KR20110088050A - Apparatus and mehtod for image qualtiy improving in image display device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An image quality improving device is provided to adjust a contrast value by the state of an image. CONSTITUTION: A dynamic range transform unit changes the dynamic range of an image data. A minimum distribution lower and upper luminance level detectors(24a,24b) detect the minimum distribution lower and upper luminance level. A reverse gamma compensator changes the luminance value according to a gradation value of an image signal. A dynamic range controller(16) changes a contrast curve. A screen driving unit(18) applies the adjusted contrast curve to the image.

Description

영상표시기기의 화질 개선 장치 및 방법{Apparatus and mehtod for image qualtiy improving in image display device}Apparatus and mehtod for image qualtiy improving in image display device}

본 발명은 영상표시기기에 관한 것으로 특히 영상표시기기의 화질 개선을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an image display device, and more particularly, to an apparatus and method for improving the image quality of an image display device.

일반적인 영상표시기기는 TV, 모니터에 영상을 디스플레이하기 위해 사용되는 것으로서, 스스로 빛을 발생시키지 못하기 때문에 별도의 광원으로부터 나오는 빛을 이용하여야 한다. 다라서 이러한 영상표시기기는 액정 패널 후면에 광원을 형성하는 백라이트장치를 구비하여 액정의 움직임에 따라 백라이트장치로부터 나오는 빛의 투과율을 조정함으로써 영상을 표현하도록 구성된다. A general video display device is used to display an image on a TV or a monitor. Since it does not generate light by itself, light from a separate light source should be used. Therefore, the image display device includes a backlight device that forms a light source on the back of the liquid crystal panel, and is configured to display an image by adjusting the transmittance of light emitted from the backlight device according to the movement of the liquid crystal.

최근, 백라이트는 부분적으로 높은 휘도를 요하는 영상을 표현하기 위해 백라이트의 각 부분영역의 밝기조정이 가능하도록 구현되고 있다. 예컨대, 불꽃놀이나 폭발장면과 같은 부분적으로 높은 휘도를 요하는 부분을 갖는 영상인 경우에는 백라이트의 대응 부분영역을 밝게 조정함으로써 LCD 패널에 디스플레이되는 영상이 좀 더 효과적으로 표현되도록 하고 있다.Recently, the backlight has been implemented to adjust the brightness of each partial region of the backlight in order to express an image that requires partially high luminance. For example, in the case of an image having a part requiring a high luminance such as a fireworks display or an explosion scene, the image displayed on the LCD panel is more effectively expressed by adjusting the corresponding portion of the backlight brightly.

그러나 백라이트가 부분영역별로 밝기조정이 이루어짐에 따라 부분영역들 사이에 밝기 차이가 발생하게 되고, 이러한 인접 부분영역과의 밝기 차이로 인한 각 부분영역의 밝기의 증감이 존재하게 된다. 특히, 전체적인 영상이 어둡고 부분적으로 밝은 영상인 경우에는 백라이트의 어두운 부분영역들의 영향으로 백라이트의 밝은 부분영역의 휘도도 감소하여 전체적인 영상이 어두워지게 되므로, 효과적인 명암비를 기대하기 어렵다.However, as the brightness of the backlight is adjusted for each partial region, a brightness difference occurs between the partial regions, and there is an increase or decrease of the brightness of each partial region due to the brightness difference with the adjacent partial regions. In particular, when the overall image is a dark and partially bright image, the brightness of the bright partial region of the backlight is also reduced due to the influence of the dark partial regions of the backlight, so that the overall image is dark, so that it is difficult to expect an effective contrast ratio.

