KR20090116635A

KR20090116635A - 동적 백라이트 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20090116635A
Application number: KR1020090038349A
Authority: KR
Inventors: 와이 박 이카루스 초이; 윙 치 스테판 찬; 스테판 와이-얀 라이
Original assignee: 솔로몬 시스테크 리미티드
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2009-11-11
Also published as: CN101640022A; US20090278786A1; US8102360B2; TWI483235B; CN101640022B; TW200947411A

Abstract

동적 백라이트 제어에 있어서 백라이트의 디밍을 보상하기 위해 이미지의 휘도를 조정하는 방법으로, 이미지의 휘도 수준으로부터 선택된 상이한 매핑인덱스값에 대응하는 이미지의 왜곡을 추정하는 방법을 포함한다. 이미지의 추정된 왜곡은 매핑인덱스값을 초과하는 휘도를 가진 픽셀의 수량; 및 대응하는 매핑인덱스값을 초과하는 각 픽셀의 휘도의 분량을 포함하는 계수들을 나타낸다. 본 방법에는 추정으로부터 얻어진 추정왜곡을 최소화하기 위한 이미지 휘도 조정을 위한 여러 가지 방법들로부터 하나를 선택하는 방법도 포함하고 있다.

Description

동적 백라이트 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF DYNAMIC BACKLIGHT CONTROL}

본 발명은 일반적으로 디스플레이 시스템에서 전력 소모를 절약하는 방법 및 기기에 관한 것으로 더욱 특별하게는, 전력 소모를 줄이기 위해 표시된 이미지에 따라서 디스플레이 시스템의 백라이트의 동적 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

액정디스플레이(LCD) 스크린은 통상적으로 판독을 쉽게 하기 위해 백라이팅을 이용하고 있다. 백라이트가 있는 액정디스플레이는 통상적으로 유리판 사이에 있는 액정재료의 코어를 포함한다. LCD 재료를 조명하기 위하여 백라이트 소자는 빛을 생성하며 유리판의 뒤에 형성된다. 전력소모의 관점에서 백라이트는 효율성과는 거리가 멀다. 예를 들면, 백라이트 소자가 LCD 재료를 조명하기 위하여 밝은 수준으로 설정되어 있는 반면, 픽셀에 표시하려는 이미지 값에 따라서 LCD 재료는 LCD 재료를 통과하는 빛의 상당 부분이 제 2 편광자에 의해 차단되도록 뒤틀림 구성(twisting configuration)일 수도 있는데, 결과적으로 백라이트를 비효율적으로 사용하게 된다. 사실상, LCD 백라이트의 전력소모는 디스플레이 디바이스의 전체적인 전력소모의 큰 부분을 차지할 수 있다. LCD 백라이트로 인한 에너지의 비효율 성은 휴대폰과 같은 휴대용 디바이스에 있는 디스플레이로서는 특별히 문제시될 수 있는, 배터리가 제공할 수 있는 것보다 짧은 동작시간, 배터리의 잦은 충전 및 방전으로 인한 단축된 배터리 수명을 포함한 일련의 전력문제로 이어질 수 있다. 백라이트 제어는 따라서 디스플레이 시스템에 있어서 중요한 특징이다.

현재 청구된 본 발명은 백라이트의 디밍(dimming)계수와 이미지에 대한 표시 픽셀의 부스팅계수를 선택하는 방법과 기기에 관한 것이다. 이미지 품질의 왜곡에 대한 평가는 백라이트 디밍 보상을 위해 집계된 가중 에러 픽셀 값의 부스팅에 기초하여 이루어진다.

아래 표 1은 명세서를 통하여 현재 청구된 발명을 설명하기 위하여 사용되는 변수의 표기법을 수록하고 있다.

LCD 백라이트의 전력소모의 감소는 백라이팅(또는 백라이트 디밍)의 양을 줄임으로서 얻을 수 있다.

높은 콘트라스트 수동 디스플레이의 강도조절은 콘트라스트 비(ratio)에 영향을 주지 않고 이미지의 휘도를 상당히 변경하기 위해 디스플레이 시스템의 백라이트를 디스플레이 이미지에 따라서 동적으로 조절함으로써 수행될 수 있다. 이 백라이팅 제어방법은 높은 디스플레이 콘트라스트 비를 얻기 위해 디스플레이 성능의 관점에서 설계되었다. 그러나 그 방법은 백라이팅의 전력효율 문제를 해결하지는 않는다.

