KR101035141B1

KR101035141B1 - 이산 광 컬러 프로세서

Info

Publication number: KR101035141B1
Application number: KR1020040077956A
Authority: KR
Inventors: 펫팃그레고리에스.; 도허티도날드비.
Original assignee: 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2011-05-17
Also published as: EP1521480B1; US7164397B2; EP1521480A3; US20050068464A1; EP1521480A2; KR20050032005A

Abstract

(다른 방법으로는 헛되이 낭비되는 스포크 비트들과 같은) 이차광 비트들을 이용하여 밝기를 증가시키기 위한 DLP® 디스플레이 시스템과 같은 이산 비트 디스플레이 시스템에서 사용되는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이차 비트들로부터 이용 가능한 광은, 전체범위(full range)의 입력신호들에 응답하여 최대 가능 출력을 결정한 다음 0으로부터 그 최대 범위까지의 출력 동작 범위를 정의함으로써, 전체 입출력 동작범위에 걸쳐서 분포된다. 디스플레이 프레임의 각 픽셀마다 R,G,B 입력신호들(151, 153, 155)이 제1 펄스 선택 회로(157)에 제공된다. 동일 신호들(151, 153, 155)은 또한 색비율 계산 회로(161)에도 제공되고, 이 색비율 계산 회로는 이득이 적용된 R, G, B 신호들을 제공하는 3차원 룩업테이블(3D LUT) 내로의 색비율 인덱싱을 선택하는 능력을 제공한다. 동작범위 조정회로(217)가 상기 이득이 적용된 R,G,B 신호들을 관찰하고, 만일 이들 신호 중 어느 하나가 디스플레이의 정상 동작범위보다 크면, 그 범위외 신호는 회로(217)에 의해 결정된 백색 비트, 이차색 비트, 펄스 비트 또는 스포크 비트를 이용하여 조정된다.

디스플레이 시스템, 마이크로-미러, 색비율 계산, 동작범위, 컬러 휠

Description

이산 광 컬러 프로세서{DISCRETE LIGHT COLOR PROCESSOR}

도 1은 본 발명의 교시 내용으로부터 수혜를 받을 수 있는 종래 기술의 디지털 마이크로-미러 디스플레이 시스템의 전체 블록도.

도 2는 종래 기술의 디지털 마이크로-미러 디바이스(DMD) 어레이의 일부분에 대한 사시도.

도 3은 도 2의 DMD의 분해도.

도 4는 도 2의 DMD 어레이의 2개의 미러의 쌍안정(bi-stable) 동작에 대한 개략도.

도 5는 도 4의 디스플레이 시스템에 의해 사용된 디스플레이 기간들의 세부 분할의 간략화된 표현을 도시하는 타임라인.

도 6은 MSB 및 LSB의 온-타임(on-time)을 예시하는 타이밍 선도.

도 7a는 R,G,B 및 W(백색) 섹터들을 갖는 컬러 휠을 도시하는 도면.

도 7b는 G 섹터, B 섹터 및 2개의 R 섹터들을 갖는 컬러 휠을 도시하는 도면.

도 8은 아티팩트 없이 밝기를 증가시키기 위해 등가의 표준 백색 비트들이 감산될 때 단 하나의 큰 백색 비트가 가산되는 백색광의 입력/출력 그래프.

도 9는 밝기를 증가시키기 위해 3개의 이산 백색 비트들이 가산된 백색광의 입력/출력 그래프.

도 10a 및 도 10b는 종래 기술 알고리즘에 따라서 밝기를 증가시키기 위한 이산 이차 비트들의 가산을 나타낸 도면.

도 11은 본 발명에 따라서 밝기를 증가시키기 위한 이산 이차색 비트들의 가산을 나타내는 도면.

도 12는 도 1에 따라서 밝기를 증가시키기 위해 이차색 비트 또는 스포크 비트들이 사용될 때 제공될 입력들을 결정하기 위해 단일 차원의 LUT들을 이용하는 색체적을 나타내는 도면.

도 13은 R,G,B 의 단일 차원 입력들을 갖는 3D(3차원) LUT를 도시하는 도면.

