KR20160015155A

KR20160015155A - 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법

Info

Publication number: KR20160015155A
Application number: KR1020150101591A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 카와구치
Original assignee: 르네사스 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2016-02-12
Also published as: US20160035286A1; US9805663B2; JP2016031492A; US10417973B2; CN105321487B; EP2980782A2; US20180040282A1; JP6543442B2; CN105321487A; EP2980782A3

Abstract

[과제] 영상 입력 신호가 입력되어, 접속되는 백 라이트 제어부 부착의 표시 패널에 대해서, 영상 출력 신호와 백 라이트 제어신호를 공급하는 화상 처리 장치에 있어서, 피크 ACL제어에 의한 백 라이트의 소비전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상한다.
[해결수단] 휘도 변조부와, 백 라이트 제어 게인 조정부와 피크 값 검출부와 히스토그램검출부를 구비한다. 피크 값 검출부는 입력된 영상 입력 신호의 최대 휘도 값인 피크 값을 구한다. 히스토그램검출부는 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구한다. 휘도변조부는 피크 값 검출부에서 구해진 피크 값과 히스토그램 검출부에서 구해진 빈도 분포에 의하여, 각 화소마다 화상 입력 신호의 휘도 값을 영상 출력신호의 휘도 값으로 변환하여 출력한다. 백 라이트 제어 게인 조정부는 상기 피크 값에 의하여 백 라이트 제어 신호를 생성한다.

Description

화상 처리 장치 및 화상 처리 방법{IMAGE PROCESSING DEVICE AND IMAGE PROCESSING METHOD}

본 발명은 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법에 관한, 특히 백 라이트 제어를 하는 액정 표시 장치에 적합하게 이용할 수 있다.

백 라이트를 갖는 액정 표시 장치(LCD:Liquid Crystal Display)의 소비 전력 저감 기술로서 피크 ACL(Automatic Contrast Limit) 제어가 알려져 있다. 피크 ACL제어에서는 휘도(輝度, luminance)의 피크 값, 즉 영상 신호에 있어서 가장 높은 휘도를 검출하고, 백 라이트의 휘도를 해당 피크 값의 표시를 위해 필요 최소한의 값까지 저하시키는 한편, 이 피크 값을 갖는 화소의 영상 신호 출력이 100%가 되도록 휘도 변조를 영상 신호 전체에 대하여 한다. 예를 들면, 1 프레임 내에서 가장 밝은 화소의 휘도 즉 피크 값이 표시 장치의 최대 휘도의 50%이면, 백 라이트 휘도를 50%로 저하시키는 한편, 그 프레임의 영상 신호를 2배로 하는 휘도 변조를 한다. 백 라이트 휘도 100% X 영상신호 50%로 표시되는 휘도와 백 라이트 휘도 50% X 영상신호 100%로 표시되는 휘도는 같기 때문에, 표시되는 영상의 휘도를 저하시키지 않고, 백 라이트의 소비 전력을 저감할 수 있다.

[0003]

한편, 인간의 시감도(視感度)상의 밝기를 향상할 목적으로 영상 신호를 보정하는 기술이 알려져 있다. 통상의 영상 신호에 대해서는 일반적으로 표시 패널이 갖는 감마 특성을 보정하는 보정(감마 보정, gamma correction)이 이루어진다. 통상의 감마 보정에서는 표시 패널이 갖는 감마 특성을 상쇄하는 것에 의해, 영상 데이터와 표시 휘도가 비례 관계가 되도록 보정된다. 이에 대해서, 영상 데이터에 대한 표시 휘도의 관계를 상기 비례 관계보다도 전체적으로 고휘도 측으로 시프트시키는 방향으로 감마 보정의 보정량을 조정하는 것에 의해, 인간의 시감도(視感度)상의 밝기를 향상할 수 있다. 또한 영상 데이터에 대한 표시 휘도의 관계가 상기 비례 관계보다 저휘도 측에서 작고, 고휘도 측에서 커지도록 보정하는 것에 의해, 콘트라스트를 높여 인간의 시감도상의 밝기를 향상시킬 수 있다.

[0004]

특허 문헌 1에는, 전력 절약용 LCD용 백 라이트 제어 시스템에 있어서, 저휘도 계조(階調)의 시인성을 향상키는 것을 목적으로 한 표시 장치가 개시되어 있다. 영상 신호의 평균 휘도(APL:Average Picture Level)에 의해 백 라이트 휘도를 조정하는 APL커브 설정부, 휘도 히스토그램(histogram)에 의한 백 라이트 휘도와 계조 신호를 변조하는 휘도 히스토그램 변조부, 그 변조된 계조 신호(K2)를 미리 설정된 감마 값에 의해 감마 보정하는 흑보정부(黑補正部)를 구비한다(동 문헌의 도 2 참조). 흑보정부에 있어서는, 히스토그램 휘도 변조부에서 조정된 백 라이트 휘도(D2)와 조도(照度) 신호(F)의 조합과, 복수의 감마 값과의 대응 관계를 기억하고 있는 감마 정보 기억부에 의해 감마 값을 선택한다. 백 라이트 제어 값 및 환경 조도에 따라서 최적의 감마 값을 구하기 때문에, 저휘도 계조의 시인성을 향상시킬 수 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특개 2011-53264호 공보

특허 문헌 1에 대하여 본발명자가 검토한 결과, 다음과 같은 새로운 과제가 나타나는 것을 알았다.

[0007]

특허 문헌 1에 기재되는 표시 장치는 백 라이트 제어 동작시의 저휘도 계조의 시인성 저하에 대한 개선을 목적으로 감마 특성을 변경하고, 시인성이 저하되지 않도록 제어하고 있다. 구체적으로는 백 라이트 휘도가 낮아지는 정도에 따라 감마 값을 낮추어 저휘도 계조의 밝기를 올리는 처리를 하여, 저휘도 계조의 시인성 저하에 대한 개선을 하고 있다. 그래서 어디까지나 백 라이트 제어 동작에 의한 시인성의 저하를 보충하는 것으로만 효과가 한정되며, 시청자가 느끼는 시감적인 밝기를 향상시킬 수는 없다.

[0008]

이와 같은 과제를 해결하기 위한 수단을 이하에서 설명하지만, 기타 과제와 신규한 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명확하게 될 것이다.

일 실시 형태에 따르면, 다음과 같다.

[0010]

영상 입력 신호가 입력되어, 접속되는 백 라이트 제어부를 갖는 표시 패널에 대해서, 영상 출력 신호와 백 라이트 제어 신호를 공급하는 화상 처리 장치로서, 휘도 변조부와 백 라이트 제어 게인 제어부와 피크 값 검출부와 히스토그램 검출부를 구비한다. 피크 값 검출부는 입력된 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서의 최대 휘도 값인 피크 값을 구한다. 히스토그램 검출부는 상기 소정 영역 내에서의 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구한다. 휘도 변조부는 피크 값 검출부에서 구해진 피크 값과 히스토그램 검출부에서 구해진 빈도 분포에 의하여, 각 화소마다 영상 입력 신호의 휘도 값을 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환하여 출력한다. 백 라이트 제어 게인 제어부는 상기 피크 값에 의하여 백 라이트 제어 신호를 생성한다. 또한, 상기 소정 영역은 표시 패널에서 백 라이트 제어가 분할된 영역마다 실행될 때의 백 라이트 제어 대상 영역이다.

상기 일 실시의 형태에 의해서 얻어진 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

[0012]

즉, 피크 ACL제어에 의한 백 라이트의 소비 전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러 영상 입력 신호의 도안(picture pattern)에 따라서 적절하게 시감도를 향상할 수 있다.

[도 1]
도 1은 실시 형태 1에 관한 화상 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 2]
도 2는 비교예 1의 화상 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 3]
도 3은 비교예 2의 화상 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 4]
도 4는 작은 감마 값과 큰 감마 값의 감마 특성에 대한 설명도이다.
[도 5]
도 5는 S 커브를 가진 감마 특성에 대한 설명도이다.
[도 6]
도 6은 저/중간 영상 레벨의 휘도 분포율 산출을 위한 전(前) 처리에 대한 설명도이다.
[도 7]
도 7은 중간 영상 레벨의 휘도 분포율 산출을 위한 전(前) 처리에 대한 설명도이다.
[도 8]
도 8은 도안 적응 S 커브를 가진 감마 특성에 대한 설명도이다.
[도 9]
도 9는 휘도 변조 처리 전의 영상 레벨의 히스토그램이다.
[도 10]
도 10은 고정 감마에 의한 휘도 변조 처리 후의 영상 레벨의 히스토그램이다.
[도 11]
도 11은 도안 적응 감마에 의한 휘도 변조 처리 후의 영상 레벨의 히스토그램이다.
[도 12]
도 12는, 히스토그램의 중심점(重心点) 검출 방법을 나타내는 설명도이다.
[도 13]
도 13은 화상 처리 장치의 SOC의 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 14]
도 14는 화상 처리 장치의 작동예를 나타내는 처리 순서도이다.
[도 15]
도 15는 실시 형태 2에 관한 화상 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 16]
도 16은 화상 처리 장치의 입출력 특성의 예를 나타내는 그래프이다.
[도 17]
도 17은 영상 출력 신호의 오차 특성을 나타내는 그래프이다.
[도 18]
도 18은 실시 형태 3에 관한 화상 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
[도 19]
도 19는 흑(黑)레벨 보정에 대한 설명도이다.
[도 20]
도 20은 실시 형태 4에 관한 화상 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.

1. 실시 형태의 개요 ; 우선 본원에서 공개되는 대표적인 실시 형태에 대해서 개요를 설명한다. 대표적인 실시 형태에 대한 개요 설명에서 괄호를 붙이고, 참조하는 도면 중의 참조 부호는 그것이 첨부된 구성 요소의 개념에 포함되는 것을 예시하는 것에 불과하다.

[0015]

(1) <도안 적응 감마 보정, Pattern-adaptive gamma correction> 본원에서 공개되는 대표적인 실시 형태에 관한 화상 처리 장치(100)는 영상 입력 신호가 입력되어, 접속되는 표시 패널(90)에 공급하는 영상 출력 신호를 산출하는 휘도 변조부(1)와, 상기 표시 패널에 마련된 백 라이트 제어부(91)에 공급하는 백 라이트 제어 신호를 산출하는 백 라이트 제어 게인 조정부(10)를 구비한다. 또한 상기 화상 처리 장치는 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서의 최대 휘도 값인 피크 값을 구하는 피크 값 검출부(3)와, 상기 소정 영역 내에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구하는 히스토그램 검출부(2)를 구비한다.

[0016]

상기 휘도 변조부는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환한다. 상기 백 라이트 제어 게인 제어부는 상기 피크 값에 의하여 상기 백 라이트 제어 신호를 산출한다.

[0017]

이렇게 하여, 피크 ACL제어에 의한 백 라이트의 소비 전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상할 수 있다. 한편, 상기 소정 영역은 표시 패널에서 백 라이트 제어가 분할된 영역마다 실행될 때의 백 라이트 제어 대상 영역과 일치시키면 된다.

[0018]

(2) <토탈 제어 게인 산출부, A total control gain calculation unit> 항 1에서, 상기 화상 처리 장치는 피크 ACL제어 게인 산출부(4)와, 도안 적응 감마 특성 산출부(8,9)와, 토탈 제어 게인 산출부(5)를 구비한다.

[0019]

상기 피크 ACL제어 게인 산출부는 상기 피크 값과 영상 출력 신호의 취할 수 있는 최대 값과의 비에 의하여, 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 증폭하sm는, 피크 ACL 제어 게인을 산출한다. 상기 도안 적응 감마 특성 산출부는 상기 빈도 분포에 의하여 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 변조하는 휘도 변조용 게인을 산출한다. 상기 토탈 제어 게인 산출부는 상기 피크 ACL제어 게인과 상기 휘도 변조용 게인의 합을 토탈 제어 게인으로 산출한다. 상기 휘도 변조부는 상기 토탈 제어 게인에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환한다.

[0020]

이렇게 하여, 영상 입력 신호에 대해서, 휘도 변조용 게인을 사용한 변환과, 휘도 변조용 게인을 사용한 변환을 순차적으로 실시하는 것보다도, 양자화 오차(quantization error)의 발생을 적게 억제할 수 있다.

[0021]

(3) <도안 적응 감마 보정= 작은 감마/S 커브/히스토그램 평탄화 Pattern-adaptive gamma correction = small gamma/S curve/histogram equalization> 항 2에서, 상기 도안 적응 감마 특성 산출부는 제1함수(81), 제2함수(82) 및 제3함수(83) 중 적어도 1개의 함수와 상기 피크 값에 의하여, 상기 휘도 변조용 게인을 산출한다.

