KR20200022704A

KR20200022704A - 디스플레이 장치 및 그 휘도 제어 방법

Info

Publication number: KR20200022704A
Application number: KR1020180098659A
Authority: KR
Inventors: 임재문; 김요섭; 정영훈; 춘 짜오
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-03-04
Also published as: EP3813056A1; CN112639958A; US11322116B2; EP3813056A4; KR102528532B1; EP3813056B1; US20210166604A1; WO2020040457A1; CN112639958B

Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 디스플레이 장치는, 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보가 저장된 스토리지 및 스토리지에 저장된 정보에 기초하여 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 타겟 휘도를 획득하고, 입력 영상의 광량에 기초하여 타겟 광량을 획득하고, 입력 영상에 복수의 계조 조정 커브를 적용함에 따른 복수의 보정 영상에 대응되는 복수의 보정 효과를 획득하고, 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득하고, 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 프로세서를 포함한다.

Description

디스플레이 장치 및 그 휘도 제어 방법 { DISPLAY DEVICE AND LUMINANCE CONTROL METHOD THEREOF }

본 발명은 디스플레이 장치 및 그 휘도 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 디스플레이 장치 및 그 휘도 제어 방법에 관한 것이다.

전자 기술의 발달에 힘입어 다양한 유형의 전자기기가 개발 및 보급되고 있다. 특히, 최근 가장 많이 사용되고 있는 모바일 장치, TV와 같은 디스플레이 장치는 최근 수년 간 급속도로 발전하고 있다.

고광량, 고휘도 출력이 가능한 LED 디스플레이는 Digital Signage와 같은 실외 환경에서의 활용도가 높다. 다만, 실내 환경에서는 고광량으로 인해 사용자에게 눈부심 현상을 일으키는 문제가 있으며, 광량을 최대 광량의 25-50% 수준으로 감소시켜 사용하는 경우가 빈번하다.

다만, 기존의 광량 조정은 단순히 영상의 휘도를 선형적으로 낮추거나, 밝은 영상에 한하여 휘도를 낮추어 출력하는데 그치고 있어 원본 영상 대비 출력 영상의 다이내믹 레인지가 저감되고, 명암비가 줄어들고, 열화 또는 왜곡이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 영상의 특성을 고려하지 않은 채 광량만을 조정하여 사용자에게 제공하는 문제가 있었다.

본 개시는 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 개시의 목적은 영상의 특성을 고려하여 영상의 광량을 조정함으로써 입력 영상 대비 출력 영상에 대한 사용자의 시각적 감각의 차이를 최소화시키는 디스플레이 장치 및 그 휘도 제어 방법을 제공함에 있다.

본 개시의 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시 예에 따르면 디스플레이 장치는, 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보가 저장된 스토리지 및 상기 스토리지에 저장된 정보에 기초하여 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 타겟 휘도를 획득하고, 상기 입력 영상의 광량에 기초하여 타겟 광량을 획득하고, 상기 입력 영상에 복수의 계조 조정 커브를 적용함에 따른 복수의 보정 영상에 대응되는 복수의 보정 효과를 획득하고, 상기 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득하고, 상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 프로세서를 포함하며, 상기 복수의 보정 효과는, 상기 복수의 보정 영상 각각과 상기 입력 영상 간 인지(perceived) 시각적 감각의 차이, 상기 복수의 보정 영상 각각의 휘도와 상기 타겟 휘도 간의 차이, 및 상기 복수의 보정 영상 각각의 광량과 상기 타겟 광량 간의 차이에 기초하여 획득된다.

또한, 상기 타겟 휘도는, 상기 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도이고, 상기 복수의 보정 영상 각각의 휘도는, 상기 복수의 보정 영상 각각의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도일 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 입력 영상 내에 포함된 복수의 픽셀 각각의 휘도를 합산하여 상기 입력 영상의 광량을 획득하고, 상기 타겟 광량은, 상기 입력 영상의 광량이 기설정된 비율만큼 감소된 광량일 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 복수의 계조 조정 커브 중 제1 계조 조정 커브를 상기 입력 영상에 적용하여 제1 보정 영상을 획득하고, 상기 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 나타내는 그래프와 상기 제1 계조 조정 커브와의 차이 값에 기초하여 제1 인지 시각적 감각의 차이를 산출하고, 상기 제1 보정 영상의 광량과 상기 타겟 광량 간의 제1 광량 차이를 산출하고, 상기 제1 보정 영상의 최대 출력 휘도와 상기 타겟 휘도 간의 제1 휘도 차이를 산출하고, 하기 수학식에 기초하여 제1 보정 효과를 획득할 수 있다.

E=α_SIM ω_SIM + α_LUMA ω_LUMA + α_GRARE ω_GRARE

여기서, α_SIM은 제1 가중치, α_LUMA은 제2 가중치, α_GRARE은 제3 가중치, ω_SIM은 제1 인지 시각적 감각의 차이, ω_LUMA은 제1 광량 차이, ω_GRARE은 제1 휘도 차이이고, 상기 α_SIM, 상기 α_LUMA, 상기 α_GRARE 각각은 복수의 샘플 영상에 기초하여 Neural Network 학습(Training)된 가중치일 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 복수의 계조 조정 커브 중 제2 계조 조정 커브를 상기 입력 영상에 적용하여 제2 보정 영상을 획득하고, 상기 제2 계조 조정 커브에 기초하여 제2 인지 시각적 감각의 차이를 산출하고, 상기 제2 보정 영상에 기초하여 제2 광량 차이 및 제2 휘도 차이를 산출하고, 상기 제2 인지 시각적 감각의 차이, 상기 제2 광량 차이 및 상기 제2 휘도 차이에 기초하여 제2 보정 효과를 획득하고, 상기 제1 보정 효과 및 상기 제2 보정 효과 중 작은 값에 대응되는 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력할 수 있다.

한편, 상기 복수의 계조 조정 커브는, 하기 수학식으로 나타내어지는 그래프이며, 상이한 α 및 β를 가질 수 있다.

여기서, i는 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조, α 및 β는 각각 제1 및 제2 조정 값, t_i는 보정 영상의 계조를 의미한다.

한편, 디스플레이 장치는 디스플레이를 더 포함하며, 상기 스토리지는, 상의 최대 휘도 별 전류 게인(Gain)에 대한 정보를 저장하며, 상기 프로세서는, 상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 상기 조정된 입력 영상의 최대 출력 휘도에 대응되는 전류 게인 정보를 상기 스토리지로부터 획득하고, 상기 전류 게인 정보에 기초하여 상기 디스플레이로 제공되는 전류를 제어할 수 있다.

또한, 상기 영상의 밝기 정보는, 상기 영상의 평균 화상 레벨(Average Picture Level, APL)이고, 상기 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보는, 상기 디스플레이 장치의 소비 전력에 기초하여 산출된 상기 평균 화상 레벨에 따른 각 계조 별 최대 출력 휘도 정보일 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 상기 조정된 입력 영상을 복수의 블록으로 식별하고, 상기 복수의 블록 각각의 계조 분산 및 계조 평균 값에 기초하여 상기 복수의 블록 각각에 대응되는 로컬 계조 조정 커브를 획득하고, 상기 획득된 로컬 계조 조정 커브에 기초하여 상기 복수의 블록 각각의 픽셀 별 계조를 조정할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 계조 조정 커브가 적용된 영상의 제1 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제1 가중치를 적용하고, 상기 로컬 계조 조정 커브가 적용된 영상에서 상기 제1 블록에 대응되는 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제2 가중치를 적용하고, 상기 제1 가중치가 적용된 계조 값 및 상기 제2 가중치가 적용된 계조 값에 기초하여 픽셀 별 계조를 조정하여 출력할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따르면 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보가 저장된 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법에 있어서, 상기 저장된 정보에 기초하여 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 타겟 휘도를 획득하는 단계, 상기 입력 영상의 광량에 기초하여 타겟 광량을 획득하는 단계, 상기 입력 영상에 복수의 계조 조정 커브를 적용함에 따른 복수의 보정 영상에 대응되는 복수의 보정 효과를 획득하는 단계, 상기 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득하는 단계 및 상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 보정 효과는, 상기 복수의 보정 영상 각각과 상기 입력 영상 간 인지(perceived) 시각적 감각의 차이, 상기 복수의 보정 영상 각각의 휘도와 상기 타겟 휘도 간의 차이, 및 상기 복수의 보정 영상 각각의 광량과 상기 타겟 광량 간의 차이에 기초하여 획득된다.

또한, 상기 타겟 광량을 획득하는 단계는, 상기 입력 영상 내에 포함된 복수의 픽셀 각각의 휘도를 합산하여 상기 입력 영상의 광량을 획득하고, 상기 타겟 광량은, 상기 입력 영상의 광량이 기설정된 비율만큼 감소된 광량일 수 있다.

