과 연관된 각각의 컬러 값의 강도를 결정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 스케일링 팩터 (114) 는 컬러 적색에 대한 값이 LCD 매트릭스 (106) 내의 하나 이상의 픽셀에 대하여 증가되어야 하는 것을 나타낼 수 있다. 조정된 LCD 매트릭스 (118) 는 디스플레이 (102) 에 묘사될 수도 있다. 일 구성에서, LCD 매트릭스 (106) 는 조정된 매트릭스 (118) 로 각각 조정될 수 있고 이미지를 형성하기 위해 디스플레이 (102) 상에 배치될 수 있는 다수의 입력 프레임을 포함할 수 있다.
도 1a 는 적응형 백라이트 제어 알고리즘을 구현하는 이미지 디스플레이의 일 구성을 도시하고 있는 블록도 (101) 이다. 일 구성에서, 이미지 A (107) 는 적응형 알고리즘 없이 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 백라이트 A (103) 는 LCD 매트릭스 A (105) 를 조명하기 위해서 광원을 방출할 수 있다. LCD 매트릭스 A (105) 는 하나 이상의 픽셀로 구성된 입력 프레임 A (111) 을 포함할 수 있다. 각 픽셀의 값은 (x) 의 함수일 수 있다. 백라이트 A (103) 로부터의 광원은 LCD 매트릭스 A (105) 의 입력 프레임 A (111) 을 조명하여 이미지 A (107) 을 생성할 수 있다. 이미지 A (107) 는 디스플레이 (102) 와 같은 디스플레이 상에 디스플레이될 수 있다.
또 다른 구성에서, 백라이트 B (109) 는 (β) 의 함수로써 변경된 광원을 방출할 수 있다. (β) 의 함수는 광원으로 하여금 백라이트 A (103) 로부터 방출된 광원보다 더 적은 강도의 밝기를 포함하게 할 수 있다. 백라이트 B (109) 로부터의 광원은 입력 프레임 B (113) 를 포함하는 LCD 매트릭스 B (115) 를 조명할 수 있다. 입력 프레임 B (113) 는 하나 이상의 픽셀로 구성될 수 있다. 각 픽셀의 원래의 값은 (x) 의 함수일 수 있다. 일 구성에서, 입력 프레임 B (113) 의 각 픽셀의 값은 스케일링 팩터에 의해 변경될 수 있다. 일 구성에서, 스케일링 팩터는 (x, β) 의 함수이다. 바꾸어 말하면, 스케일링 팩터는 백라이트 B (109) 에서 방출된 광원의 밝기 강도의 함수일 수 있다. 백라이트 B (109) 로부터 방출된 광원은 LCD 매트릭스 B (115) 를 조명하여 이미지 B (117) 를 생성할 수 있다. 이미지 B (117) 는 디스플레이 (102) 와 같은 디스플레이 상에 디스플레이될 수 있다.
도 2 는 콘텐츠 적응형 디스플레이를 통하여 디바이스의 전력 소비를 감소시키는 방법 (200) 의 일 양태를 도시하는 흐름도이다. 일 구성에서, 이미지의 입력 프레임이 수신된다 (202). MSM (108) 은 입력 프레임을 수신하고 프로세싱할 수 있다. 백라이트 값이 계산될 수 있다 (204). 상술한 바와 같이, 백라이트 값은 디스플레이 상에 이미지를 조명하는데 사용되는 광원의 강도를 나타낼 수 있다. 일 구성에서, 스케일링 팩터가 계산될 수 있다 (206). 스케일링 팩터는 하나 이상의 픽셀의 값이 증가되어야 하는지 감소되어야 하는지 나타낼 수 있다.
이전에 계산된 백라이트 값은 백라이트에 적용될 수 있다 (208). 백라이트는 광원의 밝기 강도를 변경하기 위해 백라이트 값을 사용할 수 있다. 또한, 이전에 계산된 스케일링 팩터가 LCD 매트릭스와 같은 픽셀의 매트릭스에 적용될 수 있다 (210). LCD 매트릭스는 LCD 매트릭스의 하나 이상의 픽셀과 연관된 하나 이상의 값의 밝기 강도를 변경하기 위해 스케일링 팩터를 사용할 수 있다. 일 구성에서, 입력 프레임은 디스플레이 상에 디스플레이된다 (212). 디스플레이된 입력 프레임은 스케일링 팩터에 의해 조정된 조정 LCD 매트릭스를 포함할 수 있다. 디스플레이된 입력 프레임은 또한 백라이트로부터 방출된 광원에 의해 조명될 수 있다. 광원은 계산된 백라이트 값에 의해 나타내어진 밝기 강도를 포함할 수 있다.