[0022]

상기 제1함수(작은 감마)는 상기 영상 입력 신호의 걱 화소마다 휘도를 보다 더 높이는 변곡점을 가지지 않는 함수이다.

[0023]

상기 제2함수(S 커브 보정)는 상기 영상 입력 신호 중, 상기 빈도 분포의 중심보다 고 휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 높이고, 상기 중심보다 저 휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 낮추는 1개의 변곡점을 갖는 함수이다.

[0024]

상기 제3함수(히스토그램 평탄화)는 상기 빈도 분포의 휘도 값에 대한 빈도의 누적 도수의 관계를 직선에 가깝게 하는 함수이다.

[0025]

이렇게 하여, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상시키기 위한 구체적인 휘도 변조 함수가 제공된다. 제1함수(작은 감마), 제2함수(S 커브 보정) 및 제3함수(히스토그램 평탄화) 중 1개 또는 복수 개를 조합하거나, 또는 다른 함수를 조합함으로써 영상 입력 신호의 도안에 더 적합한 휘도 변조 함수를 적용할 수 있다.

[0026]

(4) <도안 적응 감마 보정= 제1~ 제3함수를 선택적으로 적용 Pattern-adaptive gamma correction = selective application of the first, the second, the third function> 항 3에서, 상기 화상 처리 장치는 빈도 분포율 산출부(7)를 더 구비한다.

[0027]

상기 빈도 분포율 산출부는 상기 빈도 분포에 편재가 인정되지 않을 때에는 상기 제1함수를 구하여, 상기 도안 적응 감마 특성 산출부에 공급한다.

[0028]

상기 빈도 분포율 산출부는 상기 빈도 분포가 1곳에 편재할 때에는 상기 제2함수를 구하여, 상기 도안 적응 감마 특성 산출부에 공급한다.

[0029]

상기 빈도 분포율 산출부는 상기 빈도 분포가 복수의 영역에 편재할 때에는 상기 빈도 분포에서의 빈도의 누적 도수에 의하여 감마 값이 규정되는 상기 제3함수를 구하여, 상기 도안 적응 감마 특성 산출부에 공급한다.

[0030]

이렇게 하여, 제1함수(작은 감마), 제2함수(S 커브 보정) 및 제3함수(히스토그램 평탄화) 중 1개를 선택적으로 적용함으로써, 영상 입력 신호의 도안에 따라서 적절하게 시감도를 향상할 수 있다.

[0031]

(5) <도안 적응 감마 보정 = 제1~ 제3함수를 MIX하여 적용 Pattern-adaptive gamma correction = mixed application of the first, the second, the third function> 항 3에서, 상기 빈도 분포율 산출부는 상기 제1함수와 상기 제2함수와 상기 제3함수를 병행하여 구하고(80), 상기 제1함수와 상기 제2함수와 상기 제3함수를 가중치 가산하고, 또한 제4함수를 구하여(84), 상기 제1 및 제3함수를 대신해서 상기 제4함수를 상기 도안 적응 감마 특성 산출부에 공급한다.

[0032]

이렇게 하여, 제1~ 제3함수를 합성한 함수를 적용함으로써, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상할 수 있다.

[0033]

(6) <도안 적응 감마 보정 = 제1~ 제3함수의 MIX비를 조정 Pattern-adaptive gamma correction = adjusting a mixing ratio of the first, the second, the third function> 항 5에서, 상기 빈도 분포율 산출부는 상기 제1함수와 상기 제2함수와 상기 제3함수의 상기 가중치를, 상기 빈도 분포에 의하여 조정한다.

[0034]

이렇게 하여, 제1~ 제3함수를 합성한 함수를 적용할 때, 영상 입력 신호의 도안에 보다 적절한 휘도 변조 함수를 적용할 수 있다.

[0035]

(7) <도안 적응 감마 보정 = 빈도 분포를 평가하기 위한 전 처리 Pattern-adaptive gamma correction = pretreatment for evaluating the frequency distribution> 항 4 또는 항 6에서, 상기 빈도 분포율 산출부는 상기 빈도 분포에 대해서, 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대응하는 가중치가 규정된 전 처리 함수를 곱하여 얻어지는, 가중치 처리된 빈도 분포에 의하여, 상기 빈도 분포에 의하여 상기 영상 입력 신호의 특징을 평가한다.

[0036]

이렇게 하여, 영상 입력 신호의 도안의 특징을 보다 정확하게 판정할 수 있다.

[0037]

(8) <흑 레벨 보정 Black level correction> 항 1에서, 상기 화상 처리 장치는 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서의 최소 휘도 값인 보텀 (bottom value)값을 구하는 보텀 값 검출부(12)를 더 구비한다. 상기 휘도 변조부는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포와 또한 상기 보텀 값에 의하여 화소마다에 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환한다.

[0038]

이렇게 하여, 피크 ACL제어에 의한 백 라이트의 소비 전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상하는데 있어서, 시감도상의 밝기를 향상시키는 것과 병행하여, 저휘도 영역에서는 보다 휘도를 저하시킬 수 있어, 콘트라스트를 높일 수 있다.

[0039]

(9) <백 라이트 제어 게인 감산량 산출부 A backlight control gain reduction calculation unit> 항 1에서, 상기 화상 처리 장치는 상기 빈도 분포에 의하여 이루어지는 상기 휘도 변조부에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 상기 영상 출력 신호의 휘도 값의 향상분을 평가하여(15), 상기 피크 값에 의하여 상기 백 라이트 제어 게인 조정부에서 생성되는 상기 백 라이트 제어 신호를 상기 향상분에 의하여 재조정한다(16,17).

[0040]

이렇게 하여, 피크 ACL제어에 의한 백 라이트의 소비 전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상시키고, 또한 그 향상분의 전부 또는 일부를 백 라이트 소비 전력을 억제하기 위해서 이용할 수 있다. 빈도 분포에 의하여 시감도상의 휘도를 향상하는 대신에, 백 라이트를 보다 저 휘도로 하여 소비 전력의 저감 효과를 높일 수 있다.

[0041]

(10) <백 라이트 제어 게인 감산 and/or 도안 적응 감마 보정 재조정 Backlight control gain reduction and/or pattern-adaptive gamma correction readjustment> 항 1에서, 상기 화상 처리 장치는 상기 빈도 분포에 의아여 이루어지는 상기 휘도 변조부에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 상기 영상 출력 신호의 휘도 값의 향상분을 평가한다(15). 상기 백 라이트 제어 신호를 상기 향상분에 의하여 재조정한다(16,17). 상기 재조정에 대신해서 또는 상기 재조정과 아울러, 상기 휘도 변조부는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포와 상기 향상분에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환한다.

[0042]

이렇게 하여, 피크 ACL제어에 의해 백 라이트의 소비 전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상시키고, 그 향상분의 전부 또는 일부를 백 라이트 소비 전력을 억제하기 위해서 이용하고, 이를 대신해서 또는 이와 아울러, 도안 적응 감마 보정의 함수의 재조정에 이용할 수 있다.

[0043]

(11) <로컬 데이밍 Local dimming> 항 1에서 항 10 중 어느 한 항에서, 상기 백 라이트 제어부(91)는 상기 소정 영역에 대응하는 영역별로 백 라이트 휘도를 조정 가능하며, 상기 백 라이트 제어 게인 제어부는 상기 소정 영역에 대응하는 영역의 백 라이트 휘도를 조정 가능한 백 라이트 제어 신호를 산출한다.

[0044]

이렇게 하여, 보다 세밀한 백 라이트 제어에 의한 전력 절감을 제공할 수 있어, 소비 전력을 보다 효율적으로 절감할 수 있다.

[0045]

(12) <SOC상의 미들웨어 Middleware on an SOC> 항 1에서 항 11 중의 어느 한 항에서, 상기 화상 처리 장치는 소프트웨어를 실행 가능한 프로세서(30)를 구비하고, 상기 프로세서는 소정의 소프트웨어를 실행함으로써, 상기 휘도 변조부와 상기 백 라이트 제어 게인 조정부의 상기 동작을 실시한다.

[0046]

이렇게 하여, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상하는 화상 처리와, 이에 따른 백 라이트 제어에 따른 소비 전력 저감을, 미들웨어에서 실행하는 SOC(System On a Chip)의 LSI(Large Scale Integrated circuit)가 제공된다.

[0047]

(13) <도안 적응 감마 보정을 포함하는 영상 처리 방법 An image processing method including pattern-adaptive gamma correction> 본원에서 공개되는 대표적인 실시 형태에 관한 화상 처리 방법은 영상 입력 신호가 입력되어, 접속되는 표시 패널(90)에 공급하는 영상 출력 신호를 산출하는 휘도 변조 단계(1)과, 상기 표시 패널에 마련된 백 라이트 제어부(91)에 공급하는 백 라이트 제어 신호를 산출하는 백 라이트 제어 게인 조정 단계(10)을 포함한다. 나아가, 상기 화상 처리 방법은 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서의 최대 휘도 값인 피크 값을 구하는 피크 값 검출 단계(3)와, 상기 소정 영역 내에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구하는 히스토그램 검출 단계(2)를 포함한다.

[0048]

상기 휘도 변조 단계는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환한다. 상기 백 라이트 제어 게인 조정 단계는 상기 피크 값에 의하여 상기 백 라이트 제어 신호를 산출한다.

[0049]

이렇게 하여, 피크 ACL제어에 의한 백 라이트의 소비 전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상할 수 있는 화상 처리 방법이 제공된다. 또한, 상기 소정 영역은 표시 패널에서 백 라이트 제어가 분할된 영역마다 실행될 때의 백 라이트 제어 대상 영역과 일치시키면 된다.

[0050]

(14) <도안 적응 감마 보정 = 작은 감마/S 커브/히스토그램 평탄화 Pattern-adaptive gamma correction = small gamma/S curve/histogram equalization> 항 13에서, 상기 화상 처리 방법은 피크 ACL제어 게인 산출 단계(4)와 도안 적응 감마 특성 산출 단계(8,9)를 구비한다.

[0051]

상기 피크 ACL제어 게인 산출 단계는, 상기 피크 값과 영상 출력 신호의 취할 수 있는 최대 값과의 비에 의하여, 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 증폭하는 피크 ACL제어 게인을 산출한다.

[0052]

상기 도안 적응 감마 특성 평가 단계는 상기 빈도 분포에 의하여 산출되는 제1함수(81) 제2함수(82) 및 제3함수(83) 중 적어도 1개의 함수에 의하여 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 변조하는, 휘도 변조용 게인을 산출한다.

[0053]

상기 제1함수(작은 감마)는 상기 영상 입력 신호의 각 화소마다의 휘도를 더 높이는 변곡점을 가지지 않는 함수이다.

[0054]

[0055]

[0056]

상기 휘도 변조 단계는 상기 피크 ACL제어 게인과 상기 휘도 변조용 게인에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환한다.

[0057]

이렇게 하여, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상시키기 위한 구체적인 휘도 변조 함수가 제공된다. 제1함수(작은 감마), 제2함수(S 커브 보정) 및 제3함수(히스토그램 평탄화) 중 1개 또는 복수 개를 조합하거나, 또 다른 함수를 조합하는 것에 의하여, 영상 입력 신호의 도안에 더 적절한 휘도 변조 함수를 적용할 수 있다.

[0058]

(15) <흑 레벨 보정 Black level correction> 항 13에서, 상기 화상 처리 방법은 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서의 최소 휘도 값인 보텀 값을 구하는 보텀 값 검출 단계(12)를 더 포함한다. 상기 휘도 변조 단계는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포와 상기 보텀 값에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환한다.

[0059]

이렇게 하여, 피크 ACL제어에 의한 백 라이트의 소비 전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상함에 있어서, 시감도상의 밝기를 향상시키는 것과 병행하여, 저휘도 영역에서는 보다 휘도를 저하시킬 수 있어, 콘트라스트를 높일 수 있다.

[0060]

(16) <백 라이트 제어 게인 감산량 산출 단계 A step of calculating backlight control gain reduction> 항 13에서, 상기 화상 처리 방법은 상기 빈도 분포에 의하여 이루어지는 상기 휘도 변조 단계로, 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 상기 영상 출력 신호의 휘도 값의 향상분을 평가한다(15). 상기 화상 처리 방법은 상기 피크 값에 의하여 상기 백 라이트 제어 게인 조정 단계에서 생성되는 상기 백 라이트 제어 신호를 상기 향상분에 의하여 재조정하는 백 라이트 제어 게인 감산량 산출 단계(16,17)를 더 포함한다.