또한, 상기 복수의 보정 효과를 획득하는 단계는, 상기 복수의 계조 조정 커브 중 제1 계조 조정 커브를 상기 입력 영상에 적용하여 제1 보정 영상을 획득하는 단계, 상기 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 나타내는 그래프와 상기 제1 계조 조정 커브와의 차이 값에 기초하여 제1 인지 시각적 감각의 차이를 산출하는 단계, 상기 제1 보정 영상의 광량과 상기 타겟 광량 간의 제1 광량 차이를 산출하는 단계, 상기 제1 보정 영상의 최대 출력 휘도와 상기 타겟 휘도 간의 제1 휘도 차이를 산출하는 단계 및 하기 수학식에 기초하여 제1 보정 효과를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

E=α_SIM ω_SIM+ α_LUMA ω_LUMA+ α_GRAREω_GRARE

또한, 상기 복수의 보정 효과를 획득하는 단계는, 상기 복수의 계조 조정 커브 중 제2 계조 조정 커브를 상기 입력 영상에 적용하여 제2 보정 영상을 획득하는 단계, 상기 제2 계조 조정 커브에 기초하여 제2 인지 시각적 감각의 차이를 산출하고, 상기 제2 보정 영상에 기초하여 제2 광량 차이 및 제2 휘도 차이를 산출하는 단계 및 상기 제2 인지 시각적 감각의 차이, 상기 제2 광량 차이 및 상기 제2 휘도 차이에 기초하여 제2 보정 효과를 획득하는 단계를 포함하고, 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 단계는, 상기 제1 보정 효과 및 상기 제2 보정 효과 중 작은 값에 대응되는 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력할 수 있다.

한편, 상기 복수의 계조 조정 커브는, 하기 수학식으로 나타내어지는 그래프이며, 상이한 α 및 β를 가진다.

한편, 상기 디스플레이 장치는, 영상의 최대 휘도 별 전류 게인(Gain)에 대한 정보를 포함하고, 상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 상기 조정된 입력 영상의 최대 출력 휘도에 대응되는 전류 게인 정보를 상기 정보로부터 획득하는 단계 및 상기 전류 게인 정보에 기초하여 상기 디스플레이 장치에 구비된 디스플레이로 제공되는 전류를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 상기 조정된 입력 영상을 복수의 블록으로 식별하는 단계, 상기 복수의 블록 각각의 계조 분산 및 계조 평균 값에 기초하여 상기 복수의 블록 각각에 대응되는 로컬 계조 조정 커브를 획득하는 단계 및 상기 획득된 로컬 계조 조정 커브에 기초하여 상기 복수의 블록 각각의 픽셀 별 계조를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 계조 조정 커브가 적용된 영상의 제1 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제1 가중치를 적용하는 단계, 상기 로컬 계조 조정 커브가 적용된 영상에서 상기 제1 블록에 대응되는 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제2 가중치를 적용하는 단계 및 상기 제1 가중치가 적용된 계조 값 및 상기 제2 가중치가 적용된 계조 값에 기초하여 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 다양한 실시 예들에 따르면, 입력 영상의 특성을 고려하여 광량을 조절할 수 있다. 눈부심 현상을 방지하면서도 다이내믹 레인지를 증가시키고 영상의 왜곡과 열화를 최소화하여 사용자에게 영상을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 광량을 조정하는 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 장치의 세부 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 계조 조정 커브를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 가중치를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 로컬 계조 조정 커브를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전류 게인을 설명하기 위한 표이다.
도 9는 본 종래 기술에 따른 광량을 조정하는 디스플레이 장치를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 광량 및 휘도 조정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.　

본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 개시의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

본 개시의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 개시된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시에서 "모듈" 혹은 "부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈" 혹은 복수의 "부"는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "모듈" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.　그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 광량을 조정하는 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 디스플레이 장치(100)는 TV로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 영상 처리를 수행하는 다양한 종류의 전자 장치로 구현 가능하다. 예를 들어, 전자 장치는 블루레이 플레이어(Blu Ray Player), DVD(Digital Versatile Disc) 플레이어, 스트리밍 컨텐츠 출력 장치, 셋탑 박스 등과 같이 컨텐츠를 디스플레이 장치로 제공하는 다양한 유형의 소스 장치로 구현될 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 영상에 대해 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 영상 처리를 수행하여 자체적으로 출력할 수도 있고, 디스플레이를 구비한 타 전자 장치로 제공할 수도 있다.

또한, 디스플레이 장치(100)는 TV, 스마트폰, 태블릿 PC, PMP, PDA, 노트북 PC, 스마트 워치, HMD(Head mounted Display), NED(Near Eye Display) 등과 같이 디스플레이 기능을 갖춘 장치로 구현 될 수도 있음은 물론이다. 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 기능을 제공하기 위해 LCD(liquid crystal display), OLED(organic light-emitting diode), LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DLP(Digital Light Processing), Micro LED, QD(quantum dot) 디스플레이 패널 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이를 구비하도록 구현될 수 있다.

특히, 디스플레이 장치(100)는 OLED(organic light-emitting diode)와 같은 자발광 소자로 이루어진 디스플레이를 구비할 수 있는데, 이 경우 실내 환경에서는 디스플레이의 높은 광량으로 인하여 사용자의 눈부심 현상이 발생하게 되고, 높은 소비 전력으로 인해 자발광 소자의 수명이 단축되는 문제가 발생하게 된다.

이에 따라, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 밝은 영상이 입력되면 영상의 광량을 조정하여 눈부심 현상을 방지하도록 할 수 있다.

다만, 눈부심 현상을 방지하기 위해 입력 영상의 광량을 일정 수준으로 줄이면, 영상을 표현할 때 얼마나 많은 신호를 표현할 수 있는지를 나타내는 다이내믹 레인지(Dynamic Range)도 낮아지게 된다.

일 예로, 광량을 줄이기 위해 영상의 최대 출력 휘도를 선형적으로 낮추게 되면, 다이내믹 레인지가 큰 폭으로 좁아지게 되고, 입력 영상 대비 보정 영상에 대한 사용자의 인지(perceived) 시각적 감각의 차이가 매우 커지게 된다.

이에 따라, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 입력 영상의 광량을 조정함에 있어서, 디스플레이 장치(100)의 소비 전력 및 입력 영상의 다이내믹 레인지(Dynamic Range)가 일정 수준으로 유지되도록 할 수 있다.

구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 입력 영상의 광량을 일정 비율 감소시키면서도, 입력 영상 대비 광량이 보정된 영상에 대한 인지 시각적 감각의 차이 즉, 입력 영상의 왜곡을 최소화시키고, 일정 수준의 다이내믹 레인지를 확보하여 입력 영상을 출력할 수 있는데, 이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 다양한 실시 예에 대해 설명하도록 한다.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 2에 따르면, 디스플레이 장치(100)는 스토리지(110) 및 프로세서(120)를 포함한다.

스토리지(110)는 디스플레이 장치(100)를 구동시키기 위한 O/S(Operating System) 소프트웨어 모듈, 각종 멀티미디어 컨텐츠와 같은 다양한 데이터를 저장한다.

특히, 스토리지(110)에는 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보가 저장되어 있을 수 있다. 여기서, 계조는 영상에 포함된 각 픽셀의 밝기를 정수로 표현한 것이다. 일 예로, 8Bit의 영상은 0 내지 255 레벨의 계조로 표현될 수 있다. 한편, 픽셀 별 밝기에 대응하는 정수는 계조 값, 밝기 값, 밝기 코드 등으로 표현할 수도 있으나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 계조 값으로 통칭한다.

또한, 영상의 밝기 정보는 영상의 프레임 별 평균 화상 레벨(Average Picture Level, 이하 "APL"이라 함)일 수 있다. 일 예로, 입력 영상의 1 프레임 단위의 픽셀 데이터에 대한 평균 계조 값일 수 있다. APL이 높을수록 상대적으로 밝은 영상, 낮을수록 상대적으로 어두운 영상일 수 있다. 다만, 영상의 밝기는 APL 외의 최대 계조 값, 최빈 계조 값 등 디스플레이 장치(100)의 영상에 포함된 픽셀의 다양한 특성을 의미할 수도 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보는 디스플레이 장치(100)의 소비 전력을 고려한 입력 영상의 각 계조 별 출력 휘도 정보일 수 있다. 일 예로, 디스플레이 장치(100)가 최대 소비 전력(또는, 평균 소비 전력) 이내에서 입력 영상을 출력하기 위해, 입력 영상의 밝기에 따라 최대 출력 휘도가 제한될 수 있다. 예를 들어, 255 레벨의 계조 값은 입력 영상의 밝기에 따라 160 내지 1000Nits의 휘도로 출력될 수 있다. 다른 예로, 254 레벨의 계조 값은 영상의 밝기에 따라 140 Nits 내지 900 Nits의 휘도로 출력될 수 있다. 디스플레이 장치(100)가 밝은 영상을 최대 소비 전력(또는, 평균 소비 전력) 이내에서 출력하기 위해 각 계조 별(밝기 코드 별) 출력 휘도가 상대적으로 어두운 영상의 각 계조별 출력 휘도에 비해 상대적으로 낮게 조정될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 4에서 하도록 한다.

