KR20110013247A - 표시장치를 위한 백라이트 단계 선택 - Google Patents

Abstract

백라이트 휘도를 조정하는 표시 시스템과 표시 방법은 원하는 영상의 화질 수준을 유지하면서 백라이트 전력 소모를 절감할 수 있는 낮은 백라이트 휘도 선택으로 알려져 있다. 상기 방법은 1) 프레임 내에 있는 모든 픽셀을 만족시키는 프레임에서 요구되는 극대 휘도 값을 결정하고, 2) 상기 프레임에 대한 히스토그램 기반의 통계 휘도 값을 결정하고, 3)상기 두 개의 값 중에서 낮은 값을 선택한다. 상기 히스토그램 기반의 통계 휘도 값은 서로 다른 범위의 휘도 레벨에 대한 에러 함수를 사용하여 계산한다. 상기 에러 함수는 휘도 레벨의 다음 하위 범위를 선택함으로써 발생하는 휘도 에러와 관련된다.

Description

표시장치를 위한 백라이트 단계 선택{BACKLIGHT LEVEL SELECTION FOR DISPLAY DEVICES}

본 발명은 휘도 레벨 선택 방법과 이를 이용한 표시시스템에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 적정한 화질 수준을 유지하면서 백라이트 전력 소모를 절감할 수 있는 휘도 레벨 선택 방법과 이를 이용한 표시시스템에 관한 것이다.

백라이트 모듈은 액정 표시장치(LCD)와 같은 표시 장치의 광원으로 종종 사용된다. 백라이트의 휘도 레벨은 낮거나 높게 조정될 수 있다. 예를 들어 고화질 영상의 경우, 백라이트 레벨을 너무 낮게 설정하는 것은 예를 들어 비쥬얼 아티팩트(visual artifacts)가 발생되는 것과 같이, 표시 영상에 좋지 않은 영향을 미치므로, 백라이트 레벨을 높게 설정하는 것이 바람직하다(즉, 최대값으로 설정한다.) 다른 한편으로, 화면 크기가 증가하고 휴대용 장치가 늘어날수록, 전력 관리의 중요성은 증가한다. 예를 들어 백라이트 레벨을 최대값의 50%로 설정하는 등, 백라이트 레벨을 감소시킴으로써 중요한 전력 관리는 실현할 수 있으나, 백라이트 레벨이 낮아짐에 따라 영상의 시각적 에러 및 현저한 아티팩트(즉, 밝게 포화된 색상이 나타나는 영역)가 발생할 수 있다.

전력 관리와 화질의 균형을 통해 백라이트 레벨을 최적화한 다양한 방법들이 개발되어 왔다. 그 방법 중 하나가 표시되는 이미지에 따라 백라이트 레벨을 동적으로 조절하는 것이다. 오늘날, 다양하고 새로운 표시 패널 시스템들이 전력 사용을 감소시키면서 고화질의 영상을 표시하기 위해, 동적 백라이트 제어 방법(Dynamic Backlight Control, DBLC)의 다양한 형식을 활용한다.

도 1은 동적 백라이트 제어 방법(DBLC)에서 사용되는 극대-값 방법을 나타낸다. 동적 백라이트 제어 방법(DBLC)를 활용하는 경우에 있어서, 백라이트 설정은 예를 들어 한 프레임을 기초로, 주기적으로 조정된다. 상기 극대-값 방법은 한 프레임 동안 모든 픽셀을 점검하여 어떤 픽셀이 적절한 영상 표시를 위하여 가장 높은 백라이트 레벨을 필요로 하는지 결정하고, 전체 프레임에 대하여 상기 픽셀이 요구하는 백라이트 레벨을 설정한다. 즉, 상기 극대-값 방법은 어떤 주어진 프레임 동안 이론적으로 요구되는 것과 동일한 백라이트 레벨을 선택한다. 상기 극대 값 방법에서, 한 프레임에 대한 상기 백라이트 레벨은 대부분의 픽셀이 요구하는 것보다 높게 설정되지 않을 수도 있다. 따라서, 대부분의 픽셀이 요구하는 것보다 백라이트 레벨이 낮은 어두운 영상이 많을 때, 상기 극대-값 방법은 중요한 전력 절감을 제공한다.

상기 극대-값 방법의 단점은 하나의 픽셀에 지나치게 의존하는 것이다. 수십만 개의 픽셀의 프레임 중에서 예외적인 하나의 픽셀에 의존하게 되는 결과, 상기 선택된 백라이트 레벨은 때때로 필요이상으로 높을 수 있다. 몇몇의 경우, 화면 깜박거림을 만드는 프레임에 따른 백라이트의 급격한 변화를 유발하는 예외적인 픽셀은 영상의 어디에서나 일시적으로 나올 수 있다. 나아가, 몇몇 경우, 한 프레임 내에서 적은 퍼센트의 픽셀이 필요한 백라이트 레벨을 충분히 얻지 못할 경우라도 전체 화질이 적당하지 않기 때문에 상기 극대-값 방법은 더 많은 전력절감을 위한 공간을 두게 된다. 따라서, 보다 정교한 백라이트 결정 방법이 요구된다.

본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 일정한 수준의 화질을 유지하고 백라이트 전력을 절감할 수 있는 휘도 선택 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 휘도 선택 방법을 이용하는 표시 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시 예에 따른 표시 시스템에서 백라이트에 대한 휘도 레벨을 선택하는 방법에 있어서, 상기 방법은 한 프레임 내에 있는 픽셀이 요구하는 최상위 휘도 레벨인 제1 값을 결정하는 단계, 상기 프레임에 대한 제2 값을 결정하는 단계 및 상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 단계를 포함하며, 상기 제2 값은 가능한 휘도 레벨들을 상기 휘도 레벨의 범위를 포함하는 미리 설정된 개수의 빈(bin)으로 나누는 단계, 하위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 이웃하는 빈(bin)의 휘도 레벨을 선택함으로써 발생되는 휘도 에러와 연관되는, 상위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 최소한의 상기 빈(bin)에 대한 상기 에러 함수를 결정하는 단계, 문턱 값 수를 초과하는 에러 함수를 갖고 상기 문턱 값 수를 초과하는 에러 함수를 갖는 빈(bin)의 휘도 레벨을 벗어나는 상위 범위를 갖는 것으로, 상기 빈(bin)들의 임계 빈(bin)을 확인하는 단계 및 상기 임계 빈(bin)의 휘도 레벨을 기초로 상기 제2 값을 계산하는 단계에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 하나의 빈(bin)에 포함되는 상기 휘도 레벨들의 범위 내에 있는 특정 휘도 레벨을 요구하는 프레임 내의 픽셀의 수를 기초로 하는 빈(bin)의 로컬(local) 극대 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 단계는, 상기 제1 값과 상기 임계 빈(bin)의 로컬 극대 값 사이의 낮은 값을 선택할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 빈(bin) 내에 있는 픽셀들이 요구하는 휘도 레벨을 기초로 빈(bin)에 대한 평균 휘도 값을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 단계는, 상기 제1 값과 상기 임계 빈(bin)의 평균 휘도 값 사이의 낮은 값을 선택할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 에러 함수 선택 단계는, 최소한 하나의 빈(bin)에 포함되는 범위 내에 있는 휘도 레벨을 요구하는 픽셀의 수를 세는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 상기 빈(bin) 내에 있는 휘도 레벨을 요구하는 픽셀의 수는 미리 설정된 한계 숫자까지 증가 할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 픽셀이 요구하는 휘도 레벨은 멀티프라이머리(multiprimary) 표시 시스템에서 max (R, G, B, W)을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제2 값을 선택하는 방법은, 상기 임계 빈(bin)에 포함되는 휘도 레벨들의 범위를 벗어나는 특정 휘도 레벨을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 빈(bin)들은 히스토그램에 정렬되고, 상기 특정 휘도 레벨을 선택하는 단계는 상기 임계 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제1 점을 확인하는 단계, 상기 임계 빈(bin)에 비교되는 다음 상위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 인접한 빈(bin)에 하위 휘도 레벨과 상기 인접한 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i+1])의 교점으로 정의되는 제2 점을 확인하는 단계, 상기 제1 및 제2 점을 지나는 직선을 그리는 단계, 상기 직선과 상기 문턱 값 수의 교점으로 정의되는 제3 점을 확인 하는 단계 및 상기 제3 점을 기초로 한 특정 휘도 레벨을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 빈(bin)들은 히스토그램에 정렬되고, 상기 특정 휘도 레벨을 선택하는 단계는 상기 임계 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제1 점을 확인하는 단계, 상기 임계 빈(bin)에 포함되는 상위 휘도 레벨과 상기 제1 문턱 값 수보다 큰 상기 제2 문턱 값 수의 교점으로 정의되는 제2 점을 확인하는 단계, 상기 제1 및 제2 점을 지나는 직선을 그리는 단계, 상기 직선과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제3 점을 확인하는 단계 및 상기 제3 점을 기초로 한 특정 휘도 레벨을 결정하는 단계를 더 포함 할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 미리 설정된 빈(bin)의 수로 가능한 휘도 레벨을 나누는 단계는 디지털 휘도 값을 사용하여 상기 빈(bin)을 정의할 수 있다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시 예에 따른 표시 시스템은 영상을 표시하는 표시패널, 휘도 레벨의 조합을 포함하여 상기 표시패널에 광을 제공하는 백라이트 및 백라이트 레벨 선택 모듈을 포함하고, 상기 백라이트 선택 모듈은, 가능한 휘도 레벨들을 상기 휘도 레벨의 범위를 포함하는 미리 설정된 개수의 상기 빈(bin)의 수로 나누는 블록, 하위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 이웃하는 빈(bin)의 휘도 레벨을 선택함으로써 발생되는 휘도 에러와 연관되는, 상위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 최소한의 빈(bin)에 대한 에러 함수를 결정하는 블록, 문턱 값 수를 초과하는 에러 함수를 갖고 상기 문턱 값 수를 초과하는 에러 함수를 갖는 빈(bin)의 휘도 레벨을 범위를 벗어나는 상위 범위를 갖는, 상기 빈(bin)들의 임계 빈(bin)을 확인하는 블록, 상기 임계 빈(bin)의 휘도 레벨을 기초로 상기 제2 값을 계산하는 블록 및 제1 값과 상기 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 블록을 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 백라이트 레벨 선택 모듈은 상기 하나의 빈(bin)에 포함되는 상기 휘도 레벨들의 범위 내에 있는 특정 휘도 레벨을 요구하는 프레임 내의 픽셀의 수를 기초로 하는 빈(bin)의 로컬(local) 극대 값을 결정하는 블록을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 블록은, 상기 제1값과 상기 임계 빈(bin)의 로컬 극대 값 사이의 낮은 값을 선택하는 블록을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 빈(bin) 내에 있는 픽셀들이 요구하는 휘도 레벨을 기초로 하는 빈(bin)에 대한 평균 휘도 값을 결정하는 블록을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 블록은 상기 제1 값과 상기 임계 빈(bin)의 평균 휘도 값 사이의 낮은 값을 선택하는 더 블록을 포함 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 에러 함수 선택 블록은 최소한 하나의 빈(bin)에 포함되는 범위 내에 있는 휘도 레벨을 요구하는 픽셀의 수를 세는 블록을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 픽셀의 수를 세를 블록은 미리 설정된 한계 수까지만 셀 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 픽셀이 요구하는 휘도 레벨은 멀티프라이머리(multiprimary) 표시 시스템에서 max (R, G, B, W)을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 빈(bin)들은 히스토그램에 정렬되고, 상기 특정 휘도 레벨을 선택하는 블록은 상기 임계 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제1 점을 확인하는 블록, 상기 임계 빈(bin)에 비교되는 다음 상위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 인접한 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 인접한 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i+1])의 교점으로 정의되는 제2 점을 확인하는 블록, 상기 제1 및 제2 점을 지나는 직선을 그리는 블록, 상기 직선과 상기 문턱 수의 교점으로 정의되는 제3 점을 확인하는 블록 및 상기 제3 점을 기초로 한 특정 휘도 레벨을 결정하는 단계를 포함하는 블록을 포함 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 빈(bin)들은 히스토그램에 정렬되고, 상기 특정 휘도 레벨을 선택하는 블록은 상기 임계 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제1 점을 확인하는 블록, 상기 임계 빈(bin)에 포함되는 상위 휘도 레벨과 제1 문턱 값 수 보다 큰 상기 제2 문턱 값의 교점으로 정의되는 제2 점을 확인하는 블록, 상기 제1 및 제2 점을 지나는 직선을 그리는 블록, 상기 직선과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제3 점을 확인하는 블록 및 상기 제3 점을 기초로 한 특정 휘도 레벨을 결정하는 블록 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 미리 설정된 빈(bin)의 수로 가능한 휘도 레벨을 나누는 블록은 디지털 휘도 값을 사용하여 상기 빈(bin)을 정의하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 극대-값 방법과 히스토그램 기초의 통계 방법(histogram-based statistical method)을 결합시켜 각 방법의 장점을 얻을 수 있다. 본 발명에 따르면 상기 두 가지 방법을 결합한 방법으로 각 프레임을 기초로 화질저하 없이 최대 소비 전력을 절감할 수 있다.