도 3 은 적응형 백라이트 제어 (320) 가 활성일 때 일반적인 시스템 (300) 의 아키텍쳐의 일 구성을 도시하는 블록도이다. 적응형 백라이트 제어 (320) 는 백라이트 값 (312) 을 계산하는데 사용되는 적응형 백라이트 알고리즘을 포함할 수 있다. 적응형 백라이트 알고리즘은 디스플레이의 해상도와 사이즈에 무관할 수 있다.
일 구성에서, 소프트웨어 (303) 는 이미지의 입력 프레임 (310) 을 MSM (308) 의 일부일 수 있는 미디어 디스플레이 프로세서 (MDP:media display processor) (316) 에 기록할 수 있다. MDP (316) 는 디스플레이 (302) 를 업데이트하기 위해 입력 프레임 (310) 을 사용할 수 있다. 적응형 백라이트 제어 (320) 는 또한 입력 프레임 (310) 을 수신할 수 있다. 일 구성에서, 소프트웨어 (303) 가 이 프레임 (310) 을 MDP (316) 에 기록하는 경우 입력 프레임 (310) 은 적응형 백라이트 제어 (320) 에 의해 스누핑될 수 있다. 적응형 백라이트 제어 (320) 는 입력 프레임 (310) 에 대한 백라이트 값 (312) 를 계산할 수 있다. 백라이트 값 (312) 은 디스플레이 상에 입력 프레임 (310) 을 조명하는데 사용될 수 있는 최소 밝기 강도를 나타낼 수 있다. 백라이트 값 (312) 은 LCD 모듈 (322) 에 제공될 수 있다. 모듈 (322) 은 펄스 폭 변조 (PWM :pulse width modulation) 백라이트 제어 (324) 를 포함할 수 있다. PWM (324) 은 백라이트 (304) 로부터 방사된 광원의 밝기를 제어할 수 있다. PWM (324) 은 백라이트 값 (312) 을 직류-직류 (DC-DC) 변환기 (326) 로 송신할 수 있다. DC-DC 변환기 (326) 는 백라이트 값 (312) 을 백라이트 (304) 에 의해 판독가능한 포맷 (format) 으로 변환한다. 백라이트 (304) 는 이후 디스플레이 (302) 로 광원을 방사할 수 있다. 광원은 백라이트 값 (312) 에 의해 나타내어지는 밝기 강도로 조정될 수 있다.
적응형 백라이트 제어 (320) 는 또한 감마 테이블 정보 (328) 를 MDP (316) 에 제공할 수 있다. 감마 테이블 정보 (gamma table information) (328) 는 백라이트 값 (312) 과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 일 구성에서, 감마 테이블 정보 (328) 는 감마 테이블 (318) 에 제공될 수 있다. 감마 테이블 (318) 은 프로그래머블 검색 테이블 (LUT: look up table) 을 포함할 수 있다. 감마 테이블 (318) 은 LCD 매트릭스 (306) 로 송신되는 스케일링 팩터 (314) 를 결정하기 위해 감마 테이블 정보 (328) 를 사용할 수 있다. LCD 매트릭스 (306) 는 입력 프레임 (310) 을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 스케일링 팩터 (314) 는 LCD 매트릭스 (306) 내의 입력 프레임 (310) 의 하나 이상의 픽셀에 대한 값을 나타낼 수 있다. LCD 매트릭스 (306) 는 하나 이상의 픽셀을 조정하기 위해 스케일링 팩터 (314) 를 사용할 수 있으며 조정된 입력 프레임은 디스플레이 (302) 에 의해 묘사될 수 있다. 또 다른 구성에서, 스케일링 팩터 (314) 는 LCD 모듈 (322) 로 직접 송신될 수 있다. 모듈 (322) 은 이후 LCD 매트릭스 (306) 내의 개별 LCD 매트릭스 포인트에 스케일링 팩터 (314) 를 적용하도록 지시받는다.