프로세서(120)는 디스플레이 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(120)는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP)), 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다.

특히, 프로세서(120)는 입력 영상의 밝기 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 입력 영상의 밝기 정보는 상술한 바와 같이, 입력 영상의 프레임 별 평균 화상 레벨(APL)일 수 있다. 즉, 프로세서(120)는 영상에 포함된 복수의 픽셀에 대한 평균 계조 값을 획득할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 입력 영상의 밝기 정보는 영상 출력 시 디스플레이 장치(100)의 소비 전력에 영상을 미치는 영상의 특성이라면 모든 정보가 될 수 있다. 일 예로, 프로세서(120)는 입력 영상의 복수의 계조 값 중 최대 계조 값, R, G, B 별 최대 계조 값, 최빈 계조 값, R, G, B 별 최빈 계조 값, 영상의 최대 밝기 정보 등 다양한 기준에 따라 입력 영상의 밝기 정보를 획득할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 타겟 휘도를 획득할 수 있다. 여기서, 타겟 휘도는 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도일 수 있다. 일 예로, 프로세서(120)는 입력 영상의 평균 화상 레벨(APL)에 대응되는 각 계조 별 출력 휘도에 대한 정보에 기초하여 최대 출력 휘도를 타겟 휘도로 획득할 수 있다. 예를 들어, 입력 영상의 평균 화상 레벨에 대응되는 0 내지 255 레벨의 계조 별 출력 휘도에 있어서, 255 레벨의 계조의 출력 휘도를 타겟 휘도로 획득할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 입력 영상의 광량에 기초하여 타겟 광량을 획득할 수 있다. 여기서, 입력 영상의 광량은 입력 영상 내의 픽셀 별 휘도 총합일 수 있다. 광량은 입력 영상의 출력에 따라 디스플레이를 통해 방출되는 전체 빛의 양으로, 높을수록 눈부심 현상이 발생하게 된다.

일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 하기 수학식 1에 기초하여 입력 영상의 광량 및 타겟 광량을 획득할 수 있다.

여기서, 프로세서(120)는 영상(I) 내 각 픽셀(p) 별 계조 값(또는, 밝기 코드)(c_p)를 이용하여 광량을 획득할 수 있다. 또한, 수학식 1에서 0.5는 기설정된 비율의 일 예시일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)는 입력 영상의 광량에서 0.5 비율만큼 감소된 광량을 타겟 광량(G)으로 획득할 수 있다. 다른 예로, 프로세서(120)는 0.7 또는 0.3 등 다양한 비율에 기초하여 타겟 광량을 획득할 수도 있음은 물론이다. 기설정된 비율은 제조사의 목적, 사용자의 설정, 입력 영상의 특성 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

프로세서(120)가 입력 영상의 광량이 타겟 광량에 근접하도록 계조 별 출력 휘도를 조정하여 출력하면, 눈부심 현상은 방지할 수 있으나 입력 영상 대비 출력 영상의 왜곡이 발생할 수 있다. 예를 들어, 인지 시각적 감각의 차이가 발생하며, 출력 영상의 다이내믹 레인지의 폭이 좁아질 수 있다. 즉, 출력 영상 내 어두운 부분과 밝은 부분의 차이가 입력 영상 내 어두운 부분과 밝은 부분의 차이 대비 열화되어 사용자에게 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 타겟 광량 외에 인지 시각적 감각의 차이, 타겟 휘도 등을 고려하여 입력 영상의 계조를 조정할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 입력 영상에 복수의 계조 조정 커브를 적용함에 따른 복수의 보정 영상에 대응되는 복수의 보정 효과를 획득할 수 있다. 여기서, 계조 조정 커브는 입력 영상에 포함된 픽셀 별 계조를 다른 계조로 조정하는 커브일 수 있다. 일 예로, 계조 조정 커브는 TM(Tone Mapping) 커브가 이용될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 영상 내 픽셀의 계조를 다른 계조로 조정할 수 있는 다양한 유형의 수학식, 그래프가 계조 조정 커브로 이용될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따른 계조 조정 커브는 도 5에서 구체적으로 설명하도록 한다.

프로세서(120)는 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득할 수 있다. 일 예로, 프로세서(120)는 복수의 보정 영상 각각과 입력 영상 간 인지(perceived) 시각적 감각의 차이, 복수의 보정 영상 각각의 휘도와 타겟 휘도 간의 차이, 및 복수의 보정 영상 각각의 광량과 타겟 광량 간의 차이에 기초하여 복수의 보정 효과를 획득할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 복수의 계조 조정 커브 중 제1 계조 조정 커브를 입력 영상에 적용하여 제1 보정 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 제1 보정 영상은 입력 영상에 포함된 픽셀 별 계조 값이 제1 계조 조정 커브에 따라 조정된 영상일 수 있다. 프로세서(120)는 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 나타내는 그래프와 제1 계조 조정 커브와의 차이 값에 기초하여 제1 인지 시각적 감각의 차이를 산출할 수 있다. 여기서, 인지 시각적 감각의 차이는 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정됨에 따라, 입력 영상 대비 열화된 모든 특성일 수 있다. 일 예로, 프로세서(120)는 입력 영상 대비 보정 영상의 밝기, 명암, 감마 값, 계조 값 등의 변화량에 기초하여 인지 시각적 감각의 차이를 획득할 수 있다. 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 나타내는 그래프는 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되지 않은 원본 영상을 나타내는 그래프일 수 있다. 일 예로, 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 나타내는 그래프는 복수의 계조 조정 커브 중 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 유지시키는 계조 조정 커브에 대응되는 그래프일 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 제1 보정 영상의 광량과 타겟 광량 간의 제1 광량 차이를 산출할 수 있다. 또한, 프로세서(120)는 제1 보정 영상의 최대 출력 휘도와 타겟 휘도 간의 제1 휘도 차이를 산출할 수 있다.

일 실시 예에 따른 프로세서(120)는 하기 수학식 2에 기초하여 보정 효과(E)를 획득할 수 있다.

여기서, α_SIM은 제1 가중치, α_LUMA은 제2 가중치, α_GRARE은 제3 가중치, ω_SIM은 제1 인지 시각적 감각의 차이, ω_LUMA은 제1 광량 차이, ω_GRARE은 제1 휘도 차이이다.

또한, 제1 가중치 α_SIM, 제2 가중치 α_LUMA, 제3 가중치 α_GRARE 각각은 복수의 샘플 영상에 기초하여 Neural Network 학습(Training)된 가중치일 수 있다.

일 실시 예에 따라 프로세서(120)는 각각 상이한 특성을 가지는 복수의 샘플 영상에 기계 학습(Machine Learning)을 수행하여 영상 처리 모델을 획득하고, 가중치를 획득할 수 있다. 예를 들어, 복수의 샘플 영상에 CNN(Convolution Neural Network, 컨볼루션 신경망) 학습(training)을 수행하여 획득된 모델에 기초하여 제1 내지 제3 가중치를 획득할 수 있다. 여기서, CNN은 음성처리, 이미지 처리 등을 위해 고안된 특수한 연결구조를 가진 다층신경망이다. 프로세서(120)는 학습 결과에 따라 입력 영상의 특성에 대응되는 제1 내지 제3 가중치를 획득할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 RNN (Recurrent Neural Network), MLP (Multilayer Perceptron) 등 다양한 학습 기법에 기초하여 모델을 획득하고, 복수의 가중치를 획득할 수도 있음은 물론이다. 제1 내지 제3 가중치에 대한 구체적인 설명은 도 6에서 하도록 한다.

본 개시의 일 실시 예에 따라 프로세서(120)는 복수의 계조 조정 커브 중 제2 계조 조정 커브를 입력 영상에 적용하여 제2 보정 영상을 획득할 수 있다. 이어서, 프로세서(120)는 제2 계조 조정 커브에 기초하여 제2 인지 시각적 감각의 차이를 산출하고, 제2 보정 영상에 기초하여 제2 광량 차이 및 제2 휘도 차이를 산출할 수 있다. 일 실시 예에 따라 프로세서(120)는 수학식 2에 기초하여 제2 보정 효과를 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따라 프로세서(120)는 제1 내지 제n 보정 효과를 획득할 수 있다. 또한, 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과를 식별하고, 식별된 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득할 수 있다. 예를 들어, 수학식 2에 기초하여 획득된 제1 및 제2 보정 효과 중 작은 값을 가지는 보정 효과를 최대 보정 효과로 식별할 수 있다. 프로세서(120)는 식별된 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 디스플레이 장치의 세부 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 3에 따르면, 디스플레이 장치(100)는 스토리지(110), 프로세서(120), 디스플레이(130), 컨텐츠 수신부(140), 통신부(150), 리모콘 수신부(160) 및 입력부(170)를 포함한다. 도 3에 도시된 구성 중 도 2에 도시된 구성과 중복되는 구성에 대해서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.