도 1은 동적 백라이트 제어(dynamic backlight control: DBLC)에서 이용되는 극대-값 방법을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3은 예시 영상 데이터의 빈(bin) 카운트에 대한 예시 영상 데이터의 필요한 백라이트의 히스토그램을 나타내는 모식도이다.
도 4는 동적 백라이트 제어 모듈을 통해 수용 가능한 백라이트 전력 설정을 찾는 모식도이다.
도 5는 수용 가능한 백라이트 전력의 설정을 개량하는 추가적인 과정에 관한 예를 나타낸 모식도이다.
도 6은 수용 가능한 백라이트 전력의 설정을 개량하는 추가적인 과정에 관한 다른 예를 나타낸 모식도이다.
도 7은 영상 데이터 서베이(survey) 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 8은 Calc LED와 이득 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 9는 히스토그램 제작 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 10a는 히스토그램 기반 방법의 결과를 나타내는 그레이-레벨 함수로서의 백라이트 결정을 도시한 그래프이다.
도 10b는 도 10a는 결합 방법의 결과를 나타내는 그레이-레벨 함수로서의 백라이트 결정을 도시한 그래프이다.
도 11은 감소 지연 모듈의 일 예를 나타낸 블록도이다.
도 12는 감소 지연 모듈의 다른 예를 나타낸 블록도이다.
도 13은 감소 지연 모듈의 또 다른 예를 나타낸 블록도이다.
도 14는 포스트-스케일러를 나타낸 블록도이다.
도 15는 감마 출력 디더링 모듈을 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

여기서 기술되는 기술적 특징들이 과거의 RGB 스트라이프 시스템(RGB stripe system)에 적용되는 것일지라도, 상기 기술적 특징들은 레드, 그린 및 블루 컬러 필터 보다 많거나 다른 색상을 갖는 멀티프라이머리(multiprimary) 패널(즉, RGBW)을 갖는 시스템에도 적용된다. 여기에서 본 발명은 RGBW 표시 시스템에 적용되는 것으로 기술된다. 그러나, 상기 시스템과 본 발명의 기술들은 적절한 조정을 통해 다른 멀티프라이머리 시스템(multiprimary systems, 즉, RGBY, RGBC, CNYW 등)에 적용될 수도 있다. 상기 이러한 시스템들의 대부분은 종래의 RGB 영상 데이터를 입력하고 이러한 멀티 프라이머리 표시(multiprimary displays) 상에서 색역 맵핑(GAM) 작업들을 수행한다(즉, RGB에서 RGBW로 맵핑(mappimg) 한다.) 상기 이러한 시스템들의 대부분은 시각적 해상도를 향상시킬 수 있는 서브픽셀 렌더링(SPR) 기술(예를 들어, 특히 ClairVoyante에 의해 개발된 새로운 서브픽셀 구조)을 사용할 수도 있다. 여기서 기술되는 기술들은 GMA 또는 SPR 과정을 사용하는 것에 한정되지 않고, GMA 또는 SPR 과정을 포함하지 않는 종래의 RGB 스트라이프 표시 시스템(RGB stripe display system)에 사용 될 수도 있다. 그러나, 상기 제공된 기술들은 이러한 진보된 멀티프라이머리 시스템(multiprimary system)에 더 적합할 수도 있으며, 과거의 RGB 스트라이프 시스템(RGB stripe system)에서 가능한 것 이상의 효과를 제공한다.

여기서 사용되는 멀티프라이머리(multiprimary) 표시는 4개 또는 그 이상의 동일하지 않은 원색을 사용한다. 멀티프라이머리(multiprimary) 표시에서는, 종종 동일한 색상 값을 나타내는 원색에 대한 값의 복수의 조합이 있다. 다시 말해서, 어떤 주어진 색조, 색 포화도 및 밝기에 대하여, 관찰자에게 동일한 색상 효과를 주는 4개 또는 그 이상의 원색의 강도 값에 대한 조합이 하나 이상 있을 수 있다. 이러한 가능한 강도 값에 대한 각 조합을 그 색상에 대한 메타머(metamer) 라 부른다. 따라서, 픽셀 처리된 표시에서 메타머(metamer) 는 각 그룹에 인가되었을 때 사람의 시각 시스템에서 인지할 수 있는 바람직한 색상을 얻는 신호와 동일한 컬러픽셀 조합의 그룹이다. 여기에서 사용되는 픽셀(pixel)은 정보를 포함하는 표시 장치에서 가장 작은 물리적 단위를 의미한다. 전형적으로 픽셀은 하나의 색상이며, 어떤 특정한 형태나 배열로 한정되지 않는다. 종래의 표시 장치에서, 픽셀은 서로 다른 색상의 서브픽셀(전형적으로 원색들)로 구성되었다. 그러나, 최근에는 이러한 종래의 개념에서 벗어나 서브픽셀을 독창적이고 혁신적인 방법으로 배열하는 현상이 나타난다.

여기서 사용되는 모듈(module) 또는 블록(block)은 소프트 웨어, 펌웨어 또는 명령어에 따라 프로그래밍된 컴퓨터 해독 가능한 하드웨어 장치를 참조한다.

상기 극대-값 방법에 문제되었던 하나의 픽셀에 지나치게 의존하는 것을 배제하고 전체로서 영상 프레임의 더욱 평균화된 통계를 만들기 위해, 히스토그램 기반의 통계 방법(histogram-based statistical method)이 개발되었다. 상기 히스토그램 기반의 통계 방법(histogram-based statistical method)은 2008년 5월 19일에 출원된 미국 출원 번호 12/123.414 의 출원에 기술되어 있다. 상기 출원은 참고 문헌으로 여기에 첨부되어 있고, 본 출원과 출원인이 동일하다. 본 출원에는 상기 극대-값 방법과 상기 히스토그램 기반의 통계 방법(histogram-based statistical method) 을 결합시켜 각 방법의 장점을 얻을 수 있는 방법이 개시되어 있다. 대부분의 경우, 상기 히스토그램 기반의 통계 방법(histogram-based statistical method)은 상기 극대-값 방법 보다 더 나은 전력 절감과 영상 사이의 부드러운 변화를 제공한다. (즉, 화면 깜박거림이 없거나 적다). 그러나, 상기 극대-값 방법이 전력 절감 면에서 더 나은 경우가 있다. 본 출원에서 개시된 결합 방법은 각 프레임을 기반으로 화질저하 없이 최대 전력 절감을 위한 방법을 결정하는 방식을 제공한다.

감마 입력 과정 (INPUT GAMMA PROCESSING)

감마 입력 블록(104)는 감마 입력 LUT을 이용하여 입력 영상 데이터를 선형화하는 과정을 수행한다. 그러나, 종종 표시 시스템들은 배관을 통해 이동중인 데이터에 대한 계산을 수행하는 경우 양적 오류 일으킬 수도 있다. 상기 배관의 입력 측면에 디더링을 도입하는 것은 상기 양적 오류를 감소시킬 수 있다. SPR을 사용하는 시스템에서, 패턴된 입력 디더링은 대부분 필터링 되어, 부작용 없이 양적 노이즈를 감소시키는 결과를 가져온다. 상기 표시가 감마 조정을 필요로 하는 타입이라면(예를 들어, LCD) 감마 입력 블록(104)는 감마를 조정하는 데 사용되고, 표시 타입에 따라 생략될 수도 있다.

색역 맵핑 어플리케이션(GAMUT MAPPING APPLICATION (GMA))

감마 조정 후, 감마 입력 블록(104)를 종료하는 신호가 색역 맵핑 어플리케이션(GMA, 106)으로 보내진다. 색역 맵핑 어플리케이션(GMA, 106)은 종래의 RGB 데이터의 선형화된 버전(version)을 멀티프라이머리 (multiprimary) 또는 RGBW 영상 데이터로 변환한다. 색역 맵핑 어플리케이션(GMA) 기술들은 잘 알려져 있다. 만약 상기 테이터가 상기 표시에서 서브픽셀 렌더링 되어 있다면, 색역 맵핑 어플리케이션(GMA, 106)은 추가적인 서브픽셀 렌더링 과정(SPR) 블록을 포함할 수도 있다. 이런 경우는 상기 표시가 신규의 서브픽셀을 반복하는 그룹 중 하나를 포함하고 있는 경우일 수 있다. SPR 과정 기술들은 잘 알려져 있다.

백라이트 결정(BACK LIGHT DECISION)

종래 표시들을 개선하는 방법은 동적 백라이트 제어(DBLC)를 영상 데이터에 대해 수행하는 것이 될 수 있다. 하나의 RGBW 시스템의 예를 들면, 색역 맵핑 어플리케이션(GMA) 모듈을 포함하는 시스템은 전형적으로 RGB를 화이트와 유효 범위(0%에서 100%) 내의 RGBW 값의 포화되지 않은 색으로 변환하는 RGBW 색역 맵핑에 적용할 수 있다. RGBW 시스템(또는 다른 멀티프라이머리(multiprimary) 표시들)의 투과율이 RGB 스트라이프 레퍼런스 시스템(RGB stripe reference system)의 두 배라고 가정하면, 대다수의 예에서 포화되지 않은 색을 표현하는데 오직 50%의 백라이트 전력만 필요하다.

그러나, 매우 높게 포화된 입력 RGB 색상은 100%를 초과하는 무효 또는 색역 외(OCG) RGBW 값으로 맵핑된다. 원색들은 전형적으로 적어도 하나의 색 주파수 대가 200%에 도달하는 RGBW 값으로 맵핑된다. 이러한 원색의 적절한 렌더링을 위해, 상기 데이터는 동시에 50%까지 다운 스케일링되어 상기 유효한 데이터 범위에 도달하고 상기 백라이트 전력은 두 배가 되어 100%가 된다. 이러한 데이터 값(상기 광 밸브의 투과율 정도로 해석된다)의 다운 스케일링과 백라이트 값의 업 스케일링이 동시에 일어나는 것이 상기 동적 백라이트 제어(DBLC) 시스템이 색상을 정확하게 복원하고 렌더링하는 방법이다; 유효한 데이터 값을 생성하고 백라이트 레벨을 조정하여 정확한 휘도 값을 유지하는 것이 목적이다.