도 4 는 적응형 백라이트 제어 알고리즘을 구현하는 방법 (400) 을 도시하는 흐름도이다. 일 구성에서, 이미지의 입력 프레임을 수신한다 (402). 입력 프레임은 이미지의 단일 프레임을 나타낼 수 있다. 히스토그램이 계산될 수 있다 (404). 히스토그램은 특정 값에 대응하는 입력 프레임 내의 픽셀들의 양을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 히스토그램은 얼마나 많은 픽셀들이 그레이스케일 상의 특정 값에 대응하는지를 나타낼 수 있다. 그레이스케일 상의 값은 가장 약한 강도의 흑색부터 가장 강한 강도의 흰색까지 변하는 그레이의 명암을 통상적으로 포함한다. 그러나, 그 값은 임의의 컬러의 명암을 포함할 수 있으며, 또는 상이한 강도에 대해 다양한 컬러로 코딩될 수도 있다.
일 구성에서, 히스토그램에 의해 제공된 정보는 입력 프레임에 대한 최대 왜곡 레벨을 선택하는데 사용될 수 있다 (406). 최대 왜곡 레벨은 이미지를 분류함으로써 선택될 수 있다 (406). 예를 들어, 이미지는 짧거나 긴 테일을 가진 낮은 키 (low key) 이미지, 넓은 (wide) 이미지, 짧거나 긴 테일을 가진 높은 키 (high key) 이미지로 분류될 수 있다. 일 구성에서, 이미지 히스토그램에서 사용가능한 정보는 이미지 분류를 획득하는데 사용될 수 있다. 이 이용가능한 정보에 기초하여, 최대 왜곡 레벨은 알고리즘을 위해 발견될 수 있다. 최대 왜곡 레벨은 특정 이미지가 이미지의 시각 양태 (visual aspect) 를 많이 변화시키지 않고 소유할 수 있는 왜곡의 양을 나타낼 수 있다.
이미지 분류는 이미지의 히스토그램에 기초하여 이미지의 상이한 퀸틸 (quintile) 을 사용할 수 있다. 도 7a 는 낮은 키 이미지의 이미지 분류를 도시하는 히스토그램 (700) 의 일 구성이다. 25% 퀸틸 (Q25%) (702) 및 75% 퀸틸 (Q75%) (704) 가 히스토그램 (700) 상에 위치하며, Q25% (702) 가 이미지의 그레이스케일 범위의 1/3 보다 작고 Q75% (704) 가 이미지의 그레이스케일 범위의 1/2 보다 작은 경우 이미지는 낮은 키 이미지로 분류될 수 있다. 25%, 75%, 1/3 및 1/2 의 범위는 단지 예로써 사용된다. 다른 범위가 이미지를 분류하는데 사용될 수 있다.
도 7b 는 낮은 키 이미지를 긴 테일 또는 짧은 테일로 더 분류하기 위한 히스토그램 (700) 의 또 다른 구성이다. 일 양태에서, 이미지를 짧은 테일로 분류하기 위해 높은 25% 퀸틸에 위치한 픽셀들이 평가된다. 높은 25% 퀸틸에 위치한 픽셀들은 Q75% (704) 의 우측에 위치한 픽셀들을 포함할 수 있다. 일 구성에서, 상위 25% 퀸틸 (Q_U25%) (706) 및 상위 75% 퀸틸 (Q_U75%) (708) 가 계산될 수 있다. Q_U25% (706) 와 Q_U75% (708) 사이의 거리 (710) 가 측정될 수 있다. 거리 (710) 가 이미지 그레이스케일의 범위의 1/3 보다 크다면 이미지는 낮은 키 긴 테일 이미지로 분류될 수 있다. 그 밖의 경우에, 이미지는 낮은 키 짧은 테일 이미지로 분류될 수 있다. 25%, 75%, 1/3 은 단지 예로써 사용된다. 다른 범위가 이미지를 짧은 테일 또는 긴 테일로 분류하는데 사용될 수 있다.