프로세서(120)는 스토리지(110)에 저장된 정보에 기초하여 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 타겟 휘도를 획득하고, 입력 영상의 광량에 기초하여 타겟 광량을 획득할 수 있다. 이어서, 입력 영상에 복수의 계조 조정 커브를 적용함에 따른 복수의 보정 영상에 대응되는 복수의 보정 효과를 획득할 수 있다.

또한, 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득하고, 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력할 수 있다. 여기서, 디스플레이 장치(100)는 자체적으로 디스플레이(130)를 구비하여 보정 영상을 출력할 있다. 또한, 디스플레이를 구비한 외부 전자 장치로 보정 영상을 제공할 수도 있음은 물론이다.

한편, 복수의 보정 효과는 복수의 보정 영상 각각과 입력 영상 간 인지 시각적 감각의 차이, 복수의 보정 영상 각각의 휘도와 타겟 휘도 간의 차이, 및 복수의 보정 영상 각각의 광량과 타겟 광량 간의 차이에 기초하여 획득될 수 있다. 본 개시의 일 실시 예에 따라 광량 외에도 인지 시각적 감각의 차이 및 휘도를 함께 고려하므로, 눈부심 현상을 방지하면서도 입력 영상 대비 다이내믹 레인지의 열화, 왜곡을 최소화할 수 있다.

본 개시의 일 실시 에에 따른 프로세서(120)는 CPU, 디스플레이 장치(100)의 제어를 위한 제어 프로그램이 저장된 롬(ROM, 또는 비 휘발성 메모리) 및 디스플레이 장치(100)의 외부에서부터 입력되는 데이터를 저장하거나 디스플레이 장치(100)에서 수행되는 다양한 작업에 대응되는 저장 영역으로 사용되는 램(RAM, 또는 휘발성 메모리)을 포함할 수 있다.

CPU는 스토리지(110)에 액세스하여, 스토리지(110)에 저장된 O/S를 이용하여 부팅을 수행한다. 그리고, 스토리지(110)에 저장된 각종 프로그램, 컨텐츠, 데이터 등을 이용하여 다양한 동작을 수행한다.

여기서, 스토리지(110)는 프로세서(120)에 포함된 롬(ROM), 램(RAM) 등의 내부 메모리로 구현되거나, 프로세서(120)와 별도의 메모리로 구현될 수도 있다. 이 경우, 스토리지(110)는 데이터 저장 용도에 따라 디스플레이 장치(100)에 임베디드된 메모리 형태로 구현되거나, 디스플레이 장치(100)에 탈부착이 가능한 메모리 형태로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)의 구동을 위한 데이터의 경우 디스플레이 장치(100)에 임베디드된 메모리에 저장되고, 디스플레이 장치(100)의 확장 기능을 위한 데이터의 경우 디스플레이 장치(100)에 탈부착이 가능한 메모리에 저장될 수 있다. 한편, 디스플레이 장치(100)에 임베디드된 메모리의 경우 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 등과 같은 형태로 구현되고, 음향 출력 장치(100)에 탈부착이 가능한 메모리의 경우 메모리 카드(예를 들어, micro SD 카드, USB 메모리 등), USB 포트에 연결가능한 외부 메모리(예를 들어, USB 메모리) 등과 같은 형태로 구현될 수 있다.

디스플레이(130)는 디스플레이 장치(100)을 통해 제공 가능한 다양한 컨텐츠 화면을 제공할 수 있다. 여기서, 컨텐츠 화면은 이미지, 동영상, 텍스트, 음악 등과 같은 다양한 컨텐츠, 다양한 컨텐츠를 포함하는 어플리케이션 실행 화면, GUI(Graphic User Interface) 화면 등을 포함할 수 있다.

한편, 디스플레이(130)는 상술한 바와 같이 액정 디스플레이(liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), LCoS(Liquid Crystal on Silicon), DLP(Digital Light Processing) 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이로 구현될 수 있다. 또한, 디스플레이(130)는 투명한 재질로 구현되어 정보를 디스플레이하는 투명 디스플레이로 구현되는 것도 가능하다.

특히, 본 개시의 일 실시 예에 따르면 디스플레이(130)는 OLED(organic light-emitting diode)와 같은 자발광 디스플레이로 구현될 수 있다.

한편, 디스플레이(130)는 터치패드와 상호 레이어 구조를 이루는 터치 스크린 형태로 구현될 수 있으며, 이 경우, 디스플레이(130)은 출력 장치 이외에 사용자 인터페이스로 사용될 수 있게 된다.

영상 수신부(140)는 방송 영상을 수신하는 튜너로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 와이파이 모듈, USB 모듈, HDMI 모듈 등 다양한 외부 영상을 수신할 수 있는 다양한 형태의 통신 모듈로 구현될 수 있다. 또한, 영상은 스토리지(110)에 저장되어 있을 수 있으며, 이 경우 디스플레이 장치(100)는 스토리지(110)에 저장된 영상의 픽셀 별 계조, 출력 휘도 및 광량을 본 개시의 다양한 실시 예에 따라 조정하여 출력할 수 있음은 물론이다.

통신부(150)는 영상을 송/수신할 수 있다. 예를 들어 통신부(150)는 AP 기반의 Wi-Fi(와이파이, Wireless LAN 네트워크), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 유/무선 LAN(Local Area Network), WAN, 이더넷, IEEE 1394, HDMI, USB, MHL, AES/EBU, 옵티컬(Optical), 코액셜(Coaxial) 등과 같은 통신 방식을 통해 외부 장치(예를 들어, 소스 장치), 외부 저장 매체(예를 들어, USB), 외부 서버(예를 들어 웹 하드) 등으로부터 스트리밍 또는 다운로드 방식으로 음향 신호를 입력받을 수 있다.

또한, 통신부(150)는 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보를 외부 서버(미도시)로부터 수신할 수도 있다. 일 예로, 디스플레이 장치(100)는 외부 서버로부터 정보를 수신하여 스토리지(110)에 저장할 수 있으며, 기 저장된 정보를 외부 서버로부터 수신된 정보에 기초하여 업데이트할 수도 있음은 물론이다. 또한, 디스플레이 장치(100)는 보정 효과를 획득하기 위해 이용되는 가중치를 서버로부터 획득할 수도 있다.

리모콘 신호 수신부(160)는 리모콘으로부터 전송되는 리모콘 신호를 수신하기 위한 구성이다. 리모콘 신호 수신부(170)는 IR(Infra Red) 신호를 입력받기 위한 수광부를 포함하는 형태로 구현될 수도 있고, 리모콘과 블루투스나 와이파이와 같은 무선 통신 프로토콜에 따라 통신을 수행하여 리모콘 신호를 수신하는 형태로 구현될 수도 있다.

입력부(170)는 디스플레이 장치(100)의 본체에 구비된 각종 버튼으로 구현될 수 있다. 사용자는 입력부(180)를 통해서 턴 온/턴 오프 명령, 채널 변환 명령, 음량 조절 명령, 메뉴 확인 명령 등과 같은 다양한 사용자 명령을 입력할 수 있다.

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 리모콘 신호 수신부(160) 및 입력부(170)에 대한 사용자 입력에 대응하여 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 입력 영상의 계조, 출력 휘도 및 광량 등의 조정을 수행할 수 있다. 일 예로, 디스플레이 장치(100)는 복수의 모드를 가질 수 있다. 예를 들어, 영상 출력시 디스플레이 장치(100)의 소비 전력을 증대시키는 최대 출력 모드(또는, 실외 모드), 표준 모드, 영상 출력시 디스플레이 장치(100)의 소비 전력을 감소시키기 위한 절전 모드(또는, 실내 모드) 등을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 현재 설정된 모드에 기초하여 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과를 식별하고, 최대 보정 효과에 대응하는 계조 조정 커브를 획득할 수 있다.

일 예로, 디스플레이 장치(100)가 실외 모드이면, 사용자가 눈부심 현상에 상대적으로 덜 예민한 환경에서 디스플레이 장치(100)를 이용하는 것으로 판단하고, 입력 영상의 광량을 감소시키지 않거나 증가시켜 출력할 수도 있다. 다른 예로, 디스플레이 장치(100)가 실내 모드이면, 사용자가 눈부심 현상에 상대적으로 예민한 환경에서 디스플레이 장치(100)를 이용하는 것으로 판단하고, 입력 영상의 광량을 감소시켜 출력할 수도 있다. 또한, 사용자의 입력에 대응되는 기설정된 비율에 기초하여 입력 영상의 광량을 감소시킬 수도 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보를 설명하기 위한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 디스플레이 장치(100)에는 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도의 정보가 저장될 수 있다. 구체적으로, 도 4에 도시된 그래프에서 X축은 영상의 밝기 평균(예를 들어, APL)이고, Y축은 출력 휘도(Nits)이다. 각 그래프는 디스플레이 장치(100)의 최대 소비 전력(또는, 평균 소비 전력)을 유지하면서 계조 별 출력 휘도를 나타낸다. 예를 들어, 8Bit 영상의 경우 계조는 0 내지 255의 정수로 표현되므로, 0 내지 255 각각의 계조 별 영상의 밝기 평균(X 축)에 따른 출력 휘도(Y 축)를 나타내는 총 256개의 그래프가 저장될 수 있다. 도 4에 도시된 그래프를 일반적으로 PLC(Peak Luminance Control) 커브로 통칭한다.