상기 데이터 값이 항상 50%까지 다운 스케일링되고 상기 백라이트가 항상 100%까지 업 스케일링 된다면 색상들은 정확하게 렌더링 될 수 있으나, 전력 절감 효과는 없다. 백라이트 에너지 절약을 위해, 상기 동적 백라이트 제어(DBLC)는 프레임 내에서 모든 픽셀의 상기 RGBW 데이터 값을 점검하여 가장 낮은 백라이트 레벨(그리고 가장 높은 데이터 크기 인자)을 결정해서 상기 프레임 내에서 가장 많이 요구되는 색상일지라도 정확하게 렌더링 한다. 일반적으로, 밝은 원색(밝은 옐로우와 같은)이 상기 프레임 내에서 표현될 때, 상기 백라이트 레벨은 100%에 도달하는 경향이 있다. 밝은 화이트와 포화되지 않은 밝은 색상들이 표현될 때, 상기 벡라이트 레벨은 50%에 도달하는 경향이 있다. 포화되지 않은 어두운 색상들이 표현될 때, 상기 백라이트 레벨은 50% 이하로 떨어지는 경향이 있다.

도 2에 나타나는 것과 같이, 색역 맵핑 어플리케이션(GMA, 106)에서 도출되는 신호들은 두 지 경로로 진행한다. 하나는 동적 백라이트 제어(DBLC)를 위한 경로이고, 다른 하나는 상기 표시의 제어를 위한 경로이다. 상기 백라이트를 제어하기 위해, 상기 신호들은 색역 맵핑 어플리케이션(GMA, 106)을 종료하고 특정 영상 데이터 통계를 모아 현재 프레임(또는 그것의 일부)을 이전 프레임과 비교하여 동일하거나 유사한 영상의 일부인지 또는 백라이트 휘도의 큰 변화가 요구되는 장면 변화를 나타내는 것인지 결정하는 서베이어(108)에 의해 점검된다. 상기 서베이어(108)는 히스토그램 생성기(108a)를 포함한다. 상기 서베이어(108)과 히스토그램 생성기(108a)의 자세한 사항은 이하에서 설명한다.

백라이트 결정 블록(110)은 상기 히스토그램 생성기(108a)와 상기 극대-값 방법의 결과에 의해 만들어진 히스토그램의 결과를 조합하여 현재 프레임에 대한 상기 백라이트 레벨을 결정한다. 특히, 상기 백라이트 결정 블록(110)은 비쥬얼 아티팩트(artifact)를 최소화 하기 위해, 상기 현재 프레임(또는 그것의 일부)에 대한 목표 백라이트 레벨과 백라이트의 휘도를 현재 값에서 목표 값으로 변화시키는 스무딩 함수(적절한 함수 조합 내에서)를 결정한다. 이하에서 기술되는, 감소 블록(decay, 112)은 백라이트 신호를 더 제어한다. 이러한 제어는 상기 백라이트와 이하에서 논의되는 포스트-스케일러 블록(114)으로 보내진다.

상기 동적 백라이트 제어(DBLC)는 두 부분으로 나누어 지는 것을 생각될 수 있다. 첫 번째 부분은 현재 프레임 내에서 모든 픽셀에서 요구되는 백라이트를 조사하고 통계를 모으는 것이다. 두 번째 부분은 백라이트 결정을 하고 이 결정과 관련된 데이터 값을 적절히 스케일링하는 것이다. 예를 들어, 본원 발명의 상기 동적 백라이트 제어(DBLC) 방법의 조사 부분에서는 상기 히스토그램 기반의 방법을 위해 히스토그램 데이터 구조를 덧붙이고 상기 극대 값 방법을 위해 가장 많이 필요로 하는 픽셀이 요구하는 백라이트 레벨을 확인한다. 따라서, 상기 히스토그램 데이터 구조를 전체를 통해 상기 극대 값 방법의 결과를 비교하여 백라이트를 결정한다.

하나의 실시 예에서, 영상 데이터 통계는 프레임마다 얻어진다. 도 2에서 상기 조사가 신호에 의해 상기 색역 맵핑 어플리케이션(GMA, 106)을 종료한 후에 이루어 지는 것으로 나타나더라도, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고 영상 데이터 통계는 도 2의 상기 영상 과정 시스템 내의 적절한 시점에서 얻을 수 있다. 예를 들어, 영상 데이터 통계는 상기 입력 영상 데이터가 과거의 수렴되는 RGB 데이터 이거나 다른 포맷의 데이터 인지 여부에 따라 최초 입력 영상 데이터에서 벗어 날 수도 있다. 또한, 현 시스템은 다른 추가적인 포스트-색역 맵핑 어플리케이션(GMA) 영상 데이터(예를 들어, RGB에서 RGBW로 맵핑되던 영상 데이터)의 통계를 벗어날 수도 있다. 나아가, 상기 통계는 상기 표시로 렌더링하기 위해 (추가적으로) SPR 필터링 된 영상 데이터를 벗어날 수도 있다. 상기 입력 데이터에 대한 조사을 하는 것은 입력 기본색(예를 들어, RGB를 위한 3 이거나 RGBW를 위한 4)이 적기 때문에 적은 게이트가 필요 할 수 있다. 또한, 상기 색역 맵핑 어플리케이션(GMA) 이후 상기 조사를 하는 것은 상기 조사를 위해 필요로 하는 몇몇 계산이 이미 수행되었을 수도 있으므로 더 적은 게이트가 필요할 수 있다. 또한, 상기 SPR 모듈 이후 상기 조사를 하는 것은 상기 표시의 부분을 별도로 업데이트 하는 시스템에서 사용되는 동적 백라이트 제어(DBLC)를 허용할 수도 있다.

이제, 상기 히스토그램 기반의 방법을 간단히 기술한다. 도 3은 16개의 빈(bin) (0≤i≤15)을 갖는 히스토그램의 예를 나타낸다. 상기 빈(bin)들은 디지털 휘도 값의 중첩되지 않는 범위를 나타낸다. 상기 히스토그램에서의 수직 축은 각 빈(bin)에서의 픽셀 숫자를 나타내고 수평 축은 상기 백라이트 레벨을 나타낸다. 상기 조사 과정 동안, 프레임 내에서 각 픽셀이 어떤 레벨의 백라이트 휘도를 필요로 하는지 결정한다. 상기 필요한 백라이트 레벨을 기반으로, 각 픽셀은 상기 픽셀의 백라이트 레벨을 포함하는 백라이트 레벨 범위를 갖는 상기 히스토그램의 상기 16개의 빈(bin) 중 하나에 더해진다. 따라서, 각 소자, hist[i], 은 상기 i-th 백라이트 빈(bin)의 범위 내에 주어진 프레임의 픽셀의 숫자의 비율을 저장하는 것이다.

완전한 레드 픽셀 값(즉, R=255, G=B=0)의 간단한 예를 들면, 이러한 완전한 레드 픽셀은 상기 백라이트가 완전히 켜져야 한다. 따라서, 이 픽셀은 가장 높은 빈(bin, 도면 3에서 i=15)의 수를 하나 높인다.

도 3의 상기 히스토그램에서, 상기 x 축 상에서 원점으로부터 가장 멀리 떨어진 빈(bin)은 가장 높은 백라이트 레벨을 나타낸다. 도 3에서 사용되는 특정 백라이트는 256개의 휘도 레벨을 갖고, 상기 가장 높은 빈(bin)은 휘도 레벨 248-256를 나타낸다. 도 3이 서로 다른 상기 16개의 빈(bin)을 나타낼지라도, 본 발명은 빈(bin)의 수가 특정한 수로 한정되지 않고 다양할 수 있다. 사실, 별개의 휘도 레벨들을 나타낼 수 있을 만큼 많은 빈(bin)을 가질 수 있다(도 3의 경우는 256(bin)이 있으며 각 빈(bin)은 하나의 휘도 레벨을 나타낸다.). 상기 서베이어가 각 픽셀을 조사할 때, 상기 빈(bin)의 상기 픽셀 수는 증가한다.

몇몇 실시 예에서, 상기 빈(bin)의 카운터는 특정 숫자로 한정되어 있다(그리고 프레임 내에서 모든 가능한 영상 데이터 값의 풀 카운트를 제공하지 않는다.). 예를 들어, 300K 영상 데이터 값 이상을 갖는 VGA화면이 상기 표시라고 가정하면, 16개의 빈(bin)을 갖는 히스토그램에 대해서, 어떤 추가적인 영상 데이터를 버리는 것이 특정 값을 가리키기 전에 각 빈(bin)은 특정 숫자로 한정된다(예를 들어, 16K 값). 16K는 VGA에 대한 전체 프레임 내에서 영상 데이터 값의 전체 숫자의 대략 5% 이므로, 이것은 백라이트 값과 광 벨브 값의 현명한 선택을 하기에 충분한 데이터이다.

상기 빈(bin)들을 채우기 위해, 백라이트 휘도 값에 대해 주어진 픽셀 값과 관련된 미터법을 사용한다. 이러한 미터법의 한 실시 예는, 표시되는 픽셀에 대한 상기 최소 백라이트 요구 값, BL_req 는 그것의 R, G, B, W 성분 값의 최대 값의 비율로 고려된다. 상기 최대 값을 갖는 채널은 상기 백라이트 요구 값을 좌우한다.

예를 들어 선형 RGBW 공간에서, 상기 최소 백라이트 요구 값은 다음과 같이 mx (R, G, B, W)의 비율이다;

.

주어진 프레임 내에서 각 픽셀을 처리함에 따라, 각 픽셀에 대한 상기 최소 백라이트 요구 값을 계산하고, 다음과 같이 상기 적절한 백라이트 빈(bin)을 선택하여 상기 빈(bin)의 카운트 값을 증가시키는데 사용한다,

backlight bin i = (BL_req/maximum backlight value) * (total number of bins).

현재 픽셀이 백라이트 빈(bin) i에 의해 정의되는 카테고리 내에 있다면, 상기 백라이트 빈(bin)의 카운트 값의 증가는 다음과 같다.

hist[i] = hist[i] + 1.

상기에서 논의된 바와 같이, 주어진 빈(bin)에 대한 각 카운터는 한정되지 않을 수도 있고, 표시되는 현재 이미지의 백라이트 요구 값의 적절한 측정을 통해 특정한 값으로 한정될 수도 있다. 하나의 실시 예는, 영상의 픽셀들의 전체 숫자의 2내지 5%의 범위로 하는 것이 적절하다. 다른 한정도 가능하다.

상기 BL_req 식이 주어진 픽셀에 대한 상기 백라이트 요구 값을 측정하는 하나의 실시 이지만, 다른 예도 가능하다. 다른 실시 예로는, 상기 백라이트 요구 값의 최소값을 먼저 계산하거나 후에 계산하는-색상 가중치 항을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 1보다 작은 값으로 이루어진 RWT, GWT, BWT인 색상 가중치 항을 각각 상기 색상 채널 영상 R, G, B, W 에 곱해 원색들의 상기 백라이트 요구 값이 100% 이하가 되도록 할 수도 있다. 상기 방법은 어떤 의도된 색상 휘도 저하를 가져올 수도 있으나, 색상 가중은 상기 동적 백라이트 제어(DBLC) 시스템과 알고리즘에서 원하는 적극적인 전력 절감을 위한 대안이 될 수 있다.

