KR20160007322A - 이미지 처리 장치와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치는 장면 전환(scene change) 이전의 제1이미지 데이터에 상응하는 제1톤 매핑 함수의 초기 이득 값이 상기 장면 전환 이후의 제2이미지 데이터에 상응하는 제2톤 매핑 함수의 목표 이득 값과 일치할 때까지, 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 선형적으로 조절하는 이득 제어기, 및 상기 조절된 초기 이득 값에 기초하여 생성되는 톤 매핑 함수와 기준 함수를 이용하여, 최종 톤 매핑 함수를 생성하는 데이터 처리 블록을 포함하고, 상기 톤 매핑 함수는 상기 조절된 초기 이득 값을 이용하여 생성된 1차 함수이고, 상기 기준 함수의 차수는 상기 톤 매핑 함수의 차수보다 크다.

Description

이미지 처리 장치와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템{IMAGE PROCESSING DEVICE AND IMAGE PROCESSING SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 이미지 처리 장치에 관한 것으로, 특히 톤 매핑 컨트롤(tone mapping control)과 백라이트 유닛(backlight unit) 제어 시에 화질 열화를 최소화하고 전력 소모를 감소시킬 수 있는 이미지 처리 장치와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템에 관한 것이다.
이미지 처리 장치가 패널의 밝기를 백라이트 유닛(backlight unit)과 감마 조정 곡선에 의해 적절하게 조절할 수 있다면 두 가지 큰 이점을 얻을 수 있다. 첫째로, 어두운 환경에서의 과도한 양의 백라이트 빛을 줄임으로써 소비전력을 감소시킬 수 있다. 둘째로, 태양광 아래에서 패널의 밝기를 더 밝게 하고 디스플레이되는 이미지에 따라 감마 곡선을 조정함으로써 더 나은 시인성을 확보할 수 있다.
CABC(contents-based adaptive backlight control)는 LCD의 화상 정보에 따라 이미지의 감마와 백라이트 빛을 조절하여 소비전력을 감소시킬 수 있다.
일반적으로 CABC는 이미지의 밝기 정보를 히스토그램 방법 등으로 산술적으로 간단히 구한 후, 내부의 이득(gain) 설정 공식에 따라 상기 이미지 밝기 정보에 상응하는 이득을 설정하고, 이미지 데이터에 이득 설정치를 곱하여 출력하는 방식을 사용한다. 이때, 이미지의 밝기 증가율인 이득은 화질이나 소비전력 절감 등과 직결되는 가장 중요한 설정치로서, 이득이 늘어날수록 소비전력의 절감 효과가 늘어나는 대신에 화질 열화가 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 톤 매핑 컨트롤과 백라이트 유닛 제어 시에 화질 열화를 최소화하고 소모 전력을 감소시킬 수 있는 이미지 처리 장치와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치는 장면 전환(scene change) 이전의 제1이미지 데이터에 상응하는 제1톤 매핑 함수의 초기 이득 값이 상기 장면 전환 이후의 제2이미지 데이터에 상응하는 제2톤 매핑 함수의 목표 이득 값과 일치할 때까지, 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 선형적으로 조절하는 이득 제어기, 및 상기 조절된 초기 이득 값에 기초하여 생성되는 톤 매핑 함수와 기준 함수를 이용하여, 최종 톤 매핑 함수를 생성하는 데이터 처리 블록을 포함하고, 상기 톤 매핑 함수는 상기 조절된 초기 이득 값을 이용하여 생성된 1차 함수이고, 상기 기준 함수의 차수는 상기 톤 매핑 함수의 차수보다 크다.
상기 이미지 처리 장치는, 상기 제1이미지 데이터를 제1이미지 카테고리로 분류하고, 상기 제2이미지 데이터를 제2이미지 카테고리로 분류하는 이미지 분류기를 더 포함하고, 상기 초기 이득 값은 상기 제1이미지 카테고리에 상응하고, 상기 목표 이득 값은 상기 제2이미지 카테고리에 상응할 수 있다.
상기 이득 제어기는, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값보다 작을 때, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값에 도달하도록, 상기 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 증가시킬 수 있다.
상기 이득 제어기는, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값보다 클 때, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값에 도달하도록, 상기 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 감소시킬 수 있다.
상기 이득 제어기는, 상기 목표 이득 값이 상기 초기 이득 값에 상기 디밍 스텝 값을 가산하여 생성된 제1값과 상기 초기 이득 값에 상기 디밍 스텝 값을 감산하여 생성된 제2값 사이일 때, 상기 초기 이득 값을 상기 목표 이득 값으로 결정할 수 있다.
상기 최종 톤 매핑 함수는, 상기 제2이미지 데이터의 초기 값부터 상기 제2이미지 데이터의 제1값까지는 상기 톤 매핑 함수와 동일하며, 상기 제1값부터 상기 제2이미지 데이터의 최종 값까지는 상기 기준 함수와 동일하고, 상기 제1값은 상기 톤 매핑 함수와 상기 기준 함수의 교점에 상응하는 상기 제2이미지 데이터의 값일 수 있다.
상기 데이터 처리 블록은, 제1비트 값을 갖는 상기 제2이미지 데이터를 상기 제1비트 값보다 큰 제2비트 값을 갖는 확장 이미지 데이터로 변환하는 비트 확장기와, 상기 확장 이미지 데이터, 상기 조절된 초기 이득 값, 및 상기 기준 함수를 이용하여 상기 최종 톤 매핑 함수를 생성하고, 상기 확장 이미지 데이터와 상기 최종 톤 매핑 함수를 이용하여 최종 이미지 데이터를 생성하는 톤 매핑 함수 제어 블록와, 상기 최종 이미지 데이터를 상기 제1비트 값을 갖는 출력 이미지 데이터로 변환하고, 상기 출력 이미지 데이터를 출력하는 디더링 블록을 포함할 수 있다.
상기 디밍 스텝 값은 프로그램 가능한 값(programmable value)일 수 있다.
상기 기준 함수는 상기 제2이미지 데이터의 화질 열화를 최소화할 수 있는 값들을 저장하는 룩-업 테이블(look-up table)을 이용하여 생성될 수 있다.
상기 이미지 분류기는, 상기 제1이미지 데이터에 대한 제1휘도 히스토그램을 생성하고, 상기 제2이미지 데이터에 대한 제2휘도 히스토그램을 생성하는 히스토그램 생성기와, 상기 제1휘도 히스토그램으로부터 상기 제1이미지 데이터에 대한 제1특징점들을 추출하고, 상기 제2휘도 히스토그램으로부터 상기 제2이미지 데이터에 대한 제2특징점들을 추출하는 특징 추출기와, 상기 제1특징점들을 이용하여 상기 제1이미지 데이터를 제1이미지 카테고리로 분류하고, 상기 제2특징점들을 이용하여 상기 제2이미지 데이터를 제2이미지 카테고리로 분류하는 이미지 카테고리 선택기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 시스템은 디스플레이, 및 상기 디스플레이로 출력 이미지 데이터를 출력하는 이미지 처리 장치를 포함하고, 상기 이미지 처리 장치는, 장면 전환(scene change) 이전의 제1이미지 데이터에 상응하는 제1톤 매핑 함수의 초기 이득 값이 상기 장면 전환 이후의 제2이미지 데이터에 상응하는 제2톤 매핑 함수의 목표 이득 값과 일치할 때까지, 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득값을 선형적으로 조절하는 이득 제어기, 및 상기 조절된 초기 이득 값에 기초하여 생성되는 톤 매핑 함수와 기준 함수을 이용하여 최종 톤 매핑 함수를 생성하고, 상기 최종 톤 매핑 함수를 이용하여 생성된 상기 출력 이미지 데이터를 출력하는 데이터 처리 블록을 포함하고, 상기 톤 매핑 함수는 상기 조절된 초기 이득 값을 이용하여 생성된 1차 함수이고, 상기 기준 함수의 차수는 상기 톤 매핑 함수의 차수보다 크다.