한편, PLC 커브의 X 축은 APL에 한정되는 것은 아니며, 영상의 밝기를 수치화할 수 있는 영상의 다양한 특성 또는 영상 출력시 디스플레이 장치(100)의 소비 전력에 영향을 미치는 영상의 다양한 특성에 따른 값을 X 축으로 설정할 수 있음은 물론이다. 일 예로, 디스플레이 장치(100)에는 영상의 R, G, B 별 최대 밝기의 평균을 X 축으로 한 그래프가 저장될 수도 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 입력 영상의 밝기 정보 μ(1000)에 대응되는 타겟 휘도(L)를 획득할 수 있다. 일 예로, 입력 영상의 밝기 정보 μ(1000)가 90%이면 디스플레이 장치(100)는 입력 영상에 포함된 계조 중 계조 값(또는, 밝기 코드) 255를 250(Nits)의 휘도로 출력하고, 계조 값 254는 200(Nits)의 휘도로 출력할 수 있다. 일 실시 예에 따라 디스플레이 장치(100)는 입력 영상의 밝기 정보 μ(1000)에서 출력 가능한 최대 휘도(L_MAX)를 타겟 휘도로 획득할 수 있다. 예를 들어, 입력 영상의 밝기 정보 μ(1000)가 90%이면 디스플레이 장치(100)는 계조 값 255에 대응되는 250(Nits)의 휘도를 타겟 휘도(L)로 획득할 수 있다.

또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 입력 영상에 복수의 계조 조정 커브를 적용함에 따른 복수의 보정 영상 각각의 최대 출력 휘도를 획득할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 입력 영상에 제1 계조 조정 커브를 적용하여 제1 보정 영상을 획득하고, 제1 보정 영상의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도를 획득할 수 있다. 이어서, 디스플레이 장치(100)는 제1 보정 영상의 최대 출력 휘도와 타겟 휘도 간의 제1 휘도 차이를 획득할 수 있다. 여기서, 제1 휘도 차이는 수학식 2에서 ω_GRARE를 의미한다.

일 실시 예에 따라 디스플레이 장치(100)는 입력 영상에 제2 계조 조정 커브를 적용하여 제2 보정 영상을 획득하고, 제2 보정 영상의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도를 획득할 수 있다. 이어서, 디스플레이 장치(100)는 제2 보정 영상의 최대 출력 휘도와 타겟 휘도 간의 제2 휘도 차이를 획득할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 계조 조정 커브를 설명하기 위한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상에 포함된 각 픽셀 별 계조를 각각 다른 계조로 조정할 수 있다. 일 예로, 계조 조정 커브는 하기의 수학식 3에 기초한 톤 맵핑(Tone Mapping) 커브일 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같은 궤적을 가질 수 있다. 그래프에서 X축은 입력 영상의 계조이고, Y축은 보정 영상의 계조이다. 다만, 계조 조정 커브는 하기의 수학식 3에 한정되는 것은 아니며, 계조를 다른 조정 계조로 맵핑하는 다양한 유형의 수학식, 궤적, 그래프가 될 수 있다.

도 5를 참조하면, α가 커짐에 따라 입력 영상의 계조 i에 대응되는 보정 영상의 계조 t_i가 커질 수 있고, β가 커짐에 따라 입력 영상의 계조 i에 대응되는 보정 영상의 계조 t_i가 작아질 수 있다. 일 예로, α가 255이고, β가 2인 경우를 상정할 수 있다. 이 경우, 입력 영상에 포함된 복수의 픽셀 중 계조 값 200에 해당하는 픽셀은 계조 값이 91.9로 조정될 수 있다. 또한, 입력 영상에 포함된 복수의 픽셀 중 계조 값 240에 해당하는 픽셀은 계조 값이 197.7로 조정될 수 있다. 입력 영상에 포함된 모든 픽셀의 계조 값(예를 들어, 0 내지 255)이 상술한 바와 같이 수학식 3에 기초하여 조정되면, 입력 영상의 밝기 정보가 조정되고, 디스플레이 장치(100)는 제1 보정 영상을 획득할 수 있다.

다른 예에 따라, α가 300이고, β가 1인 경우를 상정할 수 있다. 이 경우, 입력 영상에 포함된 복수의 픽셀 중 계조 값 200에 해당하는 픽셀은 계조 값이 137.9로 조정될 수 있다. 입력 영상에 포함된 모든 픽셀의 계조 값(예를 들어, 0 내지 255)이 상술한 바와 같이 수학식 3에 기초하여 조정되면, 입력 영상의 밝기 정보가 조정되고, 디스플레이 장치(100)는 제2 보정 영상을 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따라 β는 0 내지 5의 범위 내에서 결정될 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 입력 영상 내에 포함된 복수의 픽셀 각각의 휘도를 합산하여 입력 영상의 광량을 획득하고, 입력 영상의 광량이 기설정된 비율만큼 감소된 타겟 광량을 획득할 수 있다. 일 예로, 입력 영상의 광량 대비 50%인 타겟 광량을 획득할 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 제1 보정 영상 내에 포함된 복수의 픽셀 각각의 휘도를 합산한 제1 보정 영상의 광량과 타겟 광량 간의 제1 광량 차이를 산출할 수 있다. 여기서, 제1 광량 차이는 수학식 2에서 ω_LUMA를 의미한다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 제1 보정 영상과 입력 영상 간의 제1 인지 시각적 감각의 차이를 산출할 수 있다. 예를 들어, 수학식 3에서 제1 및 제2 조정 값이 각각 α = 255, β = -1.2이면, 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 유지시키는 그래프를 획득할 수 있다. 이 경우, 디스플레이 장치(100)는 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 나타내는 그래프와 제1 보정 영상에 대응되는 제1 계조 조정 커브(제1 및 제2 조정 값이 각각 α = 255, β = 2)와의 차이 값에 기초하여 제1 인지 시각적 감각의 차이를 산출할수 있다. 여기서, 차이 값은 두 그래프 간 면적을 의미할 수 있다. 제1 인지 시각적 감각의 차이는 수학식 2에서 ω_SIM을 의미한다. 디스플레이 장치(100)는 제1 인지 시각적 감각의 차이(ω_SIM), 제1 광량 차이(ω_LUMA) 및 제1 휘도 차이(ω_GRARE)에 각각 상이한 가중치(α_SIM, α_LUMA 및 α_GRARE)를 적용하여 제1 보정 효과를 획득할 수 있다.

디스플레이 장치(100)는 제2 보정 영상 내에 포함된 복수의 픽셀 각각의 휘도를 합산한 제2 보정 영상의 광량과 타겟 광량 간의 제2 광량 차이를 산출할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(100)는 제2 휘도 차이, 제2 인지 시각적 감각의 차이를 산출할 수 있다. 이어서, 디스플레이 장치(100)는 제2 인지 시각적 감각의 차이(ω_SIM), 제2 광량 차이(ω_LUMA) 및 제2 휘도 차이(ω_GRARE)에 각각 상이한 가중치(α_SIM, α_LUMA 및 α_GRARE)를 적용하여 제2 보정 효과를 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따라 디스플레이 장치(100)는 제1 및 제2 보정 효과 중 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득할 수 있다. 일 예로, 수학식 2에 기초하여 획득된 제1 및 제2 보정 효과 중 작은 값을 가지는 보정 효과를 최대 보정 효과로 식별하고, 식별된 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득할 수 있다.

한편, 수학식 3은 계조 조정 커브의 일 예시이며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 디스플레이 장치(100)는 공지의 다양한 형태의 TM(Tone Mapping) 커브에 기초하여 입력 영상의 계조 값에 대응하는 계조 조정 값을 획득할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가중치를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 복수의 샘플 영상에 기계 학습(Machine Learning)을 수행하여 가중치를 산출할 수 있다. 예를 들어, 각각 상이한 특성을 가지는 복수의 샘플 영상에 CNN(Convolution Neural Network, 컨볼루션 신경망) 학습(training)을 수행하여 영상 처리 모델을 획득할 수 있다. 여기서, CNN은 음성처리, 이미지 처리 등을 위해 고안된 특수한 연결구조를 가진 다층신경망이다.

일 실시 예에 따라, 디스플레이 장치(100)는 입력 영상의 특성에 기초하여 영상 처리 모델로부터 가중치를 획득할 수 있다. 여기서, 입력 영상의 특성은 영상의 명암, 대조비, 영상 출력에 요구되는 소비 전력, 감마 값 등을 포함할 수 있다.

디스플레이 장치(100)는 복수의 샘플 영상 중 입력 영상의 특성과 유사한 특성을 포함하는 영상을 식별하고, 식별된 영상의 최대 보정 효과에 따른 가중치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이어서, 디스플레이 장치(100)는 가중치에 대한 정보에 기초하여 제1 가중치(α_SIM, 10), 제2 가중치(α_LUMA, 20) 및 제3 가중치(α_GRARE, 30)를 획득할 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 획득된 제1 내지 제3 가중치(10, 20, 30)와 수학식 2에 기초하여 보정 효과를 획득할 수 있다.

