KR20170132368A - 헤드 마운트용 표시 장치 및 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법 - Google Patents

헤드 마운트용 표시 장치 및 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법 Download PDF

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Abstract

헤드 마운트용 표시 장치는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 표시 패널의 움직임을 검출하여 방향 데이터를 생성하는 모션 추적부, 표시 패널 전체의 로드(load)에 기초하여 화소들의 공간적 위치에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠 보상을 수행하는 지역 보상부, 입력 영상 데이터의 채도에 기초하여 입력 영상 데이터의 휘도를 보상하는 채도 보상부 및 방향 데이터 및 보상된 입력 영상 데이터에 기초하여 표시 패널에 영상을 표시하기 위한 출력 영상 데이터를 생성하는 표시 패널 구동부를 포함한다.

Description

헤드 마운트용 표시 장치 및 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법{HEAD MOUNTED DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR COMPENSATING IMAGE OF HEAD MOUNTED DISPLAY DEVICE}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤드 마운트용 표시 장치 및 이의 영상 보상 방법에 관한 것이다.
헤드 마운트용 표시 장치와 같은 표시 장치는 디스플레이를 통해 보여지는 물리적 배경 위에 가상의 영상을 디스플레이 함으로써 증강 현실 경험을 제공하도록 구성될 수 있다. 헤드 마운트용 표시 장치의 사용자가 사용 환경에서 위치 및/또는 배향을 바꿈에 따라, 장치는 사용자의 모션(즉, HMD의 움직임)을 검출하고 디스플레이되는 영상을 그에 따라 업데이트하도록 구성된다.
단, 상기 헤드 마운트용 표시 장치는 전류량의 변화에 따라 발광을 하기 때문에 밝은 빛을 발광할 때(고휘도)는 전류 소모가 많아 다양한 디스플레이 적용을 위해서는 저전력화가 필수적이다. 그러나, 전류량의 변화에 따라 발광 정도가 다른 영상의 소비전력 절감을 위해 단순히 영상의 구동 전압을 일괄적으로 낮추게 되면 영상의 원하지 않은 부분의 밝기(또는 휘도)가 감소하고 영상 시인성이 낮아질 수 있다.
본 발명의 일 목적은 휘도 데이터에 기초하여 지역 감쇠 보상 및 채도 보상을 수행하는 헤드 마운트용 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 지역 감쇠 보상 및 채도 보상을 수행하는 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 헤드 마운트용 표시 장치는 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널, 상기 표시 패널의 움직임을 검출하여 방향 데이터를 생성하는 모션 추적부, 상기 표시 패널 전체의 로드(load)에 기초하여 상기 화소들의 공간적 위치에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠 보상을 수행하는 지역 보상부, 입력 영상 데이터의 채도에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 상기 휘도를 차등적으로 보상하는 채도 보상부 및 상기 방향 데이터 및 보상된 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 표시 패널에 영상을 표시하기 위한 출력 영상 데이터를 생성하는 표시 패널 구동부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지역 보상부는 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어질수록 상기 휘도를 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지역 보상부는 상기 로드가 증가할수록 상기 표시 패널의 상기 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되는 정도를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지역 보상부는 하나의 프레임에 대응하는 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 로드를 산출하는 로드 산출부, 상기 로드에 기초하여 상기 입력 영상 데이터 보상에 적용되는 지역 감쇠 팩터를 결정하는 지역 감쇠 팩터 결정부 및 상기 지역 감쇠 팩터를 상기 입력 영상 데이터에 적용하여 상기 휘도를 감소시키는 보상 영상 데이터를 생성하는 보상부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지역 감쇠 팩터 결정부는 상기 로드의 증가에 따라 상기 지역 감쇠 팩터가 증가하도록 설정된 룩업 테이블을 이용하여 상기 지역 감쇠 팩터를 결정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 로드가 기 설정된 임계 값보다 작은 경우, 상기 지역 감쇠 팩터가 0일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 로드 산출부는 상기 표시 패널의 온-픽셀율(On-pixel ratio; OPR)에 기초하여 상기 로드를 산출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 보상 영상 데이터의 휘도 분포는 상기 표시 패널의 상기 중심부로부터 가우시안 분포를 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 채도 보상부는 상기 입력 영상 데이터의 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 상기 채도를 0 내지 1 사이의 유리수로 수치화한 채도 팩터를 산출하는 채도 산출부 및 상기 채도 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 휘도가 보상된 보상 영상 데이터를 생성하는 보상부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 보상부는 상기 채도 팩터가 증가함에 따라 상기 보상 영상 데이터의 휘도를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 채도 팩터가 기 설정된 임계 값보다 작은 경우, 상기 보상부는 상기 