[0061]

이렇게 하여, 피크 ACL제어에 의한 백 라이트의 소비 전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상시키고, 또한 그 향상분의 일부를 백 라이트 소비 전력을 억제하기 위해서 이용할 수 있다. 빈도 분포에 의하여 시감도상의 휘도를 제고하는 대신에 백 라이트를 보다 저 휘도로 하여 소비 전력 저감 효과를 높일 수 있다.

[0062]

(17) <로칼 데이밍 Local dimming> 항 13부터 항 16 중의 어는 한 항에서, 상기 백 라이트 제어부(91)는 상기 소정 영역에 대응하는 영역마다 백 라이트 휘도를 조정 가능하며, 상기 백 라이트 제어 게인 제어 단계는 상기 소정 영역에 대응하는 영역의 백 라이트 휘도를 조정 가능한, 백 라이트 제어 신호를 산출한다.

[0063]

이렇게 하여, 보다 세밀한 백 라이트 제어에 의한 전력 절감을 제공할 수 있어, 소비 전력을 보다 효율적으로 저감할 수 있었다.

[0064]

(18) <토탈 제어 게인 = 피크 ACL제어 게인×휘도 변조용 게인 Total control gain = peak ACL control gain × luminance modulation gain> 본원에서 공개되는 대표적인 실시 형태에 관한 화상 처리 장치(100)는 영상 입력 신호가 입력되어, 접속되는 표시 패널(90)에 공급하는 영상 출력 신호를 산출하는 휘도 변조부(1)와, 상기 표시 패널에 마련된 백 라이트 제어부(91)에 공급하는 백 라이트 제어 신호를 산출하는 백 라이트 제어 게인 산출부(10)를 구비한다. 또한 상기 화상 처리 장치는 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서의 최대 휘도 값인 피크 값을 구하는 피크 값 검출부(3)와, 상기 피크 값과 영상 출력 신호의 취할 수 있는 최대 값과의 비에 의하여 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 증폭하는 피크 ACL제어 게인을 산출하는 피크 ACL제어 게인 산출부(4)를 구비한다. 또한 상기 화상 처리 장치는 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 변조하는 휘도 변조용 게인을 산출하고, 감마 특성 산출부(8,9)와, 상기 피크 ACL제어 게인과 상기 휘도 변조용 게인의 합을 토탈 제어 게인으로 산출하는 토탈 제어 게인 산출부(5)를 구비한다. 상기 휘도 변조부는 상기 토탈 제어 게인에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환한다. 상기 백 라이트 제어 게인 산출부는 상기 피크 값에 의하여 상기 백 라이트 제어 신호를 산출한다.

[0065]

이렇게 하여, 영상 입력 신호에 대해서, 휘도 변조용 게인을 이용한 변환과, 휘도 변조용 게인을 이용한 변환을 순차적으로 실시하는 것보다도, 양자화 오차의 발생을 적게 억제할 수 있다. 또한, 상기 소정 영역은 표시 패널에서 백 라이트 제어가 분할된 영역마다 실행될 때에 백 라이트 제어 대상 영역과 일치시키면 된다.

[0066]

(19) <도안 적응 감마 보정 Pattern-adaptive gamma correction> 항 18에서, 상기 화상 처리 장치는 상기 소정 영역 내에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구하는 히스토그램 검출부(6)를 더 구비한다. 상기 감마 특성 산출부는 상기 빈도 분포에 의하여 상기 휘도 변조용 게인을 산출한다.

[0067]

이렇게 하여, 피크 ACL제어에 의한 백 라이트의 소비 전력을 저감하는 제어를 하면서, 아울러 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상할 수 있다.

[0068]

(20) <도안 적응 감마 보정 = 작은 감마/S 커브/히스토그램 평탄화 Pattern-adaptive gamma correction = small gamma/S curve/histogram equalization> 항 19에서, 상기 감마 특성 산출부는 제1함수(81), 제2함수(82) 및 제3함수(83) 중 적어도 1개의 함수에 의하여 상기 휘도 변조용 게인을 산출한다.

[0069]

상기 제1함수(작은 감마)는 상기 영상 입력 신호의 각 화소마다의 휘도를 더 높이는 변곡점을 보유하지 않는 함수이다.

[0070]

상기 제2함수(S 커브 보정)는 상기 영상 입력 신호 중 상기 빈도 분포의 중심보다 고휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 높이고, 상기 중심보다 저 휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 낮추는, 1개의 변곡점을 가진 함수이다.

[0071]

[0072]

이렇게 하여, 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상시키기 위한 구체적인 휘도 변조 함수가 제공된다. 제1함수(작은 감마), 제2함수(S 커브 보정) 및 제3함수(히스토그램 평탄화) 중 1개 또는 복수개를 조합하거나, 또는 다른 함수를 조합함으로써, 영상 입력 신호의 도안에 보다 적절한 휘도 변조 함수를 적용할 수 있다.

[0073]

2. 실시 형태의 세부 : 실시 형태에 대해서 더욱 상세히 설명한다.

[0074]

[실시 형태 1] <도안 적응 감마 보정 Pattern-adaptive gamma correction> 도 1은 실시 형태 1에 관한 화상 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다, 도 2와 도 3은 각각 비교예 1과 비교예 2의 화상 처리 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

[0075]

<비교예> 도 2에 나타내는 비교예 1의 화상 처리 장치에 대해서 설명한다. 비교예 1의 화상 처리 장치에는 영상 신호가 입력되어, 접속되는 표시 패널(90)에 공급하는 영상 출력 신호와, 표시 패널(90)에 부속된 백 라이트 제어부(91)에 공급하는 백 라이트 제어 신호를 각각 산출하고 출력한다. 비교예 1의 화상 처리 장치는 피크 값 검출부(3), 피크 ACL제어 게인 산출부(4), 휘도 변조부(1), 백 라이트 제어 게인 산출부(10) 및 게인 변환부(11)를 구비한다.

[0076]

피크 값 검출부(3)는 입력된 영상 신호에서 가장 높은(밝은) 값인, 피크 값을 구한다. 피크 ACL제어 게인 산출부(4)는 검출된 피크 값에 따른 게인 처리인 피크 ACL제어 게인을 산출하여 휘도 변조부(1)에 공급한다. 휘도 변조부(1)는 공급된 피크 ACL제어 게인에 의하여 입력된 영상 신호에 대해서 게인 처리를 하고, 영상 출력 신호로서 표시 패널(90)에 출력한다. 백 라이트 제어 게인 산출부(10)는 게인 변환부(11)에 대해서, 피크 값 검출부(3)에서 검출된 피크 값에 따른 게인 처리를 실행시킨다. 게인 변환부(11)는 백 라이트 제어부(91)에 백 라이트 제어 신호를 출력한다.

[0077]

예를 들어, 입력된 영상 신호가 풀 스케일을 0%~100%로 할 때의 20%~50%의 휘도의 화소로 구성되어 있다고 하면, 검출되는 피크 값은 50%이다. 이때 피크 ACL제어 게인은 2배로 되어, 백 라이트 제어 게인은 0.5배로 된다. 피크 ACL제어 게인이 2배로 되므로, 휘도 변조부(1)에 의해서, 영상 출력 신호는 입력된 영상 신호(20%~50%)의 2배인, 40%~100%의 휘도의 화소로 구성된다. 한편, 백 라이트 제어 게인은 0.5배로 되므로, 백 라이트 제어부(91)는 게인 변환부(11)로부터 백 라이트를 풀 파워의 50%의 휘도로 떨어지도록 제어된다. 액정이 40%~100%의 휘도로 표시하도록 제어되더라도, 실제로 표시되는 휘도는 20%~50%가 된다. 이 휘도 분포는 입력된 영상 신호의 휘도 분포와 같다. 그러므로, 백 라이트의 휘도를 50%로 떨어뜨려 소비 전력을 저감하면서, 입력된 영상 신호는 올바르게 표시할 수 있다.

[0078]

다음에, 도 3에 나타내는 비교례 2의 화상 처리 장치에 대해서 설명한다. 비교예 1과 마찬가지로, 비교례 2의 화상 처리 장치는 영상 신호가 입력되어 접속되는 표시 패널(90)에 공급하는 영상 출력 신호와, 표시 패널(90)에 부속된 백 라이트 제어부(91)에 공급하는 백 라이트 제어 신호를, 각각 산출하고 출력한다. 비교예 2의 화상 처리 장치는 피크 값 검출부(3), 피크 ACL제어 게인 산출부(4), 휘도 변조부(1), 백 라이트 제어 게인 산출부(10) 및 게인 변환부(11)를 구비하고, 나아가 고정 감마 보정부(18)를 구비한다. 고정 감마 보정부(18)를 구비하는 점 이외의 구성은 비교예 1의 화상 처리 장치와 마찬가지이므로 설명을 생략한다. 고정 감마 보정부(18)는 휘도 변조부(1)에 있어서 피크 ACL제어 게인 처리를 한 영상 신호에 대해서, 감마 보정을 하여, 영상 출력 신호로서 표시 패널(90)에 출력한다. 고정 감마 보정부(18)가 실행하는 감마 보정은 예를 들면, 작은 감마 값 특성, S 커브 특성이다.

[0079]

감마 보정에 대해서 설명한다.

[0080]

표시 패널(90)은 입력된 영상 신호에 대해서 완전히 비례한 휘도의 표시를 할 수 있는 것이 아니라, 감마 특성이라고 불리는 비선형성을 갖는다. 입력된 영상 신호 x에 대한 표시 휘도 y의 관계는 일반적으로 y=x^γ로 표시되고, 예를 들면, 통상의 액정 패널에서는 γ=2.2이다. 감마 보정은 이것을 상쇄하기 위해, 영상 신호 x에 이것의 역함수를 미리 곱해두는 처리이다. 입력된 영상 신호를 v로 하고, 감마 보정 후의 영상 출력 신호 x=v¹ ^/ ^Y로 하면, 표시되는 휘도 y는 y=x^γ=v⁽ ^Yx1 ^/Y)=v로 되어, 리니어한 관계로 보정된다.

[0081]

도 4는 작은 감마 값과 큰 감마 값의 감마 특성에 대한 설명도이다. 횡축에 입력되는 영상 신호가, 종축에 표시되는 휘도가, 각각 상대 값으로 표시된다. 상대 값은 최소 휘도(흑색)를 0으로 하고, 최대 휘도(백색)를 1로 하여 상대적으로 나타낸 값이다. 상기한 바와 같이, 리니어하게 보정되어 있을 때는, 파선으로 나타내는 리니어 특성을 나타낸다. 이에 대해서, 1/γ>1/2.2로 하는 것에 의해, 표시 휘도 y는 입력 영상 신호 v에 대해서 y=v^γ로 했을 때, γ<1처럼 리니어 보다 작은 감마 값으로 보정된다. 이때의 특성을 「작은 감마 값 특성」으로 나타낸다. 리니어 특성과 비교하여 상측으로 볼록한 곡선이 된다. 입력된 영상 신호에 대하여 표시 휘도가 항상 큰 값을 갖고 있으므로, 전체적으로 시감도상의 밝기가 향상된다. 한편 1/γ<1/2.2로 하는 것에 의해, 표시 휘도 y는 입력 영상 신호 v에 대해서 y=v^γ로 했을 때 γ>1와 같이 리니어보다 큰 감마 값으로 보정된다. 이때의 특성을 「큰 감마 값 특성」으로 나타낸다. 리니어 특성과 비교해서 아래로 볼록한 곡선이 된다. 입력된 영상 신호에 대하여 표시 휘도가 항상 작은 값을 가지므로, 전체적으로 시감도상의 밝기가 저하한다.

[0082]

도 5는 S 커브 특성을 가진 감마 특성에 대한 설명도이다. 도 4와 마찬가지로, 횡축에는 입력되는 영상 신호가, 종축에는 표시 휘도가, 각각 상대치로 나타내며, 리니어 특성이 파선으로 나타난다. S 커브 특성은 변곡점을 가지는 특성으로, 도 5에는 입력 영상 신호 = 표시 휘도 = 0.5에 변곡점을 갖는 S 커브 특성이 나타난다. 입력된 영상 신호가 0 ~ 0.5의 비교적 어두운 화소에 대해서는 더 어두운 방향으로 보정되고, 0.5~1의 비교적 밝은 화소에 대해서는 더 밝은 방향으로 보정된다. 예를 들면, 입력된 영상 신호의 범위가 0.2~0.8인 때, 표시 휘도의 범위는 S 커브 특성에 의해서 0.1~0.9로 확장된다. 이렇게 콘트라스트를 높이는 효과를 얻어, 인간이 느끼는 시감도상의 밝기도 향상된다.