다른 예로, 디스플레이 장치(100)는 서버로부터 가중치에 대한 정보를 획득하고, 가중치에 대한 정보에 기초하여 제1 가중치(α_SIM, 10), 제2 가중치(α_LUMA, 20) 및 제3 가중치(α_GRARE, 30)를 획득할 수도 있음은 물론이다.

또 다른 예로, 디스플레이 장치(100)는 제조 단계에서 제조사에 의해 설정된 값, 사용자 입력에 따라 설정된 값 등에 기초하여 제1 내지 제3 가중치(10, 20, 30)를 획득할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 수학식 4에 기초하여 보정 효과를 획득할 수도 있다.

여기서, α_SIM은 제1 가중치(10), α_LUMA은 제2 가중치(20), α_GRARE은 제3 가중치(30), α_A은 제4 가중치, ω_SIM은 제1 인지 시각적 감각의 차이, ω_LUMA은 제1 광량 차이, ω_GRARE은 제1 휘도 차이, ω_A는 입력 영상 대비 보정 영상의 특성 변화량이다.

여기서, ω_A는 입력 영상 대비 보정 영상의 특성 변화량, 즉, 디스플레이 장치(100)의 계조 조정 커브를 입력 영상에 적용하여 계조가 변경됨에 따라 입력 영상 대비 보정 영상의 변화되는 모든 특성을 ω_A로 하여 보정 효과를 획득할 수도 있다. 영상의 특성은 영상의 명암, 대조비, 영상 출력에 요구되는 소비 전력, 감마 값 등에 대한 변화량을 포함할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 수학식 2 및 수학식 4 중 적어도 하나에 기초하여 보정 효과(E)를 획득할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 로컬 계조 조정 커브를 설명하기 위한 그래프이다.

디스플레이 장치(100)는 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 조정된 입력 영상을 복수의 블록으로 식별할 수 있다. 일 예로, 디스플레이 장치(100)는 입력 영상에 계조 조정 커브가 적용된 보정 영상을 복수의 블록으로 구분할 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 블록 내의 계조 분산 및 계조 평균 값에 기초하여 블록에 대응되는 로컬 계조 조정 커브를 획득할 수 있다.

예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 입력 영상에서 보정 영상의 제1 블록에 대응되는 영역에 포함된 계조의 분산 σ_in 및 계조 조정 커브가 적용된 보정 영상의 제1 블록에 포함된 계조의 분산 σ_t 의 비에 기초하여 m₁(=σ_in /σ_t)을 획득할 수 있다. 또한, 제1 블록에 포함된 계조 중 계조 조정 커브가 적용됨에 따라 입력 영상 대비 감소한 계조의 평균 값에 기초하여 m₂를 획득할 수 있다.

일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 하기 수학식 5에 기초하여 로컬 계조 조정 커브를 획득할 수 있다.

여기서, i는 블록에 포함된 각 픽셀의 계조, x_i ^j는 j 번째 블록 내의 계조 i에 로컬 계조 조정 커브를 적용함에 따라 조정된 계조를 의미한다.

디스플레이 장치(100)는 계조 조정 커브(예를 들어, 수학식 3에 기초한 계조 조정 커브)를 입력 영상에 적용하여 보정 영상을 획득할 수 있다. 이어서, 디스플레이 장치(100)는 보정 영상을 복수의 블록으로 구분하고, 복수의 블록 각각에 대응되는 복수의 로컬 계조 조정 커브를 획득할 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 블록에 로컬 계조 조정 커브를 적용하여 블록 내에 포함된 픽셀 별 계조를 조정할 수 있다. 이에 따라, 블록의 광량은 유지되면서 다이내믹 레인지는 증가할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 로컬 계조 조정 커브가 적용된 블록을 출력할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 제1 블록에 제1 로컬 계조 조정 커브를 적용하고, 계조가 조정된 제1 블록을 출력할 수 있다.

다른 예로, 디스플레이 장치(100)는 계조 조정 커브가 적용된 보정 영상 내의 제1 블록 및 제1 블록에 로컬 계조 조정 커브를 적용하여 계조가 조정된 제1 블록 각각에 서로 다른 가중치를 적용하여 출력할 수도 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치(100)는 계조 조정 커브가 적용된 영상의 제1 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제1 가중치를 적용하고, 로컬 계조 조정 커브가 적용된 영상에서 제1 블록에 대응되는 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제2 가중치를 적용하고, 제1 가중치가 적용된 계조 값 및 제2 가중치가 적용된 계조 값에 기초하여 픽셀 별 계조를 조정하여 출력할 수 있다.

여기서, x_i ^j는 j 번째 블록 내의 계조 i에 로컬 계조 조정 커브를 적용함에 따라 조정된 계조, t_i는 입력 영상에서 계조 i에 계조 조정 커브를 적용함에 따라 조정된 계조, ω_i는 가중치를 의미한다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 계조 i가 m₂에 상대적으로 근접할수록 ω_i를 1에 근접하도록 설정하고, 계조 i가 m₂에 상대적으로 멀어질수록 ω_i를 0에 근접하도록 설정할 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는

에 기초하여 R, G, B 각각의 코드 값을 획득할 수 있다.

여기서,

,

와

,

는 각각 보정 영상과 입력 영상의 j번째 블록 내 화소 P에서의 R, G, B 코드 값을 의미한다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는

,

에 기초하여 보정 영상을 획득하고, 획득된 보정 영상을 출력할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 게인을 설명하기 위한 표이다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 영상의 최대 휘도 별 전류 게인(Gain)에 대한 정보를 저장할 수 있다.

디스플레이 장치(100)는 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 조정된 입력 영상의 최대 출력 휘도에 대응되는 전류 게인 정보를 획득할 수 있다. 일 예로, 입력 영상에 계조 조정 커브를 적용하여 획득된 보정 영상의 최대 출력 휘도가 900nit이면, 900nit에 대응되는 전류 게인 정보를 획득할 수 있다. 도 8을 참조하면, R, G, B 각각에 대응되는 전류 게인은 240, 300, 180mA이다.

다른 예로, 디스플레이 장치(100)는 입력 영상에 계조 조정 커브를 적용하여 획득된 보정 영상을 복수의 블록으로 구분하고, 복수의 블록 각각에 로컬 계조 조정 커브를 적용할 수 있다. 구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 수학식 6에 기초하여 계조 조정 커브가 적용된 영상 및 로컬 계조 조정 커브가 적용된 영상을 가중 합(weighted sum)하여 출력 영상을 획득할 수 있다. 이어서, 디스플레이 장치(100)는 출력 영상의 최대 출력 휘도에 대응되는 전류 게인 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 출력 영상의 최대 출력 휘도가 100nit이면, R, G, B 각각에 대응되는 전류 게인은 40mA, 50mA, 30mA일 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 획득된 전류 게인에 기초하여 디스플레이(130)로 제공되는 전류를 제어할 수 있다.

도 9는 본 종래 기술에 따른 광량을 조정하는 디스플레이 장치를 설명하기 위한 그래프이다.

도 9를 참조하면, 종래 기술에 따른 광량을 조정하는 방법은 Case 1 및 Case 2로 구분될 수 있다.

Case 1에 따르면, 디스플레이 장치(100)는 눈부심 현상을 방지하기 위해 디스플레이(130)에 제공되는 전류를 디스플레이 장치(100)의 최대 공급 가능 전류 대비 일정 비율(예를 들어, 50%) 감소시킬 수 있다. 디스플레이(130)를 통해 출력되는 영상의 광량은 디스플레이(130)에 제공되는 전류에 비례하므로, 출력 영상의 광량이 일정 비율 감소하고 눈부심 현상이 발생하지 않을 수 있다. 다만, 입력 영상 대비 출력 영상의 다이내믹 레인지가 줄어들며 영상의 왜곡, 열화가 발생하는 문제점이 있다.

Case 2에 따르면, 디스플레이 장치(100)는 입력 영상의 밝기가 일정 수준 이상이면, 디스플레이(130)에 제공되는 전류를 감소시킬 수 있다. 이 경우, 디스플레이 장치(100)는 상대적으로 밝은 입력 영상에 한하여 광량을 일정 비율 감소시켜 출력할 수 있다. 상대적으로 어두운 입력 영상은 다이내믹 레인지가 유지되고, 왜곡, 열화가 발생하지 않을 수 있으나, 밝은 영상은 Case 1과 유사하게 왜곡, 열화가 발생하는 문제점이 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치(100)는 복수의 보정 영상과 입력 영상 간 인지 시각적 감각의 차이, 복수의 보정 영상 각각의 휘도와 타겟 휘도 간의 차이, 및 복수의 보정 영상 각각의 광량과 타겟 광걍 간의 차이에 기초하는 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하므로 왜곡, 열화의 발생을 최소화하면서 영상의 광량을 일정 비율만큼 감소시켜 눈부심 현상을 방지할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광량 및 휘도 조정을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, Case 1 내지 3은 동일한 입력 영상을 동일한 광량으로 출력하는 경우를 상정한 것이다. Case 1 및 Case 2는 도 9에서 설명한 방법을 이용하여 입력 영상의 광량을 감소시킨 것이다. Case 3은 본 개시의 다양한 실시 예에 기초하여 입력 영상의 광량을 감소시킨 것이다.