상기 이득 제어기는, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값보다 작을 때, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값에 도달하도록, 상기 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 증가시키고, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값보다 클 때, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값에 도달하도록, 상기 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 감소시킬 수 있다.
상기 최종 톤 매핑 함수는, 상기 제2이미지 데이터의 초기 값부터 상기 제2이미지 데이터의 제1값까지 상기 톤 매핑 함수와 동일하며, 상기 제1값부터 상기 제2이미지 데이터의 최종 값까지 상기 기준 함수와 동일하고, 상기 제1값은 상기 톤 매핑 함수와 상기 기준 함수의 교점에 상응하는 상기 제2이미지 데이터의 값일 수 있다.
상기 데이터 처리 블록은, 제1비트 값을 갖는 상기 제2이미지 데이터를 상기 제1비트 값보다 큰 제2비트 값을 갖는 확장 이미지 데이터로 변환하는 비트 확장기와, 상기 확장 이미지 데이터, 상기 조절된 초기 이득 값, 및 상기 기준 함수를 이용하여 상기 최종 톤 매핑 함수를 생성하고, 상기 확장 이미지 데이터와 상기 최종 톤 매핑 함수를 이용하여 최종 이미지 데이터를 생성하는 톤 매핑 함수 제어 블록과, 상기 최종 이미지 데이터를 상기 제1비트 값을 갖는 출력 이미지 데이터로 변환하고, 상기 출력 이미지 데이터를 출력하는 디더링 블록을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 처리 장치는 장면 전환 이전의 제1이미지 데이터에 상응하는 백라이트 제어를 위한 초기 이득 값이 상기 장면 전환 이후의 제2이미지 데이터에 상응하는 상기 백라이트 제어를 위한 목표 이득 값과 일치할 때까지, 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 선형적으로 조절하는 이득 제어기, 및 상기 조절된 초기 이득 값을 이용하여 백라이트 제어 신호를 출력하는 백라이트 컨트롤러를 포함한다.
상기 이미지 처리 장치는 상기 제1이미지 데이터를 제1이미지 카테고리로 분류하고, 상기 제2이미지 데이터를 제2이미지 카테고리로 분류하는 이미지 분류기를 더 포함하고, 상기 초기 이득 값은 상기 제1이미지 카테고리에 상응하고, 상기 목표 이득 값은 상기 제2이미지 카테고리에 상응할 수 있다.
상기 이득 제어기는, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값보다 작을 때, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값에 도달하도록 상기 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 증가시킬 수 있다.
상기 이득 제어기는, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값보다 클 때, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값에 도달하도록 상기 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 감소시킬 수 있다.
상기 이득 제어기는, 상기 목표 이득 값이 상기 초기 이득 값에 상기 디밍 스텝 값을 가산하여 생성된 제1값들과 상기 초기 이득 값에 상기 디밍 스텝 값을 감산하여 생성된 제2값들 사이일 때, 상기 초기 이득 값을 상기 목표 이득 값과 일치하도록 조절할 수 있다.
상기 디밍 스텝 값은 프로그램 가능한 값(programmable value)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 이미지 처리 장치는 톤 매핑 컨트롤과 백라이트 유닛 제어 시에 화질 열화를 최소화하고 소모 전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 처리 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 분류기의 구체적인 블록도이다.
도 3은 2에 도시된 이미지 분류기로 입력되는 이미지 데이터에 대한 휘도 히스토그램의 일 실시 예를 나타낸다.
도 4는 도 2에 도시된 이미지 범위 선택기의 작동을 설명하기 위한 이미지 카테고리의 타입들을 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 이득 제어기의 구체적인 블록도이다.
도 6은 도 1에 도시된 이득 제어기의 작동을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 도 1에 도시된 이득 제어기의 작동을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 도 1에 도시된 이득 제어기의 작동의 일 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 9는 도 1에 도시된 이득 제어기의 작동의 다른 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 도 1에 도시된 데이터 처리 블록의 구체적인 블록도이다.
도 11은 도 1에 도시된 데이터 처리 블록의 작동을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 도 1에 도시된 데이터 처리 블록이 최종 톤 매핑 함수를 생성하는 방법의 일 실시 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 도 1에 도시된 데이터 처리 블록이 최종 톤 매핑 함수를 생성하는 방법의 다른 실시 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 처리 시스템의 블록도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이미지 처리 시스템의 블록도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이미지 처리 시스템의 블록도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 처리 시스템의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 처리 시스템(10)은 TV 또는 휴대용 전자 장치로 구현될 수 있다. 상기 휴대용 전자 장치는 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), 모바일 인터넷 장치(mobile internet device(MID)), 웨어러블 컴퓨터, 사물 인터넷(internet of things(IoT)) 장치, 또는 만물 인터넷(internet of everything(IoE)) 장치로 구현될 수 있다.
이미지 처리 시스템(10)은 이미지 처리 장치(100)와 디스플레이(200)를 포함한다. 이미지 처리 장치(100)는 집적 회로, 시스템 온 칩(system on chip(SoC)), 애플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 모바일 AP, 또는 디스플레이 (200)를 구동할 수 있는 디스플레이 드라이버 IC로 구현될 수 있다.
이미지 처리 장치(100)는 수신 인터페이스(110), 이미지 분류기(120), 이득 제어기(130), 백라이트 컨트롤러(140), 데이터 처리 블록(150), 및 디스플레이 구동 회로(160)를 포함할 수 있다.
실시 예들에 따라, 이미지 처리 장치(100)는 디스플레이(200)에 포함되거나, 상기 디스플레이(200)를 포함하는 단말기에 포함될 수 있다. 이미지 처리 장치 (100)는, 상기 디스플레이의 전력 모드와 입력 이미지(input image)의 휘도 분포 특성에 따라서, 상기 입력 이미지의 휘도를 조절할 수 있다.
이미지 처리 장치(100)는, 수신 인터페이스(110)를 통해, 현재 이미지 데이터(IDATA)를 수신한다. 이미지 분류기(120)는 현재 이미지 데이터(IDATA)에 대한 이미지 카테고리(image category)를 결정할 수 있다.
이때, 이미지 카테고리는 현재 이미지 데이터(IDATA)의 휘도 분포 특성을 대표할 수 있는 모델(model)을 의미하고, 상기 이미지 카테고리의 종류와 개수는 미리 설정될 수 있다. 예컨대, 복수의 이미지 데이터 사이에서 장면 전환(scene change)이 발생할 때, 상기 이미지 카테고리가 바뀔 수 있다. 그러나, 복수의 이미지 데이터 사이에서 장면 전환이 없을 때, 상기 이미지 카테고리는 유지될 수 있다.
실시 예에 따라, 이미지 처리 장치(100)는, 현재 이미지 데이터(IDATA)에서 장면 전환이 이루어졌는지의 여부에 따라, 현재 이미지 데이터(IDATA)의 이미지 카테고리를 결정하고, 결정된 이미지 카테고리에 적절한 톤 매핑 함수(tone mapping function)를 적용하여 현재 이미지 데이터(IDATA)의 밝기를 향상시킬 수 있다.