백라이트 디밍과 LCD 진폭 부스트는 또한 최대값이 잘리는 것을 피할 수 있는 동적 백라이트제어(DBC)에 의해 수행될 수 있으며 디스플레이 백라이트의 디밍 단계, 디밍을 보상하기 위하여 디스플레이 상에 디스플레이하기 위한 픽셀 값을 증가시키는 단계, 픽셀 값을 최대 문턱 값으로 클램핑 시키는 단계를 포함하여 이루어지며, 여기서 최대 문턱 값은 디지털 값으로 표시되며 최대값의 잘림을 회피하는 값으로 한정한다. 클램핑 단계는 픽셀 값을 최대 문턱 값과 비교하고 그 값이 이와 같은 최대 문턱 값보다 더 클 경우에 부스팅된 픽셀 값을 최대 문턱 값으로 한정시키는 것이다. 그러나 이 작업은 디스플레이된 이미지의 세밀한 부분을 잃어버리게 된다.

전력소모와 디스플레이 품질 사이에는 트레이드-오프가 있다. 적절한 백라이트 디밍계수 (D) 및 픽셀 값 부스팅계수 (B)의 선정은 디스플레이 품질의 저하를 최소화하면서 요구되는 전력절감비를 얻을 수 있다. 가장 단순한 예로 B는 D의 역수와 같다고 가정할 수 있다. 일반적으로 B는 1보다 크거나 같을 수 있다. 픽셀 값이 부스팅계수 (B)에 의해 부스팅되면 픽셀 값들의 일부는 디스플레이가 표시할 수 있는 최대값을 초과할 수 있다. 예를 들면, 8비트 디스플레이 데이터의 최대값을 255로 가정하면 부스팅된 후의 픽셀 값은 최대값 255에 클램프된다. 이는 클립핑이라 하며 클립핑이 시작되는 점은 클립핑 포인트 또는 클립핑 값 X _C 로 간주한다.

백라이트 디밍계수 (D)와 픽셀 값 부스팅계수 (B)는 미리 설정한 클램핑손실의 문턱 수준에 따라 결정된다. 만약 클램핑손실이 높은 문턱을 초과하면, 픽셀의 부스팅계수는 감소하며 백라이트의 디밍계수는 증가하며(덜 어두워짐), 만약 클램핑손실이 낮은 문턱 이하로 떨어지면 픽셀의 부스팅계수는 증가하며(더 어두워짐) 백라이트의 디밍계수는 감소한다. 계수들은 픽셀 값의 하나 또는 그 이상의 프레임의 평균픽셀 값 또는 픽셀 값의 하나 또는 그 이상의 프레임의 최대 픽셀 값을 기반으로 하여 계산될 수 있다. 그러나 이 방법은 백라이트를 너무 어둡게 하는 이미지의 디밍계수를 과대평가하게 되어 하이라이트에 있어서 이미지의 클램핑손실을 너무 많이 초래한다.

그러나 백라이팅의 디밍에 대한 보상을 하기 위하여 픽셀 값을 조정하지 않고서는 사용자에 의해 인식된 LCD의 전반적인 휘도는 바람직하지 못하게 감소될 수 있다. 그러므로 픽셀 값들은 디스플레이의 전반적으로 인지할 수 있는 이미지 품질을 유지하기 위해서 상향으로 부스팅된다. 상기 과정들은 동적 백라이트 제어(DBC)라고 부른다. 기본적인 DBC 과정은 다음 3단계를 포함한다:

(1) 백라이트 디밍계수 (D)와 픽셀 값 부스팅계수(B)를 결정

(2) 디밍계수 (D)에 의해 백라이트를 디밍함

(3) 백라이트 디밍에 대한 보상을 위해 부스팅계수(B)에 의해 픽셀 값을 부스팅함

그러나 픽셀 값의 부스팅은 디스플레이 패널의 최대 휘도 한계를 초과하는 픽셀 값의 오버플로로 이어질 수 있다.