예를 들어, 블루를 표시하는 경우의 에러는 인간의 시각 시스템에서 발견하는 것은 어렵다. 상기 BWT 값을 50%로 설정하면, 상기 백라이트를 블루 픽셀을 정확하게 표시하는데 필요한 것보다 낮은 50%로 떨어트릴 수 있다. 상기 블루 값들 색역 범위 내로 돌아오기 위해 스케일링 하고 포화를 감소시킬 필요가 있다. 그러나, 블루의 경우 상기 에러는 에러처럼 보이지 않을 수 있다. 레드와 그린은 100%에 가까운 숫자에 의해 용인할 수 없는 에러 없이 작게 스케일링 할 수 있다.

또한, 다른 색상(예를 들어, 옐로우, 마젠다 또는 시안)의 가중항(예를 들어, 각각 YWT, MWT, CWT) 은 원하는 것에 따라 신중하게 사용될 수도 있다. 예를 들어, 옐로우모든 원색 중에서 가장 밝고 휘도 에러를 인식하기에 가장 예민한는 더 신중하게 사용 할 수 있다. 옐로우의 가중치는 상기 레드 가중치의 값보다 더 증가할 수 있고 따라서, 밝은 레드와 밝은 그린을 모두 표현할 때 상기 백라이트 요구 값을 상승시킬 수 있다. 다른 대안으로서, 화이트 가중항, WWT, 가 포함 될 수 있으며, 백라이트 레벨을 50% 이하로 절감하기 위해 극대 화이트 휘도에서 약간의 손실을 허용하는 적극적인 설정에 대해 전형적으로 1보다 아주 작게 조정된 일 단위로 설정될 수 있다. 따라서, 한 실시 예에서, 상기 결과 색상 가중치 방정식(RGBW 공간에서 선형으로 주어진)과 백라이트 요구 값 계산은 다음과 같다.

R = R * (RWT + (YWT-RWT)*G) (where YWT >= RWT)

G = G * GWT

B = B * BWT

W = W * WWT.

도 7은 도 2A에 나타난 서베이 모듈(108)의 한 실시 예를 나타낸다. 영상 데이터(즉, RGBW 형태를 갖는)가 RGBW블록(502)으로 입력된다. 상기 RGB와 W 입력 값은 그들의 상위(예를 들어, 8) 비트로 잘릴 수 있다(블록 506에서). 상기 상위 비트들은 색역 밖(OOG)의 비트를 포함할 수 있어 색역 밖의 값이 여전히 나타날 수 있다. 전체 변수 스케일이 바람직하다면, 상기 잘려진 RGBW 값의 최대 값은 각 픽셀에서 계산할 수 있고(블록 508 에서) 전체 최대 값은 전체 이미지에 대해 8-비트 GPEAKVAL 레지스터(514)에 축적된다(블록 512에서).

상기 입력 값이 잘리면, 상기 극대 값은 전체 블랙 영상의 신뢰할 수 있는 표시가 더 이상 아닐 수 있다. 예를 들어, 모든 픽셀 내의 모든 원색에서 모든 비트의 ORing 또는 다른 방법에 의해 블랙을 검출하는 것이 바람직하다(블록 504에서). 아래에 있는 수도코드에서, 상기 영상의 모든 픽셀의 모든 원색의 상기 OR은 black_detect 라는 이름의 11비트 레지스터에 저장될 수 있고 이하에서 기술하는 것과 같이 calc LED와 이득 모듈에서 제로인 경우를 체크한다.

절단 이후에, 상기 RGBW 분할된 색상 가중치에 의해 각각 스케일링 된다(블록 510에서). 하나의 실시 예에서, R은 0.85, G는 0.70, B는 0.50 그리고 W는 1.00을 곱한다. 이것은 각 원색에 0과 256 사이에 있는 레지스터 값을 곱해 오른쪽으로 8비트 이동시키는 것을 통해 효과적으로 수행할 수 있다. 상기 Y가중 값은 상기 원색으로부터 분리된 옐로우 값이다. 상기 그린 값 함수로서 상기 레드 가중 값의 수정으로 사용된다. 이 예에서, 상기 원래 값은 8비트로 잘리고 8비트 계산만을 필요로 한다.

가중된 상기 4 RGBW 원래 값의 최대 값은 각 픽셀에 대하여 선택되고(블록 516에서) 전체 프레임에 대한 상기 최대 가중 원 값은 8-비트의 wpeakval 레지스터에 축적될 수 있다(블록 516, 518 및 522)

상기 가중된 RGBW 값의 최대 값은 히스토그램에서 카운트를 축적하는데 이용할 수 있다(블록 520 과 524에서). 상기 최대 가중된 RGBW 값을 상위 4개의 비트를 추출하여 인덱스로 변환할 수 있다. 상기에서 설명한 것과 같이 LED 전력을 25% 이하로 설정하지 않았으므로 하위 4개 빈(bin)이 시행되지 않더라도, 이것은 16개 빈(bin)을 갖는 히스토그램을 시행한다. 표시된 빈(bin)은 하나씩 증가하고, 차단 최대값으로 고정된다.

상기 히스토그램의 카운터는 고정된 수의 비트(전형적으로 14)를 가질 수 있고 따라서 (214-1) 또는 16,383이상으로 카운트하지 않을 수 있다. 히스토그램 카운터가 이 한계에 도달하면, 카운팅을 멈추고 최대 값을 유지한다. 상기 최대 카운트는 수도코드 구현 상에서 cutoff 로 언급된다. 0으로 설정된 THH1 값은 보수적일 수 있으며, 상위 백라이트 값을 선택하는 경향이 있을 수 있다. 높은 THH1 값은 더 적극적이며 전력 절감을 위해 하위 백라이트 값을 선택하는 경향이 있다. 차단 최대값으로 고정된 빈(bin)은 조사를 멈추고 전력 레벨을 설정한다.

다음은 서베이 모듈의 실시 예의 수도코드이다(Lua code). 상기 시뮬레이션은 hist_bits으로 히스토그램의 사이즈를 설정하고, GAMBITS (현재는 11)로 감마 배선의 비트 수를 설정하고, SBITS (8)로 가중 값의 비트 수를 설정하고, cutoff(14)로 히스토그램 카운터의 비트 수를 설정한다. 이러한 파라미터는 하드웨어의 어떤 특정한 구현의 비트사이즈를 고정시킬 수 있다.

function dohisto(x,y) -- scan one pixel and accumulate statistics

local r,g,b,w=spr.fetch(pipeline,x,y) --fetch the post GMA data

--OR all the bits in all the primaries in all the pixels

black_detect = spr.bor(black_detect,r,g,b,w)

r = math.floor(r/(2^(GAMBITS+1-SBITS))) --hack out the upper 8 bits only

g = math.floor(g/(2^(GAMBITS+1-SBITS)))

b = math.floor(b/(2^(GAMBITS+1-SBITS)))

w = math.floor(w/(2^(GAMBITS+1-SBITS)))

local peak = math.max(r,g,b,w)

gpeakval = math.max(gpeakval,peak) --record global maximum

if weighted_color==1 then -- weighting formula:

--Rweight increases to affect yellow

local Xweight = Rweight + ((Yweight-Rweight)*g/(2^SBITS))

r = math.floor(r*Xweight/256)

g = math.floor(g*Gweight/256)

b = math.floor(b*Bweight/256)

w = math.floor(w*Wweight/256)

end

local maxp = math.max(r,g,b,w)

wpeakval = math.max(wpeakval,maxp) --record weighted maximum

--build a histogram of maxp values

--upper hist_bits of maxp is index

local i = math.floor(maxp/(2^(SBITS-hist_bits)))

hist[i] = math.min(cutoff,hist[i] +1) --count them but clamp

end --function dohisto

현재 이미지 프레임에 대한 상기 히스토그램(또는 다른 적절한 데이터 구조)가 충족되면, 상기 백라이트 결정 블록(110)은 백라이트 전력 소비와 영상 렌더링 에러의 양을 동시에 최소화 하는 프레임에 대한 백라이트 휘도 레벨을 현명하게 설정하기 위해 완성된 히스토그램을 사용한다. 상기 백라이트 결정 블록(110)은 상기 히스토그램을 사용하여 제1 휘도 값을 선택하고, 상기 극대 값 방법을 사용하여 제2 휘도 값을 선택하며 상기 두 개의 휘도 값에 대하여 MINIMUM 작업을 수행하여 사용할 휘도 값을 결정한다. 상기 최소 값은 예외적으로 밝은 픽셀들(이것은 상기 극대 값 방법에 적합하지 않다)과 감마-스타일 측정들(이것은 이상적으로 백라이트 결정에서 바람직한 단계를 만들지만 대신 상기 히스토그램 방법을 사용하는 경우에는 미숙한 백라이트 결과를 만든다) 모두에 대해 최적화된 작업을 수행 한다. 대부분의 영상에 대해서, 상기 극대 값의 최악의 경우는 상기 히스토그램 기반의 백라이트 결정보다 높을 것이다. 따라서, 상기 히스토그램 방법은 대부분의 시간에서의 상기 백라이트 설정을 결정하는 것을 끝낸다. 그러나, 감마 측정들과 필터에 의해 걸러진 픽셀이 없는 영상들에 대하여, 상기 극대 값은 관련된 빈(bin)이 채워진 경우 백라이트 결정 범위의 상위 경계 값을 선호 하는 상기 히스토그램 기반 값보다 낮을 수 있다. 따라서, 상기 극대 값 방법은 이러한 경우 결과를 결정한다.

하나의 실시 예에서, 최상위의 백라이트 전력 요구 값을 나타내는 상기 빈(bin)들을 분석하여 상기 백라이트 전력이 상기 영상 프레임의 픽셀의 대부분이 필요로 하는 백라이트에 중요한 위험 없이 최대 값보다 하위 레벨로 낮아질 수 있는 지 여부를 먼저 결정 할 수 있다. 상기 빈(bin)들과 데이터 구조를 처리하는 순서는 본 발명의 범위에서 변경될 수도 있다.

상기 히스토그램에서 상기 이미지를 처리하는 동안, 에러 측정이 어떤 가능한 문턱 값 또는 문턱 값들에 도달하는 경우 과정을 종료하는데 사용할 수 있는 상기 에러 측정을 유지하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 문턱 값은 사용자가 다양한 백라이트 휘도의 영상을 관찰하는 것에 의해 인간의 시각 또는 실증적인 방법에 따라 결정할 수 있다.

상기 히스토그램 기반 방법에 따라 휘도 레벨을 결정하기 위해, 백워드(backward) 검색 방법을 상기 히스토그램에 적용할 수 있다. 간단히 말하며, 백워드 검색 동안, 최상위 휘도 레벨을 나타내는 상기 빈(bin, i=15) 은 먼저 검사되어 얼마나 많은 픽셀이 상기 빈(bin)에 있는지 확인한다. 상기 가장 높은 빈(bin, i=15)에 있는 픽셀의 수가 문턱 값 이하이면, 상기 가장 높은 빈(bin, i=15)에 있는 픽셀 수는 다음 상위 빈(bin, i=15)에 더해지고, 상기 두 번째로 높은 빈(bin, i=15)에 있는 전체 픽셀의 수를 검사한다. 상기 두 번째로 높은 빈(bin, i=15)(가장 높은 빈(bin)과 두 번째로 높은 빈(bin, i=15)에 있는 픽셀의 수를 더한 것)에 있는 전체 픽셀의 수가 여전히 문턱 값 이하이면, 상기 i=15 빈(bin)에 있는 모든 픽셀의 수는 다음으로 높은 빈(bin, i=14)에 더해지고, 상기 세 번째로 높은 빈(bin, i=14)를 검사한다. 이 과정은 상기 문턱 값에 도달 할 때까지 계속된다.