이때, 톤 매핑 함수(TMF)는 저-전력 모드에서 각 이미지 카테고리에 속하는 이미지의 휘도를 조절하기 위한 최적화된 패턴을 나타내는 함수이다. 출력 휘도 값은 상기 톤 매핑 함수와 입력 휘도 값에 따라 결정될 수 있다. 실시 예에 따라, 톤 매핑 함수(TMF)는 미리 결정되어 레지스터(미도시)에 저장될 수 있다.
이미지 분류기(120)는 장면 전환이 발생하기 이전의 제1이미지 데이터(이하, '이전 이미지 데이터'라 한다)를 제1이미지 카테고리로 분류하고, 상기 장면 전환이 발생한 이후의 제2이미지 데이터(이하, '현재 이미지 데이터'라 한다.)를 제2이미지 카테고리로 분류할 수 있다. 그러나, 장면 전환이 발생하지 않을 때, 이전 이미지 데이터에 상응하는 제1이미지 카테고리와 현재 이미지 데이터에 상응하는 제2이미지 카테고리는 서로 동일할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 도 1에 도시된 이득 제어기의 작동을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1과 도 6을 참조하면, 이득 제어기(130)는 현재 이미지 데이터(IDATA)를 이미지 분류기(120)로부터 수신하고, 이미지 분류기(120)에 의해 결정된 이미지 카테고리 정보(CA)에 상응하는 이득 값을 디밍 스텝 값(DS)을 이용하여 선형적으로 조절할 수 있다.
이때, 이득 값은 톤 매핑 함수(TMF)의 이득 값 및/또는 백라이트(backlight) 제어를 위한 이득 값을 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 디밍 스텝 값(DS)은 현재 이미지 데이터(IDATA)의 타입에 따라 이득 제어기(130)에 미리 설정된 값일 수 있다. 실시 예들에 따라, 디밍 스텝 값(DS)은 프로그램 가능한 값(programmable value)일 수 있다.
실시 예에 따라, 이득 제어기(130)는, 제1이미지 카테고리에 상응하는 톤 매핑 함수의 초기 이득 값(IG)이 제2이미지 카테고리에 상응하는 톤 매핑 함수의 목표 이득 값(TG)과 일치할 때까지, 디밍 스텝 값(DS)을 이용하여 초기 이득 값(IG)을 선형적으로 조절할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 이득 제어기(130)는, 제1이미지 카테고리에 상응하는 백라이트 제어를 위한 초기 이득 값(IG)이 제2이미지 카테고리에 상응하는 백라이트 제어를 위한 목표 이득 값(TG)과 일치할 때까지, 디밍 스텝 값(DS)을 이용하여 초기 이득 값(IG)을 선형적으로 조절할 수 있다.
본 명세서에서 이득 제어기(130)의 구체적인 작동 방법은 도 5부터 도 9를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
백라이트 컨트롤러(140)는 백라이트 제어 신호(BC)를 디스플레이(200) 내부에 구현된 백라이트 유닛 제어 회로(미도시)로 출력한다. 상기 백라이트 유닛 제어 회로는, 백라이트 제어 신호(BC)를 이용하여, 백라이트 유닛(backlight unit)을 제어할 수 있다.
이때, 백라이트 컨트롤러(140)는, 백라이트를 위한 초기 이득 값이 백라이트 제어를 위한 목표 이득 값(TG)에 도달할 때까지, 상기 초기 이득 값을 조절하고, 조절된 초기 이득 값을 이용하여 백라이트 제어 신호(BC)를 생성할 수 있다.
데이터 처리 블록(150)은, 톤 매핑 함수(도 11의 MTMF)와 기준 함수(도 11의 RC)을 이용하여, 최종 톤 매핑 함수(도 12의 FTMF)를 생성할 수 있다.
톤 매핑 함수(도 11의 MTMF)는, 이득 제어기(130)에 의해 선형적으로 조절된 톤 매핑 함수의 초기 이득 값(TFG)에 기초하여, 생성될 수 있다. 톤 매핑 함수(도 11의 MTMF)는 조절된 초기 이득 값(TFG)을 이용하여 생성된 1차 함수일 수 있다.
기준 함수(도 11의 RC)는, 효과적인 이미지 재현을 위해 각 입력 이미지에 공통적으로 적용될 수 있는 함수로서, 데이터 처리 블록(150)에 미리 설정될 수 있다. 이때, 기준 함수의 차수(도 11의 RC)는 톤 매핑 함수의 차수(도 11의 MTMF)보다 클 수 있다. 실시 예에 따라, 기준 함수(도 11의 RC)는 현재 이미지 데이터(IDATA)의 화질 열화를 최소화할 수 있는 값들을 저장하는 룩-업 테이블(look-up table)을 이용하여 생성될 수 있다.
도 1, 도 11, 및 도 12를 참조하면, 최종 톤 매핑 함수(FTMF)는, 현재 이미지 데이터(IDATA)의 초기 값(예컨대, '0')부터 현재 이미지 데이터(IDATA)의 제1값 (CPV)까지, 톤 매핑 함수(MTMF)와 동일하고, 제1값(CPV)부터 현재 이미지 데이터(IDATA)의 최종 값(예컨대, "1")까지 기준 함수(RC)와 동일하다. 따라서, 최종 톤 매핑 함수(FTMF)는 두 개의 함수들(MTMF와 RC)에 기초하여 결정될 수 있다.
이때, 제1값(CPV)은 톤 매핑 함수(MTMF)와 기준 함수(RC)의 교점(CPn)에 상응하는 현재 이미지 데이터(IDATA)의 값을 의미한다.
본 명세서에서 데이터 처리 블록(150)의 구체적인 작동 방법은 도 10 내지 도 13을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
디스플레이 구동 회로(160)는 데이터 처리 블록(150)으로부터 출력된 디더된 (dithered) 출력 데이터(DDATA)를 수신하고, 수신된 디더된 출력 데이터(DDATA)를 디스플레이(200)로 출력한다.
디스플레이(200)는, 이미지 처리 장치(100)로부터 출력된 백라이트 제어 신호(BC)를 이용하여, 디더된 출력 데이터(DDATA)를 디스플레이한다. 예컨대, 디스플레이(200)는 백라이트 유닛(backlight unit)을 포함하는 LCD(liquid crystal display)로 구현될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 이미지 분류기의 구체적인 블록도이다. 도 3은 2에 도시된 이미지 분류기로 입력되는 이미지 데이터에 대한 휘도 히스토그램의 일 실시 예를 나타내고, 도 4는 도 2에 도시된 이미지 범위 선택기의 작동을 설명하기 위한 이미지 카테고리의 타입들을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 이미지 분류기(120)는 히스토그램 생성기(121), 특징 추출기(123), 및 이미지 카테고리 선택기(125)를 포함한다.
이미지 분류기(120)는, 현재 이미지 데이터(IDATA)의 휘도 분포에 따라, 현재 이미지 데이터(IDATA)의 이미지 카테고리를 복수의 이미지 카테고리들 중에서 어느 하나로 분류하고, 분류 결과에 따라 이미지 카테고리 정보(CA)를 생성한다. 예컨대, 이미지 분류기(120)는 현재 이미지 데이터(IDATA)의 휘도 히스토그램(BHG)을 이용하여 현재 이미지 데이터(IDATA)의 이미지 카테고리를 복수의 이미지 카테고리들 중에서 어느 하나로 분류하고, 분류 결과에 따라 이미지 카테고리 정보(CA)를 생성할 수 있다.
또한, 이미지 분류기(120)는 현재 이미지 데이터(IDATA)를 이득 제어기(130)로 전송할 수 있다.