도 7c 는 이미지를 높은 키 이미지로 분류하는데 사용될 수 있는 히스토그램 (720) 의 일 구성이다. 25% 퀸틸 (Q25%) (722) 및 75% 퀸틸 (Q75%) (724) 가 발견될 수 있다. 일 양태에서, Q25% 가 이미지의 그레이스케일 범위의 1/2 보다 크고 Q75% 가 이미지의 그레이스케일 범위 (즉, 이미지의 가능한 음영) 의 2/3 보다 큰 경우, 이미지는 높은 키 이미지로 분류될 수 있다. 25%, 75%, 1/2 및 2/3 의 범위는 단지 예로써 사용된다. 다른 범위가 이미지를 높은 키 이미지로 분류하는데 사용될 수 있다. 일 구성에서, 높은 키 이미지는 짧은 테일 또는 긴 테일로 더 분류될 수 있다. 짧은 테일 또는 긴 테일 분류는 낮은 25% 픽셀 값 (즉, Q25% (722) 의 좌측에 위치한 픽셀 값) 의 인터 퀸틸 (inter-quintile) 거리에 기초할 수 있다.
도 7d 는 이미지를 넓은 이미지로 분류하는데 사용될 수 있는 히스토그램 (730) 의 일 구성이다. 25% 퀸틸 (Q25%) (732) 및 75% 퀸틸 (Q75%) (734) 가 발견될 수 있다. 일 양태에서, Q25% 가 이미지의 그레이스케일 범위의 1/3 보다 작고 Q75% 가 이미지의 그레이스케일 (즉, 이미지의 가능한 음영) 범위의 2/3 보다 큰 경우, 이미지는 넓은 이미지로 분류될 수 있다. 25%, 75%, 1/3 및 2/3 의 범위가 단지 예로써 사용될 수 있다. 다른 범위가 이미지를 높은 키 이미지로 분류하는데 사용될 수 있다. 일 구성에서, 높은 키 이미지는 짧은 테일 또는 긴 테일로 더 분류될 수 있다.
히스토그램으로부터 이미지를 분류하는 것 (404) 은 알고리즘이 이미지 카테고리에 기초하여 최대 왜곡 레벨을 선택하게 할 수 있다 (406). 일 구성에서, 긴 테일 낮은 키 이미지는 5% 의 최대 왜곡 레벨을 초래할 수 있다. 또 다른 구성에서, 넓은 이미지는 20% 의 최대 왜곡 레벨을 초래할 수 있다. 또 다른 구성에서, 높은 키 이미지는 40% 의 최대 왜곡 레벨을 초래할 수 있다. 부가적인 이미지 분류는 10% 의 최대 왜곡 레벨을 초래할 수 있다. 다시 한 번, 최대 왜곡 레벨에 대응하는 이러한 값들은 단지 예로써 사용된다.
최대 왜곡 레벨 및 입력 프레임에 포함된 픽셀의 원래 값을 사용하여, 최소 백라이트 레벨이 계산될 수 있다 (408). 최소 백라이트 레벨은 적절하게 입력 프레임을 조명하기 위해 백라이트로부터 방사된 빛의 최소 양을 나타낼 수 있다. 일 구성에서, 입력 프레임의 인지된 출력 왜곡은 사용자에 의해 정의된 왜곡 레벨보다 작을 수 있다.
계산된 최소 백라이트 레벨을 사용하여, 픽셀 스케일링 팩터가 계산될 수 있다 (410). 픽셀 스케일링 팩터는 그레이스케일 상에서 조정될 입력 프레임과 연관된 픽셀의 양을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 픽셀 스케일링 팩터는 입력프레임이 그레이스케일의 우측으로 조정되어 각 픽셀의 밝기 강도를 증가시키는 것을 나타낼 수 있다. 다른 방법으로, 픽셀 스케일링 팩터는 입력 프레임이 그레이스케일의 좌측으로 조정되어 긱 픽셀의 밝기 강도를 감소시키는 것을 나타낼 수 있다. 일 구성에서, 픽셀 스케일링 팩터는 최소 백라이트 레벨의 함수로서 계산된다 (410). 예를 들어, 백라이트로부터 방사된 광원의 밝기 강도의 감소를 보상하기 위해, 픽셀 스케일링 팩터는 입력 프레임이 그레이스케일상에서 조정되어 각 픽셀의 밝기를 증가시키는 것을 나타낼 수 있다.