[0083]

비교예 2의 화상 처리 장치의 고정 감마 보정부(18)에, 상기 작은 감마 특성이나 S 커브 특성을 목적으로 한 감마 보정 특성을 갖게 하는 것에 의해, 백 라이트 제어를 하면서, 시감도상의 밝기를 향상할 수 있다. 그러나, 입력되는 영상 신호의 도안에 따라서는 상기의 감마 보정에 의해서 화질을 떨어뜨리는 경우가 있다는 것을 알았다. 예를 들면, 작은 감마 특성을 목적으로 한 감마 보정을 실시하고 있을 때, 고 휘도 측에 편재한 화상(전체적으로 밝은 화상)이 입력되면 콘트라스트가 저하한다. 또 S 커브 특성을 목적으로 한 감마 보정을 실시하고 있을 때, 저 휘도 측에 편재한 화상(전체적으로 어두운 화상)이 입력되면 더욱 어둡게 보정되어 콘트라스트가 저하한다.

[0084]

<도안 적응 감마 보정 Pattern-adaptive gamma correction> 도 1은 실시 형태 1에 관한 화상 처리 장치(100)의 구성예를 나타내는 블록도이다.

[0085]

실시 형태 1에 관한 화상 처리 장치(100)에는 비교예 1 및 2와 같이, 영상 신호가 입력되어, 접속되는 액정 등의 표시 패널(90)에 공급하는 영상 출력 신호와, 표시 패널(90)에 부속하는 백 라이트 제어부(91)에 공급하는 백 라이트 제어 신호를 각각 산출하여 출력한다. 또한, 화상 처리 장치(100)는 비교예 1 및 2와 마찬가지로, 피크 값 검출부(3), 피크 ACL제어 게인 산출부(4), 휘도 변조부(1), 백 라이트 제어 게인 산출부(10) 및 게인 변환부(11)를 구비한다. 또한 실시 형태 1에 관한 화상 처리 장치(100)는, 히스토그램 검출부(2), 히스토그램 변조부(6), 휘도 분포율 산출부(7), 도안 적응 감마 산출부(8), 휘도 변조용 게인 산출부(9) 및 토탈 제어 게인 산출부(5)를 구비한다.

[0086]

히스토그램 검출부(2)는 입력되는 영상 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구한다. 백 라이트 제어 대상이 되는 영역과, 같은 표시 영역을 대상으로 하는 것이 바람직하다. 백 라이트 제어가 표시 패널(90)의 전면을 일괄해서 대상으로 하고 있는 경우에는, 히스토그램 검출을 비롯한 화상 처리는 1 화면(1 프레임) 단위로 실행된다. 이에 대해서 분할된 영역별로 백 라이트 제어를 실시하는 로컬 데이밍을 하는 경우에는, 히스토그램 검출을 비롯한 화상 처리도 대응하는 화상 영역에서 실행된다.

[0087]

로컬 데이밍을 실시, 히스토그램 검출을 비롯한 화상 처리도, 같은 영역에서 실행하는 것에 의해, 백 라이트의 소비 전력을 보다 세밀하게 제어할 수 있어, 소비 전력 저감 효과를 높일 수 있다. 이 때에, 화상 처리에서는 영역의 경계에서 힘줄 모양의 휘도의 단차가 발생하지 않게 하는 등의 추가적인 처리를 할 필요가 있는데, 이를 위해서는 로컬데이밍 기술에 채택되고 있는 공지의 기술을 이용할 수 있다. 이해의 용이를 위해, 화상 처리 단위를 1 화면(1 프레임)으로 설명한다.

[0088]

피크 값 검출부(3)는 1 화면(1 프레임)(로컬데이밍의 경우는 백 라이트 제어의 대상 영역에 대응하는 영상 영역)의 화소를 가진 영상 레벨(휘도) 중에서 가장 높은 휘도(가장 밝은 휘도)를 검출하는 처리이다. 도 2와 도 3의 비교예 1과 2에 나타나는 피크 값 검출부(3)는 입력되는 영상 신호로부터 직접 피크 값을 검출하고 있다. 이와 같이, 피크 값을 직접 검출하는 방법은 노이즈가 많은 화상 등에서 발생하는 몇 화소만이 특이하게 높은 수준으로 돌출하여 나타나는 경우에, 검출 안정도가 극단적으로 나빠진다는 문제가 있다. 한편, 본 실시 형태 1의 피크 값 검출부(3)는, 히스토그램 검출부(2)가 추출하는 휘도의 히스토그램(빈도 분포)으로부터 피크 값을 검출한다. 예를 들어, 1 화면(1 프레임) 내의 총 화소 수를 100%라고 하고, 휘도의 작은 쪽부터 차례로 빈도(화소 수)을 누적하여 갔을 때, 히스토그램의 누적치가 그 98%에 달했을 때의 휘도 값을 피크 값으로 검출한다. 이렇게 하여 노이즈 등에 의하여 몇 화소가 돌출하여 높은 휘도를 가질 때는 그 휘도를 피크 값으로 검출하지 않아, 검출 안정도가 향상된다.

[0089]

피크 ACL제어 게인 산출부(4)는 검출된 피크 값에 따른 게인 처리인 피크 ACL제어 게인을 산출하여 휘도 변조부(1)에 공급한다. 한편, 백 라이트 제어 게인 산출부(10)는 게인 변환부(11)에 대해서, 피크 값 검출부(3)에서 검출된 피크 값에 따른 게인 처리를 실행시킨다. 이에 의해, 기본적인 동작은 비교예 1과 같은 피크 ACL제어가 된다.

[0090]

히스토그램 변조부(6)에서는, 히스토그램 검출부(2)로부터 출력되는 히스토그램, 즉 영상 신호 입력으로부터 얻어진 영상 레벨(휘도) 마다의 히스토그램 검출 값(빈도)에 대해서, 피크 ACL제어 게인 산출부(4)로부터 얻어진 게인으로 변조 처리를 한다. 실제로는 영상 레벨에 대해서의 게인 변조를 하게 된다. 히스토그램에 대한 피크 ACL제어 게인에서의 변조 처리란 각 영상 레벨의 히스토그램 검출 값을 그 피크 ACL제어 게인 배의 영상 레벨에서의 히스토그램 검출 값으로 바꾸어 읽어내는 처리이다. 예를 들면, 영상 신호가 8bit인 경우 영상 레벨은 256계조가 되므로, 이 수준에 대한 게인 처리를 한다. 피크 검출 값이 50%인 경우에는 50%의 휘도를 나타내는 영상 레벨 128 이상에는 히스토그램이 존재하지 않게 되어, 피크 ACL제어 게인은 2배가 된다. 그리고 영상 레벨 128에 존재하고 있던 히스토그램을, 128 x 2의 게인 처리를 하고, 영상 레벨 256(실제 처리에서는 8비트의 최대치의 255)에 존재하는 히스토그램으로 바꾸어 읽는 처리를 한다. 여기에서는 히스토그램의 계조 수를 영상 신호와 같은 256으로 설명했지만, 히스토그램의 계조 수는 일반적으로 채용되는 16 또는 64등의 경우에도 같이 처리된다.

[0091]

휘도 분포율 산출부(7)에서는 피크 ACL제어 게인의 변조 처리된 히스토그램의 분포 상태를 해석한다. 히스토그램의 분포 상태에는 예를 들면, 일부의 영상 레벨 영역에 편재한(집중한) 분포, 복수의 영상 레벨 영역에 편재한(집중한) 분포, 현저한 편재가 없는 비교적 고른 분포 등이 있다. 휘도 분포율 산출부(7)는 입력되는 히스토그램에 대해서, 영상 레벨마다 가중치를 부여하는 전 처리를 하고, 그 가중치 부여 후의 히스토그램 검출 값을 누적하여, 그 값으로부터 분포율을 산출한다. 구체적인 예로서는, 히스토그램 검출 값에 대해서, 도 6과 같은 저 영상 레벨부터 중간 영상 레벨까지 가중치 부여 처리를 하고, 가중치 부여 후의 히스토그램 검출 값을 누적하고, 그 값의 크기로부터 저/중간 영상 레벨의 분포율을 산출할 수 있다. 또 도 7에 나타내는 것과 같이, 중간 영상 레벨 부근에 가중치 부여 처리를 하고 가중치 부여 후의 히스토그램 검출 값을 누적 하여, 그 값의 크기로부터 중간 영상 레벨 부근의 분포율을 산출한다. 물론 저/중간 영상 레벨 분포율 및 중간 영상 레벨 부근의 분포율을 산출하는 방법은 이들에 한정되는 것은 아니다.

[0092]

도안 적응 감마 특성 산출부(8)에서는 산출된 영상 레벨 분포율에 따라 적절한 감마 특성을 자동으로 산출한다. 상세한 동작에 대해서는 후술한다.

[0093]

휘도 변조용 게인 산출부(9)에서는 도안 적응 감마 특성 산출부(8)에서 주어진 감마 특성에 따른 휘도 변조용 게인을 산출한다. 휘도 변조용 게인은 입력되는 영상 신호의 각 영상 레벨(휘도)에 변조 후의 영상 레벨 값을 대응시키는 함수로 주어진다.

[0094]

토탈 제어 게인 산출부(5)에서는, 피크 ACL제어 게인 산출부(4)와 휘도 변조용 게인 산출부(9)의 2개의 처리로부터 얻어진 2개의 변조 게인 값을 곱해서, 미리 토탈 게인 값을 산출한다. 휘도 변조부(1)에서는 이 토탈 게인 값을 사용하여 휘도 변조를 한다. 휘도 변조란 입력되는 영상 신호의 1화소마다 영상 레벨(휘도)을 그 영상 레벨의 값에 따라 다른 영상 레벨로 변환하는 처리를 말한다. 휘도 변조부(1)는 예를 들면 1차원의 룩업 테이블(1D-LUT:Look-Up Table)로 구성된다. 영상 신호가 8bit, 256계조의 경우에는 256word x 8bit의 메모리로 구성할 수 있다. 룩업 테이블(1D-LUT)에 따른 장착을 대신하여, 미리 함수화된 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현할 수도 있다.

[0095]

도안 적응 감마 특성 산출부(8)의 동작에 대해서 더 자세히 설명한다.

[0096]

예를 들면, 히스토그램의 분포 상태가 현저한 편재가 없는 비교적 고른 분포인 경우에는 작은 감마 값 특성에 의한 감마 보정이 적합하다. 도 4를 인용하여 설명한 것처럼, 작은 감마 값 특성은 리니어 특성과 비교하여 위쪽으로 볼록한 곡선으로, 표시 휘도가 입력된 영상 신호에 대해서 항상 큰 값을 취하므로, 전체적으로 시감도상의 밝기를 향상시킬 수 있다. 휘도 분포율 산출부(7)에 의한 해석의 결과 저/중간 영상 레벨 분포율이 높은 경우에는 보다 효과적이다.

[0097]

예를 들면, 히스토그램의 분포 상태가 1곳에 편재하는 경우에는, 그 편재의 중심을 변곡점으로 하는 S 커브 보정이 적합하다. 도 5을 인용하여 설명했듯이, S 커브 보정은 변곡점보다 고 휘도의 영상 레벨을 더욱 높이고, 변곡점보다 저 휘도의 영상 레벨을 더 낮추기 때문에, 영상이 고 콘트라스트화 된다. 변곡점보다 고휘도 측, 또는 저휘도 측에만 편재하는 것과 같은 히스토그램의 영상에 대해서는 상기한 바와 같이, 콘트라스트를 오히려 저하시키는 문제가 있지만, 편재의 중심과 변곡점을 일치시킴으로써 이 문제가 해결된다.

[0098]

도 8에 고정된 S 커브의 특성 및 도안 적응의 S 커브 특성을 나타낸다. 횡축에는 입력의 영상 레벨이, 종축에는 출력의 영상 레벨이, 각각 32계조(5bit)로 나타낸다. 파선은 리니어 특성이며, 고정 S 커브 특성은 딱 중간인 영상 레벨 = 16에 변곡점을 가진다. 이에 대해서 도안 적응 S커브 특성은 영상 레벨 = 10에 변곡점을 가진다. 영상 레벨 = 10에 중심이 있는 히스토그램을 가진 영상, 예를 들면, 히스토그램이 영상 레벨 4 ~ 16에 편재하는 도안의 영상에 적당하다.