도 4는 예를 들어 최상위 백라이트 전력 요구 값의 카테고리를 나타내고 상기 최하위 백라이트 전력 요구 값의 카테고리를 나타내는 빈(bin)에 연결되는 빈(bin)에서 시작된 각 전력 빈(bin)이 계속해서 무시된다면 발생할 수 있는 인식 가능한 휘도 에러의 양을 축적하는 에러 함수 E_sum를 나타낸다. 또한, 감소된 에러의 누적을 유지할 수 있고 최소의 백라이트 전력 요구 값의 빈(bin)에서 처리되고 에러가 특정 문턱 값 이하가 될 때까지 계속될 수 있다.

상기 히스토그램의 최대 전력 요구 값 빈(bin)부터 백워드 검색을 하는 경우, 인식할 수 있는 누적 에러 함수 E_sum[i]가 수용가능 한 에러 문턱 값 TH1을 초과하는 특정 빈(bin)에 연관되어 있다면, 상기 빈(bin)의 상기 연관된 백라이트 요구 값들은 보전되고, 따라서 상기 백라이트 결정은 그 빈(bin)에서 추정된다.

하나의 실시 예에서, 상기 인식할 수 있는 누적 에러 함수 E_sum[i]는 상기 검색이 다음으로 낮은 전력 빈(bin)까지 계속 되는 경우 타협되는 픽셀들의 수를 고려할 수 있다. 또한, 낮은 백라이트 빈(bin)까지 검색함으로써, 상기 함수는 곱셈 복합 인자(전형적으로 1보다 큰)를 포함하여 인식될 수 있는 에러의 비선형 확대를 나타낼 수 있다.

도 4의 예에서, 빈(bin) i=14 또는 i=15에는 픽셀이 없다. 따라서, 다른 시각적인 에러 유발 없이 디지털 값 232까지(본 실시예의 가능한 255 밖) 백라이트 레벨을 낮추는 것이 안전하다. 이제, 빈(bin) i=13 에서 시작하는 적은 수의 표본 픽셀이 상기 빈(bin)의 208과 231 사이의 특정 백라이트의 레벨을 요구하고 필요로 한다. 나타나는 바와 같이, 에러의 레벨은 상기 문턱 값 이하이고, 따라서, 백라이트 결정 모듈(110)은 빈(bin) i=12로 이동하는 하위 백라이트 전력 가능까지 고려하는 것을 계속한다. 최종적으로 상기 에러 문턱 값(TH1)을 초과하면 상기 백라이트 결정 모듈(110)은 이 방식을 빈(bin) i=10까지 계속한다. 상기 에러 문턱 값을 초과하는 최상위 빈(bin)은 여기서 임계 빈(critical bin) 이라 한다. 따라서, 상기 백라이트 휘도 레벨을 160과 175 사이의 값으로 설정한다.

상기 임계 빈(bin)이 정의되면, 상기 임계 빈(bin)에 의해 커버되는 범위에서 정확한 백라이트 값을 설정하는 방법은 다양하다. 한 가지 실시 예는, 상기 백라이트 전력을 본 실시 예에서는 디지털 값 175인 상기 선택된 빈(bin i = 10) 내의 최상위 레벨과 일치하게 선택하는 것이다. 이것은 에러 면에서 안전한 선택일지라도, 이하에서 기술되는 것과 같은 전력 절감 면에서 다소 조금 적극적일 수 있다.

또한, fine_adjust_offset 을 포함하는 추가적인 과정을 빈(bin)에 나타나는 백라이트 값들의 범위 내에 있는 하나의 상기 백라이트 레벨들을 선택하는데 사용할 수 있다. 하나의 실시 예에서, 0의 fine_adjust_offset는 백라이트 값을 상기 범위의 하위 경계로 유지하고, 상기 fine_adjust_offset 함수의 최대 값은 상기 백라이트 값을 가져온 성분을 상기 범위의 상위 경계에 더한다.

E_sum[hist_size]=0

For i = hist_size-1 down to 0 (hist_size is total number of bins)

E_sum[i] = (compound_factor * E_sum[i+1]) + hist[i]

(compound factor may be greater than or equal to 1)

If E_sum[i] >= TH1 then

Backlight = i / (hist size) * maximum backlight value + fine_adjust_offset

E_sum[i] 이 문턱값(TH1)을 초과한다고 가정하면, 역 검색(상기 실시 예)에서 이전 E_sum[i+1] 의 추론에 의해 상기 문턱 값을 초과하지 않으면, E_sum[i+1] 추세선은 E_sum[i+1] 부터 E_sum[i]까지 도 6에 나타난 것과 같이 그려질 수 있다. 상기 fine_adjust_offset은 이론적으로 E_sum 추세선이 상기 문턱 값(TH1)과 교차하는 점과 일치한다. 상기 이상적인 fine_adjust_offset 는 따라서 다음과 같이 계산될 수 있다.

fine_adjust_offset = ((E_sum[i]TH1) / (E_sum[i]-E_sum[i+1])) * (max backlight value/number of bins)

도 5는 상기 fine_adjust_offset 과정의 하나의 실시 예를 나타낸다. 나타난 바와 같이, 두 개의 선- 하나의 선은 두 개의 인접한 빈(bin)의 낮은 모서리 점(404와 409)에 의해 정의된 것이고, 다른 하나는 상기 TH1 에러 문턱 값(406)에 의해 정의된 선-은 동시에 해석되고, 상기 차단점(408)은 상기 x축으로 내려와 fine_adjust_offset(409)를 결정한다.

도 6은 상기 fine_adjust_offset 과정의 다른 실시 예를 나타낸다. 하드웨어에서 쉽고, 상기 이상적 결과의 타당한 추정을 얻을 수 있는 도 5의 fine_adjust_offset 계산에 간소한 것을 적용한다. 하나의 가능한 간소화는 E_sum[i]-TH1에 의해 정의된 초과 에러를 가져올 수 있고 이것을 2의 거듭제곱이 될 수 있는 두 번째 문턱 값, TH2, 와 비교한다. 이 경우, 몫은 쉽게 계산 하고, 이상적 결과에 가까운 fine_adjust_offset은 다음과 같이 생성된다.

fine_adjust_offset = ((E_sum[i] TH1) / TH2 * (max backlight value/number of bins)

보여지는 것과 같이, 두 개의 선-하나의 선은 두 개의 인접한 빈(bin)(두 개의 에러 문턱 값 TH1 과 TH2에 의해 측정된)의 모서리 점(422와 424)에 의해 정의된 것이고, 다른 하나는 E_sum[i]에 의해 정의된 선-은 동시에 해석되고 상기 차단점(430)은 상기 x축으로 내려와 fine_adjust_offset(432)를 결정한다.

상기 백라이트에 대한 내부적인 제한은 25%에서 100% 범위를 허용한다. 이 범위 내에서, 상기 백라이트 결정은 MNBL 와 MXBL 레지스터 설정에 의해 결정된 하위 경계와 상위 경계로 고정될 수 있다. 상기 영상이 완전한 블랙(모두 0의 데이터)이면, 상기 최소 백라이트 설정은 무시되고, 상기 동적 백라이트 제어(DBLC)의 백라이트 레벨은 0으로 간다.

Backlight = max (Backlight, MNBL, 25%) or 0% if the image is completely black

Backlight = min (Backlight, MXBL, 100%)

도 8은 한 프레임 동안 상기 서베이 모듈(108)에 의해 수집된 통계를 가지며 상기 수직 귀선 시간 동안 계산을 수행하는 상기 백라이트 결정 모듈(110)의 하나의 실시 예를 나타낸다. 상기 백라이트 결정 모듈(110)은 상기 히스토그램을 스캔하여(블록 602에서) 상기 수정된 극대 값을 계산한다(블록 604에서). 상기 히스토그램 빈(bin)들을 최상위 값부터 하위 값으로 합이 상기 문턱 값(THH1)을 초과 할 때까지 더한다. 상기 합을 모든 주기 동안 1.0에 가까운 작은 수를 그것의 이전 값에 곱해서 합성할 수도 있다. 세 개의 비트는 1.0과 1.875 사이의 8개의 값에 의한 이전 합을 곱하는 것을 허용한다.

도 9는 상기 선택된 히스토그램 인덱스(INDEX, 블록 702에서)가 새로운 극대 값(712와 714에 나타나는 것과 같은)을 계산하는 데 사용되는 상기 백라이트 결정 모듈(110)의 실시 예를 나타낸다. 그러나, 단지 상기 히스토그램 인덱스(INDEX)가 사용되면, 오직 16개(또는 hist_size 의 값으로든)의 값이 선택될 수 있다. 상기 극대 값의 낮은 비트는 다음과 같은 방법으로 만들어 진다; 상기 히스토그램 조사가 멈추면, 상기 합(SUM, 704)는 항상 상기 문턱 값(THRESHOLD, 706)보다 크다. 상기 합에서 상기 문턱 값을 빼는 것은 1과 cutoff+1 사이에 있는, 합성 배율기(multiplier) 보다 큰 값을 만든다. 상기 뺄셈의 결과는 THH2라는 시프트 카운터에 의해 오른쪽으로 이동된다(블록 708에서). 합성 배율기가 1.0이고 THH1이 크면, 10 개의 비트의 THH2 값은 NEW PEACKVAL 의 하위 4비트들을 채우는데 사용할 수 있는 4비트의 숫자가 된다. 이러한 설정의 몇몇 조합은 상기 값을 오버플로되게 하여 THH2에 의한 오른쪽 이동의 결과가 15(0x0F)의 최대값으로 고정되게 된다(블록 710에서). 하나의 실시 예에서, THH1, THH2 및 합성 배율기(CMP)의 값들 사이의 상호 작용일 수 있다. 예를 들어, 합성 배율기의 값이 올라가거나, THH1의 값이 내려가면, 상기 THH2의 값은 올라가게 된다(즉, 12보다 크지 않거나 다른 적절한 값).

다른 실시 예에 대하여, 어두운 색상들(즉, THL)의 문턱 값을 밝은 색상들의 문턱 값(즉, THH)를 사용하는 것이 이로울 수 있다. 상기 변수들 THH1과 THH2은 중간 점 이상의 상기 히스토그램 빈(bin)들을 검사할 때 사용할 수 있다. 상기 변수들 THL1과 THL2은 중간 점 이하의 상기 히스토그램 빈(bin)들을 검사할 때 사용할 수 있다.

상기 극대 값 크기(SBITS)가 상기 LED전력 설정들(LEDBITS)의 크기와 같은 경우, 상기 극대 값의 결과는 상기 LED 전력 설정으로 바로 사용할 수 있다.

다른 실시 예에 대하여, 상기 LED 전력을 고정된 값으로 두는 방법이 바람직할 수 있다. 이러한 특징은 하드웨어 시험이나 필요한 전력 소비 레벨을 만드는데 유용할 수 있다.

LED 전력 소모가 최대 백라이트 레벨의 25% 이하이면, 25% 설정으로 다시 증가한다. 영상이 블랙이면, 서베이 모듈에서 black_detect가 지시하는 것과 같이 상기 LED전력은 1이도록 할 수 있다.