예컨대, 이미지 분류기(120)는 이전 이미지 데이터에 대한 제1휘도 히스토그램을 생성하고, 현재 이미지 데이터(IDATA)에 대한 제2휘도 히스토그램(BHG)을 생성할 수 있다.
이미지 분류기(120)는 상기 제1휘도 히스토그램으로부터 상기 이전 이미지 데이터에 대한 제1특징점들을 추출하고, 제2휘도 히스토그램(BHG)으로부터 현재 이미지 데이터(IDATA)에 대한 제2특징점들을 추출할 수 있다.
이미지 분류기(120)는 상기 제1특징점들을 이용하여 상기 이전 이미지 데이터를 제1이미지 카테고리로 분류하고, 상기 제2특징점들을 이용하여 현재 이미지 데이터 (IDATA)를 제2이미지 카테고리로 분류할 수 있다.
히스토그램 생성기(121)는 현재 이미지 데이터(IDATA)의 휘도 분포를 나타내는 휘도 히스토그램(BHG)을 생성할 수 있다. 휘도 히스토그램(BHG)을 생성하기 위해서, 히스토그램 생성기(121)는 현재 이미지 데이터(IDATA)에 포함된 픽셀들 각각의 휘도 값을 계산해야 한다.
도 3을 참조하면, 휘도 히스토그램의 가로축은 휘도 값을 나타내고, 상기 휘도 히스토그램의 세로축은 각 휘도 값에 대응하는 빈도 수를 나타낸다.
휘도 히스토그램의 가로축은 하위 대역(LB), 중간 대역(MB), 및 상위 대역 (HB)으로 나뉠 수 있다. 대역들 사이의 경계는 휘도 히스토그램의 특징을 가장 잘 분류할 수 있는 값으로 설정될 수 있다.
특징 추출기(123)는 히스토그램 생성기(121)에 의해 생성된 휘도 히스토그램 (BHG)의 특징점들을 추출할 수 있다. 휘도 히스토그램(BHG)의 특징점들은 현재 이미지 데이터(IDATA)가 속하는 이미지 카테고리를 결정하기 위해서 사용될 수 있는 파라미터 값들(PAV)을 의미할 수 있다.
예컨대, 파라미터 값들(PAV)은 하위 대역(LB)에 포함되는 픽셀의 개수, 중간 대역(MB)에 포함되는 픽셀의 개수, 상위 대역(HB)에 포함되는 픽셀의 개수, 현재 이미지 데이터(IDATA) 전체에 대한 평균 휘도 값, 및/또는 휘도 히스토그램(BHG)에서 휘도 값의 동적 범위(DR)일 수 있다.
이미지 카테고리 선택기(125)는 파라미터 값들(PAV)을 특징 추출기(123)로부터 수신하고, 파라미터 값들(PAV)을 이용하여 현재 이미지 데이터(IDATA)의 특징과 가장 가까운 특징을 갖는 이미지 카테고리를 복수의 이미지 카테고리들로부터 선택하고, 선택의 결과에 따라 이미지 카테고리를 나타내는 이미지 카테고리 정보(CA)를 이득 제어기(130)로 출력한다.
도 4는 이미지 카테고리 선택기(125)에서 선택될 수 있는 이미지 카테고리들의 실시 예들이다. 도 4를 참조하면, A-타입 이미지 카테고리에 속하는 이미지는 중간 대역(MB)에 속하는 픽셀들이 가장 많고 상위 대역(HB)과 하위 대역(LB) 각각에 속하는 픽셀들이 적은 이미지를 의미한다.
B-타입의 이미지 카테고리에 속하는 이미지는 상위 대역(HB)에 속하는 픽셀들이 많은 이미지를 의미하고, C-타입 이미지 카테고리에 속하는 이미지는 하위 대역(LB)에 속하는 픽셀들이 많은 이미지를 의미한다.
D-타입 이미지 카테고리에 속하는 이미지는 상위 대역(HB)과 하위 대역(LB)에 대부분의 픽셀들이 분포하여 높은 컨트라스트(contrast)를 나타내는 이미지를 의미한다.
E-타입 이미지 카테고리에 속하는 이미지는 모든 대역에 걸쳐 고른 픽셀들의 분포를 갖는 이미지를 의미하고, F-타입 이미지 카테고리에 속하는 이미지는 휘도 값들이 이산적으로 분포하는 이미지를 의미한다.
도 4에 예시적으로 도시된 이미지 카테고리들은 본 발명의 설명을 위한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 도 1에 도시된 이득 제어기의 구체적인 블록도이다. 도 5를 참조하면, 이득 제어기(130)는 제어 회로(131), 제1비교 회로(133), 및 제2비교 회로 (135)를 포함한다.
실시 예에 따라, 이득 제어기(130)는, 이미지 분류기(120)로부터 수신한 현재 이미지 데이터(IDATA)와 이미지 카테고리 정보(CA)를 이용하여, 백라이트 제어를 위한 제1초기 이득 값(IBG)이 상기 백라이트 제어를 위한 제1목표 이득 값(TBG)에 도달하도록 제1초기 이득 값(IBG)을 조절하고, 조절된 제1초기 이득 값(BG)을 백라이트 컨트롤러(140)로 전송할 수 있다.
제어 회로(131)는, 현재 이미지 데이터(IDATA)와 이미지 카테고리 정보(CA)를 이용하여, 제1초기 이득 값(IBG)과 제1목표 이득 값(TBG)을 추출할 수 있다. 이때, 제1초기 이득 값(IBG)은 장면 전환이 발생하기 이전의 이미지 데이터에 상응하고, 제1목표 이득 값(TBG)은 상기 장면 전환이 발생한 이후의 현재 이미지 데이터(IDATA)에 상응할 수 있다.
제1비교 회로(133)는 제1초기 이득 값(IBG)과 제1목표 이득 값(TBG)을 제어 회로(131)로부터 수신하고, 제1초기 이득 값(IBG)이 제1목표 이득 값(TBG)에 도달할 때까지, 디밍 스텝 값(도 6의 DS)을 이용하여 제1초기 이득 값(IBG)을 선형적으로 조절할 수 있다.
제1비교 회로(133)는 제1초기 이득 값(IBG)에 디밍 스텝 값(도 6의 DS)을 가산한 가산 값들 각각과 제1초기 이득 값(IBG)으로부터 디밍 스텝 값(도 6의 DS)을 감산한 감산 값들 각각을 제1목표 이득 값(TBG)과 비교하고, 비교의 결과에 따라 제1목표 이득 값(TBG)과 일치하는 조절된 제1초기 이득 값(BG)을 백라이트 컨트롤러(140)로 전송할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 이득 제어기(130)는, 이미지 분류기(120)로부터 수신한 현재 이미지 데이터(IDATA)와 이미지 카테고리 정보(CA)를 이용하여, 제1톤 매핑 함수 (TMF)의 제2초기 이득 값(ITG)이 제2톤 매핑 함수(TMF)의 제2목표 이득 값(TTG)에 도달하도록 제2초기 이득 값(ITG)을 조절하고, 조절된 제2초기 이득 값(TFG)을 데이터 처리 블록(150)으로 전송할 수 있다.
제어 회로(131)는, 현재 이미지 데이터(IDATA)와 이미지 카테고리 정보(CA)를 이용하여, 제2초기 이득 값(ITG)과 제2목표 이득 값(TTG)을 추출할 수 있다. 이때, 제2초기 이득 값(ITG)은 장면 전환이 발생하기 이전의 이미지 데이터에 상응하고, 제2목표 이득 값(TTG)은 상기 장면 전환이 발생한 이후의 현재 이미지 데이터(IDATA)에 상응할 수 있다.