[0099]

히스토그램 분포 상태에 대해서 더 자세히 설명한다. 도 9, 10, 11에는 휘도 변조를 하기 전의 히스토그램, 고정 감마(고정 S 커브)에 의해 휘도 변조된 히스토그램, 도안 적응 감마(도안 적응 S 커브)에 의해 휘도 변조된 히스토그램이, 각각 예시되어 있다. 횡축은 32계조(5bit)로 나타나는 영상 레벨(휘도)이며 종축은 퍼센트(%)로 나타나는 히스토그램 검출 값(빈도)이다. 이들은 설명을 간단하게 하기 위해, 영상 신호를 32계조(5bit정도)로 설명하고 있다. 그래서 감마 특성에 연속성이 없고, 계조 특성이 낮은 것처럼 보이지만, 실제로는 8bit(256계조)에서 처리하면 계조 성능상 문제는 없다.

[0100]

도 9에 나타내듯이, 휘도 변조를 하기 전의 히스토그램이, 영상 레벨 5 ~ 18에 편재하고 있는 것으로 한다. 위에서 설명한 바와 같이, 히스토그램 변조부(6)에서 피크 ACL제어 게인 산출부(4)로부터 얻은 게인으로 변조 처리가 되고 있으므로, 피크 값은 최대 휘도의 32가 되고 있다. 도 10에 나타내는 고정 감마(고정 S 커브)에 의해 휘도 변조된 히스토그램 분포 상태는 영상 레벨의 편재가 영상 레벨 2 ~ 18로 변조되고 있다. 영상 레벨 = 5화소의 영상 레벨은 2로, 영상 레벨 = 6화소의 영상 레벨은 3으로, 한편 고휘도 측의 영상 레벨 = 18화소의 영상 레벨은 그대로 18로 변조된다. 상기한 바와 같이, 고정 S 커브에서는 변곡점이 영상 레벨 = 16에 있기 때문에, 이에 가까운 영상 레벨 = 18화소의 영상 레벨은 18인채로 변하지 않는다. 도 9의 휘도 변조 전의 히스토그램 분포 상태와 비교하여, 휘도 분포 범위가 확대되고 있기 때문에, 고 코트라스트화의 효과는 있지만, 고 영상 레벨로의 전환이 없기 때문에, 밝기 향상 효과가 없는 것을 알 수 있다.

[0101]

이에 대해서, 도 11에 나타내는, 도안 적응 감마(도안 적응 S 커브)에 의해 휘도 변조된 히스토그램 분포 상태는 영상 레벨의 편재가 영상 레벨 3 ~ 24로 변조되고 있다. 영상 레벨 = 5화소의 영상 레벨은 3으로, 영상 레벨 = 6화소의 영상 레벨은 4로, 한편 높은 편의 영상 레벨 = 18화소의 영상 레벨은 24로 변조된다. 도안 적응 S 커브에서는 변곡점이 히스토그램 상의 편재의 중심인 영상 레벨 = 11 ~ 12에 있으므로, 이를 중심으로 저휘도 측에서는 영상 레벨이 낮은 방향으로, 고휘도 측에서는 영상 레벨이 높은 방향으로 변조된다. 도 11에 나타내는, 도안 적응 감마(도안 적응 S 커브)에 의해 휘도 변조된 히스토그램 분포 상태는 도 9의 휘도 변조 전의 히스토그램 분포 상태와 비교하여, 휘도 분포 범위가 충분히 확대되어 있고, 나아가 높은 영상 레벨 쪽으로 충분히 전환되고 있으므로, 고 콘트라스트화 및 밝기 향상의 효과도 충분하다는 것을 알 수 있다.

[0102]

또한, 도 10과 도 11에 나타내는, 휘도 변조 처리 후의 히스토그램에는 처리에 의해서 히스토그램 검출 값이 0이 된 영상 레벨이 존재한다. 예를 들어 도 10의 영상 레벨 = 9, 12, 15, 도 11의 영상 레벨 = 7, 10, 12, 14, 17, 19, 21, 23이다. 이와 같이, 히스토그램 검출 값이 0의 영상 레벨이 존재해도, 영상에는 특단의 열화는 발생하지 않고, 필터 처리를 추가하면 영상 레벨의 연속성을 회복시킬 수 있다. 이에 의해, 고 콘트라스트화와 함께 고해상도화 효과도 생긴다.

[0103]

이 2개의 휘도 변조 결과의 차이는 고정 감마에 의한 휘도 변조가 항상 중간 레벨인 16 레벨에 S 커브의 변곡점을 설정하고 있는데 대하여, 도안 적응 감마에 의한 휘도 변조가 도 9의 휘도 변조 전의 히스토그램 분포 상태에서의 분포의 중심을 검출하고, 그 중심 검출 결과인 11 ~ 12를 S 커브의 변곡점으로 하여, 도안에 최적화된 설정을 실시하고 있다는 차이에서 발생한 것이다. S 커브의 감마 특성은 작은 영상 레벨 영역에서는 입력 영상 레벨에 대해서 출력 영상 레벨이 작고, 큰 영상 레벨 영역에서는 입력 영상 레벨에 대해서 출력 영상 레벨이 크다. S 커브의 변곡점이란 이 입출력 영상 레벨의 대소 관계가 반전하는(일치하는) 점을 말한다. 상기 예에서는 히스토그램의 중심 자체를 S 커브의 변곡점에 설정하고 있지만, 휘도 향상 효과를 중시하는 경우에는 중심점보다도 약간 낮은 영상 레벨에 변곡점을 설정하는 편이, 고 영상 레벨 방향으로의 전환량이 늘어나기 때문에, 효과적인 설정이 된다.

[0104]

히스토그램의 분포의 중심을 검출하는 방법으로는 일반적으로 평균 휘도 레벨이라고 불리는 APL을 사용할 수 있다. 또한 도 12에 나타내듯이, 히스토그램의 빈도 분포를 적분함으로써 면적을 구하여, 영상 레벨의 낮은 쪽과 높은 측에서, 그 면적이 일치하는 경계를 이루는 영상 레벨을 검출함으로써 산출할 수도 있다.

[0105]

이처럼 S 커브의 감마 특성에 의한 범위 확장 처리에 있어서, 고 콘트라스화 및 밝기 향상 효과를 가장 효과적으로 얻는 데는, 히스토그램 분포가 가장 집중하고 있는 영상 레벨 영역과 감마 보정에 의한 확장 영상 레벨 영역을 일치시킬 필요가 있어, 도안에 따른 휘도 변조 처리가 필요하다.

[0106]

작은 감마 값 특성의 경우에도, 히스토그램의 중심점에 따라 감마 값을 변경하는 등의 같은 도안 적응 처리를 적용할 수 있다.

[0107]

또한, 상기에서는 백 라이트 제어용의 밝기 향상 효과를 얻는 것을 목적으로 한 도안 적응 감마 처리로서, 작은 감마 값 보정, S 커브 보정을 예시했지만, 히스토그램 이퀄라이제이션(평탄화) 방법을 채용해도 된다. 이 방법은 히스토그램 누적 결과를 그대로 감마 특성으로 채용하고, 휘도 변조 후의 히스토그램 분포 상태가 저 영상 레벨에서 고 영상 레벨까지 고르게 분포시키는 것을 목적으로 한 보정 처리이다. 영상 레벨의 다이내믹 범위를 유효하게 활용할 수 있으므로, 고 콘트라스트화 및 밝기 향상 효과를 얻을 수 있다. 예를 들면, 히스토그램의 분포 상태가 복수 개소에 편재하는 경우에, 히스토그램 검출 값이 집중하고 있는 곳으로부터 성긴 곳으로 영상 레벨을 변조할 수 있고, 각각의 편재 부분의 콘트라스트를 향상할 수 있다.

[0108]

이와 같이, 도안에 적절한 감마 특성을 자동으로 산출하여 휘도 변조를 하는 효과에는 이하의 2점이 있다.

[0109]

1 번째는, 처음부터 고 콘트라스트이고, 밝은 화상이 입력되어 있는 경우에는 고정 감마 특성에 의한 휘도 변조 처리에서는 고 영상 레벨 영역에서의 포화(Whitening)나, 저 영상 레벨 영역에서의 포화(Blackening)을 발생할 위험이 상정된다. 그러나 도안 적응 처리에서는 이들 위험을 방지할 수 있다.

[0110]

2 번째는, 도안 특성(영상 레벨의 분포 중심 = 집중하고 있는 밝기 레벨)에 따라서 가장 효과적으로 고 콘트라스트화 및 밝기 향상 효과를 얻을 수 있다.

[0111]

<화상 처리 방법 Image processing method> 도 1에 나타낸, 본 실시 형태 1의 화상 처리 장치(100)는 하드웨어로 구현되어도 좋고, 탑재되는 화상 처리 방법의 일부가 소프트웨어로 구현된 미들웨어에 의해 구현되어도 좋다.

[0112]

도 13은 본 실시 형태 1의 화상 처리 장치(100)의 SOC(System On a Chip)에서의 구성예를 나타내는 블록도이다. 화상 처리 장치(100)에는 백 라이트 제어부(91)가 부속하는 액정 등의 표시 패널(90)과, 영상 신호를 입력하는 영상 기기(93)가 접속된다. 또한 외광 센서(92)가 접속되어도 좋다. 영상 기기(93)는 예를 들면, 카메라, 블루 레이와 DVD등의 콘텐츠 미디어 플레이어, 디지털 텔레비전 수상기(DTV:Digital TeleVision) 등이다. 화상 처리 장치(100)는 영상 표시 유닛(20), CPU(30), ROM(Read Only Memory)(31), RAM(Random Access Memory)(32), 백 라이트 제어 인터페이스(I/F) 유닛(33), 통신 인터페이스(I/F) 유닛(35), 기타 주변 유닛(35)이 버스(36)를 통해서 서로 접속되어 구성된다. 영상 표시 유닛(20)은 영상 기기(93)에서 입력되는 영상 신호를 수신하고, 휘도 변조부(1)와 히스토그램 검출부(2)에 각각 공급하고, 휘도 변조부(1)로부터 출력되는 영상 출력 신호를 액정 패널(90)로 출력한다. 백 라이트 제어 인터페이스(I/F) 유닛(33)은 백 라이트 제어 신호를 접속되는 표시 패널(90)의 백 라이트 제어부(91)로 출력한다. 외광 센서(92)가 접속될 경우에는 예를 들면 I2C(Inter-Integrated Circuit) 등의 통신 인터페이스(I/F) 유닛(35)에 접속된다. 휘도 변조부(1), 히스토그램 검출부(2), 백 라이트 제어 인터페이스(I/F) 유닛(33) 및 통신 인터페이스(I/F) 유닛(35)은 각각 CPU(30)에서 버스(36)를 매개로 접속 가능하다. 피크 값 검출부(3), 피크 ACL제어 게인 산출부(4), 히스토그램 변조부(6), 휘도 분포율 산출부(7), 도안 적응 감마 산출부(8), 휘도 변조용 게인 산출부(9) 및 토탈 제어 게인 산출부(5)는 ROM(31)에 저장된 소프트웨어로 구성되고, 토탈 제어 게인 산출부(5)에 의해 산출된 토탈 제어 게인은 버스(36)를 통해서 휘도 변조부(1)에 설정된다. 백 라이트 제어 게인 산출부(10)와 게인 변환부(11)도 마찬가지로 ROM(31)에 저장되는 소프트웨어에 의해 구현되어, 게인 변환부(11)에 의해 산출된 백 라이트 제어 게인은 백 라이트 제어 인터페이스(I/F) 유닛(33)을 매개로 백 라이트 제어 신호로 출력된다.

[0113]

도 13에 나타내는 구성은 일 예에 불과하고 여러가지 변경 가능하다. 예를 들면, 영상 표시 유닛(20)에 포함되는 하드웨어의 일부를 소프트웨어로 구현되도록 변경해도 좋고, 역으로 다른 기능을 하드웨어로 구현하고 영상 표시 유닛(20)에 포함되도록 변경해도 좋다. CPU(30)는 단일의 어떤 아키텍처의 프로세서이어도 좋고, 복수의 프로세서를 포함한 멀티 프로세서 유닛이어도 된다. 또한 CPU(30) 또는 이를 대체할 프로세서, 멀티 프로세서 유닛은 캐쉬 메모리나 로컬 메모리를 구비하고 있어도 좋다. 또한 버스(36)는 계층화되어 있어도 좋다. ROM(31)은 플래시 메모리 등의 전기적으로 다시 기입 가능한 비휘발성 메모리라도 좋고, 또는 비휘발성 메모리를 탑재하지 않은 SOC로 구성하여 파워 업 시퀀스 등에서 소프트웨어를 로드해도 좋다. 도 13에 나타내는 구성은 본 실시 형태 1에 나타내는 화상 처리 방법을 실장 하는 경우에 국한되지 않고, 실시 형태 2 ~ 4 기타의 실시 형태에 관한 화상 처리 방법을 구현하는 화상 처리 장치에도 적용할 수 있다.