Case 1은 최대 출력 휘도가 572Nit이고, Case 2는 최대 출력 휘도가 559Nit 이다. 입력 영상 대비 다이내믹 레인지가 감소하였고, 영상의 열화 및 왜곡이 발생하였다. Case 3은 최대 출력 휘도가 850Nit이다. Case 1 및 2와 동일한 광량으로 영상을 출력하면서도 최대 출력 휘도가 증가할 수 있다. 즉, 다이내믹 레인지의 폭이 유지 또는 증가될 수 있고, 영상의 열화와 왜곡 발생이 최소화될 수 있다.

도 11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 11에 따르면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보가 저장된 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법은, 저장된 정보에 기초하여 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 타겟 휘도를 획득한다(S1110).

이어서, 입력 영상의 광량에 기초하여 타겟 광량을 획득한다(S1120).

이어서, 입력 영상에 복수의 계조 조정 커브를 적용함에 따른 복수의 보정 영상에 대응되는 복수의 보정 효과를 획득한다(S1130).

복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득한다(S1140).

획득된 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력한다(S1150).

여기서, 복수의 보정 효과는, 복수의 보정 영상 각각과 입력 영상 간 인지(perceived) 시각적 감각의 차이, 복수의 보정 영상 각각의 휘도와 타겟 휘도 간의 차이, 및 복수의 보정 영상 각각의 광량과 타겟 광량 간의 차이에 기초하여 획득된다.

여기서, 타겟 휘도는, 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도이고, 복수의 보정 영상 각각의 휘도는, 복수의 보정 영상 각각의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도일 수 있다.

한편, 타겟 광량을 획득하는 S1120 단계는, 입력 영상 내에 포함된 복수의 픽셀 각각의 휘도를 합산하여 입력 영상의 광량을 획득하고, 타겟 광량은, 입력 영상의 광량이 기설정된 비율만큼 감소된 광량일 수 있다.

또한, 복수의 보정 효과를 획득하는 S1130 단계는, 복수의 계조 조정 커브 중 제1 계조 조정 커브를 입력 영상에 적용하여 제1 보정 영상을 획득하는 단계, 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 나타내는 그래프와 제1 계조 조정 커브와의 차이 값에 기초하여 제1 인지 시각적 감각의 차이를 산출하는 단계, 제1 보정 영상의 광량과 타겟 광량 간의 제1 광량 차이를 산출하는 단계, 제1 보정 영상의 최대 출력 휘도와 타겟 휘도 간의 제1 휘도 차이를 산출하는 단계 및 하기 수학식에 기초하여 제1 보정 효과를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

E=α_SIM ω_SIM+ α_LUMA ω_LUMA+ α_GRAREω_GRARE

여기서, α_SIM은 제1 가중치, α_LUMA은 제2 가중치, α_GRARE은 제3 가중치, ω_SIM은 제1 인지 시각적 감각의 차이, ω_LUMA은 제1 광량 차이, ω_GRARE은 제1 휘도 차이이고, α_SIM, α_LUMA, α_GRARE 각각은 복수의 샘플 영상에 기초하여 Neural Network 학습(Training)된 가중치일 수 있다.

또한, 복수의 보정 효과를 획득하는 S1130 단계는, 복수의 계조 조정 커브 중 제2 계조 조정 커브를 입력 영상에 적용하여 제2 보정 영상을 획득하는 단계, 제2 계조 조정 커브에 기초하여 제2 인지 시각적 감각의 차이를 산출하고, 제2 보정 영상에 기초하여 제2 광량 차이 및 제2 휘도 차이를 산출하는 단계 및 제2 인지 시각적 감각의 차이, 제2 광량 차이 및 제2 휘도 차이에 기초하여 제2 보정 효과를 획득하는 단계를 포함하고, 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 S1150 단계는, 제1 보정 효과 및 제2 보정 효과 중 작은 값에 대응되는 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력할 수 있다.

또한, 복수의 계조 조정 커브는, 하기 수학식으로 나타내어지는 그래프이며, 상이한 α 및 β를 가질 수 있다.

본 개시의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는, 영상의 최대 휘도 별 전류 게인(Gain)에 대한 정보를 포함하고, 일 실시 예에 따른 휘도 제어 방법은, 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 조정된 입력 영상의 최대 출력 휘도에 대응되는 전류 게인 정보를 정보로부터 획득하는 단계 및 전류 게인 정보에 기초하여 디스플레이 장치에 구비된 디스플레이로 제공되는 전류를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 영상의 밝기 정보는, 영상의 평균 화상 레벨(Average Picture Level, APL)이고, 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보는, 디스플레이 장치의 소비 전력에 기초하여 산출된 평균 화상 레벨에 따른 각 계조 별 최대 출력 휘도 정보일 수 있다.

또한, 일 실시 예에 따른 휘도 제어 방법은, 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 조정된 입력 영상을 복수의 블록으로 식별하는 단계, 복수의 블록 각각의 계조 분산 및 계조 평균 값에 기초하여 복수의 블록 각각에 대응되는 로컬 계조 조정 커브를 획득하는 단계 및 획득된 로컬 계조 조정 커브에 기초하여 복수의 블록 각각의 픽셀 별 계조를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 계조 조정 커브가 적용된 영상의 제1 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제1 가중치를 적용하는 단계, 로컬 계조 조정 커브가 적용된 영상에서 제1 블록에 대응되는 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제2 가중치를 적용하는 단계 및 제1 가중치가 적용된 계조 값 및 제2 가중치가 적용된 계조 값에 기초하여 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 전자 장치에 설치 가능한 어플리케이션 형태로 구현될 수 있다.

또한, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 방법들은, 기존 전자 장치에 대한 소프트웨어 업그레이드, 또는 하드웨어 업그레이드 만으로도 구현될 수 있다.

또한, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들은 전자 에 구비된 임베디드 서버, 또는 전자 장치의 외부 서버를 통해 수행되는 것도 가능하다.

한편, 이상에서 설명된 다양한 실시 예들은 소프트웨어(software), 하드웨어(hardware) 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터(computer) 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록 매체 내에서 구현될 수 있다. 일부 경우에 있어 본 명세서에서 설명되는 실시 예들이 프로세서 자체로 구현될 수 있다. 소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시 예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다.

한편, 상술한 본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 처리 동작을 수행하기 위한 컴퓨터 명령어(computer instructions)는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer-readable medium) 에 저장될 수 있다. 이러한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 컴퓨터 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때 상술한 다양한 실시 예에 따른 처리 동작을 특정 기기가 수행하도록 할 수 있다.

비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체의 구체적인 예로는, CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등이 있을 수 있다.

이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 디스플레이 장치 110: 스토리지
120: 프로세서

Claims

영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보가 저장된 스토리지; 및
상기 스토리지에 저장된 정보에 기초하여 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 타겟 휘도를 획득하고,
상기 입력 영상의 광량에 기초하여 타겟 광량을 획득하고,
상기 입력 영상에 복수의 계조 조정 커브를 적용함에 따른 복수의 보정 영상에 대응되는 복수의 보정 효과를 획득하고,
상기 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득하고,
상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 프로세서;를 포함하며,
상기 복수의 보정 효과는,
상기 복수의 보정 영상 각각과 상기 입력 영상 간 인지(perceived) 시각적 감각의 차이, 상기 복수의 보정 영상 각각의 휘도와 상기 타겟 휘도 간의 차이, 및 상기 복수의 보정 영상 각각의 광량과 상기 타겟 광량 간의 차이에 기초하여 획득되는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 타겟 휘도는,
상기 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도이고,
상기 복수의 보정 영상 각각의 휘도는,
상기 복수의 보정 영상 각각의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도인, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 입력 영상 내에 포함된 복수의 픽셀 각각의 휘도를 합산하여 상기 입력 영상의 광량을 획득하고,
상기 타겟 광량은,
상기 입력 영상의 광량이 기설정된 비율만큼 감소된 광량인, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 계조 조정 커브 중 제1 계조 조정 커브를 상기 입력 영상에 적용하여 제1 보정 영상을 획득하고,
상기 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 나타내는 그래프와 상기 제1 계조 조정 커브와의 차이 값에 기초하여 제1 인지 시각적 감각의 차이를 산출하고,
상기 제1 보정 영상의 광량과 상기 타겟 광량 간의 제1 광량 차이를 산출하고,
상기 제1 보정 영상의 최대 출력 휘도와 상기 타겟 휘도 간의 제1 휘도 차이를 산출하고,
하기 수학식에 기초하여 제1 보정 효과를 획득하는, 디스플레이 장치.
E=α_SIM ω_SIM+ α_LUMA ω_LUMA+ α_GRAREω_GRARE
여기서, α_SIM은 제1 가중치, α_LUMA은 제2 가중치, α_GRARE은 제3 가중치, ω_SIM은 제1 인지 시각적 감각의 차이, ω_LUMA은 제1 광량 차이, ω_GRARE은 제1 휘도 차이이고, 상기 α_SIM, 상기 α_LUMA, 상기 α_GRARE 각각은 복수의 샘플 영상에 기초하여 Neural Network 학습(Training)된 가중치인, 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 계조 조정 커브 중 제2 계조 조정 커브를 상기 입력 영상에 적용하여 제2 보정 영상을 획득하고,
상기 제2 계조 조정 커브에 기초하여 제2 인지 시각적 감각의 차이를 산출하고, 상기 제2 보정 영상에 기초하여 제2 광량 차이 및 제2 휘도 차이를 산출하고,
상기 제2 인지 시각적 감각의 차이, 상기 제2 광량 차이 및 상기 제2 휘도 차이에 기초하여 제2 보정 효과를 획득하고,
상기 제1 보정 효과 및 상기 제2 보정 효과 중 작은 값에 대응되는 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 계조 조정 커브는,
하기 수학식으로 나타내어지는 그래프이며, 상이한 α 및 β를 가지는, 디스플레이 장치.