휘도를 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 보상부는 상기 채도 팩터에 대응하는 휘도 데이터가 설정된 룩업 테이블을 이용하여 상기 보상 영상 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 헤드 마운트 표시 장치의 영상 보상 방법은 하나의 프레임의 입력 영상 데이터에 기초하여 화소들 각각의 휘도를 산출하고, 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 표시 패널 전체의 로드를 산출하며, 상기 산출된 휘도에 기초하여 채도 팩터를 산출하고, 상기 로드에 기초하여 지역 감쇠 팩터를 산출한 후, 상기 지역 감쇠 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터에 상기 화소들의 공간적 위치에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠 보상을 수행하고, 상기 채도 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터 또는 상기 지역 감쇠 보상이 적용된 보상 영상 데이터에 채도 보상을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지역 감쇠 보상을 수행하는 방법은 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어질수록 상기 휘도를 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지역 감쇠 보상을 수행하는 방법은 상기 로드가 증가할수록 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되는 정도를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 보상 영상 데이터의 휘도 분포는 상기 표시 패널의 중심으로부터 가우시안 분포를 가질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지역 감쇠 팩터를 산출하는 방법은 상기 로드의 증가에 따라 상기 지역 감쇠 팩터가 증가하도록 설정된 룩업 테이블을 이용하여 상기 지역 감쇠 팩터를 결정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 지역 감쇠 보상을 수행하는 방법은 상기 지역 감쇠 팩터가 증가할수록 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되는 비율을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 채도 팩터를 산출하는 방법은 상기 산출된 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 상기 채도를 0 내지 1사이의 소수로 수치화한 상기 채도 팩터를 산출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 채도 보상을 수행하는 방법은 상기 채도 팩터가 증가함에 따라 상기 보상 영상 데이터의 휘도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 본 발명의 실시예들에 따른 헤드 마운트용 표시 장치는 표시 패널 로드에 기초하여 전체 영상의 외곽 영역의 휘도를 차등적으로 감소시키고, 입력 영상 데이터의 휘도 데이터에 기초하여 저채도 부분과 고채도 부분의 휘도를 차등적으로 보상할 수 있다. 따라서, 전체 영상의 외곽 잔상이 개선되고, 몰입감, 영상 콘트라스트 및 선명도가 증가하며, 시인성이 향상될 수 있다. 또한, 영상의 적어도 일부 휘도가 감소됨으로써 소비 전력이 저감될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 헤드 마운트용 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 헤드 마운트용 표시 장치에 포함되는 지역 보상부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 지역 보상부에 의해 휘도가 보상되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 지역 감쇠 팩터에 의해 감쇠되는 휘도와 화소 위치의 상관 관계를 개략적으로 나타내는 그래프들이다.
도 5는 도 1의 헤드 마운트용 표시 장치에 포함되는 채도 보상부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 채도 보상부에 의해 휘도가 보상되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 데이터 보상에 의해 보정된 영상의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 헤드 마운트용 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 헤드 마운트용 표시 장치(1000)는 표시 패널(100), 모션 추적부(200), 지역 보상부(300), 채도 보상부(400) 및 표시 패널 구동부(500)를 포함할 수 있다.
표시 패널(100)은 복수의 스캔 라인들(SL1 내지 SLn) 및 복수의 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 각각 연결되는 복수의 화소들(P)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 화소들(P) 각각은 유기 발광 소자들을 포함하고, 적색 부화소, 녹색 부화소 및 청색 부화소로 구성될 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 표시 패널(100)은 플렉서블 표시 패널, 투명 표시 패널을 포함할 수 있다. 표시 패널(440)은 출력 영상 데이터(CDATA)에 기초하여 영상을 표시할 수 있다.
모션 추적부(200)는 헤드 마운트용 표시 장치(1000) 또는 표시 패널(100)의 움직임을 검출하여 방향 데이터(OD)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 모션 추적부(200)는 표시 패널(100)의 움직임을 검출하는 하나 이상의 카메라(예를 들어, 깊이 카메라 및/또는 2차원 영상 카메라) 및/또는 관성 움직임 검출기 등을 포함할 수 있다. 방향 데이터(OD)는 사용자 또는 표시 패널(100)의 모션 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방향 데이터(OD)는 극좌표 데이터, 직교 좌표 데이터 등으로 표시 패널(100)의 배향 정보 등을 표현할 수 있다. 모션 추적부(200)는 방향 데이터(OD)를 표시 패널 구동부(500)에 포함되는 타이밍 제어부(560)에 전달할 수 있다.