[0114]

도 14는 화상 처리 장치(100)의 동작 예를 나타내는 처리 순서도이다. 특히, 휘도 분포율 산출부(7)와 도안 적응 감마 산출부(8)가 상세하게 나타나 있다. 히스토그램 검출부(2)에서 검출된 히스토그램이 휘도 분포율 산출부(7)에 입력되어, 빈도 분포 상태의 해석이 이루어진다. 그 결과가 도안 적응 감마 산출부(8)를 구성하는 개별 휘도 변조 게인 산출부(80)에 입력된다. 개별 휘도 변조 게인 산출부(80)는 작은 감마 보정 함수 산출부(81)와 S 커브 보정 게인 제어 함수 산출부(82)와, 히스토그램 이퀄라이제이션(평탄화) 함수 산출부(83)를 구비한다.

[0115]

작은 감마 보정 함수 산출부(81)는 휘도 분포율 산출부(7)의 저/중간 영상 레벨 분포율에 따른 감마 보정을 실시한다. 도 4에 나타낸 리니어 특성과 작은 감마 값 특성 사이에서 조정된다. 저/중간 영상 레벨 분포율이 크면 고 영상 레벨에 분포를 시프트하는 것에 의해 밝기 향상을 목적으로 작은 감마 값 특성에 가까워 진다. 저/중간 영상 레벨 분포율이 작으면 리니어 특성에 가까워 진다. 저/중간 영상 레벨 분포율이 작을 경우에는 피크 ACL제어만으로 이미 고 영상 레벨 부근의 분포가 많은 것을 나타내고 있기 때문에, 작은 감마 값을 적응하면 고 영상 레벨 부근에 있어서의 포화(Whitening)의 위험이 있기 때문이다. 이러한 처리 방법을 채용함으로써 포화의 위험을 회피할 수 있다.

[0116]

S 커브 보정 게인 제어 함수 산출부(82)는 휘도 분포율 산출부(7)에서의 중간 영상 레벨 분포율에 따른 게인 제어와 중심 검출에 따른 중심 제어를 받는다. 도 5에 나타내는 리니어 특성과 S 커브 특성과의 사이에서 조정된다. 중간 영상 레벨 부근의 분포율이 크면 저 영상 레벨 및 고 영상 레벨에 분포를 시프트하는 것에 의해 밝기 향상 효과 및 고 콘트라스트화를 목적으로 S 커브 특성에 가까워 진다. 한편, 중간 영상 레벨 부근의 분포율이 작으면 리니어 특성에 가까워 진다. 중간 영상 레벨 부근의 분포율이 작을 경우에는 피크 ACL제어만으로 이미 저 영상 레벨 및 고 영상 레벨 부근의 분포가 많은 것을 나타내고 있어서, S 커브 특성을 채용하면, 저 영상 레벨 부근에 있어서의 포화(Blackening) 및 고은 영상 레벨 부근에 있어서의 포화(Whitening)의 양쪽의 위험이 있기 때문이다. 이러한 처리 방법을 채용함으로써 S 커브 보정에서도 포화의 위험을 회피할 수 있다.

[0117]

히스토그램 이퀄라이제이션(평탄화) 함수 산출부(83)는 휘도 분포율 산출부(7)의 전체 영상 레벨 영역에 따른 게인 제어를 받는다. 각 산출부(81 ~ 83)에서 산출된 함수(게인 제어치)는 휘도 변조 게인 MIX부(84)에 입력되고, 가중치가 부과되어 그 결과가 휘도 변조용 게인 산출부(9)로 출력된다. 휘도 변조 게인 MIX부(84)는 가중치 계수 셀렉터(85_1 ~ 85_3)와 가중치 곱셈부(86_1 ~ 86_3)와 가산부(87)로 구성된다. 가중치 계수 셀렉터(85_1~85_3)는 사용자가 설정하는 MIX비, 또는 휘도 분포율 산출부(7)의 해석 결과에 의한 MIX비를 선택하고, 가중치 곱셈부(86_1 ~ 86_3)로 공급한다. 가중치 곱셈부(86_1 ~ 86_3)의 출력은 가산부(87)에서 합계되고 필요에 따라 표준화되어, 휘도 변조용 게인 산출부(9)로 출력된다.

[0118]

MIX비는 사용자에 의해서 설정되거나 또는 휘도 분포율 산출부(7)에서의 해석 결과를 토대로 조정된다. 휘도 분포율 산출부(7)의 해석 결과에 의한 경우에는, 예를 들어, 저/중간 영상 레벨 분포율이 크면 작은 감마 보정 함수 산출부(81)로부터 출력되는 함수(게인 제어치)의 MIX비를 크게 한다. 중간 영상 레벨 분포율이 크면 S 커브 보정 게인 제어 함수 산출부(82)로부터 출력되는 함수(게인 제어치)의 MIX비를 크게 한다. 모든 영상 레벨 영역에 히스토그램이 분산되어 있을 때는, 히스토그램 이퀄라이제이션(평탄화) 함수 산출부(83)로부터 출력되는 함수(게인 제어치)의 MIX비를 크게 한다.

[0119]

이상과 같이, 휘도 분포율 산출부(7)의 해석 결과에 따른 가중치 가산 처리(MIX처리)를 실시함으로써 영상 입력 신호의 도안에 따라 적절하게 시감도를 향상할 수 있다.

[0120]

[실시 형태 2] <토탈 제어 게인 = 피크 ACL제어함수 X 휘도변조용 함수 Total control gain = peak ACL control function × liminance modulation function> 도 15는 실시 형태 2에 관한 화상 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.

[0121]

실시 형태 2에 관한 화상 처리 장치(100)에는, 도 3에 나타낸 비교예 2와 같이, 영상 신호가 입력되어, 접속되는 액정 등의 표시 패널(90)에 공급하는 영상 출력 신호와, 표시 패널(90)에 부속된 백 라이트 제어부(91)에 공급하는 백 라이트 제어 신호를, 각각 산출하고 출력한다. 또한, 화상 처리 장치(100)는 비교예 2와 마찬가지로, 피크 값 검출부(3), 피크 ACL제어 게인 산출부(4), 휘도 변조부(1), 백 라이트 제어 게인 산출부(10) 및 게인 변환부(11)를 구비한다. 비교예 2가 휘도 변조부(1)의 후단에 고정 감마 보정부(18)를 구비하는데 대하여, 실시 형태 2에 관한 화상 처리 장치(100)는, 히스토그램 검출부(2), 고정 감마 특성 설정부(19), 휘도 변조용 게인 산출부(9) 및 토탈 제어 게인 산출부(5)를 구비한다.

[0122]

히스토그램 검출부(2)는 입력되는 영상 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구한다. 피크 값 검출부(3)는 1 화면(1 프레임)의 화소가 가진 영상 레벨 중에서 가장 높은 휘도(피크 값)를 검출한다. 피크 ACL제어 게인 산출부(4)는 검출된 피크 값에 따른 게인 처리인 피크 ACL제어 게인을 산출하여 휘도 변조부(1)에 공급한다. 한편, 백 라이트 제어 게인 산출부(10)는 게인 변환부(11)에 대해서, 피크 값 검출부(3)에서 검출된 피크 값에 따른 게인 처리를 실행시킨다. 이에 따라 기본적인 동작은 비교예 1과 같은 피크 ACL제어가 된다. 비교예 2와 같은 피크 값 검출부(3)를 마련하고, 히스토그램 검출부(2)를 생략해도 된다.

[0123]

고정 감마 특성 설정부(19)에는 사용자 설정의 감마 특성이 설정된다. 휘도 변조용 게인 산출부(9)는 설정된 감마 특성에 따른 휘도 변조용 게인을 산출한다. 토탈 제어 게인 산출부(5)에서는, 피크 ACL제어 게인 산출부(4)와 휘도 변조용 게인 산출부(9)의 2개의 처리로부터 얻은 2개의 변조 게인 값을 곱해서, 미리 토탈 게인 값을 산출한다. 휘도 변조부(1)에서는 이 토탈 게인 값을 사용하여 휘도 변조를 한다.

[0124]

피크 ACL제어에 의한 게인 값에 대해서, 밝기 향상을 위한 고정 감마 특성도 가미하여 휘도 변조부(1)에 입력되기 때문에, 시감도상의 밝기를 향상시킬 수 있다. 또한 휘도 변조 처리가 1회로 끝나기 때문에, 비교예 2에서의 2번의 휘도 변조 처리와 비교하여 계조 성능이 떨어지지 않는다. 휘도 변조 처리는 영상 신호의 화소 단위 처리가 되며, 요즘에는 풀 하이 비젼(1920 X 1080) 등의 고해상도인 영상 신호가 당연하다. 따라서, 휘도 변조 처리에는 고속 처리 성능이 요구되므로, 통상으로는 1차원 룩업 테이블(1D-LUT) 등의 하드웨어에 의한 처리가 이루어지고 있다. 그러나 대규모 하드웨어 처리는 비용이 든다는 과제가 있어서 일반적으로는 8bit 정도의 처리에 제한되고 있다. 이렇게 8bit 정도로 제한된 상태에서 2단계 등의 복수회 처리와 미리 2개의 변조 게인을 토탈 게인으로 산출한 후에, 1회로 처리하는 것을 비교하면 도 16도, 17과 같이, 1회로 처리하는 편이 계조 열화를 억제할 수 있다. 도 16은 화상 처리 장치(100)의 입출력 특성의 예를 나타내는 그래프이며, 도 17은 그때의 영상 출력 신호의 오차 특성을 나타내는 그래프이다. 도 16에는 횡축에 영상 입력, 종축에 영상 출력이 각각 계조 레벨로서 나타낸다. 각각은 256계조(8bit)이며, 횡축에는 256계조 중 0~64이 나타내고, 종축에는 그것에 대응하는 0~128이 나타난다. 원형 플롯이 본 실시 형태 2와 같이, 1회에 묶어서 처리를 한 경우의 입출력 특성을 나타내고, 삼각형 플롯은 비교예 2와 같이, 2회로 나누어 처리를 한 경우의 입출력 특성을 나타낸다. 도 17에는 횡축에 영상 입력의 계조 레벨이, 종축에는 그때의 영상 출력에서의 이상(理想) 특성에 대한 오차를 나타낸다. 원형 플롯이 본 실시 형태 2와 같이, 1회에 묶어서 처리를 한 경우의 오차 특성을 나타내고, 삼각형 플롯은 비교예 2와 같이 2회로 나누고 처리를 한 경우의 오차 특성을 나타낸다. 비교예 2와 같이, 2회로 나누어 처리를 한 경우의 오차가 ±1LSB인 반면, 본 실시 형태 2와 같이, 1회에 묶어서 처리를 한 경우의 오차는 ±0.5LSB로 억제되고 있다. 이 결과, 인간이 화면 표시를 시청했을 때, 노을 화상 등 서서히 휘도가 변화하는 그라데이션부에서, 솔라리제이션(solarization) 등의 휘도 단차 노이즈로 인식되지 않고 휘도 변화가 연속된 예쁜 그라데이션 화상으로 시청할 수 있다.

[0125]

본 실시 형태 2에서는 전체적 변조 게인을 미리 구하는 것인데, 이에 대해서는 1 화면(각 프레임)에 대해서, 각 계조 레벨에 대한 1개의 연산을 실행하면 좋으므로, 예를 들면 8bit의 영상 신호에 대해서, 휘도 변조하는 경우에는 256회의 연산으로 끝나고, 소프트웨어로 구현할 경우 처리 시간의 성능에 대한 제약이 적다. 또한 하드웨어로 구현하는 경우에도, 토탈 제어 게인 산출부만을 16bit 정도로 고정밀도화하면 되므로, 영상 신호 경로 전체를 16bit화하는 것과 비교하면, 대규모화에 따른 비용 영향이 적다. 따라서, 본 실시 형태 2는 구현면에서도 매우 유용한 기법이다.

[0126]

본 실시 형태 2를 적용 가능한 표시부의 백 라이트 구조이지만, 단일 광원만이 아니라, 복수 광원의 제어 시스템 구조에 대해서도 대상이 되며, 복수 광원에 의한 로컬 지역 단위로 감마 보정이 제어 가능한 경우에는 로컬 지역 단위로 감마 특성을 개별적으로 설정하게 된다.