제2비교 회로(135)는 제2초기 이득 값(ITG)과 제2목표 이득 값(TTG)을 제어 회로(131)로부터 수신하고, 제2초기 이득 값(ITG)이 제2목표 이득 값(TTG)에 도달할 때까지, 디밍 스텝 값(도 6의 DS)을 이용하여 제2초기 이득 값(ITG)을 선형적으로 조절할 수 있다.
제2비교 회로(135)는 제2초기 이득 값(ITG)에 디밍 스텝 값(도 6의 DS)을 가산한 가산 값들 각각과 제2초기 이득 값(ITG)에 디밍 스텝 값(도 6의 DS)을 감산한 감산 값들 각각을 제2목표 이득 값(TTG)과 비교하고, 비교의 결과에 따라 제2목표 이득 값(TTG)과 일치하는 조절된 제2초기 이득 값(TFG)을 데이터 처리 블록(150)으로 전송할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 이득 제어기의 작동을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1부터 도 6을 참조하면, 이전 이미지 데이터와 현재 이미지 데이터 (IDATA)는 서로 다른 이미지 카테고리들로 분류될 수 있다.
이전 이미지 데이터에 상응하는 초기 이득 값(IBG 또는 ITG)이 현재 이미지 데이터(IDATA)에 상응하는 목표 이득 값(ITG 또는 TTG)보다 작을 때, 이득 제어기(130)는, 초기 이득 값(IBG 또는 ITG)이 목표 이득 값(ITG 또는 TTG)에 도달할 때까지, 디밍 스텝 값(DS)을 이용하여 초기 이득 값(IBG 또는 ITG)을 증가시킬 수 있다.
초기 이득 값(IBG 또는 ITG)이 목표 이득 값(ITG 또는 TTG)보다 클 때, 이득 제어기(130)는, 초기 이득 값(IBG 또는 ITG)이 목표 이득 값(ITG 또는 TTG)에 도달할 때까지, 디밍 스텝 값(DS)을 이용하여 초기 이득 값(IBG 또는 ITG)을 감소시킬 수 있다.
목표 이득 값(ITG 또는 TTG)이 초기 이득 값(IBG 또는 ITG)에 디밍 스텝 값 (DS)을 가산하여 생성된 적어도 하나의 제1값과 초기 이득 값(IBG 또는 ITG)에 디밍 스텝 값(DS)을 감산하여 생성된 적어도 하나의 제2값 사이일 때, 이득 제어기 (130)는 초기 이득 값(IBG 또는 ITG)을 목표 이득 값(ITG 또는 TTG)으로 결정(또는 조절)할 수 있다.
도 6에서는 설명의 편의를 위해, 각 시점(ST1, ST2, 및 ST3)에서 장면 전환이 발생한다고 가정한다. 이때, 시점(ST1) 이전의 이미지 데이터는 제1이미지 카테고리로 분류되고, 시점(ST1) 이후의 이미지 데이터는 제2이미지 카테고리로 분류되고, 시점(ST2) 이후의 이미지 데이터는 제3이미지 카테고리로 분류되고, 시점(ST3) 이후의 이미지 데이터는 제4이미지 카테고리로 분류된다고 가정한다.
도 1부터 도 6을 참조하면, 상기 제1이미지 카테고리에 상응하는 초기 이득 값(IG)이 상기 제2이미지 카테고리에 상응하는 목표 이득 값(TG1)에 도달할 때까지, 이득 제어기(130)는 디밍 스텝 값(DS)을 이용하여 초기 이득 값(IG)을 선형적으로 조절할 수 있다. 이때, 초기 이득 값(IG)이 목표 이득 값(TG1)보다 작기 때문에, 이득 제어기 (130)는, 초기 이득 값(IG)이 목표 이득 값(TG1)과 일치할 때까지, 초기 이득 값 (IG)에 디밍 스텝 값(DS)을 가산하면서 초기 이득 값(IG)을 순차적으로 증가시킬 수 있다.
상기 제2이미지 카테고리에 상응하는 초기 이득 값(TG1)이 상기 제3이미지 카테고리에 상응하는 목표 이득 값(TG2)에 도달할 때까지, 이득 제어기(130)는 디밍 스텝 값(DS)을 이용하여 초기 이득 값(TG1)을 선형적으로 조절할 수 있다. 이때, 초기 이득 값 (TG1)이 목표 이득 값(TG2)보다 크기 때문에, 이득 제어기(130)는, 초기 이득 값 (TG1)이 목표 이득 값(TG2)과 일치할 때까지, 초기 이득 값(TG1)에 디밍 스텝 값 (DS)을 감산하면서 초기 이득 값(TG1)을 순차적으로 감소시킬 수 있다.
상기 제3이미지 카테고리에 상응하는 초기 이득 값(TG2)이 상기 제4이미지 카테고리에 상응하는 목표 이득 값(TG3)에 도달할 때까지, 이득 제어기(130)는 디밍 스텝 값(DS)을 이용하여 초기 이득 값(TG2)을 선형적으로 조절할 수 있다. 이때, 초기 이득 값 (TG2)이 목표 이득 값(TG3)보다 작기 때문에, 이득 제어기(130)는, 초기 이득 값(TG2)이 목표 이득 값(TG3)과 일치할 때까지, 초기 이득 값(TG2)에 디밍 스텝 값 (DS)을 가산하면서 초기 이득 값(TG2)을 순차적으로 증가시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 이득 값들(IG, TG1, TG2, 및 TG3)은 톤 매핑 함수(TMF)의 이득 값들(ITG, TTG, 및 TFG)을 의미할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 이득 값들(IG, TG1, TG2, 및 TG3)은 백라이트 제어를 위한 이득 값들(IBG, TBG, 및 BG)을 의미할 수 있다.
실시 예에 따라, 디밍 스텝 값(DS)은 현재 이미지 데이터(IDATA)의 타입에 따라 이득 제어기(130)에 미리 설정된 값일 수 있다. 실시 예에 따라, 디밍 스텝 값(DS)은 프로그램 가능한 값일 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 이득 제어기의 작동을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은, 도 6에 도시된 이득 제어기의 작동 방법을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 초기 이득 값(IG)이 목표 이득 값(TG)에 도달할 때까지 초기 이득 값(IG)을 순차적으로 조절하는 방법을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 첫 번째 단계(1st Stage)에서, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)에 디밍 스텝 값(DS)을 가산한 제1가산 값(IG+DS)과 초기 이득 값(IG)에 디밍 스텝 값(DS)을 감산한 제1감산 값(IG-DS)을 생성하고, 제1가산 값(IG+DS)과 제1감산 값(IG-DS) 각각을 목표 이득 값(TG)과 비교할 수 있다.
비교의 결과에 따라 목표 이득 값(TG)이 제1가산 값(IG+DS)과 제1감산 값 (IG-DS) 사이에 있을 때, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)을 목표 이득 값 (TG)으로 결정할 수 있다.
비교의 결과에 따라 목표 이득 값(TG)이 제1가산 값(IG+DS) 또는 제1감산 값 (IG-DS)과 동일할 때, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)을 제1가산 값(IG+DS) 또는 제1감산 값(IG-DS)으로 결정할 수 있다.
두 번째 단계(2nd Stage)에서, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)이 제1가산 값(IG+DS)보다 클 때, 제1가산 값(IG+DS)에 디밍 스텝 값(DS)을 가산한 제2가산 값(IG+2DS)을 생성하고, 제2가산 값(IG+2DS)과 목표 이득 값(TG1)을 비교할 수 있다.