지역 보상부(300)는 표시 패널(100) 전체의 로드에 기초하여 화소들(P)의 공간적 위치(Spatial Location)에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠(zonal attenuation) 보상을 수행할 수 있다. 지역 보상부(300)는 상기 지역 감쇠 보상에 의해 생성된 제1 보상 영상 데이터(DATA1)를 표시 패널 구동부(500)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 지역 보상부(300)는 입력 영상 데이터(IDATA)를 인가받고, 입력 영상 데이터(IDATA)에 포함되는 휘도 데이터를 이용하여 표시 패널(100)의 상기 로드를 검출할 수 있다. 예를 들어, 상기 로드는 표시 패널(100)의 온-픽셀율(On-pixel ratio; OPR)로부터 도출될 수 있다. 즉, 전체 화소들 중 발광하는 화소들의 비율로부터 상기 로드가 검출될 수 있다. 상기 로드가 증가할수록 더 밝은 영상이 표시될 수 있다. 지역 보상부(300)는 표시 패널(100)의 중심부로부터 멀어질수록 입력 영상 데이터(IDATA)의 휘도를 감소시킬 수 있다. 즉, 상기 지역 감쇠 보상은 표시 패널(100)의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 점차적으로 휘도를 감소시키는 영상 데이터의 휘도 보상 방식을 의미할 수 있다. 지역 보상부(300)는 상기 로드가 증가할수록 표시 패널(100)의 중심으로부터 멀어짐에 따라 휘도가 감소되는 정도를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 표시 패널(100) 외곽 영역이 중심부보다 어두운 영상을 표시할 수 있으며, 영상의 몰입감이 향상될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 보상 영상 데이터(DATA1)의 휘도 분포는 표시 패널(100)의 중심부로부터 가우시안 분포를 가질 수 있다.
채도 보상부(400)는 입력 영상 데이터(IDATA)의 채도에 기초하여 입력 영상 데이터(IDATA) 휘도를 보상할 수 있다. 채도 보상부(400)는 상기 휘도 보상에 의해 생성된 제2 보상 영상 데이터(DATA2)를 표시 패널 구동부(500)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 채도 보상부(400)는 입력 영상 데이터(IDATA)의 휘도에 기초하여 화소들 각각의 채도 팩터를 산출하고, 상기 채도 팩터에 기초하여 휘도를 보상할 수 있다. 일 실시예에서, 채도 보상부(400)는 입력 영상 데이터(IDATA)의 채도가 증가할수록(예를 들어, 상기 채도 팩터가 증가할수록) 제2 보상 영상 데이터(DATA2)의 휘도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 회색, 흰색 등의 무채색(또는 저채도)을 나타내는 부분은 더 어둡게 표현되고, 적색, 녹색 등의 순색(고채도)을 나타내는 부분은 더 밝게 표현될 수 있다. 이에 따라, 영상의 시인성(가독성)이 향상될 수 있다.
표시 패널 구동부(500)는 방향 데이터(OD) 및 보상된 입력 영상 데이터(IDATA)(예를 들어, 제1 및 제2 보상 영상 데이터(DATA1, DATA2)에 기초하여 표시 패널(100)에 영상을 표시하기 위한 출력 영상 데이터(CDATA)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 표시 패널 구동부(500)는 스캔 구동부(520), 데이터 구동부(540) 및 타이밍 제어부(560)를 포함할 수 있다.
스캔 구동부(520)는 스캔 제어 신호(CON1)에 기초하여 스캔 라인들(SL1 내지 SLn)에 스캔 신호들을 제공할 수 있다. 스캔 제어 신호(CON1)는 타이밍 제어부(560)로부터 제공될 수 있다.
데이터 구동부(540)는 출력 영상 데이터(CDATA) 및 데이터 제어 신호(CON2)에 기초하여 데이터 신호를 생성하고, 데이터 라인들(DL1, 내지 DLm)에 상기 데이터 신호에 상응하는 데이터 전압을 제공할 수 있다.