또한 백라이트의 부분영역별 밝기조정을 위해서는 각 부분영역에 따른 밝기값을 적용하게 되는데, 이때 부분영역별 밝기값은 해당 부분영역 영상의 밝기의 평균값, 가중한 평균값, 최대값 등을 이용하여 계산된 값을 부분영역의 밝기를 나타내는 대표값으로 적용하게 된다. 그러나, 평균값을 부분영역의 대표값으로 이용하는 경우에는 해당 부분영역의 밝기특성을 평균적으로 반영하기는 하지만, 입력 영상이 전체적으로 어둡고 부분적으로 밝은 경우에는 영상의 피크(peak) 휘도를 떨어뜨리는 단점이 발생하고, 최대값을 대표값으로 이용하는 경우에는 노이즈에 민감하게 반응하는 단점이 생길 수 있다.In addition, in order to adjust the brightness of each part of the backlight, the brightness value according to each part area is applied, and the brightness value of each part area is calculated by using the average value, weighted average value, maximum value, etc. of the brightness of the corresponding partial area image. The value is applied as a representative value representing the brightness of the partial region. However, when the average value is used as a representative value of the partial region, the brightness characteristics of the partial region are reflected on the average, but when the input image is dark and partially bright, the peak brightness of the image is reduced. In addition, when the maximum value is used as a representative value, there may be a disadvantage in that it is sensitive to noise.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 영상의 화질을 조정하는 경우 영상의 상태를 고려하여 화질 조정 값을 조정하도록 하는 영상표시기기의 화질 개선 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for improving an image quality of an image display apparatus to adjust an image quality adjustment value in consideration of a state of an image when the image quality is adjusted.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외부로부터 영상 데이터를 수신하여 저장하는 프레임 메모리; 상기 메모리와 패널 사이에 접속되어 최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨 정보에 따라 영상 데이터의 다이나믹 레인지를 변환시키는 다이나믹 레인지 변환부; 상기 최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨을 검출하는 최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨 검출부; 상기 다이나믹 레인지가 변환된 동영상 데이터를 역감마 보정하며 영상신호의 계조 값에 따른 휘도 값을 변화시키는 역감마 보정부; 상기 역감마 보정부로 부터 감마 보정되어 입력되는 값에 따라 콘트라스트 곡선을 변환시키는 다이나믹 레인지 조정부; 상기 다이나믹 레인지 조정부로부터 조정된 콘트라스트 곡선을 영상에 적용하여 출력하는 화면 구동부;로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a frame memory for receiving and storing image data from the outside; A dynamic range conversion unit connected between the memory and the panel to convert the dynamic range of the image data according to minimum distribution lower and upper luminance level information; A minimum distribution lower and upper luminance level detector for detecting the minimum and lower luminance levels; An inverse gamma correction unit that inversely gamma corrects the dynamic range converted video data and changes a luminance value according to a gray value of an image signal; A dynamic range adjusting unit converting a contrast curve according to a value input by gamma correction from the inverse gamma correction unit; And a screen driver for applying the contrast curve adjusted from the dynamic range adjusting unit to the image and outputting the contrast curve.

또한 본 발명은 입력 영상에 대하여 최소분포 하위 및 상위 휘도레벨을 각각 검출하는 단계; 상기 검출된 휘도 레벨의 정보에 따라 다이나믹 레인지를 변환하는 단계; 상기 변환된 다이나믹 레인지값에 따라 영상의 콘트라스트 값을 변형하도록 하는 단계; 상기 변형된 콘트라스트 값을 적용하여 입력 영상을 출력하는 단계;로 구성됨을 특징으로 한다. In addition, the present invention comprises the steps of detecting the minimum distribution lower and upper luminance levels with respect to the input image; Converting a dynamic range according to the detected brightness level information; Modifying a contrast value of an image according to the converted dynamic range value; And outputting an input image by applying the modified contrast value.

본 발명에 따른 영상표시기기는 영상의 상태를 확인하고 그에 따른 콘트라스트 값을 조정하도록 함으로써 사용자에게 보다 원 영상과 유사한 고화질의 영상을 제공할 수 있도록 하는데 그 효과가 있다. The image display device according to the present invention has an effect of providing a user with a higher quality image similar to the original image by checking the state of the image and adjusting the contrast value accordingly.