입력 프레임은 픽셀 스케일링 팩터에 따라 변환될 수 있다 (412). 바꾸어 말하면, 입력 프레임의 픽셀은 밝기의 면에서 증가하거나 감소할 수 있다. 또한, 백라이트로부터 방사된 광원의 밝기 강도는 계산된 최소 백라이트 레벨에 따라 변경될 수 있다 (414). 변환된 입력 프레임은 백라이트로 프레임을 조명함으로써 디스플레이될 수 있다 (416). 일 구성에서, 변환된 프레임은 디스플레이 (102) 상에 디스플레이될 수 있다.
도 5 는 입력 프레임과 연관된 히스토그램을 변환하는 것의 일 구성 (500) 을 도시한다. 상술한 바와 같이, 히스토그램 (502) 은 입력 프레임에 대해 계산될 수 있다. 히스토그램 (502) 은 각각 Y-축, X-축인 픽셀의 수 (506) 및 그레이스케일 레벨 (508) 을 포함할 수 있다. 픽셀의 수 (506) 는 그레이스케일 레벨 (508) 상의 관련된 밝기를 포함하는 입력 프레임 내의 픽셀의 양을 나타낸다. 예를 들어, 히스토그램 (502) 의 대략 800 개의 픽셀이 50 과 125 사이의 그레이스케일레벨 (508) 상의 밝기를 포함할 수 있다. 그레이스케일 레벨 (508) 상의 영 값은 밝기가 없음 (또는 흑색 컬러) 을 나타낼 수 있다.
일 구성에서, 히스토그램 (502) 은 스케일링 팩터 (510) 양 만큼 이동되어 변환된 히스토그램 (504) 을 제공한다. 다른 구성들에서, 히스토그램 (502) 은 곱셈 (즉, 히스토그램 (502) 을 전개하는 스케일링) 에 의해서 변환된 히스토그램 (504) 으로 변환될 수 있다. 또한, 변환된 히스토그램 (504) 을 획득하기 위해 단조증가 어파인 변환 (Affine transform) 이 히스토그램 (502) 에 또한 적용될 수 있다. 스케일링 팩터 (510) 는 백라이트로부터 방사된 광원의 밝기 강도의 변화의 함수로써 계산될 수 있다. 바꾸어 말하면, 스케일링 팩터 (510) 는 광원의 밝기 강도의 변화에 비례할 수 있다. 변환된 히스토그램 (504) 은 그레이스케일 레벨 (508) 의 우측으로 시프트될 수 있다. 상술한 대응하는 800 개의 픽셀은 이제 125 와 200 사이에 있는 변환된 히스토그램 (504) 의 그레이스케일 레벨 (508) 상의 밝기를 포함할 수 있다. 묘사된 구성에서, 변환된 히스토그램 (504) 은 변환된 히스토그램 (504) 의 픽셀이 히스토그램 (502) 에 의해 나타난 픽셀보다 더 밝을 수 있다는 것을 나타낼 수 있다.
도 6 은 다양한 백라이트 레벨 (604) 에 대한 발광다이오드 (LED) 의 전력 소비 (602) 를 나타내는 표의 일 구성이다. 백라이트 레벨 (604) 은 광원의 최대치 밝기 강도의 비율로서 나타내어질 수 있다. 영은 밝기 없음 (암흑) 을 나타내고 100% 는 광원의 최대 밝기 강도를 나타낼 수 있다. 제 1 백라이트 레벨 (606) 은 최대 밝기 강도의 대략 70% 의 밝기 강도를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 70% 의 밝기를 가지는 제 1 레벨 (606) 은 LED 로 하여금 300 밀리와트 (mW) 의 전력을 소비하게 할 수 있다. 제 2 백라이트 레벨 (608) 은 최대 밝기 능력의 대략 42% 의 밝기 강도를 포함할 수 있다. 제 2 백라이트 레벨 (608) 은 LED 로 하여금 200mW 전력을 소비하도록 할 수 있다. 도시된 바와 같이, 백라이트 레벨 (604) 의 감소는 비례적으로 전력 소비 (602) 를 감소시킬 수 있다.