도 10A는 상기 히스토그램 기반의 백라이트 결정을 설명하는 그래프이다. 상기 그래프의 수직 축은 상기 백라이트 휘도 레벨은 의미하고 수평 축은 유니폼-필드(uniform field)에서의 그레이-레벨(gray-level)을 나타낸다. 상기 히스토그램 기반 방법은 몇몇 상황에서 문제를 야기한다. 예를 들어, 이러한 그레이의 유니폼-필드(uniform field)와 같이 모든 픽셀이 Bin C에 있는 이미지가 있는 경우, 상기 그레이-레벨(gray-level)에 대한 정보가 유지되고(그레이-레벨(gray-level)들의 범위를 아우르는 빈(bin)에 위치하듯) 조금 높거나 낮을 그레이-레벨(gray-level) 이나 동일한 빈(bin) 내에 있는 그레이의 조합과 구별되지 않는다. 상기 다른 그레이-레벨(gray-level)은 동일한 백라이트로 결정한다.

상기 동작은 그레이-레벨(gray-level) 감마 측정들에 대한 시험 환경에 관한 문제가 될 수 있다. 하나의 빈(bin)의 범위 내에서 작은 그레이-레벨(gray-level)의 변화는 다른 백라이트 결정을 만들지 못하므로, 상기 백라이트 응답 대 그레이-레벨(gray-level)은 경사 대신에 단계적으로 나타날 수 있다. 상기 동적 백라이트 제어(DBLC)가 상기 백라이트 결정을 역으로 보정하는 LCD 데이터 값을 만들 수 있다면 일시적인 그레이 경사에서 상기 휘도 측정이 보여지는 것과 같이 단계적으로 나타나지 않더라도, 상기 백라이트 결정 반응이 도 1의 상기 극대-값 방법과 같이 부드럽게 동작하는 것이 바람직하다. 더구나, 그레이 레벨이 빈(bin)의 범위의 낮은 경계에 있는 하위 백라이트 레벨을 최적화하는 것이 바람직하다.

감마 측정 면에서는, 조금 더 많은 전력 절감을 상기 결합된 방법을 사용하여 얻을 수 있다. 또한, 평이한 백라이트 반응은 하나의 프레임에서 다른 프레임으로 이미지가 전이되고 LCD 데이터 값이 역으로 더 평이하게 백라이트 결정을 보정하는 것과 같은 전체적으로 향상된 시각적 평이함을 얻을 수 있다.

대부분의 실재 영상들(시험 영상이 아닌)에 대해, 상기 극대 값 방법에 의해 선택된 상기 휘도 레벨은 상기 히스토그램 방법에 의해 선택된 휘도 레벨보다 높을 수 있다. 따라서, 상기 히스토그램 방법은 상기 결합 방법에서도 대부분의 시간에서의 백라이트 결정을 한다. 그러나, 감마 측정들과 필터링 되어 걸러진 픽셀이 없는 영상에 대해, 특히 상기 히스토그램 방법이 임계 빈(bin)에 의해 다루어 지는 휘도 레벨의 상위 경계를 선호한다면, 상기 극대 값 방법은 상기 히스토 그램 방법에 의해 휘도보다 낮은 휘도를 생성할 수 있다. 도 10B는 상기 결합 방법의 결과는 나타내고, 그레이-레벨(gray-level) 시험 동안 상기 평이한 백라이트 반응을 나타낸다.

상기 결합 방법의 구현에서, 상기 히스토그램 통계와 상기 극대값은 상기 서베이 모듈(108)에 의해 한 프레임을 조사한 데이터로서 수집된다. 상기 히스토그램 데이터를 수집할 때(각 빈(bin)에 대한 카운터를 증가시킴), 상기 극대 값(wpeakval 로 언급된)은 저장된 극대 값과 현재 픽셀 값(pixelval)을 비교하여 더 높은 값을 유지시키는 것으로 반복적으로 결정된다. 따라서, 상기 조사가 전체 프레임에 대하여 완료될 때까지 이 프로세스를 반복한다.

Wpeakval = MAX (wpeakval, pixelval)

상기 조사 결과를 이용하여, 상기 백라이트 결정 모듈(110)은 상기에서 언급한 방법으로 상기 히스토그램 기반의 백라이트 값(hpeakval)을 결정한다. 따라서, 상기 백라이트 결정은 다음과 같이 이루어진다.

Backlight_Decision = MIN(wpeakval, hpeakval).

한 실시 예에서, 상기 극대 값은 프레임마다 유지 되지 않고 프레임의 빈(bin)마다 유지된다. 다시 말하면, 빈(bin) 마다 많은 로컬 극대 값이 존재 할 수 있다. 따라서, 상기 히스토그램 방법이 임계 빈(bin)을 선택할 때, 상기 임계 빈(bin)에 대한 상기 로컬 극대 값은상기 극대 값 방법 결과와 상기 히스토그램 방법 결과 사이의 최종 결과에 활용될 수 있다.

상기 로컬 극대 방법은 wpeakval_1, wpeakval_2, wpeakval_N 을 사용하여 구현할 수 있다. 여기서, N은 히스토그램 빈(bin)의 수 이다. 상기 조사를 하는 동안, pixelval 가 동일한 빈(bin)의 범위에 있다면, 각 값들을 현재 픽셀 값(pixelval)과 비교한다. 상기 방법은 다음과 같다.

wpeakval_1 = MAX (wpeakval_1, pixelval) if pixelval is in the range of bin 1

wpeakval_2 = MAX (wpeakval_2, pixelval) if pixelval is in the range of bin 2

wpeakval_N이 결정될 때까지 계속 된다. 따라서, 상기 히스토그램 방법을 사용하여 hpeakval을 결정한 후, 상기 백라이트 결정은 hpeakval으로 상기 동일 빈(bin) 범위에 대응하는 hpeakval 과 wpeakval 의 최고 값이 된다.

대안으로서, 각 빈(bin)에 대한 로컬 극대 값 대신 평균값을 유지할 수 있다. 상기 평균 값은 상기 임계 빈(bin)에 의해 다루어지는 각 휘도 레벨을 포함하는 픽셀의 수를 고려할 수 있고 예외적인 픽셀을 필터링하여 상기 휘도 레벨 영역의 더 정확한 표현을 제공할 수 있다.

감소 지연 모듈(DECAY DELAY MODULE)

상기 백라이트 밝기의 큰 변화와 LCD 값의 보상이 일어날 때, 일시적인 아티팩트(artifact)는 시인될 수 있다. 하나의 프레임에서 다른 프레임으로 영상의 주어진 부분이 밝기와 포화도를 바꿀 때, 상기 영상의 다른 부분은 변화하지 않더라도 상기 백라이트의 밝기가, 밝아지거나 낮아지거나, 변화하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 백라이트 밝기의 변화는 LDC 값의 반대되는 변화에 수반될 수 있다. 그러나, 상기 LCD가 즉시 변하도록 지시하더라도, 액정 물질의 실제 반응은 느리게 응답한다. 이것은 시인할 수 있는 밝고 어두운 섬광(flashed)을 발생시키는 시각적 지연 조건을 만든다. 예를 들어, 상기 백라이트 밝기가 낮은 값에서 높은 값으로 변한다고 하면, 상기 LCD 투과율 지시는 높은 값에서 낮은 값이 되도록 하여 관찰자에게 동일한 색상/ 밝기를 유지하게 한다. 이와 유사하게, 상기 백라이트 밝기가 높은 값에서 낮은 값으로 변화하면, 상기 LCD 투과율 지시는 낮은 값에서 높은 값이 되도록 하여 관찰자에게 동일한 색상/ 밝기를 유지하게 한다. 그러나, 상기 LCD 투과율의 실제 응답은 느리고, 전형적으로 근접한 대수의 점근선을 나타내는 것은 새로운 LCD 투과율 지시 값에 도달한다. 상기 LCD 투과율의 실제 응답과 상기 백라이트 발기의 차이는 시인할 수 있는 일시적인 색상/밝기의 에러가 만들어 질 수 있다.

대수적인 감소 과정은 previous 와 next 값의 가중된 평균을 얻고 상기 previous 값을 이것의 결과로 대체한다. 이것의 간단한 식은 previous 과 next의 차이가 8-비트 숫자인 경우 8단계의 최대 값의 새로운 값으로 수렴하는 previous=(previous+next)/2이다. 각 단계에서 남아 있는 거리의 절반을 이동하므로 이것은 2진 감소(binary decay) 공식이다. 더 일반적인 공식은 가중된 대수 감소다:

previous=(previous*(1-weight)+next*weight).

상기 가중 값이 1/2이면, 이것은 정확하게 이전 공식과 동일하다. 정수(하드웨어)조건에서 상기 가중치는 부동점 2진수로 표현된다. 상기 가중치 레지스터에서 비트의 수가 WBITS 과 WMUL=2WBIT이면 공식은 다음과 같다.

previous=(previous*(WMUL-weight)+next*weight + round)/WMUL

가중치는 1에서 WMUL 값이다. Weight=WMUL/2은 2진 감소 경우이다. 상기 공식은 정수 연산을 구현할 때 몇 가지 문제를 갖는다. 상기 round 변수가 0의 값을 갖는다면, 상기 공식은 previous 값보다 큰 일정한 next 값으로 결코 수렴하지 않는다. 상기 round 변수가 WMUL-1의 값을 갖는다면, 상기 공식은 previous 값보다 작은 일정한 next 값으로 수렴하지 않는다. 상기 해는 previous 값과 next 값의 차이를 기반으로 하여 round 값을 설정한다.

if next > previous then

round = WMUL-1

else

round = 0

end

상기 테스트가 사전에 이루어지면, 상기 공식은 두 가지 방향 중 하나로 정확하게 수렴한다.

도 11은 상기 감소 모듈(112)를 나타낸다. 도 11에서, 상기 비교기(805와 803의 입력 형태를 갖는)는 next 값과 previous 래치(803)의 출력을 비교하여 next 값이 크면 WMUL-1을 선택하고 next 값이 작으면 0을 선택한다. 상기 공식의 다른 문제는 LED 전력 레벨의 일 부분에서 움직일 수 없어, 감소의 기울기가 결코 1.0이하가 될 수 없는 것이다. 이것에 대한 해결 방법은 프레임에서 프레임으로 저장되지만 LED 백라이트로 보내지지 않는 previous 값에 추가 비트들을 더하는 것이다.

previous=(previous*(WMUL-weight)+next*XMUL*weight+round)/WMUL where XMUL = 2XBITS.

previous 래치(803)은 상기 XBITS 추가 비트들은 저장하기에 충분하다. 상기 next 값 입력은 이러한 비트를 가지고 있지 않으므로, 비교기에서 previous 래치와 비교하기 전에 배럴(barrel) 시프터(shifter 805)에 의해 조정된다. 그러나, 상기 LED 백라이트 제어기의 출력 값은

previous>>XBITS 이다.

다음, next>previous을 비교하는 추가적인 테스트가 (next<<XBITS)>previous 으로 이루어진다.

XBITS을 1만큼 증가 시키는 것은 작은 가중치에 대한 큰 변화의 응답에 대략 5 프레임 시간 정도를 더할 수 있다. weight=2 out of 15, XBITS=0이면, 0에서 127로 감소하는 것은 대략 26 프레임 정도의 시간이 걸린다. XBITS=4 이면 상기 감소는 46 프레임의 시간이 걸린다.