도 1은 다이나믹 레인지 확대 방법을 이용한 영상표시기기의 패널 구동 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 화면 구동부에 대한 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 화질 개선 동작 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 영상의 히스토그램 분포 예시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다이나믹 레인지 조정 곡선 예시도.1 is a panel driving block diagram of an image display apparatus using a dynamic range expansion method.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a screen driver shown in FIG. 1. FIG.
3 is a flowchart illustrating an image quality improvement operation according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a histogram distribution of an image according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a dynamic range adjustment curve according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다이나믹 레인지 확대 방법을 이용한 영상표시기기의 패널 구동 블록도 이다. 1 is a panel driving block diagram of an image display apparatus using a dynamic range expansion method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 영상표시기기는 프레임 메모리(14), 하위 및 상위 레벨 히스토그램 검출부(22a, 22b), 최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨값 결정부(24a, 24b), 다이나믹 레인지 조정부(16) 및 화면 구동부(18)를 구비한다. Referring to FIG. 1, the image display apparatus includes a frame memory 14, lower and upper level histogram detectors 22a and 22b, minimum distribution lower and upper luminance level value determination units 24a and 24b, and dynamic range adjusting unit 16. And a screen driver 18.

프레임 메모리(14)는 입력라인(12)으로부터의 데이터를 한 프레임 단위로 j장하여 다이나믹 레인지 조정부(16)에 공급한다. The frame memory 14 stores j data from the input line 12 in units of one frame and supplies it to the dynamic range adjusting unit 16.

하위 및 상위 레벨의 히스토그램 검출부(22a, 22b)는 입력라인(12)으로부터의 데이터를 한 프레임 단위로 각 레벨에 대한 하위 및 상위 레벨에 대한 히스토그램을 검출하게 된다. 이는 먼저 한 프레임의 입력 화면에 대한 레벨의 전체분포를 구한다. 전체적인 분포를 바탕으로 입력 데이터에 대한 휘도 레벨의 분포값인 히스토그램을 도 4에서와 같이 검출하게 된다. The histogram detectors 22a and 22b of the lower and upper levels detect histograms of the lower and upper levels for each level based on data from the input line 12 in one frame unit. This first finds the total distribution of levels for the input screen of one frame. Based on the overall distribution, a histogram, which is a distribution value of luminance levels of input data, is detected as shown in FIG. 4.

최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨값 결정부(24a, 24b)는 임의로 설정된 기준 비율을 정하고 검출된 하위 및 상위 레벨의 히스토그램을 통해 휘도 레벨 분포가 적은 하위 및 상위 휘도 레벨을 결정한다. The minimum distribution lower and upper luminance level value determination units 24a and 24b determine an arbitrarily set reference ratio and determine lower and upper luminance levels having less luminance level distribution through histograms of the detected lower and upper levels.

최소 분포 하위 및 상의 레벨값 결정부(24a, 24b)는 임의로 설정된 기준 비율을 정하고 검출된 하위 및 상위 레벨의 히스토그램을 통해 휘도 레벨 분포가 적은 하위 및 상위 레벨을 결정한다. The minimum distribution lower and upper level value determination units 24a and 24b determine an arbitrarily set reference ratio and determine lower and upper levels having less luminance level distribution through histograms of the lower and upper levels detected.

다이나믹 레인지 조정부(16)는 프레임 메모리(14)로부터 입력된 데이터, 최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨값을 이용하여 입력 데이터의 다이나믹 레인지를 확대한다. 이러한 다이나믹 레인지 조정부(16)는 확대된 다이나믹 레인지를 가지는 입ㄹㄱ 데이터를 화면 구동부(18)에 공급한다.The dynamic range adjusting unit 16 enlarges the dynamic range of the input data by using the data input from the frame memory 14, the minimum distribution lower and upper luminance level values. The dynamic range adjusting unit 16 supplies input data having an enlarged dynamic range to the screen driver 18.

화면 구동부(18)는 다이나믹 레인지 조정부(16)로부터 입력되는 디지털 신호를 보정하여 화면 구동부(18)에 공급한다. 이를 위해 화면 구동부(18)는 도 2에서와 같이 제 1역감마 보정부(32), 이득제어부(24), 오차 확산부(36), 서브필드 매핑부(38) 및 데이터 정렬부(40), 제2역감마 보정부(33), APL(Anerage Picture Level)부(44), 파형 발생부(46) 및 패널(48)을 구비한다. The screen driver 18 corrects the digital signal input from the dynamic range adjuster 16 and supplies it to the screen driver 18. To this end, the screen driver 18 includes the first inverse gamma correction unit 32, the gain control unit 24, the error diffusion unit 36, the subfield mapping unit 38, and the data alignment unit 40 as shown in FIG. 2. And a second reverse gamma correction unit 33, an APL (Anerage Picture Level) unit 44, a waveform generator 46, and a panel 48.