도 8 은 통신 디바이스 (802) 의 일 예내의 특정 컴포넌트의 블록도이다. 본 시스템 및 방법은 통신 디바이스 (802) 를 포함하는 전자 디바이스에서 구현될 수 있다. 통신 디바이스 (802) 는 개인 휴대 정보 단말기 (PDA), 랩탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 뮤직 플레이어, 게임 디바이스, 모바일 폰 또는 프로세서 (860) 을 구비한 임의의 다른 디바이스를 예로 할 수 있지만 이에 한정되지 않는 임의의 유형의 장치일 수 있다.
도시된 바와 같이, 디바이스 (802) 는 디바이스 (802) 의 동작을 제어하는 프로세서 (860) 를 포함할 수 있다. 롬 (ROM:read only memory) 과 램 (RAM:random access memory) 모두를 포함할 수 있는 메모리 (862) 는 프로세서 (860) 에 명령 및 데이터를 제공할 수 있다. 메모리 (862) 의 부분은 비 휘발성 램 (NVRAM: non volatile random access memory) 을 또한 포함할 수 있다. 메모리 (862) 는 또한 플래시 메모리, 광학 디스크, 레지스터, 하드 디스크, 이동식 디스크 또는 임의의 다른 유형의 메모리를 포함할 수 있다.
디바이스 (802) 는 셀룰러 폰과 같은 무선통신 디바이스에서 구현될 수 있다. 디바이스 (802) 는 디바이스 (802) 와 원격의 위치 사이에서 데이터의 송신 및 수신을 가능하게 하기 위해 송신기 (864) 및 수신기 (866) 를 포함할 수 있다. 송신기 (864) 및 수신기 (866) 는 송수신기 (868) 로 합쳐질 수 있다. 안테나 (870) 는 전기적으로 송수신기 (868) 에 연결될 수 있다.
디바이스 (802) 는 또한 송수신기 (868) 에 의해 수신되는 신호의 레벨을 검출 및 정량하는데 쓰이는 신호 검출기 (872) 를 포함할 수 있다. 신호 검출기 (872) 는 전체 에너지, 의사잡음 (PN) 칩 당 파일럿 에너지, 전력 스펙트럼 밀도 (power spectral density) 및 다른 신호와 같은 신호를 검출한다. 디바이스 (802) 는 사용자 입력 데이터 뿐만 아니라 명령을 사용자에게 디스플레이하는데 사용될 수 있는 디스플레이 (874) 를 포함할 수 있다. 일 구성에서, 디스플레이 (874) 는 송수신기 (868) 에 의해 수신된 착신 콜에 대한 콜링 당사자 전화번호와 시간 및 날짜를 디스플레이한다. 이 정보는 사용자에게 시각적 큐 (visual cue) 를 제공하고 따라서 디바이스 (802) 의 동작에 있어서 사용자를 도와준다.
디바이스는 디스플레이 (874) 를 위한 백라이트 (880) 를 제어하는 백라이트 제어기 (882) 를 포함할 수 있다. 백라이트 제어기 (882) 의 다양한 다른 구성들이 백라이트 (880) 를 제어하고 디바이스 (802) 내의 전력 소비를 감소시키는데 사용될 수 있다. 또한, 상이한 디스플레이 유형은 LCD 또는 LED 디스플레이의 측면 조명 (side-lighting) 과 같은 상이한 유형의 조명을 사용할 수 있다. 용어 "백라이트" 는 그것이 디스플레이 자체이든지 또는 외부소스이든지 간에 임의의 유형의 디스플레이 조명을 포함한다.
디바이스 (802) 의 전기 컴포넌트는 배터리 (884) 로부터 전력을 수신할 수 있다. 배터리 (884) 는 충전가능한 배터리일 수 있다. 다른 구성들에서, 디바이스 (802) 는 자동차 파워 어답터 (automobile power adapter), 교류 전류 (AC) 파워 어답터 등과 같은 외부 전원의 연결을 위한 커넥터 (도시되지 않음) 를 포함할 수 있다.