비교의 결과에 따라 목표 이득 값(TG)이 제1가산 값(IG+DS)과 제2가산 값 (IG+2DS) 사이에 있을 때, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)을 목표 이득 값 (TG)으로 결정할 수 있다. 비교의 결과에 따라 목표 이득 값(TG)이 제2가산 값 (IG+2DS)과 동일할 때, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)을 제2가산 값 (IG+2DS)으로 결정할 수 있다.
두 번째 단계(2nd Stage)에서, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)이 제1감산 값(IG-DS)보다 작을 때, 제1감산 값(IG-DS)에 디밍 스텝 값(DS)을 감산한 제2감산 값(IG-2DS)을 생성하고, 제2감산 값(IG-2DS)을 목표 이득 값(TG1)과 비교할 수 있다.
비교의 결과에 따라 목표 이득 값(TG)이 제1감산 값(IG-DS)과 제2감산 값 (IG-2DS) 사이에 있을 때, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)을 목표 이득 값 (TG)으로 결정할 수 있다. 비교의 결과에 따라 목표 이득 값(TG)이 제2감산 값(IG-2DS)과 동일할 때, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)을 제2감산 값(IG-2DS)으로 결정할 수 있다.
세 번째 단계(3rd Stage), 네 번째 단계(4th Stage), 및 그 후의 단계에서, 초기 이득 값(IG)이 목표 이득 값(TG)과 일치할 때까지 초기 이득 값(IG)을 조절하는 방법은 두 번째 단계(2nd Stage)를 참조하여 설명된 방법과 실질적으로 동일 또는 유사하다.
도 8은 도 1에 도시된 이득 제어기의 작동의 일 실시 예를 설명하기 위한 개념도이고, 도 9는 도 1에 도시된 이득 제어기의 작동의 다른 실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6부터 도 8을 참조하면, 초기 이득 값(IG)이 '50'이고, 디밍 스텝 값(DS)이 '2'이고, 목표 이득 값(TG)이 '56'이라고 가정한다.
첫 번째 단계(1st Stage)에서, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(50)에 디밍 스텝 값(2)을 가산한 제1가산 값(52)과 초기 이득 값(50)에 디밍 스텝 값(2)을 감산한 제1감산 값(48)을 생성한다. 이득 제어기(130)는 제1가산 값(52)과 제1감산 값(48) 각각을 목표 이득 값(56)과 비교한다.
비교 결과, 목표 이득 값(56)이 제1가산 값(52)보다 큰 값이므로, 두 번째 단계(2nd Stage)에서, 이득 제어기(130)는 제1가산 값(52)에 디밍 스텝 값(2)을 가산한 제2가산 값(54)을 생성하고, 제2가산 값(54)을 목표 이득 값(56)과 비교한다.
비교 결과, 목표 이득 값(56)이 제2가산 값(54)보다 큰 값이므로, 세 번째 단계(3rd Stage)에서, 이득 제어기(130)는 제2가산 값(54)에 디밍 스텝 값(2)을 가산한 제3가산 값(56)을 생성하고, 제3가산 값(56)을 목표 이득 값(56)과 비교한다.
비교 결과, 목표 이득 값(56)이 제3가산 값(56)과 일치하므로, 이득 제어기 (130)는 초기 이득 값(IG)을 목표 이득 값(56)과 일치하도록, 초기 이득 값(IG=50)을 제3가산 값(56)으로 조절할 수 있다.
도 6, 도 7, 및 도 9를 참조하면, 초기 이득 값(IG)이 '50'이고, 디밍 스텝 값 (DS)이 '2'이고, 목표 이득 값(TG)이 '45'라고 가정한다.
첫 번째 단계(1st Stage)에서, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(50)에 디밍 스텝 값(2)을 가산한 제1가산 값(52)과 초기 이득 값(50)에 디밍 스텝 값(2)을 감산한 제1감산 값(48)을 생성한다. 이득 제어기(130)는 제1가산 값(52)과 제1감산 값(48) 각각을 목표 이득 값(45)과 비교한다.
비교 결과, 목표 이득 값(45)이 제1감산 값(48)보다 작은 값이므로, 두 번째 단계(2nd Stage)에서, 이득 제어기(130)는 제1감산 값(48)에 디밍 스텝 값(2)을 감산한 제2감산 값(46)을 생성하고, 제2감산 값(46)을 목표 이득 값(45)과 비교한다.
비교 결과, 목표 이득 값(45)이 제2감산 값(46)보다 작은 값이므로, 세 번째 단계(3rd Stage)에서, 이득 제어기(130)는 제2감산 값(46)에 디밍 스텝 값(2)을 감산한 제3감산 값(44)을 생성하고, 제3감산 값(44)을 목표 이득 값(45)과 비교한다.
비교 결과, 목표 이득 값(45)이 제3감산 값(44)보다 크고 제2감산 값(46)보다 작은 값이므로, 이득 제어기(130)는 초기 이득 값(IG)을 목표 이득 값(45)과 일치하도록 초기 이득 값(IG=50)을 45로 조절할 수 있다.
도 10은 도 1에 도시된 데이터 처리 블록의 구체적인 블록도이다.
도 1과 도 10을 참조하면, 데이터 처리 블록(150)은 비트 확장기(151), TMF 제어 블록(153), 및 디더링 블록(155)을 포함한다.
비트 확장기(151)는 각각이 제1비트 값(예컨대, 8비트)을 갖는 픽셀들을 포함하는 현재 이미지 데이터(IDATA)를 수신하고, 상기 픽셀들 각각을 2비트(예컨대, 10bit)를 갖는 픽셀들 각각으로 확장하고, 각각이 제2비트 값(예컨대, 10비트)을 갖는 픽셀들을 포함하는 확장 이미지 데이터(EDATA)를 TMF 제어 블록 (153)으로 전송할 수 있다.
TMF 제어 블록(153)은, 비트 확장기(151)로부터 출력된 확장 이미지 데이터 (EDATA), 이득 제어기(130)로부터 출력된 조절된 제2초기 이득 값(FTG), 및 기준 함수(도 11의 RC)를 이용하여, 최종 톤 매핑 함수(도 11의 TMF)를 생성할 수 있다.
TMF 제어 블록(153)은 확장 이미지 데이터(EDATA)와 최종 톤 매핑 함수(도 11의 TMF)를 이용하여 생성된 최종 이미지 데이터(FDATA)를 디더링 블록(155)으로 전송할 수 있다. 이때, 확장 이미지 데이터(EDATA)에 포함된 픽셀들 각각의 비트 값(예컨대, 10비트)과 최종 이미지 데이터(FDATA)에 포함된 픽셀들 각각의 비트 값(예컨대, 10비트)은 서로 동일하다.
디더링 블록(155)은 TMF 제어 블록(153)으로부터 출력된 최종 이미지 데이터 (FDATA)를 수신하고, 최종 이미지 데이터(FDATA)에 포함된 픽셀들 각각의 제2비트 값을 제1비트 값으로 변환하고, 각각이 제1비트 값을 갖는 픽셀들을 포함하는 디더된 출력 이미지 데이터(DDATA)를 디스플레이 구동 회로(160)로 출력할 수 있다.
도 11은 도 1에 도시된 데이터 처리 블록의 작동을 설명하기 위한 개념도이다. 도 11에 도시된 그래프의 가로축은 정규화된 입력 데이터(normalized input data)를 의미하고, 상기 그래프의 세로축은 정규화된 출력 데이터(normalized output data)를 의미할 수 있다.