타이밍 제어부(520)는 방향 데이터(OD)에 기초하여 표시 패널(100)의 이동 변휘를 산출하고, 이에 기초한 오프셋 데이터를 산출할 수 있다. 또한, 타이밍 제어부(520)는 휘도 보상된 제1 및 제2 보상 데이터(DATA1, DATA2)와 상기 오프셋 데이터에 기초하여 출력 영상 데이터(CDATA)를 생성할 수 있다. 타이밍 제어부(560)는 출력 영상 데이터(CDATA) 및 데이터 제어 신호(CON2)를 데이터 구동부(540)에 제공하여 데이터 구동부(540)의 동작을 제어할 수 있다. 타이밍 제어부(560)는 스캔 제어 신호(CON1)를 스캔 구동부(520)에 제공하여 스캔 구동부(520)의 동작을 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 헤드 마운트용 표시 장치(1000)는 로드에 기초하여 표시 패널(100)의 외곽 영역의 휘도를 차등적으로 감소시키고, 입력 영상 데이터(IDATA)의 휘도 데이터에 기초하여 저채도 부분과 고채도 부분의 휘도를 차등적으로 보상할 수 있다. 따라서, 전체 영상의 외곽 잔상이 개선되고, 몰입감, 영상 콘트라스트 및 선명도가 증가하며, 시인성이 향상될 수 있다. 또한, 영상의 적어도 일부 휘도가 감소됨으로써 소비 전력이 저감될 수 있다.
도 2는 도 1의 헤드 마운트용 표시 장치에 포함되는 지역 보상부의 일 예를 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 2의 지역 보상부에 의해 휘도가 보상되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 지역 보상부(300)는 로드 산출부(320), 지역 감쇠 팩터 결정부(340) 및 보상부(360)를 포함할 수 있다.
지역 보상부(300)는 로드(LOAD)에 기초하여 화소들의 공간적 위치에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠 보상을 수행할 수 있다.
로드 산출부(320)는 하나의 프레임에 대응하는 입력 영상 데이터(IDATA)에 기초하여 로드(LOAD)를 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 로드(LOAD)는 온-픽셀율로부터 도출될 수 있다. 즉, 전체 화소들 중 발광하는 화소들의 비율로부터 로드(LOAD)가 매 프레임마다 검출될 수 있다. 예를 들어, 로드(LOAD)가 증가할수록 더 밝은 영상이 표시될 수 있다. 또는, 로드 산출부(320)는 입력 영상 데이터(IDATA)를 휘도 데이터로 변환하고, 상기 휘도 데이터에 기초하여 표시 패널(100) 전체의 로드(LOAD)를 매 프레임마다 검출할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 로드 산출부(320)가 로드(LOAD)를 검출하는 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
지역 감쇠 팩터 결정부(340)는 로드(LOAD)에 기초하여 입력 영상 데이터(IDATA) 보상에 적용되는 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 지역 감쇠 팩터 결정부(340)는 로드(LOAD)의 크기에 따라 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)가 설정된 룩업 테이블(345)을 이용하여 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)를 결정할 수 있다. 예를 들어, 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)는 로드(LOAD) 증가에 비례하여 룩업 테이블(345)에 선형적 또는 비선형적으로 설정될 수 있다. 또는, 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)는 룩업 테이블(345)에 설정된 값들에 기초한 보간에 의해 결정될 수도 있다. 예를 들어, 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)는 기 설정된 저휘도 영상에 대해서는 '0'의 값을 갖고, 기 설정된 고휘도 영상에 대해서는 최대 값, 예를 들어 '1'의 값을 가질 수 있다. 표시 패널(100)이 풀 화이트로 발광할 때, 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)는 1로 출력되고, 표시 패널(100)이 30 그레이 레벨 이하의 저휘도로 발광할 때에는 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)가 0으로 출력될 수 있다. 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)가 0인 경우는 상기 지역 감쇠 보상이 수행되지 않는 것으로 볼 수 있다.
지역 감쇠 팩터(Z_FAC)는 입력 영상 데이터(IDATA)에 상기 지역 감쇠 보상을 적용하기 위한 함수(또는 곡선 방정식)의 기울기에 상응할 수 있다. 이에 따라, 로드(LOAD)가 증가할수록 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)가 증가하여 상기 기울기가 커지게 되고, 표시 패널(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 휘도가 감소되는 정도가 증가할 수 있다.