디바이스 (802)의 다양한 콤포넌트는 데이터 버스에 더하여 파워 버스, 제어 신호 버스 및 상태 신호 버스를 포함하는 버스 시스템 (878) 과 연결될 수 있다. 그러나, 분명하게 하기 위해, 다양한 버스가 버스 시스템 (878) 으로서 도 8 에 도시된다.
정보 및 신호는 임의의 다양하고 상이한 기술 및 테크닉을 사용하여 표현될 수 있다. 예를 들어, 상기의 설명에서 언급된 데이터, 명령, 커맨드, 정보, 신호, 비트, 심볼 및 칩은 전압, 전류, 전자기 파동, 자기장 또는 입자, 광필드 또는 입자, 또는 이들의 임의의 조합으로 나타내어질 수 있다.
여기 개시된 구성과 접속되어 설명된 다양한 설명적인 논리 블록, 모듈, 회로 및 알고리즘 단계는 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 양자의 조합으로써 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호교환성을 설명하기 위해, 다양한 설명적인 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로 및 단계가 일반적으로 그들의 기능의 면에서 상술되었다. 그러한 기능이 하드웨어로 구현될 것인지 또는 소프트웨어로 구현될 것 인지 여부는 전체 시스템에 의해 요구되는 특정 어플리케이션 및 디자인 제약에 의존한다. 능숙한 기술자는 설명된 기능을 각 특정 어플리케이션에 대해 다양한 방법으로 구현할 수 있으나, 그러한 구현 결정은 본 시스템 및 방법의 범위를 벗어나게끔 해석되어서는 안 된다.
여기에 개시된 구성과 접속되어 설명되는 다양한 설명적인 논리 블록, 모듈, 및 회로는 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적회로 (ASIC) 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (FPGA), 또는 여기에 개시된 기능을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합과 함께 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있으나, 다른 것으로, 프로세서는 임의의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스의 조합, 예를 들어, DSP 및 마이크로 프로세서, 복수의 마이크로 프로세서, DSP 코어와 함께 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로써 구현될 수 있다.
여기 개시된 구성과 함께 기술된 방법 및 알고리즘의 단계는 하드웨어, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈 또는 이 둘의 조합으로 바로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래쉬 메모리, ROM 메모리, EPROM, EEPROM, 레지스터, 하드 디스크, 휴대용 디스크, CD-ROM 또는 이 분야에서 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 상주할 수 있다. 저장 매체는 프로세서가 정보를 저장 매체와 주고 받을 수 있도록 프로세서와 연결될 수 있다. 다른 방법으로, 저장매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 상주할 수 있다. ASIC 은 사용자 단말기에 상주할 수 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에서 분리된 컴포넌트로서 상주할 수 있다.
여기 개시된 방법은 기술된 방법을 달성하기 위해 하나 이상의 단계 또는 동작을 포함한다. 방법 단계 및/또는 동작은 본 시스템 및 방법의 범위를 벗어남이 없이 서로 교환될 수 있다. 바꾸어 말하면, 단계 또는 동작의 특정 순서가 구성의 적절한 동작을 위해 요구되지 않는 한, 순서 및/또는 특정 스텝 및/또는 동작의 사용은 본 시스템 및 방법의 범위를 벗어남이 없이 변경될 수 있다. 여기 개시된 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 양 자 모두에서 구현될 수 있다. 하드웨어 및 메모리의 예들은 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, 플래쉬 메모리, 광학 디스크, 레지스터, 하드 디스크, 휴대용 디스크, CD-ROM 또는 임의의 다른 유형의 하드웨어 및 메모리를 포함할 수 있다.
본 시스템 및 방법의 특정 구성 및 어플리케이션 설명되고 기술되었지만, 시스템 및 방법은 여기 개시된 정확한 구성 및 컴포넌트로 제한되지 않는 것이 이해되어야 한다. 당업자에게 명백한 다양한 변경, 변화, 변형들이 시스템 및 방법의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 여기 개시된 방법 및 시스템의 배열, 동작 및 세부사항에 행해질 수 있다.