본 발명의 몇 가지 견해들은 상술한 바와 같이, 개시되고 이와 같은 기술에 숙련된 사람들에게 알려진 단점들을 현저히 감소시키거나 제거하기 위한 관점과 동적 백라이트 제어를 사용하여 백라이트 디밍을 보상하기 위한 이미지 휘도 조정방법을 제공하기 위하여 개발되었다.

특정 실시 예에 있어서, 본 방법은 이미지의 휘도 수준으로부터 선정된 상이한 매핑인덱스값에 해당되는 이미지의 왜곡을 추정하는 것을 포함한다. 이미지의 추정왜곡(estimated distortion)은 상기 매핑인덱스값을 초과하는 휘도를 가진 픽셀의 수량과 상기 각 픽셀의 휘도가 해당되는 매핑인덱스값을 초과하는 분량을 포함하는 계수들을 나타낸다. 본 방법은 추정으로부터 얻은 추정왜곡을 최소화하기 위한 여러 가지 이미지 휘도 조정방법으로부터 선택하는 과정을 더 포함한다.

방법선택 단계는 이미지의 최소 추정왜곡에 해당되는 최적 매핑인덱스값을 결정하는 단계를 더 포함한다.

방법선택 단계는 바람직하게는 상이한 매핑인덱스값에 해당되는 매핑곡선의 셋으로부터 최적 매핑곡선을 선정하는 단계를 더 포함한다. 최적 매핑곡선은 이미지의 각 픽셀의 휘도를 변환하기 위하여 최적의 매핑인덱스값에 대응할 수 있다. 일 실시 예로서, 이와 같은 매핑곡선의 셋이 직각좌표 평면상에 입력 픽셀 휘도가 X축으로 출력 픽셀 휘도가 Y축으로 그려질 경우, 초도 기울기 N/Xc를 가지고 있다, 여기서 N은 이미지에 대한 휘도 수준의 수이며 Xc는 대응되는 매핑인덱스 값임. 매핑곡선은 선형 곡선 또는 비선형 곡선일 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 이미지의 왜곡을 추정하는 단계는 수학식

을 계산하는 단계를 포함하는데 여기서

는 이미지를 디스플레이 하기 위한 디스플레이의 감마계수이며, F(i)는 디스플레이하려는 이미지의 픽셀 값 분포함수이며, N은 휘도 수준의 수이며, Xc는 대응되는 매핑인덱스 값이다.

또 다른 실시 예에 의하면, 이미지의 왜곡을 추정하는 단계는 수학식

을 계산하는 단계를 포함하는데 여기서

는 이미지를 디스플레이 하기 위한 디스플레이의 감마계수이며, F(i)는 디스플레이하려는 이미지의 픽셀 값 분포함수이며, N은 휘도 수준의 수이며, Xc는 대응되는 매핑인덱스값이다.

일 실시 예에 의하면, 백라이트와 이미지 픽셀 휘도를 조정하는 방법은 다음 작업단계를 포함한다:

(1) 디스플레이하고자하는 이미지에 대하여 주어진 최대 절충품질(compromised quality)에 따라서 최소 클립핑포인트를 결정함

(2) 매핑의 인덱스로 원래의 픽셀 값을 최소 클립핑포인트를 사용하여 새로운 값의 셋에 매핑함

(3) 최소 클립핑포인트에 의해 결정된 디밍계수를 가지고 백라이트를 디밍함

(4) 픽셀 값의 새로운 셋을 가지고 디스플레이 상에 이미지를 디스플레이함.

본 발명의 또 다른 형태에 따라서 동적 백라이트 제어에 있어 백라이트 디밍을 보상하기 위한 이미지 휘도 조정장치가 제공된다. 본 장치는 Xc가 이미지의 휘도 수준으로부터 선택되는 상이한 매핑인덱스값에 해당되는 이미지의 왜곡을 추정하기 위한 신호처리유닛을 포함한다. 이미지의 추정왜곡은 상기 매핑인덱스값을 초과하는 픽셀들의 수량과 각 상기 픽셀의 휘도가 해당되는 매핑인덱스값을 초과하는 분량을 포함하는 계수들을 나타낸다. 본 장치는 상기 신호처리유닛에 의해 추정된 왜곡을 최소화하기 위한 여러 가지 이미지 휘도 조정방법으로부터 선택하기 위한 조견표(look up table)를 더 포함한다.