도 14 및 도 15는 도 12의 색체적에서 "4면체 보간법"(Tetrahedral Interpolation)의 이용을 나타내는 도면.

도 16은 본 발명에서 사용하기에 적합한 상이한 부동 소수점 포맷들의 이용을 나타내는 도면.

도 17은 본 발명에 따라서 밝기를 증가시키기 위한 알고리즘의 일 실시예를 나타내는 블록도.

도 18 및 도 19는 도 17의 알고리즘에서 원색(primary colors; 이하 "일차색"이라 함)에 가해진 광 펄스들이 밝기를 증가시키는 데 어떻게 이용될 수 있는지를 나타내는 도면.

도 20 및 도 21은 도 17의 실시예에 따른 컬러 "이득"의 이용을 나타내는 도면.

도 22 및 도 23은 도 13에 도시된 것과 유사한 3D LUT에의 입력들을 결정하기 위한 단일 차원 LUT들에의 "이득"에 기반한 입력의 이용을 나타내는 도면.

도 24는 3D "이득" 기반 LUT를 나타내는 도면.

도 25, 도 26 및 도 27은 도 17에 실시예에서 사용하기에 적합한 "동작범위 조정" 회로를 나타내는 도면.

도 28 및 도 29는 도 17의 실시예에서 사용하기에 적합한 WSSP(White Secondary Spoke Primary) 회로를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

151 : R 입력신호

152 : G 입력신호

153 : B 입력신호

157 : 제1 펄스 선택회로

161 : 색비율 계산회로

171 : 3D 입력 LUT 회로

211 : 3D 어드레스 발생 회로

213 : 메모리

215 : 3D 보간 회로

217 : 동작범위 조정회로

245 : WSSP 비트 패턴 기능

본 발명은 한 프레임 동안의 픽셀 온-타임(on-time)을 이용하여 그레이 스케일(gray-scale) 화상들을 생성하는 디지털 화상 디스플레이 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 통상적으로는 헛되이 낭비되는 광을 이용하여 시스템의 정상적인 동작범위(dynamic range)를 넘어서는 화상 밝기 또는 강도를 증가시키는 방법에 관한 것이다.

각각 자신의 반도체 메모리 셀 위쪽에 탑재되는, 본 명세서에서 DMD(digital micro-mirror device)로 참조되는 마이크로 미러들(약 백만 개)의 대형 어레이로부터의 반사를 이용하는 새로운 프로젝션 디스플레이가, Texas Instruments Incorporated의 Jack M. Younse에 의해 저술된 『IEEE Spectrum, Nov 1993, vol.30, no. 11』에 기술되어 있다. DMD는 특수한 광변조기를 포함하는데, 이 광변조기에는 한 변의 치수가 약 17 마이크로미터 정도인 가동형으로서(movable) 작은, 실질적인 정방형 또는 다이아몬드 형상의 미러로 CMOS 정적 RAM의 각 메모리 셀이 덮혀 있다. 이 셀 내의 데이터에 의해 제어되는 정전기력은 각각의 미러들을 한 쌍의 축 주위로 약 ±10도 정도 기울게 하여, 미러의 표면에 입사되는 광을 변조한다.

다른 타입의 화상 디스플레이 시스템들은 일반적으로 광이 화소 또는 픽셀들로 이루어진 어레이를 형성하고, 이들이 함께 봤을 때 하나의 화상을 형성하도록 광을 방출하거나 또는 변조하여 화상들을 생성한다. 대부분의 광 변조기들은 다수의 강도 레벨을 생성할 수 있지만, DMD와 같은 진정한 디지털 광 변조기는 그렇게 할 수 없다. 미러들 중 선택된 것들로부터 반사된 광은 투영 렌즈를 통과하여 대형 스크린 상에 화상을 생성한다. 나머지 오프(OFF) 즉 비선택된 미러들은 투영 렌즈로부터 멀리 반사되어 포획(trap)된다. 다수의 밝기 레벨들을 생성하는 능력이 없는 DMD와 같은 디지털 광 변조기들은 디지털 펄스폭 변조 방식에 의존하여 변조기 소자를 매우 신속하게 온 및 오프시킴으로써 다양한 강도 레벨들을 생성한다.