보상부(360)는 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)를 입력 영상 데이터(IDATA)에 적용하여 표시 패널(100)의 외곽 영역의 휘도를 감소시키는 보상 영상 데이터(IDATA1)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 보상 영상 데이터(IDATA1)는 기 설정된 표시 패널(100)의 외곽 영역에 포함되는 화소들에 적용될 수 있다. 이 경우, 상기 외곽 영역에 대해서만 상기 지역 감쇠 보상이 수행될 수 있다.
입력 영상 데이터(IDATA)에 대응되는 화소의 공간적 위치(Spatial Location)는 표시 패널(100) 상의 화소 위치를 나타내는 좌표값 x와 y를 인자로 하여 추출될 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(100)의 좌측 상단이 [x, y]=[0,0]이 되고, 우측 하단이 [x,y]=[영상의 너비(w), 영상의 높이(h)]가 될 수 있다. 이에 상기 지역 감쇠 보상을 위한 수학식은 화소의 위치가 표시 패널(100)의 외곽 영역으로 갈수록 휘도가 저감되는 정도를 크게 할 수 있다. 일 실시예에서, 보상 영상 데이터(DATA1)의 휘도 분포는 표시 패널(100)의 중심부로부터 가우시안 분포를 가질 수 있다. 예를 들어, 보상부(360)는 아래의 [수학식 1]을 통해 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)와 화소의 위치에 따른 밝기 보상(또는 휘도 보상)을 수행할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, I(x,y)는 입력 영상 데이터(IDATA)의 (x,y) 좌표에 위치하는 화소의 휘도 데이터, ZFAC는 지역 감쇠 팩터(Z_FAC), w는 영상(또는 표시 패널(100))의 너비, h는 영상(또는 표시 패널(100))의 높이, I'(x,y)는 보상 영상 데이터(DATA1)의 (x,y) 좌표에 위치하는 화소의 휘도 데이터를 나타낸다. 즉, 보상 영상 데이터(DATA1)의 휘도 분포는 표시 패널(100)의 중심부로부터 가우시안 분포로 감소될 수 있다.
예를 들어, 표시 패널(100)의 A 영역(A), B 영역(B) 및 C 영역(C)에 표시되는 영상(도 3 참조)의 휘도를 비교하면, A 영역(A), B 영역(B), C 영역(C) 순으로 휘도가 감소될 수 있다. 또한, 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)가 커질수록, 즉, 로드(LOAD)가 증가할수록 화소 위치에 따른 휘도 감소 정도가 커질 수 있다.
이와 같이, 지역 감쇠 보상부(300)가 표시 패널(100)의 로드(LOAD)에 따라 상기 지역 감쇠 보상 정도를 조절함으로써 고휘도 영상에 대한 몰입감이 향상될 수 있다. 또한, 상기 고휘도 영상 표시 시, 영상의 외곽 부분의 휘도가 감소되므로 외곽부 잔상 시인이 감소되고, 전력 소모 또한 줄어들 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 지역 감쇠 팩터에 의해 감쇠되는 휘도와 화소 위치의 상관 관계를 개략적으로 나타내는 그래프들이다.
도 2 내지 도 4b를 참조하면, 지역 감쇠 보상에 의해 표시 패널(100)의 중심으로부터 멀어질수록 영상의 휘도가 낮아질 수 있다.
일 실시예에서, 보상 영상 데이터(DATA1)의 휘도 분포는 표시 패널(100)의 중심부로부터 가우시안 분포를 가질 수 있다.
도 4a 및 도 4b 그래프의 x축 및 y축은 표시 패널의 화소의 공간적인 좌표를 나타내고, z축은 상기 화소들 각각의 휘도의 상대적인 값을 나타낼 수 있다. 도 4a의 그래프는 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)가 0.4인 경우의 화소 위치와 휘도의 상관 관계를 보여주며, 도 4b의 그래프는 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)가 0.8인 경우의 화소 위치와 휘도의 상관 관계를 보여준다. 즉, 표시 패널(100)의 로드(LOAD)가 증가할수록 지역 감쇠 팩터(Z_FAC)가 증가하고, 표시 패널(100)의 중심부로부터 멀어짐에 따라 휘도가 감소되는 정도가 증가할 수 있다.
도 5는 도 1의 헤드 마운트용 표시 장치에 포함되는 채도 보상부의 일 예를 나타내는 블록도이고, 도 6은 도 5의 채도 보상부에 의해 휘도가 보상되는 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 채도 보상부(400)는 채도 산출부(420) 및 보상부(440)를 포함할 수 있다.