제 1 및 제2 역감마 보정부(32, 33) 는 다이나믹 레인지 조정부(16)로부터 입력된 비디오 신호를 역감마 보정하여 영상신호의 계조값 따른 휘도값을 선형적으로 변환시킨다.   The first and second inverse gamma correction units 32 and 33 perform inverse gamma correction on the video signal input from the dynamic range adjusting unit 16 to linearly convert luminance values according to grayscale values of the image signal.

APL부(44)는 제2역감마 보정부(33)에 의해 보정된 비디오 데이터를 입력받아 서스테인 펄스 수를 조절하기 위한 N단계 신호를 발생한다. 이득제어부(34)는 제1 역감마 보정부(32)에서 보정된 비디오 신호를 유효이득만큼 증폭시킨다. The APL unit 44 receives the video data corrected by the second inverse gamma correction unit 33 and generates an N-stage signal for adjusting the number of sustain pulses. The gain controller 34 amplifies the video signal corrected by the first inverse gamma correction unit 32 by an effective gain.

오차 확산부(36)는 셀의 오차성분을 인접한 셀 들로 확산시킴으로써, 휘도값을 미세하게 조정한다. 서브필드 매핑부(38)는 오차 확산부(36)로부터 보정된 비디오 데이터를 서브필드별로 재할당한다.The error diffusion unit 36 finely adjusts the luminance value by diffusing an error component of the cell into adjacent cells. The subfield mapping unit 38 reallocates the video data corrected by the error diffusion unit 36 for each subfield.

데이터 정렬부(40)는 패널(48)에 공급될 수 있도록 비디오 신호를 정렬하여 어드레스 구동 집적회로로 비디오 신호를 공급한다. The data aligner 40 aligns the video signal to be supplied to the panel 48, and supplies the video signal to the address driving integrated circuit.

파형 발생부(46)는 APL부(44)로부터 입력된 N단계 신호에 의해 타이밍 제어신호를 생성하고 생성된 타이밍 제어신호를 패널(48)의 어드레스 구동IC, 스캔 구동 IC 및 서스테인 구동IC로 공급한다. The waveform generator 46 generates a timing control signal based on the N-stage signal input from the APL unit 44 and supplies the generated timing control signal to the address driver IC, scan driver IC, and sustain driver IC of the panel 48. do.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 화질 개선 동작 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 제어부는 외부로부터 수신되는 영상데이터의 입력을 감지하고(305단계) 상기 입력된 영상신호에 대하여 각 부분영역 밝기를 조정을 위한 대표 휘도 값을 계산한다.(310단계) 상기 계산된 휘도 값은 한 프레임의 입력 화면에 대한 휘도 레벨의 전체적인 분포를 구한다. 전체적인 휘도 레벨 분포를 바탕으로 하여 1 내지 255 휘도 레벨의 분포수인 히스토그램의 비율을 알 수 있게 된다.(315단계)3 is a flowchart illustrating an image quality improvement operation according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the controller detects an input of image data received from the outside (step 305) and calculates a representative luminance value for adjusting brightness of each partial region with respect to the input image signal (step 310). The calculated luminance value obtains the overall distribution of the luminance levels for the input screen of one frame. Based on the overall luminance level distribution, the ratio of the histogram which is the distribution number of 1 to 255 luminance levels can be known (step 315).

히스토그램 분포 비율을 기준으로 최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨을 결정하고 그에 따른 임계치를 설정한다. 상기 결정된 임계치에 따라 다이나믹 레인지를 변환(320단계)하여 감마를 보정하게 된다.(325단계) 도 5에서와 같이 상기 휘도에 히스토그램 분포율에 따라 콘트라스트의 조정을 위한 커브가 결정되며 상기 결정된 커브 곡성으로 영상의 콘트라스트가 조정되게 된다. 이에 따라 영상의 콘트라스트가 개선되어 밝은 부분은 좀 더 밝게 표시되고 어두운 부분은 좀 더 어둡게 표시되도록 할 수 있다.
The lower and upper luminance levels of the minimum distribution are determined based on the histogram distribution ratio, and thresholds are set accordingly. The gamma is corrected by converting the dynamic range according to the determined threshold (step 320). (Step 325) As shown in FIG. The contrast of the image is adjusted. As a result, the contrast of the image may be improved to display brighter parts brighter and darker parts darker.