신호처리유닛은

을 계산하기 위한 제 1 누적기(accumulator)와

를 계산하기 위한 제 2 누적기로 구성된다.

본 발명에 따른 동적 백라이팅을 위한 개선된 방법 및 장치는 상술한 기술에 숙련된 사람들에게 알려진 단점들을 현저히 감소시키거나 제거하기 위한 관점과 동적 백라이트 제어를 사용하여 백라이트 디밍을 보상할 수 있는 작용 효과를 갖는다.

이하에서는 동적 백라이팅을 위한 개선된 방법 및 장치가 여기에 개시된다. 다음 설명에서 회로부품을 포함한 여러 가지 특정 세부사항, 파라미터, 픽셀 휘도 등과 같은 것들이 설명된다. 그러나 기술에 숙련된 사람들은 본 개시를 통하여 본 발명의 범위와 정신으로부터 벗어나지 않고 추가 및/또는 대체를 포함한 개조가 가능할 것이 분명하다. 다른 상황에서는 본 발명의 정신을 흐리게 하지 않기 위해서 특정 세부사항이 생략될 수 있다. 그럼에도, 본 개시는 기술에 숙련된 사람으로 하여금 과도한 실험을 하지 않고서도 발명의 실시 예에 대해 교육을 할 수 있도록 작성되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단순화 된 톤 매핑 모델을 보여준다. 도 1은 입력 픽셀 값(PV _IN )(101)이 구분적(piecewise) 선형곡선(103)을 통하여 출력 픽셀 값(PV _OUT )(102)에 매핑되는 방법을 보여준다. 다이어그램은 또한 해당되는 출력 픽셀 값(102)가 최대값(N) 108에 도달하는 클립핑포인트(X _C ) 104를 보여준다. 구분적 선형곡선의 첫 부분의 기울기 N/X _C 는 부스팅계수 B와 같다. 기울기가 1인 특별한 케이스의 경우에는 입력 픽셀 값은 항상 출력 픽셀 값과 같아서 어떤 부스팅도 실시되지 않는다. 최소 점(M) 105는 X _C 가 가질 수 있는 최소값을 표시한다. 다시 말하면 기울기 또는 부스팅계수는 다음과 같은 범위를 갖는다.

기울기가 직선(106)을 따라서 연장할 경우 클립핑에 따른 오차를 확인할 수 있다. 이 오차 부분 107은 픽셀 값 분포함수 F(i)와 함께 절충품질 Q _C 로 여겨지는 이미지 품질의 왜곡을 결정하기 위해 사용된다.

도 1은 또한 단순화된 톤 매핑 모델 110 상부에 있는 픽셀 값 분포함수 F(i)(120)을 보여준다. F(i)(120)은 한 번의 완전한 이미지 프레임을 스캐닝하여 얻는다. 모든 이미지의 픽셀 값은 카운터 어레이에 히스토그램 또는 분포함수를 형성하도록 누적된다. 동적 백라이트 제어에 대한 본 발명의 실시 예에 따라 F(i)는 프레임속도로 경신(update)된다.

디밍계수 D와 부스팅계수 B는 미리 정해진 동작 범위 내에서 클램핑손실을 제한하기 위한 시도로 디스플레이하고자하는 이미지에 따라서 통상적으로 조정된다. 공격적인 전력절감을 요구하는 DBC 시스템에서는 클램핑손실의 높은 수준이 설정되며 이미지 클램핑이 덜 요구되는 DBC 시스템에서는 낮은 문턱 수준이 설정된다. 백라이트의 극단적 디밍에 있어서, 아주 낮은 수준으로 정확한 디밍제어의 어려움이나 큰 승수(multiplier)에 의한 스케일링 시에 해당되는 데이터의 계산적 복잡성과 같은 응용문제를 회피하기 위해서는 X _C 에 대한 최소 세이프가드 한계 값을 특정 애플리케이션 요구에 따라 M에 설정할 수 있다.