채도 보상부(400)는 입력 영상 데이터(IDATA)의 채도에 기초하여 입력 영상 데이터(IDATA)의 휘도를 보상할 수 있다.
채도 산출부(420)는 입력 영상 데이터(IDATA)의 휘도에 기초하여 화소들 각각의 채도를 0 내지 1 사이의 유리수로 수치화한 채도 팩터(S_FAC)를 산출할 수 있다. 채도 팩터(S_FAC)는 입력 영상 데이터(IDATA)의 휘도 성분만을 통해 산출될 수 있다. 일 실시예에서, 채도 팩터(S_FAC)는 아래의 [수학식 2]를 통해 산출될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
여기서, SFAC는 채도 팩터(S_FAC), I는 해당 화소의 RGB 성분의 평균 밝기(또는 평균 휘도), min(R,G,B)는 해당 화소의 RGB 성분 중 최소 밝기를 의미할 수 있다. 채도 팩터(S_FAC)는 입력 영상 데이터(IDATA)를 스케일링하는 계수에 대응할 수 있다. I는 (R+G+B)/3으로 산출될 수 있으므로 채도 팩터(S_FAC)는 0 내지 1 사이의 유리수일 수 있다.
상기 RGB 성분 중 하나 이상의 성분이 0일 때에는 채도 팩터(S_FAC)는 1이 되고, 상기 RGB 성분이 모두 동일한 값을 갖는 경우에 채도 팩터(S_FAC)는 0이 될 수 있다. 예를 들어, R이 0인 경우, 채도 팩터(S_FAC)는 1이 되면서 적색의 원색이 표시될 수 있다. 채도 팩터(S_FAC)가 0인 경우에는 무채색(예를 들어, 흰색)의 영상이 표시되는 것을 의미한다. 일 실시예에서, 채도 팩터(S_FAC)는 화소마다 각각 산출될 수 있다.
보상부(440)는 채도 팩터(S_FAC)에 기초하여 입력 영상 데이터(IDATA)의 휘도가 보상된 보상 영상 데이터(IDATA2)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 보상부(440)는 지역 감쇠 보상이 적용된 보상 영상 데이터(DATA1)에 채도 팩터(S_FAC)를 더 적용하여 채도 보상을 수행할 수도 있다.
보상부(440)는 채도 팩터(S_FAC)가 증가함에 따라 보상 영상 데이터(DATA2)의 휘도를 증가시킬 수 있다. 즉, 높은 채도의 영상이 표시되는 화소에 대해서는 휘도가 증가하여 색상이 더 강조될 수 있다. 일 실시예에서, 무채색 또는 낮은 채도의 영상이 표시되는 화소에 대해서는 휘도가 감소될 수 있다. 예를 들어, 채도 팩터(S_FAC)가 기 설정된 임계 값보다 작은 경우, 보상부(440)는 해당 화소의 보상 영상 데이터(DATA2)의 휘도를 감소시킬 수 있다.
보통, 웹사이트나 게임 영상 등의 배경은 흰색 등의 무채색 또는 낮은 채도의 영상으로 표현되고, 배경 내에 표시되는 객체들은 이보다 높은 채도를 갖는 색상으로 표시될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 객체에 해당되는 순색 내지 고채도 영상은 더 밝게 보상되어 강조되고, 배경에 해당되는 무채색 내지 저채도 영상은 어둡게 보상될 수 있다. 이에 따라, 전체 영상의 콘트라스트(contrast)가 증가하고, 객체가 좀 더 선명하게 보이며, 영상 몰입감 및 시인성이 향상될 수 있다. 또한, 영상의 많은 부분을 차지하는 저채도 영상 부분의 데이터 및 밝기가 감소되므로 전력 소모가 감소될 수 있다.
일 실시예에서, 보상부(440)는 채도 팩터(S_FAC)에 대응하는 휘도 데이터가 설정된 룩업 테이블(445)을 이용하여 보상 영상 데이터(DATA2)를 생성할 수 있다.
도 7은 도 1의 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 데이터 보상에 의해 보정된 영상의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 헤드 마운트용 표시 장치(1000)는 지역 감쇠 보상과 채도 보상을 동시에 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 지역 보상부가 상기 영상의 로드에 기초하여 지역 감쇠 팩터를 산출하고, 상기 지역 감쇠 팩터를 이용하여 표시 패널의 외곽부의 휘도를 차등적으로 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 채도 보상부가 입력 영상 데이터의 휘도에 기초하여 화소들 각각의 채도 팩터를 산출하고, 상기 채도 팩터를 이용하여 저채도 부분과 고채도 부분의 휘도를 차등적으로 보상할 수 있다.