도 11을 참조하면, 톤 매핑 함수(MTMF)는 제1기울기를 갖는 일차 함수일 수 있다. 상기 제1기울기는 조절된 제2초기 이득 값(TFG)의 역수일 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
톤 매핑 함수(MTMF=YOUT)는 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있다. 여기서, YIN은 확장 이미지 데이터(EDATA)를 나타내고, YOUT은 출력 데이터를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 기준 함수(RC)는 효과적인 이미지 재현을 위해 각 입력 데이터에 공통적으로 적용될 수 있는 함수로서, 현재 이미지 데이터(IDATA)의 타입에 따라 데이터 처리 블록(150)에 설정될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
기준 함수(YOUT=RC)는 수학식 2를 이용하여 계산될 수 있다. 여기서, YIN은 확장 이미지 데이터(EDATA)를 나타내고, YOUT은 출력 데이터를 나타내다. A, B, C, 및 D는 계수를 의미한다. 기준 함수(RC)의 차수는 톤 매핑 함수(MTMF)의 차수보다 크다. 실시 예에 따라, 기준 함수(RC)는 현재 이미지 데이터(IDATA)의 화질 열화를 최소화할 수 있는 값들을 저장하는 룩-업 테이블(look-up table)을 이용하여 생성될 수 있다.
본 발명에서 최종 톤 매핑 함수(FTMF)는 톤 매핑 함수(MTMF)와 기준 함수(RC)를 이용하여 생성될 수 있다. 즉, 최종 톤 매핑 함수(FTMF)는 정규화된 입력 데이터(IDATA)의 초기 값(예컨대, '0')부터 정규화된 현재 이미지 데이터(IDATA)의 제1값까지는 톤 매핑 함수(MTMF)와 동일하고, 상기 제1값부터 정규화된 현재 이미지 데이터(IDATA)의 최종 값(예컨대, '1')까지 기준 함수(RC)와 동일하게 구현될 수 있다. 상기 제1값은 톤 매핑 함수(MTMF)와 기준 함수(RC)의 교점(CPn)에 상응하는 정규화된 입력 데이터(IDATA)의 값(CPV)을 의미할 수 있다.
실시 예에 따라, 정규화된 입력 데이터(IDATA)는 확장 이미지 데이터 (EDATA)로 대체될 수 있다.
도 12는 도 1에 도시된 데이터 처리 블록이 최종 톤 매핑 함수를 생성하는 방법의 일 실시 예를 설명하기 위한 그래프이고, 도 13은 도 1에 도시된 데이터 처리 블록이 최종 톤 매핑 함수를 생성하는 방법의 다른 실시 예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10부터 도 13을 참조하면, 도 12와 도 13 각각에 도시된 그래프의 가로축은 정규화된 입력 데이터를 나타내고, 상기 그래프의 세로축은 정규화된 출력 데이터를 나타낸다.
기준 함수(RC)는 현재 이미지 데이터(IDATA)의 타입에 따라 설정된 함수이고, 톤 매핑 함수(MTMF1 또는 MTMF2)는 톤 매핑 함수(TMF)의 목표 이득 값 (TG1 또는 TG2)과 일치하도록 조절된 제2초기 이득 값(TFG)을 정규화한 값(TFG1 또는 TFG2)에 의해 결정될 수 있다.
기준 함수(RC)와 톤 매핑 함수(MTMF1 또는 MTMF2)는 교점(CP1 또는 CP2)을 갖고, 최종 톤 매핑 함수(FTMF)는 교점(CP1 또는 CP2)에 상응하는 정규화된 현재 이미지 데이터(IDATA)의 값(CPV)을 기준으로 기준 함수(RC) 또는 톤 매핑 함수 (MTMF1 또는 MTMF2)와 동일한 형태로 구현될 수 있다.
도 12를 참조하면, 톤 매핑 함수(MTMF1)는 조절된 제2초기 이득 값 (TFG)을 정규화한 값(TFG1)에 의해 결정되고, 톤 매핑 함수(MTMF1)와 기준 함수(또는 기준 곡선; RC)은 교점(CP1)에 상응하는 정규화된 현재 이미지 데이터 (IDATA)의 값(CPV)을 갖는다.
최종 톤 매핑 함수(FTMF)는 정규화된 현재 이미지 데이터의 초기 값(예컨대, '0')부터 교점(CP1)에 상응하는 정규화된 현재 이미지 데이터의 값(CPV)까지는 톤 매핑 함수(MTMF1)와 동일하고, 교점(CP1)에 상응하는 정규화된 현재 이미지 데이터의 값(CPV)부터 정규화된 현재 이미지 데이터의 최종 값(예컨대, '1')까지는 기준 곡선(RC)과 동일하다.
도 13을 참조하면, 톤 매핑 함수(MTMF2)는 조절된 제2초기 이득 값 (TFG)을 정규화한 값(TFG2)에 의해 결정되고, 톤 매핑 함수(MTMF2)와 기준 함수(RC)는 교점(CP2)에 상응하는 정규화된 현재 이미지 데이터의 값(CPV)을 갖는다.
최종 톤 매핑 함수(FTMF)는 정규화된 현재 이미지 데이터의 초기 값(예컨대, '0')부터 교점(CP2)에 상응하는 정규화된 현재 이미지 데이터의 값(CPV)까지는 톤 매핑 함수(MTMF2)와 동일하고, 교점(CP2)에 상응하는 정규화된 현재 이미지 데이터의 값(CPV)부터 정규화된 현재 이미지 데이터의 최종 값(예컨대, '1')까지는 기준 곡선(RC)과 동일하다.
예컨대, 이전 이미지 데이터에 대한 최종 톤 매핑 함수(FTMF)가 도 12에 도시된 최종 톤 매핑 함수(FTMF)일 때, 현재 이미지 데이터에 대한 최종 톤 매핑 함수(FTMF)는 도 13에 도시된 최종 톤 매핑 함수(FTMF)일 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 처리 시스템의 블록도이다.도 14를 참조하면, 이미지 처리 시스템(10A)은 버스(11), 디스플레이(200A), 애플리케이션 프로세서(applicaiton processor(AP); 300A), 및 타이밍 컨트롤러(400A)를 포함한다.
디스플레이(200A)는 디스플레이 드라이버(210A)와 디스플레이 패널(220A)을 포함한다. 도 1부터 도 13을 참조하여 설명된 이미지 처리 장치(100)는 디스플레이 드라이버(210A) 내부에 구현될 수 있다. 디스플레이 드라이버(210A)는 칩으로 구현될 수 있다.
디스플레이 드라이버(210A)는 디스플레이 패널(220A)을 제어하고, 디스플레이 패널(220A)은 디더된 출력 이미지 데이터(DDATA)에 상응하는 이미지를 디스플레이할 수 있다.
AP(300A)는 집적 회로, SoC, 또는 모바일 AP로 구현될 수 있다. AP(300A)는 타이밍 컨트롤러(400A)의 동작을 제어하고, AP(300A)와 타이밍 컨트롤러(400A)는 버스(11)를 통해 서로 통신할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400A)는 현재 이미지 데이터(IDATA)를 디스플레이(200A)로 전송할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400A)는 칩(chip)으로 구현될 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이미지 처리 시스템의 블록도이다. 도 15를 참조하면, 이미지 처리 시스템(10B)은 버스(11), 디스플레이(200B), AP(300B), 및 타이밍 컨트롤러(400A)를 포함한다.