지금 청구된 발명의 일 실시 예에 따라 낮은 전력 소모를 얻기 위하여 백라이트를 조정한다. 백라이트의 밝기 수준은 표시하고자 하는 이미지에 대한 바람직하지 않은 비주얼 효과를 제한하는 동안에 최대한 낮게 또는 인식문턱수준(perception threshold level)로 현저히 감소된다.

최소 클립핑포인트의 결정

본 발명의 묘사를 위해 도 2는 이미지 가운데 픽셀 값의 분포 사례를 보여준다. 각 휘도 수준의 분포는 막대(201)에 의해 표시된다. x-축(202)은 휘도(또는 픽셀 값)의 수준에 대응함에 반하여 y-축(203)은 일정한 휘도 값을 가지는 픽셀들의 숫자와 관련된다.

본 발명의 실시 예에 따른 절충품질의 계산은 이 픽셀 값 분포사례에 대해 아래에 묘사된다.

본 발명의 실시 예에 따른 절충품질 Q _C 는 백라이트 디밍 보상을 위한 픽셀 값 부스팅으로 인하여 집적된 가중에러로 정의된다. 가중은 픽셀 값 분포(205)이며, 에러(206)는 도 1에 묘사된 단순화 된 톤 매핑 모델에 기초한 기울기 계수 N/X _C 에 의해 곱하여 진다. 예를 들어, 만약 클립핑포인트 X _C (204)의 값이 11이면, 12와 동일한 값을 가진 픽셀 상의 왜곡(206)은 d1, 즉 12-11=1이 될 것이며 왜곡의 가중은 F12가 될 것이다.

사례에서, X _C = 11에 대해,

Q _C =[F(12)*(12-11)+F(13)*(13-11)+F(14)*(14-11)+F(15)*(15-11)]*15/11

X _C = 12에 대해,

Q _C =[F(13)*(13-12)+F(14)*(14-12)+F(15)*(15-12)]*15/12

다른 X _C 에 대해서도 비슷한 방법으로 절충품질을 계산한다.

다음으로, 최적 절충품질 Q _{C_MAX} 은 애플리케이션의 요구에 따라서 선정된다. 따라서 가장 가까우나 선정된 Q _{C_MAX} 값을 초과하지 않는 절충품질의 값으로 귀결되는 X _C 의 최소값이 매핑인덱스로 결정된다.

Q _C 에 대한 표현을 일반화하면,

와 같으며,

위 표현을 다시 정리하면, 다음과 같다:

(1)

그 다음 최소 X _C 는 다음을 만족하는 주어진 Q _{C_MAX} 에 대한 매핑인덱스로 정해진다.

(2)

본 발명의 다른 실시 예에서, 절충품질 Q _C 는 픽셀 값 부스팅 하에서 집적된 가중거리로 정의될 수 있다. 가중은 픽셀 값 분포이며 거리는 최근 픽셀과 클립핑 값 사이의 거리이다.

사례에서, X _C = 11에 대해,

Q_C=[F(12)*(12-11)+F(13)*(13-11)+F(14)*(14-11)+F(15)*(15-11)]

X _C = 12에 대해,

Q_C=[F(13)*(13-12)+F(14)*(14-12)+F(15)*(15-12)]

최적 절충품질 Q _{C_MAX} 은 애플리케이션의 요구에 따라서 선정된다. 이에 기초하여 가장 가까우나 선정된 Q _{C_MAX} 값을 초과하지 않는 절충품질의 값으로 귀결되는 X _C 의 최소값이 매핑인덱스로 결정된다.

Q _C 에 대한 표현을 일반화하면,

와 같으며,

상기 표현을 다시 정리하면 다음과 같다:

(3)

(4)

픽셀 값의 매핑

본 발명의 실시 예에 따라 곡선매핑 접근방법은 이미지 디테일에 대한 손실을 최소화하는 한편 픽셀 값을 부스팅하기 위해 사용된다. 매핑인덱스로서 상이한 클립핑 픽셀 값 X _C 에 대응하는 일련의 매핑곡선들은 미리 저장되며, 각 매핑 곡선들은 초도 기울기 N/X _C 를 가진다. 모든 매핑곡선들은 최대 픽셀 값에 가까이 있는 픽셀 값의 클램핑이나 또는 X _C 에서 시작되는 최악의 클램핑 픽셀 값을 회피하기 위하여 바람직하게 다듬어 진다.