Claims (20)

  1. 콘텐츠 적응형 디스플레이를 통해 디바이스의 전력 소비를 감소시키는 방법으로서,
    이미지의 프레임을 수신하는 단계;
    백라이트 값을 계산하는 단계;
    스케일링 팩터 (scaling factor) 를 계산하는 단계;
    상기 백라이트 값을 백라이트에 적용하는 단계;
    상기 스케일링 팩터를 픽셀의 매트릭스에 적용하여 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 획득하는 단계; 및
    상기 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 디스플레이하는 단계를 포함하는, 전력 소비 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임의 히스토그램을 계산하는 단계를 더 포함하는, 전력 소비 감소 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 히스토그램은 그레이스케일 (grayscale) 상의 값과 연관된 픽셀의 양을 포함하는, 전력 소비 감소 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    그레이스케일 상의 상기 히스토그램을 시프트시키는 단계를 더 포함하는, 전력 소비 감소 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 히스토그램의 시프트의 양은 백라이트 값의 함수인, 전력 소비 감소 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임에 대한 왜곡 레벨을 선택하는 단계를 더 포함하는, 전력 소비 감소 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 백라이트 값은 상기 백라이트로부터 방사된 광원의 밝기의 강도를 포함하는, 전력 소비 감소 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 상기 백라이트 값의 함수인, 전력 소비 감소 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 프로그래머블 검색 테이블 (LUT:look up table) 을 포함하는 감마 테이블로부터 선택되는, 전력 소비 감소 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링된 픽셀의 매트릭스는 액정 디스플레이 (LCD:liquid crystal display) 상에 디스플레이되는, 전력 소비 감소 방법.
  11. 콘텐츠 적응형 디스플레이를 통해 전력 소비를 감소시키는 장치로서,
    프로세서;
    상기 프로세서와 전자 통신하는 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 명령을 포함하고;
    상기 명령은
    이미지의 프레임을 수신하고;
    백라이트 값을 계산하고;
    스케일링 팩터를 계산하고;
    상기 백라이트 값을 백라이트에 적용하고;
    상기 스케일링 팩터를 픽셀의 매트릭스에 적용하여 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 획득하고;
    상기 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 디스플레이하도록 실행가능한, 전력 소비 감소 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 명령은 상기 프레임의 히스토그램을 계산하도록 더 실행가능한, 전력 소비 감소 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 히스토그램은 그레이스케일 상의 값과 연관된 픽셀의 양을 포함하는, 전력 소비 감소 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 명령은 그레이스케일 상의 상기 히스토그램을 시프트시키도록 더 실행가능한, 전력 소비 감소 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 히스토그램의 시프트의 양은 백라이트 값의 함수인, 전력 소비 감소 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 명령은 상기 프레임에 대한 왜곡 레벨을 선택하도록 더 실행가능한, 전력 소비 감소 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 백라이트 값은 상기 백라이트로부터 방사된 광원의 밝기의 강도를 포함하는, 전력 소비 감소 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 스케일링 팩터는 상기 백라이트 값의 함수인, 전력 소비 감소 장치.
  19. 콘텐츠 적응형 디스플레이를 통해 디바이스의 전력 소비를 감소시키도록 구성된 시스템으로서,
    프로세싱하는 수단;
    이미지의 프레임을 수신하는 수단;
    백라이트 값을 계산하는 수단;
    스케일링 팩터를 계산하는 수단;
    상기 백라이트 값을 백라이트에 적용하는 수단;
    상기 스케일링 팩터를 픽셀의 매트릭스에 적용하여 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 획득하는 수단; 및
    상기 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 디스플레이하는 수단을 포함하는, 전력 소비 감소 시스템.
  20. 컴퓨터 판독 가능 매체로서,
    이미지의 프레임을 수신하고;
    백라이트 값을 계산하고;
    스케일링 팩터를 계산하고;
    상기 백라이트 값을 백라이트에 적용하고;
    상기 스케일링 팩터를 픽셀의 매트릭스에 적용하여 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 획득하고;
    상기 스케일링된 픽셀의 매트릭스를 디스플레이하도록 실행가능한 명령의 세트를 저장하도록 구성된, 컴퓨터 판독 가능 매체.
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