[0127]

또한, 본 실시 형태 2는 특히 차량 기기에의 탑재에 효과가 있다. 차량 탑재 기기는 화면 시인성이 나쁜 낮 또는 야외 등의 화창한 외광 환경 하에서 시청하기 때문에, 시인상의 밝기 향상 효과를 필요로 하여, EV(Electrical Vehicle)/HV(Hybrid Vehicle) 등의 배터리 구동 등의 자동차에서는 소비 전력 삭감 효과가 필요한 때문이다. 고화질 표시가 중요한 DTV 등의 기기의 시청에서는 본래의 감마 특성인 2.2제곱 등의 휘도 리니아리티 재현이 중요하다. 그러나, 차량 탑재 환경에서의 시청에서 휘도 리니아리티의 재현은 중요하지 않기 때문에, 작은 감마 특성 또는 S 커브 특성에 의한 감마 처리에서도 실제 사용상의 문제는 없으며, 오히려 밝기 향상 효과를 얻는 것이 중요하다.

[0128]

[실시 형태 3] <흑 레벨 보정 Black level correction> 도 18은 실시 형태 3에 관한 화상 처리 장치의 구성 예를 나타내는 블록도이다.

[0129]

실시 형태 3에 관한 화상 처리 장치(100)에는 실시 형태 1과 마찬가지로, 영상 신호가 입력되어, 접속되는 액정 등의 표시 패널(90)에 공급하는 영상 출력 신호와, 표시 패널(90)에 부속된 백 라이트 제어부(91)에 공급하는 백 라이트 제어 신호를, 각각 산출하고 출력한다. 또한, 화상 처리 장치(100)는 실시 형태 1과 마찬가지로, 휘도 변조부(1), 히스토그램 검출부(2), 피크 값 검출부(3), 피크 ACL 제어 게인 산출부(4), 히스토그램 변조부(6), 휘도 분포율 산출부(7), 도안 적응 감마 산출부(8), 휘도 변조용 게인 산출부(9) 및 토탈 제어 게인 산출부(5), 백 라이트 제어 게인 산출부(10) 및 게인 변환부(11)를 구비한다. 실시 형태 3에 관한 화상 처리 장치(100)는 또한, 보텀 값 검출부(12), 흑 레벨 보정 제어 게인 산출부(13) 및 곱셈부(14)를 구비한다. 실시 형태 1에 나타내는 화상 처리 장치(100)와 공통의 구성에 대해서는 기능 등도 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

[0130]

보텀 값 검출부(12)는 영상 신호에서 가장 낮은(어두운) 값인 보텀 값을 검출한다. 피크 값 검출과 마찬가지로, 히스토그램 검출부에서 검출된 히스토그램을 영상 레벨이 낮은 쪽부터 순차적으로 누적하여, 설정된 값에 도달한 영상 레벨을 보텀 값으로 하는 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 1 화면(1 프레임)내의 총 화소수를 100%라고 할 때에, 히스토그램 누적치가 그 3%에 이른 영상 레벨을 보텀 값으로 검출한다. 보텀 값을 검출하기 위해서 히스토그램 검출 결과를 사용하지 않고 직접 검출하는 방법은 노이즈가 많은 화상 등에서 발생하는 몇 화소만이 특이하게 낮은 레벨로 돌출하여 나타나는 경우에 검출 안정도가 극단적으로 악화된다. 이에 대하여 히스토그램 누적치로부터 피크 값을 산출하는 방법으로는 적절한 검출 안정도가 보장된다.

[0131]

흑 레벨 보정 제어 게인 산출부(13)에서는 이 보텀 값에 따른 게인을 산출한다. 도 19는 흑 레벨 보정에 대한 설명도이다. 횡축은 입력 영상 레벨, 종축은 출력 영상 레벨이며, 각각 풀 스케일을 100%로 했을 때의 상대 값(%)으로 나타낸다. 입력 영상 레벨이 20% 이상의 영상 레벨 영역에만 화소를 가질 때, 즉, 보텀 값이 20% 일 때, 이 입력 영상 레벨의 20%~40% 범위(원래 범위)를 출력 영상 레벨의 0%~40% 범위로 확장한다. 이는 20% 영상 레벨이 0%(흑색) 레벨로 끌려가고 있음을 보이고, 이와 같은 보정은 흑 레벨 보정 또는 흑 레벨 신장이라고 부른다. 다음 단계의 곱셈부에서는, 피크 ACL제어 게인 산출부에서 얻어지는 게인 값과 흑 레벨 보정 제어 게인 산출부에서 나오는 게인 값을 곱한다.

[0132]

저휘도 측에만 주목하면, 피크 ACL제어만으로는 영상 레벨이 크게(밝게) 되어 버려, 고 콘트라스트화의 의미로는 역효과가 된다. 여기서 고 콘트라스트화는 밝은 화상은 더 밝고, 어두운 화상은 더 어둡게 함으로써, 인간의 상대 감도를 높이는 것을 목적으로 하고 있다. 이와 같이 피크 ACL제어에 흑 레벨 보정 효과를 곱하여기본적으로는 영상 신호 입력의 피크 값 및 보텀 값이 어떤 값이라도, 항상 영상 신호 출력이 0% ~ 100%의 모든 영상 레벨을 사용하게 되어, 가장 유효한 다이내믹 범위의 활용이 된다. 이 처리의 후단에서, 실시 형태 1의 도안에 적절한 감마 보정 처리를 함으로써 보다 효과적인 고 콘트라스트화 및 밝기 향상 효과를 얻을 수 있다. 이에 대신하여, 실시 형태 2의 고정 감마 특성 처리를 해도 된다.

[0133]

[실시 형태 4] <시감도상의 밝기 향상분에 의한 재조정 Readjustment based on the visibility-wise luminance enhancement amount> 도 20은 실시 형태 4에 관한 화상 처리 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.

[0134]

실시 형태 4에 관한 화상 처리 장치(100)에는 실시 형태 1과 마찬가지로, 영상 신호가 입력되어, 접속되는 액정 등의 표시 패널(90)에 공급하는 영상 출력 신호와, 표시 패널(90)에 부속된 백 라이트 제어부(91)에 공급하는 백 라이트 제어 신호를, 각각 산출하여 출력한다. 또한, 화상 처리 장치(100)는 실시 형태 1과 마찬가지로 휘도 변조부(1), 히스토그램 검출부(2), 피크 값 검출부(3), 피크 ACL 제어 게인 산출부(4), 히스토그램 변조부(6), 휘도 분포율 산출부(7), 도안 적응 감마 산출부(8), 휘도 변조용 게인 산출부(9) 및 토탈 제어 게인 산출부(5), 백 라이트 제어 게인 산출부(10) 및 게인 변환부(11)를 구비한다. 실시 형태 4에 관한 화상 처리 장치(100)는 실시 형태 3과 마찬가지로, 또한 보텀 값 검출부(12), 흑 레벨 보정 제어 게인 산출부(13) 및 곱셈부(14)를 구비한다. 실시 형태 4에 관한 화상 처리 장치(100)는 또한 시감도 상의 밝기 향상분 평가부(15), 백 라이트 제어 게인 감산량 산출부(16) 및 곱셈부(17)를 구비한다. 실시 형태 1과 실시 형태 3에 나타낸 화상 처리 장치(100)와 공통의 구성에 대해서는 기능 등도 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

[0135]

광도상의 밝기 향상분 산출부(15)에서는 실시 형태 1 ~ 3으로부터 얻어진 시감상의 밝기 향상 효과량을 정량적으로 산출한다. 이 산출에는 감마 보정에 의한 휘도 변조에 의한 APL 등의 평균 휘도 레벨이 증가한 양을 밝기 향상 효과량으로 산출하는 것이 가장 간단한 방법으로 여겨진다. 또한, 보다 정확한 밝기 향상 효과량의 산출 방법으로서 칼라 어피어런스 모델 등 인간의 시인도 특성을 고려한 「밝기」, 「색의 농도」등의 보이는 방법을 정량화하는 모델이 각종 제안되어 있고, 그들로부터 얻은 정량치를 감마 보정에 의한 휘도 변조 전후에서 비교하고, 그 변화량을 밝기 향상 효과량으로 이용해도 좋다. 백 라이트 제어 게인 감산량 산출부(16)에서는 밝기 향상 효과의 정량 값에서 피크 값 검출부(3)에서 검출된 피크 값에서 얻은 백 라이트 휘도의 감산량에 대해서, 다시 백 라이트 휘도를 감산하는 량을 결정한다. 예를 들면, 밝기 향상 효과량이 30%로 산출된 경우에는 백 라이트 휘도를 다시 30% 정도 어둡게 하도록 감산량이 산출된다. 이 경우에는 시감상은 백 라이트 제어 보정을 하지 않은 상태와 같은 밝기를 유지하면서, 종래의 백 라이트 제어 이상으로 백 라이트 휘도를 저감할 수 있다. 다만 반드시 모든 밝기 향상 효과량을 백 라이트 휘도의 감산(소비 전력을 낮추는 것)으로 할 필요는 없다. 상기의 예에서 나타내듯이, 밝기 향상 효과량이 30%로 산출되면, 백 라이트 휘도의 감산량은 15%로 하고, 밝기 향상 효과분을 15% 남도록 하여 나누어 이용하는 방법도 가능하다. 다음 단계인 백 라이트 제어 게인 산출부(10)에서 얻어지는 게인 값과 백 라이트 제어 게인 감산량 산출부(16)에서 얻어진 감산량을 곱하는 곱셈부(17)에서 최종적인 백 라이트 제어량이 결정된다. 또한 시감상의 밝기 향상분의 산출에 의해 밝기 향상 효과가 없거나, 또는 반대로 어두워진다고 산출된 경우에는, 그 정보를 도안 적응 감마 제어 게인 산출부(9)에 전달함으로써, 감마 보정 및 새로운 백 라이트 전력의 저감을 하지 않는다는 이용도 가능하다.

[0136]

도 20에는 실시 형태 3과 같은 흑 레벨 보정 기능을 구비한, 화상 처리 장치(100)가 나타나 있지만, 이 기능을 생략해도 좋다. 또한, 실시 형태 1과 마찬가지로, 도안 적응 감마 보정 기능을 구비한 화상 처리 장치(100)가 표시되지만 이 기능을 대신하여 실시 형태 2에 나타낸 사용자 설정에 의한 감마 보정 기능으로 바꾸어도 된다.

[0137]

본 실시 형태 4의 효과는 다음과 같다. 액정 패널을 탑재하는 제품에서는 각종 레이아웃 상의 설계 제약이 상정된다. 설계 제약이란 방열 공간 확보나 팬 탑재 등의 방열 설계 시책을 취하기가 곤란한 것을 나타낸다. 이 경우, 액정 패널을 포함한 시스템 소비 전력 삭감에 의해 발열 레벨을 감소시켜, 설계 제약에 대응할 필요가 있다. 종래의 백 라이트 제어 시스템에서는 본래의 표시 광도를 유지하는 특성을 갖기 위해, 영상의 피크(100%) 레벨을 유지하는 영상 신호가 입력된 경우에는 기본적으로는 백 라이트 전력을 삭감할 수 없다. 그러나 시감상의 밝기 향상 효과량을 백 라이트 휘도의 저감분과 나누는 것에 의해, 영상의 피크(100%) 레벨을 가진 신호가 입력된 경우에도, 백 라이트 전력을 줄일 수 있다. 이로써 거의 정상적으로 전력 삭감 효과를 얻을 수 있고, 시스템의 발열량을 억제할 수 있게 되어, 작은 공간화나 팬이 없어도 되는 등의 레이아웃 상의 설계 자유도의 향상에 공헌한다. 표시 화면에서의 피크 레벨 표시 부분의 휘도에 대해서는 아무것도 하지 않은 경우와 비교해서 저하되지만, 피크 레벨을 가진 신호를 포함한 대부분의 영상 신호에서 전력 삭감 효과를 얻을 수 있다. DTV나 모바일 등의 고화질 표시가 중요한 기기의 시청에서는 피크 레벨 표시 부분의 휘도 재현은 중요한 성능이지만, 레이아웃 상에서의 설계 제약이 특별히 엄격한 차량 탑재 환경 등에서의 시청에서는 피크 레벨부의 표시 휘도의 재현은 비교적 중요하지 않고, 실제 사용상 문제가 없기 때문에 밝기 향상과 전력 삭감이라는 가장 필요한 효과를 얻는 것이 중요하다.