매핑인덱스값은 가중된 에러 곱(product) 항, 또는 위에 설명한 가중된 거리 곱 항을 고려함으로써 결정된다. 그 다음 인덱스는 일련의 매핑곡선으로부터 대응하는 매핑곡선을 선정하기 위하여 사용된다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 백라이팅의 디밍계수는 매핑인덱스 또는 N/X _C 와 동일한 값에 의하여 결정된다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 상이한 디밍계수 304에 대한 매핑곡선(301)을 보여준다. x축(302)은 입력 픽셀 휘도 수준인 반면 y축(303)은 출력 픽셀 휘도 수준이다. 각 매핑곡선(301)은 각각 초도 기울기 N/X _C 를 가지며, 여기서 N은 최대 출력 픽셀 휘도 수준이며 X _C 는 상응하는 매핑인덱스값이다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 백라이트 제어에 있어서 백라이트 디밍을 보상하기 위하여 이미지 휘도를 조정하기 위한 흐름도이다. 추정단계(501)에서, 이미지의 휘도 수준으로부터 선정된 상이한 매핑인덱스값에 대응하는 이미지의 왜곡을 추정한다. 이미지의 추정왜곡은 상기 매핑인덱스값을 초과하는 휘도를 가진 픽셀의 수량과, 대응하는 매핑인덱스값을 초과하는 각각의 상기 픽셀의 휘도의 양을 포함하는 계수들을 나타내며; 본 발명의 다른 실시 예에 있어서는 이미지의 추정왜곡은 위에 논의한 바와 같이 제 3 계수 N/X _C 를 포함한다.

결정단계(502)에서, 이미지의 최대 허용왜곡에 대응하는 최적 매핑인덱스값을 결정한다. 일 실시 예에 있어서, 최적 매핑인덱스값은 또한 최소 클립핑포인트로 간주되며 가장 가까우나 전체 이미지 왜곡의 최대 허용한계로 선정된 최대절충품질을 초과하지 않는 절충품질값으로 귀결되는 클립핑포인트에 대응한다.

선정단계(503)에서, 최적 매핑곡선은 상이한 매핑인덱스값에 대응하는 매핑곡선의 셋으로부터 선정된다. 일 실시 예에 있어서 최적 매핑곡선은 이미지의 각 픽셀의 휘도를 변환하기 위한 최적 매핑인덱스값에 대응한다.

매핑단계(504)에서, 원래의 픽셀 값들은 최적 매핑곡선을 이용하여 새로운 값들의 셋으로 매핑된다.

디밍단계(505)에서, 백라이트는 최적 매핑인덱스값에 의하여 결정된 디밍계수를 가지고 디밍된다.

하드웨어 구현

하드웨어 구현에 의하여 상기 부등식을 풀고 매핑인덱스를 결정하기 위해서 식(2) 또는 (4)의 좌측을 QC_LUT(x_C)으로 채우고 우측을 ACC_2ND[x_C]로 채우면 부등식은 다음과 같이 된다.

(5)

QC_LUT는 조견표(Look-Up-Table: LUT)에 저장된 최적 절충품질의 값이다. 위에 설명한 일 실시 예의 경우, 계수 N/X _C 는 구현의 편의를 위해 QC_LUT 값에 포함될 수 있다. LUT는 조합 로직, ROM과 같은 메모리 유닛, 또는 프로그램어블 어레이 로직(PAL)과 필드 프로그램어블 게이트 어레이(FPGA)와 같은 프로그램어블 로직 디바이스(PLD)로 구현될 수 있다. 식 (5)의 우측에 대한 하드웨어 실현은 주기시간 x에서 누적기(accumulator)의 출력 ACC_2ND가 된다. ACC_2ND의 값은 그 값이 최적 절충품질 QC_LUT보다 클 때까지 매 주기마다 업데이트된다. 이와 같은 순간의 주기시간 x는 매핑인덱스 X _C 로 결정된다.