상기 공식에 대해서는 많은 최적화가 있다. WMUL으로 나누는 것은 오른쪽 이동이다(블록 806에서). 두 개의 배율기는 크기에서 (LEDBITS+XBITS)*WBITS 일 수 있지만, next*XMUL의 낮은 비트는 0일 수 있으므로 이 배율기는 왼쪽 이동에 의해 (LEDBITS)*WBITS의 크기일 수 있다. 상기 (WMUL-weight)값은 가중 값에서 모든 비트를 뒤집어서 계산할 수 있다.

게이트 카운트가 문제라면, 가중된 값의 비트들의 수를 감소할 수 있다. 이것은 우리가 선택해야 하는 서로 다른 감소 비율의 수를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 가중 값이 오직 4개의 비트를 갖는다면, 그것에서 선택되고 상기 round 값은 수렴 값을 높이기 위해 15로 설정 한 16개의 가중 값들이 있을 것이며, 상기 배율기는 4비트의 값을 곱하고 이후 4개의 비트를 버린다. 이것은 감소 비율에 아무런 영향을 미치지 않으며 오직 XBITS만이 영향을 미칠 수 있다.

LCD 셔터들은 증가할 때와 감소할 때 서로 다른 비율의 새로운 값으로 수렴하므로, 감소와 분리된 증가에 대한 감소 비율을 포함하는 두 개의 분리된 레지스터를 갖는 것이 가능하다(즉, 810과 811). 상기 round 값은 이미 변화의 방향을 기반으로 계산되었으므로, 상기 가중 값을 동일한 테스트 결과를 기반으로 한 두 개의 다른 레지스터에서 선택할 수 있다.

상기 백라이트 값에서 어떤 변화의 감소에 대한 몇몇 이유가 있다. 하나는 입력 영상이 급격이 변화할 때, 화면 깜박거림을 감소하는 것이다. 다른 것인 많은 양이 변화 할 때 LCD 셔터의 느린 응답을 보상하기 위해서이다. 두 가지 모두 충족하기 위해, 도 12는 각각 상기에서 기술한 것과 동일한 두 개의 분리된 감소 모듈(decay module, 908과 914)를 포함하는 감소 지연 모듈(decay delay module, 112)의 다른 가능한 실시 예를 보여준다. LED 전력 레벨은 CALC NEXT LED VALUE 모듈(902)에서 계산되고 두 개의 감소 모듈(908 과 914) 모두로 보내진다. 각 감소 모듈은 자체적으로 각각 감소 정도를 설정 가능한 레지스터들(904, 906 및 910, 912)을 갖는다. 상기 감소 모듈 중 하나의 출력은 백라이트 제어기(916)으로 간다. 제2 감소 모듈의 출력은 INV LUT (918)에 의해 역변환 된 후, X/XL 모듈(920)로 보내져 시스템의 LCD 경로의 나머지에 영향을 미친다. 상기 두 개의 감소 모듈은 상기에서 언급된 INVy LUT 값 보다 적은 비트를 갖거나 상기 감마 배선의 값을 갖은 LED 전력 값을 감소 시킨다. X/XL 모듈(920)의 사용을 위해 제2 감소 모듈의 출력을 역변환 시킬 수 있다.

X/XL은 표준화 함수로 작용한다. 예를 들어, RGB에서 RGBW 표시 시스템에 대해서, 입력 영상 RGB 데이터는 입력 감마 함수 이후의 각 RGB 입력 값의 밝기와 백라이트 어레이에서 주어진 픽셀의 가능한 RGB 광의 실제 값 사이의 관계에 따라 백라이트 보간 함수에 의해 먼저 수정된다. 이러한 조정은 X/XL 모듈(920)에서 상기 X는 R, G 또는 B의 입력 값이고 XL은 RL, GL, 또는 BL인 백라이트 밝기 값인 X/XL의 비율에 의해 완료된다. 따라서, 주어진 RGB 에서 RGBW로의 색역 맵핑 알고리즘은 R/RL, G/GL, B/BL의 입력 값을 가질 수 있다.

이러한 설계의 융통성에도 불구하고, 다른 응용에 대한 다른 감소 비율이 바람직하다. 예를 들어, 슬라이드 쇼는 급격한 감소 비율이 필요하지만, 영화는 느린 감소 비율이 필요하다. 상기 감소 비율은 이러한 정보가 소통되지 않는 것에 대해 사용되는 표시임이 알려진 시스템인 경우 변할 수 있다.

도 13은 조정할 수 있는 전이 비율을 사용하는 감소 모듈(112)의 다른 실시 예를 나타낸다. 조정가능 한 가중치는 블록1004 에서 계산 한다. 전이 비율은 previous 와 next의 LCD 전력 비율의 백라이트 사이의 차이로부터 계산 할 수 있다.

weight=

math.floor(math.abs(next-previous/XMUL)/(2^(LEDBITS-WBITS)))+1

상기의 가중치 계산은 상기 previous 과 next의 LED 값의 차이의 절대값을 갖는다. 상기 결과의 상위 비트만 사용하는 것이 가능할 수 있다. 일이 더해져서 0의 가중치는 새로운 LED 설정으로 수렴하는 것을 방지할 수 있는 선택이 되지 않을 수 있다. 상기 결과의 가중치는 LED와 LED 감소 모듈들 모두에 대하여 고/저의 가중치로 사용할 수 있다. 이것은 전체 지연과 감소 모듈의 게이트 수를 크게 감소시키고 도 13의 구조를 단순화 한다.

도 13 은 Inv BL 모듈(113)을 나타낸다. 한번 LED 전력이 감소된 값을 가지면, 역변환 되어 상기 X/XL 모듈(920)에 대한 배율기를 생성한다. 이것은 역 LUT 계산에서 미리 수행할 수 있다. 상기 값의 1/4는 고정된 값이므로, 특별한 경우로서 이것을 수행하고 상기 LUT 를 작게 만드는 것으로 하드웨어를 절감할 수 있다. LED 전력이 0이 되면, 상기 역변환 값은 0이 된다. 1/4 전력 값에 대한 역변환 값은:

INVy = math.floor(LEDMAX*INVMUL/((LEDquart+1)*2))

일 수 있다.

LEDMAX=255, INVMUL=256 과 LEDquart=63 이면 INVy=510이다(511이 또한 타당하더라도). 값의 역 변환 테이블의 나머지 값에 대해서는:

OverXL[LEDy] = math.floor(LEDMAX*INVMUL/(LEDy*2))

이다. LEDy는 LED 전력 레벨로 전형적으로 64와 255 사이이다. 이것들은 510과 123 사이의 값들이다. 상위 비트는 항상 그 위에 있고 테이블의 크기를 줄일 수 있다.

Inv BL 블록(113)에서 출력된 백라이트 휘도 신호는 표시 장치의 백라이트를 구동하는데 사용된다. 상기 백라이트는 백라이트로 이용가능한 다양한 종류중의 하나일 수 있다- 즉, LED 백라이트, CCFL 백라이트 또는 유사한 것. 상기 백라이트는 잘 알려진 형태로 만들 수 있다-즉, 각 발광원의 2차원 어레이 또는 엣지-리트 발광원의 조합 또는 다른 잘 알려진 형태일 수 있다.

포스트-스케일러(POST- SCALER)

포스트 스케일러(114)는 포스트 색상 변환 과정을 제공한다. 몇몇 실시 예에서, 다른 양에 의한 값들을 크기조정 하는 것을 포함하는 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들면, 포화 기반의 스케일러 는 포화된 색상을 낮게 조정하여 색역 범위 안에 유지시킨다. 동적 백라이트 제어(DBLC) 설계에서 상기 X/XL 모듈은 상기 백라이트 강도에 관련되 값에 따라 픽셀 값을 높거나 낮게 크기 조정한다. 색역 맵핑 어플리케이션(GMA)는 종종 색역 밖의 색상을 낮게 크기 조정하는 색역 클램퍼 모듈을 포함한다. 이러한 각 모듈은 3 또는 4개의 픽셀 원래 값을 크기조정 인자에 곱한다. 상기 픽셀 값은 전형적으로 11 또는 12 비트 폭으로 매우 크다. 상기 크기조정 인자는 전형적으로 8 또는 9 비트로 작다. 별도의 선-스케일러, X/XL 모듈과 색역 클램퍼를 포함하는 표시에서, 각 단계는 많은 게이트를 사용하여 배율기를 구현할 수 있다.

본 포스트 스케일러는 이러한 모든 큰 배율기를 마지막으로 설정하는 것으로 대체한다. 상기 스케일 인자들은 하나의 스케일 인자와 결합되고 하나의 원래 값 마다 오직 하나의 큰 배율기가 포스트 스케일러에서 필요로 한다. 스케일인자들을 함께 결합하는 것은 또한 배율기를 필요로 하지만, 이는 8x8비트의 배율기이고 모든 픽셀에 대해 원래 값 마다 한번씩 계산 되는 대신 픽셀 당 한번씩 이러한 계산이 된다. 또한, 최적화는 이러한 스케일 인자 배율기의 몇몇을 제거할 수 있고, 단순한 비교로 대체할 수 있다.

몇몇 배율기를 단순한 최소의 함수로 대체 가능한 몇몇 최적화된 포스트 스케일러의 실시 예가 다양하게 있다. 이러한 최적화는 예를 들어 작게 크기 조정된 밝은 이미지에 대해서 작업한다. 매우 적극적인 방식과 X/XL 동안 높게 크기 조정된 어두운 영상들에 대해, 다른 최적화가 가능할 수 있다.

클램핑(CLAMPING)

클램핑(Clamping) 은 색역 밖의 값을 가능한 범위로 변환하는 기술을 의미한다. 스케일링 이후, 값이 여전히 색역 밖이면, 그 값을 단축시켜 모든 최종 값이 색역 범위 내에 있도록 한다. 클램핑은 색조의 변화를 최소화 하기 위해 조심스럽게 수행되어야 하며, 클램핑 기술들에 관해서는 이전의 특허 출원에서 기술되었다.

서브픽셀 렌더링(SUB PIXEL RENDERING(SPR))

클램핑 이후, SPR을 추가적으로 진행 할 수 있다. 하나의 실시 예에서, 메타머-휘도 선명화(metamer-luminance sharpening)를 적용할 수 있다. 다른 실시 예에서, 상기 표시 시스템에서 혼합된 포화 선명화(mixed-saturation-sharpening)를 사용 할 수도 있다. 픽셀이 포화 값 근처에 있을 때, 자체 색상 선명화(self-color-sharpening)를 사용할 수도 있다. Calc Sat 모듈에서 계산된 포화 문턱 값 비트는 픽셀의 포화여부를 결정하는데 사용할 수 있다. 픽셀이 포화된 픽셀에 가까운지 여부를 결정하기 위해, 상기 sat 문턱 값 비트는 상기 SPR 라인 버퍼에 저장되어 상기 주변의 직교하는 포화 값이 상기 픽셀의 포화 값에 대해 OR 될 수 있다. 이러한 5개의 비트의 OR 값이 1이면, 상기 픽셀은 포화된 색상의 근처에 있다. 상기 sat 문턱 값 비트를 상기 SPR 라인 버퍼의 블루 값의 하위 비트에 저장하여 게이트를 절감할 수 있다.

출력 감마 디더/출력 양자화 모듈(OUTPUT GAMMA DITHER/OUTPUT QUANTIZER MODULE)

영상 데이터는 표시에 대한 개개의 서브픽셀을 구동하기 위해 신호가 표시로 보내지기 전에, 추가적인 디더링 블록(118)에서 처리될 수 있다. 상기 감마 과정 동안, 픽셀 데이터 들은 출력 감마 함수를 이용하여 선형 도메인에서 비 선형 도메인(인간 시각 시스템이 작용하는)으로 다시 변환된다.