Claims (6)

외부로부터 영상 데이터를 수신하여 저장하는 프레임 메모리;
상기 메모리와 패널 사이에 접속되어 최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨 정보에 따라 영상 데이터의 다이나믹 레인지를 변환시키는 다이나믹 레인지 변환부;
상기 최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨을 검출하는 최소분포 하위 및 상위 휘도 레벨 검출부;
상기 다이나믹 레인지가 변환된 동영상 데이터를 역감마 보정하며 영상신호의 계조 값에 따른 휘도 값을 변화시키는 역감마 보정부;
상기 역감마 보정부로 부터 감마 보정되어 입력되는 값에 따라 콘트라스트 곡선을 변환시키는 다이나믹 레인지 조정부;
상기 다이나믹 레인지 조정부로부터 조정된 콘트라스트 곡선을 영상에 적용하여 출력하는 화면 구동부;로 구성됨을 특징으로 하는 영상표시기기의 화질 개선 장치. A frame memory for receiving and storing image data from the outside;
A dynamic range conversion unit connected between the memory and the panel to convert the dynamic range of the image data according to minimum distribution lower and upper luminance level information;
A minimum distribution lower and upper luminance level detector for detecting the minimum and lower luminance levels;
An inverse gamma correction unit that inversely gamma corrects the dynamic range converted video data and changes a luminance value according to a gray value of an image signal;
A dynamic range adjusting unit converting a contrast curve according to a value input by gamma correction from the inverse gamma correction unit;
And a screen driver for applying the contrast curve adjusted by the dynamic range adjusting unit to the image and outputting the contrast curve. 제 1항에 있어서, 상기 프레임 메모리부는 상기 입력되는 영상을 하나의 프레임 단위로 저장하도록 함을 특징으로 하는 영상표시기기의 화질 개선 장치. The apparatus of claim 1, wherein the frame memory unit stores the input image in one frame unit. 제 1항에 있어서, 상기 다이나믹 레인지를 조정부는 상기 영상의 히스토그램 분포에 따라 최소분포 하위 및 상이 휘도레벨을 이용하여 영상의 콘트라스트 곡선을 결정하도록 함을 특징으로 하는 영상표시기기의 화질 개선 장치. The apparatus of claim 1, wherein the dynamic range adjusting unit is configured to determine a contrast curve of an image using a minimum distribution lower and different luminance levels according to a histogram distribution of the image. 입력 영상에 대하여 최소분포 하위 및 상위 휘도레벨을 각각 검출하는 단계;
상기 검출된 휘도 레벨의 정보에 따라 다이나믹 레인지를 변환하는 단계;
상기 변환된 다이나믹 레인지 값에 따라 영상의 콘트라스트 값을 변형하도록 하는 단계;
상기 변형된 콘트라스트 값을 적용하여 입력 영상을 출력하는 단계;로 구성됨을 특징으로 하는 영상표시기기에서 화질 개선 방법. Detecting minimum and lower luminance levels of the input image, respectively;
Converting a dynamic range according to the detected brightness level information;
Modifying a contrast value of an image according to the converted dynamic range value;
And outputting an input image by applying the modified contrast value. 제 4항에 있어서, 상기 입력 영상은 하나의 프레임에 대하여 휘도 레벨에 대한 히스토그램을 분석하도록 함을 특징으로 하는 영상표시기기에서 화질 개선 방법. The method of claim 4, wherein the input image is analyzed by analyzing a histogram of luminance levels with respect to one frame. 제 4항에 있어서, 상기 입력 영상에 대한 다이나믹 레인지 조정은 입력 영상의 히스토그램 분석에 따라 최소분포 하위 및 상위 휘도레벨을 이용하여 콘트라스트 곡선을 조정하도록 함을 특징으로 하는 영상표시기기에서 화질 개선 방법.
The method of claim 4, wherein the dynamic range adjustment of the input image is performed by adjusting a contrast curve using a minimum distribution lower and upper luminance levels according to histogram analysis of the input image.
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