도 4는 위에 설명한 부등식 (5)를 푸는 방법과 본 발명의 실시 예에 따라서 매핑인덱스를 찾는 방법을 묘사하는 흐름도이다. 본 방법은 초기화단계(401)에서 시작하며, 누적기 ACC_1ST와 ACC_2ND는 모두 0으로 초기화되며, x는 최대 휘도수준 N과 같은 값으로 설정된다. 처음 누적기를 갱신하는 단계(402)에서, x 값을 가진 픽셀의 분포 F(x)가 처음 누적기 ACC_1ST에 추가된다. 두 번째 누적기를 갱신하는 단계(403)에서, 처음 누적기 ACC_1ST의 값이 두 번째 누적기 ACC_2ND에 추가된다.

비교단계(404)에서, QC_LUT(x)의 값은 x에 해당되는 조견표로부터 판독된다. 만약 최적 절충품질 QC_LUT(x)가 두 번째 누적기 ACC_2ND보다 큰 것으로 나타나면 결정단계(405)에서 신호처리가 계속된다. 그렇지 않으면 결정단계(406)에서 신호처리는 종료되며 x는 매핑인덱스 X _C 로 결정된다.

결정단계(405)에서, x 값은 최소 클립핑값 M과 비교된다. 만약 x가 M과 같이 작을 경우에는 결정단계(406)에서 X _C 가 x 값 즉 M을 가지도록 신호처리는 종료된다. 그렇지 않은 경우에는 감소(decrement)단계(407)에서 신호처리가 계속된다.

감소단계(407)에서, x는 1만큼 삭감되며 신호처리과정은 누적기의 값들이 갱신되도록 처음 누적기 단계(402)를 갱신하기 위해 되돌아간다.

흐름도는 실제 하드웨어가 다음과 같은 4개 유닛으로 구현될 수 있음을 보여 준다:

(a) 상태기기 또는 마이크로컨트롤러와 같은 흐름을 제어하는 제어기,

(b)

를 계산하는 제 1 누적기,

(c)

를 계산하는 제 2 누적기,

(d) 조합 로직이나 ROM으로 구현될 수 있는 조견표.

비선형 감마 곡선을 이용하는 개선된 접근방법

본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 단순화된 톤 매핑모델 대신에 비선형 조명 모델이 고려된다. 예로서 LCD의 감마

를 영합(cater)하기 위해서, 감마계수방정식을 자세히 볼 필요가 있는데, 감마계수방정식은 다음과 같다.

여기서 L은 휘도이고 BL _MAX 는 백라이트의 최대 밝기이다.

백라이트가 BL _MAX 로부터 BL _DIM 로 변화되었다고 가정하면 최종 출력 휘도가 동일하도록(x'으로 표시) 톤 매핑된 x를 찾을 필요가 있다.

및

.

따라서,

가 되고,

이를 다시 정리하면,

을 얻게 된다.

도 1에서 보인 바와 같이 x'/x 는 톤 매핑곡선의 기울기이다. 그러므로,

가 된다.

최대 백라이트 BL _MAX 에 대한 디밍된 백라이트 BL _DIM 비는 디밍계수 D이다. 따라서

또는

가 된다.

따라서, 절충품질을 결정하기 위한 식 (1)은 비선형 휘도를 감안하기 위하여 다음과 같이 변환된다.

한편, 식 (3)은 비선형 휘도 모델에 기초하여 다음과 같이 경신된다.

본 발명의 실시 예에 대한 지금까지의 설명은 완전하지 못하며 그들에 대한 어떠한 경신이나 개조가 해당분야의 당업자에게 자명하므로 본 발명의 범위를 결정하기 위하여 첨부된 청구범위에 대하여 참조한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 톤(tone) 매핑모델을 묘사한다.

도 2는 이미지의 픽셀 값의 분포 사례를 묘사한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 여러 가지 디밍계수에 대한 매핑곡선을 묘사한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 매핑인덱스로 최적 Xc를 결정하는 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 백라이트 제어에 있어 백라이트 디밍을 보상하기 위하여 이미지 휘도를 조정하기 위한 흐름도이다.