이에 따라, 전체 영상의 외곽 잔상이 개선되고, 몰입감, 영상 콘트라스트 및 선명도가 증가하며, 시인성이 향상될 수 있다. 또한, 영상의 적어도 일부 휘도가 감소됨으로써 소비 전력이 저감될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법은 하나의 프레임의 입력 영상 데이터에 기초하여 화소들 각각의 휘도를 산출(S100)하고, 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 표시 패널 전체의 로드를 산출(S200)하며, 상기 산출된 휘도에 기초하여 채도 팩터를 산출(S300)하고, 상기 로드에 기초하여 지역 감쇠 팩터를 산출(S400)할 수 있다. 또한, 상기 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법은 상기 지역 감쇠 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터에 지역 감쇠 보상을 수행(S500)하고, 상기 채도 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터 또는 상기 지역 감쇠 보상이 적용된 보상 영상 데이터에 채도 보상을 수행(S600)할 수 있다.
상기 입력 영상 데이터에 기초하여 휘도 및 로드가 산출(S100, S200)될 수 있다.
상기 산출된 휘도에 기초하여 채도 팩터가 산출(S300)되고, 상기 로드에 기초하여 지역 감쇠 팩터가 산출(S400)될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 산출된 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 상기 채도를 0 내지 1사이의 소수로 수치화한 상기 채도 팩터가 산출될 수 있다. 예를 들어, 상기 채도 작을수록 상기 채도 팩터가 0에 가까워지고, 상기 채도가 클수록 상기 책도 팩터는 1에 가까워질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 지역 감쇠 팩터는 상기 로드에 따라 설정된 룩업 테이블에 의해 결정될 수 있다. 상기 지역 감쇠 팩터는 상기 로드의 증가에 따라 증가할 수 있다.
상기 지역 감쇠 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터에 지역 감쇠 보상이 수행(S500)될 수 있다. 일 실시예에서, 지역 감쇠 보상은 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어질수록 상기 휘도를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 로드가 증가할수록 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되는 정도가 증가할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 지역 감쇠 팩터가 증가할수록 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되는 비율이 증가될 수 있다.
상기 채도 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터 또는 상기 지역 감쇠 보상이 적용된 보상 영상 데이터에 채도 보상이 수행(S600)될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 채도 팩터가 증가함에 따라 상기 보상 영상 데이터의 휘도가 증가할 수 있다. 또한, 무채색 또는 낮은 채도의 영상이 표시되는 화소에 대해서는 휘도가 감소될 수 있다. 예를 들어, 상기 채도 팩터가 기 설정된 임계 값보다 작은 경우, 해당 화소의 보상 영상 데이터의 휘도가 감소될 수 있다.
다만, 상기 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법과 관련된 내용은 도 1 내지 도 7을 참조하여 자세하게 설명하였으므로, 이와 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 상기 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법은 영상의 휘도 데이터에 기초하여 지역 감쇠 보상 및 채도 보상을 수행함으로써 화소의 위치에 따른 휘도 보상(또는 밝기 보상)을 개별적으로 수행함으로써 영상의 외곽 잔상이 개선되고, 몰입감, 영상 콘트라스트 및 선명도가 증가하며, 시인성이 향상될 수 있다. 또한, 영상의 적어도 일부 휘도가 감소됨으로써 소비 전력이 저감될 수 있다.