여기서, i는 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조, α 및 β를 각각 제1 및 제2 조정 값, t_i는 보정 영상의 계조를 의미함.
제1항에 있어서,
디스플레이;를 더 포함하며,
상기 스토리지는,
영상의 최대 휘도 별 전류 게인(Gain)에 대한 정보를 저장하며,
상기 프로세서는,
상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 상기 조정된 입력 영상의 최대 출력 휘도에 대응되는 전류 게인 정보를 상기 스토리지로부터 획득하고,
상기 전류 게인 정보에 기초하여 상기 디스플레이로 제공되는 전류를 제어하는, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 영상의 밝기 정보는,
상기 영상의 평균 화상 레벨(Average Picture Level, APL)이고,
상기 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보는,
상기 디스플레이 장치의 소비 전력에 기초하여 산출된 상기 평균 화상 레벨에 따른 각 계조 별 최대 출력 휘도 정보인, 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 상기 조정된 입력 영상을 복수의 블록으로 식별하고, 상기 복수의 블록 각각의 계조 분산 및 계조 평균 값에 기초하여 상기 복수의 블록 각각에 대응되는 로컬 계조 조정 커브를 획득하고,
상기 획득된 로컬 계조 조정 커브에 기초하여 상기 복수의 블록 각각의 픽셀 별 계조를 조정하는, 디스플레이 장치.
제9항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 계조 조정 커브가 적용된 영상의 제1 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제1 가중치를 적용하고,
상기 로컬 계조 조정 커브가 적용된 영상에서 상기 제1 블록에 대응되는 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제2 가중치를 적용하고,
상기 제1 가중치가 적용된 계조 값 및 상기 제2 가중치가 적용된 계조 값에 기초하여 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는, 디스플레이 장치.
영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보가 저장된 디스플레이 장치의 휘도 제어 방법에 있어서,
상기 저장된 정보에 기초하여 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 타겟 휘도를 획득하는 단계;
상기 입력 영상의 광량에 기초하여 타겟 광량을 획득하는 단계;
상기 입력 영상에 복수의 계조 조정 커브를 적용함에 따른 복수의 보정 영상에 대응되는 복수의 보정 효과를 획득하는 단계;
상기 복수의 보정 효과 중 최대 보정 효과에 대응되는 계조 조정 커브를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 단계;를 포함하고,
상기 복수의 보정 효과는,
상기 복수의 보정 영상 각각과 상기 입력 영상 간 인지(perceived) 시각적 감각의 차이, 상기 복수의 보정 영상 각각의 휘도와 상기 타겟 휘도 간의 차이, 및 상기 복수의 보정 영상 각각의 광량과 상기 타겟 광량 간의 차이에 기초하여 획득되는, 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 타겟 휘도는,
상기 입력 영상의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도이고,
상기 복수의 보정 영상 각각의 휘도는,
상기 복수의 보정 영상 각각의 밝기 정보에 대응되는 최대 출력 휘도인, 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 타겟 광량을 획득하는 단계는,
상기 입력 영상 내에 포함된 복수의 픽셀 각각의 휘도를 합산하여 상기 입력 영상의 광량을 획득하고,
상기 타겟 광량은,
상기 입력 영상의 광량이 기설정된 비율만큼 감소된 광량인, 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 보정 효과를 획득하는 단계는,
상기 복수의 계조 조정 커브 중 제1 계조 조정 커브를 상기 입력 영상에 적용하여 제1 보정 영상을 획득하는 단계;
상기 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조를 나타내는 그래프와 상기 제1 계조 조정 커브와의 차이 값에 기초하여 제1 인지 시각적 감각의 차이를 산출하는 단계;
상기 제1 보정 영상의 광량과 상기 타겟 광량 간의 제1 광량 차이를 산출하는 단계;
상기 제1 보정 영상의 최대 출력 휘도와 상기 타겟 휘도 간의 제1 휘도 차이를 산출하는 단계; 및
하기 수학식에 기초하여 제1 보정 효과를 획득하는 단계;를 포함하는, 제어 방법.
E=α_SIM ω_SIM+ α_LUMA ω_LUMA+ α_GRAREω_GRARE
여기서, α_SIM은 제1 가중치, α_LUMA은 제2 가중치, α_GRARE은 제3 가중치, ω_SIM은 제1 인지 시각적 감각의 차이, ω_LUMA은 제1 광량 차이, ω_GRARE은 제1 휘도 차이이고, 상기 α_SIM, 상기 α_LUMA, 상기 α_GRARE 각각은 복수의 샘플 영상에 기초하여 Neural Network 학습(Training)된 가중치인, 제어 방법.
제14항에 있어서,
상기 복수의 보정 효과를 획득하는 단계는,
상기 복수의 계조 조정 커브 중 제2 계조 조정 커브를 상기 입력 영상에 적용하여 제2 보정 영상을 획득하는 단계;
상기 제2 계조 조정 커브에 기초하여 제2 인지 시각적 감각의 차이를 산출하고, 상기 제2 보정 영상에 기초하여 제2 광량 차이 및 제2 휘도 차이를 산출하는 단계; 및
상기 제2 인지 시각적 감각의 차이, 상기 제2 광량 차이 및 상기 제2 휘도 차이에 기초하여 제2 보정 효과를 획득하는 단계;를 포함하고,
상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 단계는,
상기 제1 보정 효과 및 상기 제2 보정 효과 중 작은 값에 대응되는 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는, 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 복수의 계조 조정 커브는,
하기 수학식으로 나타내어지는 그래프이며, 상이한 α 및 β를 가지는, 제어 방법.

여기서, i는 입력 영상에 포함된 각 픽셀의 계조, α 및 β를 각각 제1 및 제2 조정 값, t_i는 보정 영상의 계조를 의미함.
제11항에 있어서,
상기 디스플레이 장치는,
영상의 최대 휘도 별 전류 게인(Gain)에 대한 정보를 포함하고,
상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 상기 조정된 입력 영상의 최대 출력 휘도에 대응되는 전류 게인 정보를 상기 정보로부터 획득하는 단계; 및
상기 전류 게인 정보에 기초하여 상기 디스플레이 장치에 구비된 디스플레이로 제공되는 전류를 제어하는 단계;를 포함하는, 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 영상의 밝기 정보는,
상기 영상의 평균 화상 레벨(Average Picture Level, APL)이고,
상기 영상의 밝기 정보에 따른 각 계조 별 출력 휘도 정보는,
상기 디스플레이 장치의 소비 전력에 기초하여 산출된 상기 평균 화상 레벨에 따른 각 계조 별 최대 출력 휘도 정보인, 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 획득된 계조 조정 커브에 기초하여 상기 입력 영상의 픽셀 별 계조가 조정되면, 상기 조정된 입력 영상을 복수의 블록으로 식별하는 단계;
상기 복수의 블록 각각의 계조 분산 및 계조 평균 값에 기초하여 상기 복수의 블록 각각에 대응되는 로컬 계조 조정 커브를 획득하는 단계; 및
상기 획득된 로컬 계조 조정 커브에 기초하여 상기 복수의 블록 각각의 픽셀 별 계조를 조정하는 단계;를 포함하는, 제어 방법.
제19항에 있어서,
상기 계조 조정 커브가 적용된 영상의 제1 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제1 가중치를 적용하는 단계;
상기 로컬 계조 조정 커브가 적용된 영상에서 상기 제1 블록에 대응되는 블록에 포함된 픽셀의 계조 값 각각에 제2 가중치를 적용하는 단계; 및
상기 제1 가중치가 적용된 계조 값 및 상기 제2 가중치가 적용된 계조 값에 기초하여 픽셀 별 계조를 조정하여 출력하는 단계;를 포함하는, 제어 방법.