Claims

동적 백라이트 제어에 있어서 백라이트 디밍을 보상하기 위한 이미지 휘도를 조정하는 방법에 있어서,

상기 이미지의 휘도 수준으로부터 선택된 상이한 매핑인덱스값(X _C )에 대응하는 이미지의 왜곡추정 단계와;

상기 추정단계로부터 얻어진 추정왜곡을 최소화하기 위하여 이미지 휘도를 조정하기 위한 다수의 방법으로부터 선택하는 단계를 포함하며;

상기 이미지의 상기 왜곡추정은 상기 매핑인덱스값을 초과하는 휘도를 가진 픽셀의 수량; 및 상기 픽셀의 휘도가 대응하는 매핑인덱스값을 초과하는 분량을 포함한 계수에 기초한 것으로 이루어진 이미지 휘도 조정방법.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 휘도 조정방법이:

상기 방법 선택 단계가 애플리케이션을 위하여 상기 이미지의 허용 가능한 추정왜곡에 대응하는 최적 매핑인덱스값(X _C )을 결정하는 단계를 더 포함하여 이루어진 이미지 휘도 조정방법.
제 2항에 있어서, 상기 이미지 휘도 조정방법이:

상기 방법 선택 단계가 상이한 매핑인덱스값에 대응하는 매핑곡선의 셋으로 부터 각 상기 이미지 픽셀의 휘도를 변환하기 위하여 상기 최적 매핑인덱스값에 대응하는 최적 매핑곡선을 선정하는 단계를 더 포함하여 이루어진 이미지 휘도 조정방법.
제 3항에 있어서, 상기 이미지 휘도 조정방법이:

N이 이미지의 휘도 수준의 수이고 X _C 가 이에 대응하는 매핑인덱스값일 때, 상기 매핑곡선의 셋을 입력 픽셀 휘도를 x축으로 출력 픽셀 휘도를 y축으로 하는 직교좌표평면상에 그릴 경우에 초기 기울기 N/X _C 를 갖는 이미지 휘도 조정방법.
제 4항에 있어서,

상기 매핑곡선이 비선형 곡선인 이미지 휘도 조정방법.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 휘도 조정방법이:,

가 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이의 감마계수이고, F(i)가 디스플레이하고자하는 이미지의 픽셀 값 분포함수이고, N이 이미지의 휘도 수준의 수이고 X _C 가 이에 대응하는 매핑인덱스값일 때, 이미지의 상기 추정왜곡의 단계가 식
을 계산하는 단계를 포함하는 이미지 휘도 조정방법.
제 1항에 있어서, 상기 이미지 휘도 조정방법이:

가 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이의 감마계수이고, F(i)가 디스플레이하고자하는 이미지의 픽셀 값 분포함수이고, N이 이미지의 휘도 수준의 수이고, X _C 가 이에 대응하는 매핑인덱스값일 때, 이미지의 상기 추정왜곡의 단계가 식
을 계산하는 단계를 포함하는 이미지 휘도 조정방법.
동적 백라이트 제어에 있어서 백라이트 디밍을 보상하기 위한 이미지 휘도를 조정하는 장치에 있어서,

이미지의 휘도 수준으로부터 선택된 상이한 매핑인덱스값(X _C )에 대응하는 이미지의 왜곡추정을 위한 신호처리 유닛; 및

상기 신호처리 유닛에 의해 추정된 왜곡을 최소화하기 위하여 이미지의 휘도를 조정하기 위한 다수의 방법으로부터 선택하기 위한 조견표를 포함하며;

상기 이미지의 상기 왜곡추정은 상기 매핑인덱스값을 초과하는 휘도를 가진 픽셀의 수량, 및 상기 픽셀의 휘도가 대응하는 매핑인덱스값을 초과하는 분량을 포함한 계수에 기초한 것으로 이루어진 이미지 휘도 조정장치.
제 8항에 있어서, 상기 이미지 휘도 조정장치가:

F(i)가 디스플레이하고자하는 이미지의 픽셀 값 분포함수이고, N이 이미지의 휘도 수준의 수이고, x가 매핑인덱스값일 때, 상기 신호처리 유닛은

식
을 계산하기 위한 제 1 누적기와,

식
을 계산하기 위한 제 2 누적기를 더 포함하여 이루어진 이미지 휘도 조정장치.