디스플레이(200B)는 디스플레이 드라이버(210B)와 디스플레이 패널(220B)을 포함한다. 디스플레이 드라이버(210B)는 디스플레이 패널(220B)을 제어하고, 디스플레이 패널(220B)은 디더된 출력 이미지 데이터(DDATA)에 상응하는 이미지를 디스플레이할 수 있다.
도 1부터 도 13을 참조하여 설명된 이미지 처리 장치(100)는 AP(300B) 내부에 구현될 수 있다. AP(300B)는 집적 회로, SoC, 또는 모바일 AP로 구현될 수 있다. AP(300B)는 타이밍 컨트롤러(400A)의 작동을 제어하고, AP(300B)와 타이밍 컨트롤러(400A)는 버스(11)를 통해 서로 통신할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400A)는 현재 이미지 데이터(IDATA)를 디스플레이(200A)로 전송할 수 있다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 이미지 처리 시스템의 블록도이다. 도 16을 참조하면, 이미지 처리 시스템(10C)은 버스(11), 디스플레이(200B), AP(300A), 및 타이밍 컨트롤러(400B)를 포함한다.
도 16에 도시된 디스플레이(200B)는 도 15에 도시된 디스플레이(200B)와 실질적으로 동일하고, 도 16에 도시된 AP(300A)는 도 14에 도시된 디스플레이AP (300A)와 실질적으로 동일하다.
타이밍 컨트롤러(400B)는 현재 이미지 데이터(IDATA)를 수신한다. 이미지 처리 장치(100)를 통해 생성된 디더된 출력 이미지 데이터(DDATA)는 디스플레이 (200B)로 전송될 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400B)는 칩(chip)으로 구현될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 10A, 10B, 10C: 이미지 처리 시스템 135: 제2 비교회로
100: 이미지 처리 장치 140: 백라이트 컨트롤러
110: 수신 인터페이스 150: 데이터 처리 블록
120: 이미지 분류기 151: 비트 확장기
121: 히스토그램 생성기 153: TMF 제어 블록
123: 특징 추출기 155: 디더링 블록
125: 이미지 카테고리 선택기 160: 디스플레이 구동 회로
130: 이득 제어기 200, 200A, 200B: 디스플레이
131: 제어회로 300A, 300B: AP
133: 제1 비교회로 400A, 400B: 타이밍 컨트롤러

Claims (10)

  1. 장면 전환(scene change) 이전의 제1이미지 데이터에 상응하는 제1톤 매핑 함수의 초기 이득 값이 상기 장면 전환 이후의 제2이미지 데이터에 상응하는 제2톤 매핑 함수의 목표 이득 값과 일치할 때까지, 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 선형적으로 조절하는 이득 제어기; 및
    상기 조절된 초기 이득 값에 기초하여 생성되는 톤 매핑 함수와 기준 함수를 이용하여, 최종 톤 매핑 함수를 생성하는 데이터 처리 블록을 포함하고,
    상기 톤 매핑 함수는 상기 조절된 초기 이득 값을 이용하여 생성된 1차 함수이고, 상기 기준 함수의 차수는 상기 톤 매핑 함수의 차수보다 큰 이미지 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1이미지 데이터를 제1이미지 카테고리로 분류하고, 상기 제2이미지 데이터를 제2이미지 카테고리로 분류하는 이미지 분류기를 더 포함하고,
    상기 초기 이득 값은 상기 제1이미지 카테고리에 상응하고, 상기 목표 이득 값은 상기 제2이미지 카테고리에 상응하는 이미지 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이득 제어기는,
    상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값보다 작을 때, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값에 도달하도록, 상기 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 증가시키는 이미지 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이득 제어기는,
    상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값보다 클 때, 상기 초기 이득 값이 상기 목표 이득 값에 도달하도록, 상기 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 감소시키는 이미지 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이득 제어기는,
    상기 목표 이득 값이 상기 초기 이득 값에 상기 디밍 스텝 값을 가산하여 생성된 제1값과 상기 초기 이득 값에 상기 디밍 스텝 값을 감산하여 생성된 제2값 사이일 때, 상기 초기 이득 값을 상기 목표 이득 값으로 결정하는 이미지 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 최종 톤 매핑 함수는, 상기 제2이미지 데이터의 초기 값부터 상기 제2이미지 데이터의 제1값까지는 상기 톤 매핑 함수와 동일하며, 상기 제1값부터 상기 제2이미지 데이터의 최종 값까지는 상기 기준 함수와 동일하고,
    상기 제1값은 상기 톤 매핑 함수와 상기 기준 함수의 교점에 상응하는 상기 제2이미지 데이터의 값인 이미지 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 데이터 처리 블록은,
    제1비트 값을 갖는 상기 제2이미지 데이터를 상기 제1비트 값보다 큰 제2비트 값을 갖는 확장 이미지 데이터로 변환하는 비트 확장기;
    상기 확장 이미지 데이터, 상기 조절된 초기 이득 값, 및 상기 기준 함수를 이용하여 상기 최종 톤 매핑 함수를 생성하고, 상기 확장 이미지 데이터와 상기 최종 톤 매핑 함수를 이용하여 최종 이미지 데이터를 생성하는 톤 매핑 함수 제어 블록; 및
    상기 최종 이미지 데이터를 상기 제1비트 값을 갖는 출력 이미지 데이터로 변환하고, 상기 출력 이미지 데이터를 출력하는 디더링 블록을 포함하는 이미지 처리 장치.
  8. 디스플레이; 및
    상기 디스플레이로 출력 이미지 데이터를 출력하는 이미지 처리 장치를 포함하고,
    상기 이미지 처리 장치는,
    장면 전환(scene change) 이전의 제1이미지 데이터에 상응하는 제1톤 매핑 함수의 초기 이득 값이 상기 장면 전환 이후의 제2이미지 데이터에 상응하는 제2톤 매핑 함수의 목표 이득 값과 일치할 때까지, 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득값을 선형적으로 조절하는 이득 제어기; 및
    상기 조절된 초기 이득 값에 기초하여 생성되는 톤 매핑 함수와 기준 함수을 이용하여 최종 톤 매핑 함수를 생성하고, 상기 최종 톤 매핑 함수를 이용하여 생성된 상기 출력 이미지 데이터를 출력하는 데이터 처리 블록을 포함하고,
    상기 톤 매핑 함수는 상기 조절된 초기 이득 값을 이용하여 생성된 1차 함수이고, 상기 기준 함수의 차수는 상기 톤 매핑 함수의 차수보다 큰 이미지 처리 시스템.
  9. 장면 전환 이전의 제1이미지 데이터에 상응하는 백라이트 제어를 위한 초기 이득 값이 상기 장면 전환 이후의 제2이미지 데이터에 상응하는 상기 백라이트 제어를 위한 목표 이득 값과 일치할 때까지, 디밍 스텝 값을 이용하여 상기 초기 이득 값을 선형적으로 조절하는 이득 제어기; 및
    상기 조절된 초기 이득 값을 이용하여 백라이트 제어 신호를 출력하는 백라이트 컨트롤러를 포함하는 이미지 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1이미지 데이터를 제1이미지 카테고리로 분류하고, 상기 제2이미지 데이터를 제2이미지 카테고리로 분류하는 이미지 분류기를 더 포함하고,
    상기 초기 이득 값은 상기 제1이미지 카테고리에 상응하고, 상기 목표 이득 값은 상기 제2이미지 카테고리에 상응하는 이미지 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190107217A (ko) * 2018-03-06 2019-09-19 삼성디스플레이 주식회사 이미지-적응 톤 맵핑 방법 및 이를 채용한 표시 장치

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