[0138]

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시 형태를 토대로 구체적으로 설명했지만 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변경이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

[0139]

예를 들어 각 블록도에 나타나는 기능 분할은 일 예이지, 동등의 기능을 통합, 혹은 세분화한 다른 기능 블록으로 변경해도 된다. 또한 액정의 투과율과 백 라이트의 휘도의 합의 조정을 대신하여, 자기 발광형의 표시 디바이스에서의 전원 전압과 PWM(Pulse Width Modulation) 등의 변조도의 합의 조정에 의한 화상 처리 방법 또는 화상 처리 장치로 변경해도 좋다. 자기 발광형의 표시 디바이스에서의 전원 전압을 백 라이트에 대응시키고, PWM변조도를 액정의 투과율에 대응시키면, 동일한 요지의 기술 사상을 적용할 수 있다.

1 휘도 변조부
2 히스토그램 검출부
3 피크 값 검출부
4 피크 ACL 게인 산출부
5 토탈 제어 게인 산출부
6 히스토그램 변조부
7 빈도 분포율 산출부
8 도안 적응 감마 특성 산출부
9 휘도 변조용 게인 산출부
10 백 라이트 제어 게인 산출부
11 게인 변환부
12 보텀 값 검출부
13 흑 레벨 보정 제어 게인 산출부
14, 17 곱셈부
15 시감도상의 밝기 향상분 평가부
16 백 라이트 제어 게인 감산량 산출부
18 고정 감마 보정부
19 고정 감마 특성 설정부
20 영상 표시 유닛
30 CPU
31 ROM
32 RAM
33 백 라이트 제어 인터페이스(I/F) 유닛
34 통신 인터페이스(I/F) 유닛
35 주변 유닛
36 버스
80 개별 휘도 변조 게인 산출부
81 작은 감마 보정 함수 산출부
82 S 커브 보정 게인 제어 함수 산출부
83 히스토그램 평탄화 함수 산출부
84 휘도 변조 게인 MIX부
85 가중치 셀렉터
86 가중치 곱셈부
87 가산부
90 액정 패널
91 백 라이트 제어부
92 외광 센서
93 영상 기기
100 화상 처리 장치

Claims

영상 입력 신호가 입력되어, 접속되는 표시 패널에 공급하는 영상 출력 신호를 산출하는 휘도 변조부와, 상기 표시 패널에 마련된 백 라이트 제어부에 공급하는 백 라이트 제어 신호를 산출하는 백 라이트 제어 게인 조정부와 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서 최대 휘도 값인 피크 값을 구하는 피크 값 검출부와, 상기 소정 영역 내에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구하는 히스토그램 검출부를 구비하고, 상기 휘도 변조부는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환하고, 상기 백 라이트 제어 게인 조정부는 상기 피크 값에 의하여 상기 백 라이트 제어 신호를 산출하는 화상 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 피크 ACL제어 게인 산출부와, 도안 적응 감마 특성 산출부와, 토탈 제어 게인 산출부를 구비하고, 상기 피크 ACL제어 게인 산출부는 상기 피크 값과 영상 출력 신호의 취할 수 있는 최대 값과의 비에 의하여, 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 증폭하는 피크 ACL제어 게인을 산출하고, 상기 도안 적응 감마 특성 산출부는 상기 빈도 분포에 의하여 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 변조하는 휘도 변조용 게인을 산출하고, 상기 토탈 제어 게인 산출부는 상기 피크 ACL제어 게인과 상기 휘도 변조용 게인의 합을 토탈 제어 게인으로 산출하고, 상기 휘도 변조부는 상기 토탈 제어 게인에 의하여 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환하는 화상 처리 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 도안 적응 감마 특성 산출부는 제1함수, 제2함수 및 제3함수 중 적어도 1개의 함수에 의하여, 상기 휘도 변조용 게인을 산출하고, 상기 제1함수는 상기 영상 입력 신호의 각 화소마다 휘도를 더 높이는 변곡점을 가지지 않는 함수이며, 상기 제2함수는 상기 영상 입력 신호 중 상기 빈도 분포의 중심보다 고휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 높이고, 상기 중심보다 저 휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 낮추는 1개의 변곡점을 갖는 함수이며, 상기 제3함수는 상기 빈도 분포의 휘도 값에 대한 빈도의 누적 도수의 관계를 직선에 가깝게 하는 함수인 화상 처리 장치.
청구항 3에 있어서, 빈도 분포율 산출부를 더 구비하고, 상기 빈도 분포율 산출부는 상기 빈도 분포에 편재가 인정되지 않을 때에는 상기 제1함수를 구하여, 상기 도안 적응 감마 특성 산출부에 공급하고, 상기 빈도 분포가 1곳에 편재할 때에는 상기 제2함수를 구하여, 상기 도안 적응 감마 특성 산출부에 공급하고, 상기 빈도 분포가 복수의 영역에 편재할 때에는 상기 빈도 분포에서의 빈도의 누적 도수에 의하여 감마 값이 규정되는 상기 제3함수를 구하여, 상기 도안 적응 감마 특성 산출부에 공급하는 화상 처리 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 빈도 분포율 산출부는 상기 제1함수와 상기 제2함수와 상기 제3함수를 병행하여 구하고, 상기 제1함수와 상기 제2함수와 상기 제3함수를 가중치 가산해서 새롭게 제4함수를 구하고, 상기 제1 내지 제3함수에 대신해서 상기 제4함수를 상기 도안 적응 감마 특성 산출부에 공급하는 화상 처리 장치.
청구항 5에 있어서, 상기 빈도 분포율 산출부는 상기 제1함수와 상기 제2함수와 상기 제3함수의 상기 가중치를 상기 빈도 분포에 의하여 조정하는 화상 처리 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 빈도 분포율 산출부는 상기 빈도 분포에 대해서, 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대응하는 가중치가 규정된 전 처리 함수를 곱하여서 얻어지는 가중치 처리된 상기 빈도 분포에 의하여 상기 영상 입력 신호의 특징을 평가하는 화상 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서의 최소 휘도 값인 보텀 값을 구하는 보텀 값 검출부를 더 구비하고, 상기 휘도 변조부는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포와 상기 보텀 값에 의하여 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환하는 화상 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 빈도 분포에 의하여 이루어지는 상기 휘도 변조부에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 상기 영상 출력 신호의 휘도 값의 향상분을 평가하고, 상기 피크 값에 의하여, 상기 백 라이트 제어 게인 조정부에서 생성되는 상기 백 라이트 제어 신호를 상기 향상분에 의하여 재조정하는 화상 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 빈도 분포에 의하여 이루어지는 상기 휘도 변조부에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 상기 영상 출력 신호의 휘도 값의 향상분을 평가하고, 상기 백 라이트 제어 신호를 상기 향상분에 의하여 재조정하고, 상기 재조정을 대신하여 또는 상기 재조정과 함께, 상기 휘도 변조부는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포와 상기 향상분에 의하여 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환하는 화상 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 백 라이트 제어부는 상기 소정 영역에 대응하는 영역별로 백 라이트 휘도를 조정 가능하고, 상기 백 라이트 제어 게인 조정부는 상기 소정 영역에 대응하는 영역의 백 라이트 휘도를 조정 가능한 백 라이트 제어 신호를 산출하는 화상 처리 장치.
청구항 1에 있어서, 소프트웨어를 실행 가능한 프로세서를 구비하고, 상기 프로세서는 소정의 소프트웨어를 실행함으로써 상기 휘도 변조부와 상기 백 라이트 제어 게인 조정부의 상기 동작을 수행하는 화상 처리 장치.
영상 입력 신호가 입력되어, 접속되는 표시 패널에 공급하는 영상 출력 신호를 산출하는 휘도 변조 단계와, 상기 표시 패널에 마련된 백 라이트 제어부에 공급하는 백 라이트 제어 신호를 산출하는 백 라이트 제어 게인 조정 단계와, 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서의 최대 휘도 값인 피크 값을 구하는 피크 값 검출 단계와, 상기 소정 영역 내에서 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구하는 히스토그램 검출 단계를 포함하고, 상기 휘도 변조 단계는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환하고, 상기 백 라이트 제어 게인 조정 단계는 상기 피크 값에 의하여 상기 백 라이트 제어 신호를 산출하는 화상 처리 방법.
청구항 13에 있어서, 피크 ACL제어 게인 산출 단계와, 도안 적응 감마 특성 산출 단계를 구비하고, 상기 피크 ACL제어 게인 산출 단계는, 상기 피크 값과 영상 출력 신호의 취할 수 있는 최대 값과의 비에 의하여 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 증폭하는 피크 ACL제어 게인을 산출하고, 상기 도안 적응 감마 특성 산출 단계는 상기 빈도 분포에 의하여 산출되는 제1함수, 제2함수 및 제3함수 중 적어도 1개의 함수에 의하여 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 변조하는 휘도 변조용 게인을 산출하고, 상기 제1함수는 상기 영상 입력 신호의 각 화소마다의 휘도를 더 높이는 변곡점을 가지지 않는 함수이며, 상기 제2함수는 상기 영상 입력 신호 중 상기 빈도 분포의 중심보다 고휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 높이고 상기 중심보다 저 휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 낮추는 1개의 변곡점을 갖는 함수이며, 상기 제3함수는 상기 빈도 분포의 휘도 값에 대한 빈도의 누적 도수의 관계를 직선에 가깝게 하는 함수이며, 상기 휘도 변조 단계는 상기 피크 ACL제어 게인과 상기 휘도 변조용 게인에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환하는 화상 처리 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서 최소 휘도 값인 보텀 값을 구하는 보텀 값 검출 단계를 더 포함하고, 상기 휘도 변조 단계는 상기 피크 값과 상기 빈도 분포와 상기 보텀 값에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환하는 화상 처리 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 빈도 분포에 의하여 이루어지는 상기 휘도 변조 단계에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 상기 영상 출력 신호의 휘도 값의 향상분을 평가하고, 상기 피크 값에 의하여, 상기 백 라이트 제어 게인 조정 단계에서 생성되는, 상기 백 라이트 제어 신호를 상기 향상분에 의하여 재조정하는 백 라이트 제어 게인 감산량 산출 단계를 더 포함하는 화상 처리 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 백 라이트 제어부는 상기 소정 영역에 대응하는 영역별로 백 라이트 휘도를 조정 가능하고, 상기 백 라이트 제어 게인 조정 단계는 상기 소정 영역에 대응하는 영역의 백 라이트 휘도를 조정 가능한 백 라이트 제어 신호를 산출하는 화상 처리 방법.
영상 입력 신호가 입력되어, 접속되는 표시 패널에 공급하는 영상 출력 신호를 산출하는 휘도 변조부와, 상기 표시 패널에 마련된 백 라이트 제어부에 공급하는 백 라이트 제어 신호를 산출하는 백 라이트 제어 게인 조정부와, 상기 영상 입력 신호의 소정 영역 내에서의 최대 휘도 값인 피크 값을 구하는 피크 값 검출부와, 상기 피크 값과 영상 출력 신호의 취할 수 있는 최대 값과의 비에 의하여, 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 증폭하는 피크 ACL제어 게인을 산출하는 피크 ACL제어 게인 산출부와, 상기 영상 입력 신호의 각 화소의 휘도를 변조하는 휘도 변조용 게인을 산출하는 감마 특성 산출부와, 상기 피크 ACL제어 게인과 상기 휘도 변조용 게인의 합을 토탈 제어 게인으로 산출하는 토탈 제어 게인 산출부를 구비하며, 상기 휘도 변조부는 상기 토탈 제어 게인에 의하여, 각 화소마다 상기 영상 입력 신호의 휘도 값을 상기 영상 출력 신호의 휘도 값으로 변환하는 상기 백 라이트 제어 게인 조정부는 상기 피크 값에 의하여 상기 백 라이트 제어 신호를 산출하는 화상 처리 장치.
청구항 18에 있어서, 상기 소정 영역 내에서의 상기 영상 입력 신호의 휘도 값에 대한 빈도 분포를 구하는 히스토그램 검출부를 더 구비하고, 상기 감마 특성 산출부는 상기 빈도 분포에 의하여 상기 휘도 변조용 게인을 산출하는 화상 처리 장치.
청구항 19에 있어서, 상기 감마 특성 산출부는 제1함수, 제2함수 및 제3함수 중 적어도 1개의 함수에 의하여, 상기 휘도 변조용 게인을 산출하고, 상기 제1함수는 상기 영상 입력 신호의 각 화소마다의 휘도를 더 높이는 변곡점을 가지지 않는 함수이며, 상기 제2함수는 상기 영상 입력 신호 중 상기 빈도 분포의 중심보다 고휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 높이고, 상기 중심보다 저 휘도의 화소에 대해서는 보다 휘도를 낮추는 1개의 변곡점을 가지는 함수이며, 상기 제3함수는 상기 빈도 분포의 휘도 값에 대한 빈도의 누적 도수의 관계를 직선에 가깝게 하는 함수인 화상 처리 장치.