LCD가 1.0의 감마를 갖고 상기 출력 감마 모듈이 매우 단순하게 되는 것은 바람직할 수 있다. 출력 감마 테이블 또는 감마 생성기 대신, 출력 값의 하위 비트들이 잘리거나 최종 디더로 사용될 수 있다. 11 비트 배선의 예에서, 1 비트를 잘라내고 10 비트를 남겨 남은 8-비트의 디더링을 위해 다음의 2비트를 사용하는 것이 가능하다. 이것은 상기 표시를 포함하는 특정 반복 서브픽셀 그룹과 더 일치하는 디더 패턴을 사용한다. 이것은 또한 3 비트의 디더 패턴을 개발하고 디더링을 위해 하위 3개의 모든 비트를 사용하는 것을 가능하게 한다.

다른 실시 예에서, 각 서브 픽셀에 대하여 분리된 비트를 갖는 디더 테이블을 사용하는 것이 가능하다. 몇몇 테이블에서, 각 로지컬 픽셀(logical pixel)내의 비트들이 서로 함께 있거나 떨어져 있는 것이 가능하다. 따라서, 상기 테이블은 각 로지컬 픽셀 당 하나의 비트를 저장하거나 또는 모든 두 개의 서브 픽셀 당 하나의 비트를 저장함으로써 사이즈를 반으로 줄일 수 있다. 이것은 하드웨어 구현을 쉽게 한다.

RG 서브픽셀 페어에 대한 과정이 도 15에 나타나 있다. BG에 대한 과정은 동일 할 수 있다. 상기 지표에 대한 계산은 상기 로지컬 픽셀 위치의 하위 비트(Xpos, Ypos)를 블록 1202에서 상기 R과 G 위치와 각 R 또는G 로부터 나온 두 개의 비트에 대해 추가적인 0 또는 1로 처리하는 것이다. 상기 R 과 G 값은 궁극적으로 3만큼 오른쪽으로 이동되어 11 비트 값을 8비트 값으로 변환한다. 상기 합산기는 바이패스(bypass) 방식을 포함하여 디더링이 불가능 할 수도 있다. 상기 합산기(또는 대안으로서, 증산기)는 가끔 정수의 오버플로를 유발 할 수 있고, 이것은 검출된 최대 출력 값으로 고정될 수 있다. 작업의 순서는 변동 가능하다- 상기 이동을 단순히 선택하고 모든 오른쪽 비트들을 함께 처리하는 것으로 수행할 수 있다.

표시 시스템에서 동적 백라이트 제어의 시스템과 방법이 특정 실시 예를 참고로 기술되더라도, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 다른 잘 알려진 데이터 구조가 백라이트와 광 밸브 시스템을 제어하는 목적에 적합 할 수 있고 본원 발명의 범위 내에서는 히스토그램이나 여기에서 논의된 히스토그램의 사용과 특정 공식은 제한되지 않는다.

본 발명에 따르면,극대-값 방법과 히스토그램 기반의 통계 방법(histogram-based statistical method)을 결합시켜 각 프레임을 기반으로 화질저하 없이 최대 소비 전력을 절감할 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (23)

1. 표시 시스템에서 백라이트에 대한 휘도 레벨을 선택하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
   한 프레임 내에 있는 픽셀이 요구하는 최상위 휘도 레벨인 제1 값을 결정하는 단계;
   상기 프레임에 대한 제2 값을 결정하는 단계; 및
   상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 단계를 포함하며,
   상기 제2 값은,
   가능한 휘도 레벨들을 상기 휘도 레벨의 범위를 포함하는 미리 설정된 개수의 빈(bin)으로 나누는 단계;
   하위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 이웃하는 빈(bin)의 휘도 레벨을 선택함으로써 발생되는 휘도 에러와 연관되는, 상위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 최소한의 상기 빈(bin)에 대한 에러 함수를 결정하는 단계;
   문턱 수를 초과하는 에러 함수들을 갖고 상기 문턱 수를 초과하는 에러 함수를 갖는 빈(bin)의 휘도 레벨을 벗어나는 상위 범위를 갖는, 상기 빈(bin)들의 임계 빈(bin)을 확인하는 단계; 및
   상기 임계 빈(bin)의 휘도 레벨을 기초로 상기 제2 값을 계산하는 단계에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하나의 빈(bin)에 포함되는 상기 휘도 레벨들의 범위 내에 있는 특정 휘도 레벨을 요구하는 프레임 내의 픽셀의 수를 기초로 빈(bin)의 로컬(local) 극대 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 단계는, 상기 제1 값과 상기 임계 빈(bin)의 로컬 극대 값 사이의 낮은 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 빈(bin) 내에 있는 픽셀들이 요구하는 휘도 레벨을 기초로 빈(bin)에 대한 평균 휘도 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 단계는, 상기 제1 값과 상기 임계 빈(bin)의 평균 휘도 값 사이의 낮은 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 에러 함수 선택 단계는, 최소한 하나의 빈(bin)에 포함되는 범위 내에 있는 휘도 레벨을 요구하는 픽셀의 수를 세는 단계를 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
7. 제 6항에 있어서, 하나의 상기 빈(bin) 내에 있는 휘도 레벨을 요구하는 픽셀의 수는 미리 설정된 한계 숫자까지 증가하는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
8. 제 6항에 있어서, 픽셀이 요구하는 휘도 레벨은 멀티프라이머리(multiprimary) 표시 시스템에서 max (R, G, B, W)을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제2 값을 계산하는 방법은, 상기 임계 빈(bin)에 포함되는 휘도 레벨들의 범위를 벗어나는 특정 휘도 레벨을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 빈(bin)들은 히스토그램에 정렬되고, 상기 특정 휘도 레벨을 선택하는 단계는,
    상기 임계 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제1 점을 확인하는 단계;
    상기 임계 빈(bin)에 비교되는 다음 상위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 인접한 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 인접한 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i+1])의 교점으로 정의되는 제2 점을 확인하는 단계;
    상기 제1 및 제2 점을 지나는 직선을 그리는 단계;
    상기 직선과 상기 문턱 값 수의 교점으로 정의되는 제3 점을 확인 하는 단계; 및
    상기 제3 점을 기초로 특정 휘도 레벨을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
11. 제 9항에 있어서, 상기 빈(bin)들은 히스토그램에 정렬되고, 상기 특정 휘도 레벨을 선택하는 단계는,
    상기 임계 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제1 점을 확인하는 단계;
    상기 임계 빈(bin)에 포함되는 상위 휘도 레벨과 제1 문턱 값보다 큰 제2 문턱 값 수의 교점으로 정의되는 제2 점을 확인하는 단계;
    상기 제1 및 제2 점을 지나는 직선을 그리는 단계;
    상기 직선과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제3 점을 확인 하는 단계; 및
    상기 제3 점을 기초로 한 특정 휘도 레벨을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법.
12. 제 1항에 있어서, 상기 미리 설정된 빈(bin)의 수로 가능한 휘도 레벨을 나누는 단계는, 디지털 휘도 값을 사용하여 상기 빈(bin)을 정의하는 것을 특징으로 하는 휘도 레벨 선택 방법
13. 영상을 표시하는 표시패널;
    휘도 레벨의 조합을 포함하여 상기 표시패널에 광을 제공하는 백라이트; 및
    백라이트 레벨 선택 모듈을 포함하고,
    상기 백라이트 선택 모듈은,
    가능한 휘도 레벨들을 상기 휘도 레벨의 범위를 포함하는 미리 설정된 개수의 빈(bin)으로 나누는 블록;
    하위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 이웃하는 빈(bin)의 휘도 레벨을 선택함으로써 발생되는 휘도 에러와 연관되는, 상위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 최소한의 빈(bin)에 대한 에러 함수를 결정하는 블록;
    문턱 수를 초과하는 에러 함수를 갖고 상기 문턱 수를 초과하는 에러 함수를 갖는 빈(bin)의 휘도 레벨을 벗어나는 상위 범위를 갖는, 상기 빈(bin)들의 임계 빈(bin)을 확인하는 블록;
    상기 임계 빈(bin)의 휘도 레벨을 기초로 상기 제2 값을 계산하는 블록; 및
    제1 값과 상기 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 블록을 포함하는 표시 시스템.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 백라이트 레벨 선택 모듈은 상기 하나의 빈(bin)에 포함되는 상기 휘도 레벨들의 범위 내에 있는 특정 휘도 레벨을 요구하는 프레임 내의 픽셀의 수를 기초로 빈(bin)의 로컬(local) 극대 값을 결정하는 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
15. 제14 항에 있어서, 상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 블록은, 상기 제1 값과 상기 임계 빈(bin)의 로컬 극대 값 사이의 낮은 값을 선택하는 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
16. 제 13에 있어서, 상기 빈(bin) 내에 있는 픽셀들이 요구하는 휘도 레벨을 기초로 빈(bin)에 대한 평균 휘도 값을 결정하는 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
17. 제 16항에 있어서, 상기 제1 값과 제2 값 중에서 낮은 값을 선택하는 블록은, 상기 제1 값과 상기 임계 빈(bin)의 평균 휘도 값 사이의 낮은 값을 선택하는 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
18. 제 13항에 있어서, 상기 에러 함수 선택 블록은 최소한 하나의 빈(bin)에 포함되는 범위 내에 있는 휘도 레벨을 요구하는 픽셀의 수를 세는 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
19. 제 18항에 있어서, 상기 픽셀의 수를 세를 블록은 미리 설정된 한계 수 까지만 세는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
20. 제 18항에 있어서, 픽셀이 요구하는 휘도 레벨은 멀티프라이머리(multiprimary) 표시 시스템에서 max (R, G, B, W)을 이용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
21. 제 13항에 있어서, 상기 빈(bin)들은 히스토그램에 정렬되고, 상기 특정 휘도 레벨을 선택하는 블록은,
    상기 임계 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제1 점을 확인하는 블록;
    상기 임계 빈(bin)에 비교되는 다음 상위 범위의 휘도 레벨을 포함하는 인접한 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 인접한 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i+1])의 교점으로 정의되는 제2 점을 확인하는 블록;
    상기 제1 및 제2 점을 지나는 직선을 그리는 블록;
    상기 직선과 상기 문턱 값 숫자의 교점으로 정의되는 제3 점을 확인 하는 블록; 및
    상기 제3 점을 기초로 한 특정 휘도 레벨을 결정하는 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
22. 제 13항에 있어서, 상기 빈(bin)들은 히스토그램에 정렬되고, 상기 특정 휘도 레벨을 선택하는 블록은,
    상기 임계 빈(bin)에 포함되는 하위 휘도 레벨과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제1 점을 확인하는 블록;
    상기 임계 빈(bin)에 포함되는 상위 휘도 레벨과 제1 문턱 값보다 큰 제2 문턱 값의 교점으로 정의되는 제2 점을 확인하는 블록;
    상기 제1 및 제2 점을 지나는 직선을 그리는 블록;
    상기 직선과 상기 임계 빈(bin)의 누적 에러 함수(E_sum[i])의 교점으로 정의되는 제3 점을 확인 하는 블록; 및
    상기 제3 점을 기초로 한 특정 휘도 레벨을 결정하는 블록 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.
23. 제 13항에 있어서, 상기 미리 설정된 빈(bin)의 수로 가능한 휘도 레벨을 나누는 블록은, 디지털 휘도 값을 사용하여 상기 빈(bin)을 정의하는 것을 특징으로 하는 표시 시스템.

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