본 발명은 헤드 마운트용 표시 장치 및 이를 포함하는 전자 기기에 적용될 수 있다. 예를 들면, 헤드 마운트용 표시 장치는 태블릿 컴퓨터(Table Computer), 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 휴대용 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 휴대용 게임 콘솔(portable game console) 등에 적용될 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 표시 패널 200: 모션 추적부
300: 지역 보상부 400: 채도 보상부
500: 표시 패널 구동부 520: 스캔 구동부
540: 데이터 구동부 560: 타이밍 제어부
1000: 헤드 마운트용 표시 장치

Claims (20)

  1. 복수의 화소들을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널의 움직임을 검출하여 방향 데이터를 생성하는 모션 추적부;
    상기 표시 패널 전체의 로드(load)에 기초하여 상기 화소들의 공간적 위치에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠 보상을 수행하는 지역 보상부;
    입력 영상 데이터의 채도에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 상기 휘도를 차등적으로 보상하는 채도 보상부; 및
    상기 방향 데이터 및 보상된 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 표시 패널에 영상을 표시하기 위한 출력 영상 데이터를 생성하는 표시 패널 구동부를 포함하는 헤드 마운트용 표시 장치(head mounted display device)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지역 보상부는 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어질수록 상기 휘도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 지역 보상부는 상기 로드가 증가할수록 상기 표시 패널의 상기 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되는 정도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 지역 보상부는
    하나의 프레임에 대응하는 상기 입력 영상 데이터에 기초하여 상기 로드를 산출하는 로드 산출부;
    상기 로드에 기초하여 상기 입력 영상 데이터 보상에 적용되는 지역 감쇠 팩터를 결정하는 지역 감쇠 팩터 결정부; 및
    상기 지역 감쇠 팩터를 상기 입력 영상 데이터에 적용하여 상기 휘도를 감소시키는 보상 영상 데이터를 생성하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 지역 감쇠 팩터 결정부는 상기 로드의 증가에 따라 상기 지역 감쇠 팩터가 증가하도록 설정된 룩업 테이블을 이용하여 상기 지역 감쇠 팩터를 결정하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 로드가 기 설정된 임계 값보다 작은 경우, 상기 지역 감쇠 팩터가 0인 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 로드 산출부는 상기 표시 패널의 온-픽셀율(On-pixel ratio; OPR)에 기초하여 상기 로드를 산출하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 보상 영상 데이터의 휘도 분포는 상기 표시 패널의 상기 중심부로부터 가우시안 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 채도 보상부는
    상기 입력 영상 데이터의 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 상기 채도를 0 내지 1 사이의 유리수로 수치화한 채도 팩터를 산출하는 채도 산출부; 및
    상기 채도 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 휘도가 보상된 보상 영상 데이터를 생성하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 보상부는 상기 채도 팩터가 증가함에 따라 상기 보상 영상 데이터의 휘도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 채도 팩터가 기 설정된 임계 값보다 작은 경우, 상기 보상부는 상기 휘도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 보상부는 상기 채도 팩터에 대응하는 휘도 데이터가 설정된 룩업 테이블을 이용하여 상기 보상 영상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치.
  13. 하나의 프레임의 입력 영상 데이터에 기초하여 화소들 각각의 휘도를 산출하는 단계;
    상기 입력 영상 데이터 또는 상기 산출된 휘도에 기초하여 표시 패널 전체의 로드를 산출하는 단계;
    상기 산출된 휘도에 기초하여 채도 팩터를 산출하는 단계;
    상기 로드에 기초하여 지역 감쇠 팩터를 산출하는 단계;
    상기 지역 감쇠 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터에 상기 화소들의 공간적 위치에 따라 차등적으로 휘도를 제어하는 지역 감쇠 보상을 수행하는 단계; 및
    상기 채도 팩터에 기초하여 상기 입력 영상 데이터 또는 상기 지역 감쇠 보상이 적용된 보상 영상 데이터에 상기 휘도를 차등적으로 보상하는 채도 보상을 수행하는 단계를 포함하는 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 지역 감쇠 보상을 수행하는 단계는 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어질수록 상기 휘도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 지역 감쇠 보상을 수행하는 단계는 상기 로드가 증가할수록 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되는 정도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 보상 영상 데이터의 휘도 분포는 상기 표시 패널의 중심으로부터 가우시안 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 지역 감쇠 팩터를 산출하는 단계는 상기 로드의 증가에 따라 상기 지역 감쇠 팩터가 증가하도록 설정된 룩업 테이블을 이용하여 상기 지역 감쇠 팩터를 결정하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 지역 감쇠 보상을 수행하는 단계는 상기 지역 감쇠 팩터가 증가할수록 상기 표시 패널의 중심부로부터 멀어짐에 따라 상기 휘도가 감소되는 비율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 채도 팩터를 산출하는 단계는 상기 산출된 휘도에 기초하여 상기 화소들 각각의 상기 채도를 0 내지 1사이의 소수로 수치화한 상기 채도 팩터를 산출하는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 채도 보상을 수행하는 단계는 상기 채도 팩터가 증가함에 따라 상기 보상 영상 데이터의 휘도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 헤드 마운트용 표시 장치의 영상 보상 방법.
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