각 비디오 프레임 동안 미러가 온 상태로 유지되는 시간 부분은 블랙(0% ON 시간)에서부터 화이트(100% ON시간 또는 최대명도)까지 그레이의 음영(또는 색 강도)을 결정한다. 컬러 휠에 의해 또는 2 이상의 DMD들을 이용하여 선택된 일차색들의 집합을 ON 및 OFF 시킴으로써 색이 더해질 수 있다.

만일 DMD 디바이스가 온 및 오프 시간들을 나타내는 적은 수의 디지털 비트들을 디스플레이하는 능력만을 갖는다면, 그레이의 색조들 즉 컬러의 색조들의 수가 제한될 것이고, 이는 불량한 비디오 품질을 초래한다.

강도, 또는 화상 밝기는 디스플레이 시스템들을 판단하기 위해 이용되는 여러 척도들(metrics) 중 하나이다. 이들 상이한 특징들의 중요성은 특정 고객 또는 소비자에 따라서 달라진다. 밝기는 디스플레이 시스템의 소비자들에게는 극히 중요한 하나의 척도이므로, 변조 밝기를 향상시킬 기법들은 펄스폭 변조 디스플레이 시스템들에서 중요하다.

본 발명의 바람직한 실시예들에 의해 이들 및 그 밖의 문제들이 일반적으로 해결되거나 회피되고, 기술적 이점들이 일반적으로 달성된다. 본 발명은 디지털 디스플레이 시스템에서 개개의 픽셀들의 밝기를 증가시키는 장치 및 방법을 제공하는데, 이 장치 및 방법에서 강도 또는 밝기는 각 디스플레이 프레임마다 하나 이상의 디지털 비트들을 결합함으로써 결정된다. 이 방법 및 장치는 픽셀의 밝기를 증가시키기 위해 스포크 비트들과 같은 비규격 또는 제2 비트들을 이용하는데, 이 비트들은 다른 방법으로는 헛되이 낭비되었을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법은, 최소 레벨과 최대 레벨 사이의 출력 강도 동작범위를 정의하는 단계를 포함하고, 이 동작범위는 증대되지 않은(unenhanced) 동작범위를 나타내는 제1 부분 및 제2 비트들에 의해 증대된 동작범위를 나타내는 제2 부분으로 이루어진다. 최소 또는 제로 입력 레벨로부터 임계치(threshold) 입력 레벨을 거쳐서 최대 입력 레벨까지 걸쳐 있는 R,G,B 와 같은 컬러 신호들 중 하나 이상에 대한 강도 입력신호가 소스로부터 수신된다. 이 입력신호는 일반적으로 디지털 컬러 TV 또는 컴퓨터 입력신호를 구성하는 컬러 입력신호들 중 하나를 나타낸다. 강도 또는 밝기 입력신호에 응답하여, 그 밝기 입력신호가 상기 최소 입력 레벨과 상기 임계치 입력 레벨 사이에 걸쳐 있을 때 제1 그룹의 디지털 비트들로부터의 디지털 비트들의 조합이 선택된다. 상기 입력신호가 상기 임계치 레벨에 있을 때 이 제1 그룹의 비트들 중 실질적으로 모든 비트들의 조합이 선택된다. 일반적으로, 제1 그룹의 비트들은 256개 레벨의 출력 밝기(예를 들면, 2⁸=256)를 위해 조합될 수 있는 8개 이진 비트들일 것이다. 상기 임계치 레벨과 상기 최대 입력 레벨 사이에 걸쳐 있는 입력신호들에 대해서는, 일차 그룹의 비트들 뿐만 아니라 비규격 또는 이차 그룹의 비트들 중 적어도 하나의 비트를 포함하는 디지털 비트들의 조합이 선택된다. 상기 이차 비트들은 일반적으로 그린, 마젠타 및 엘로우의 다양한 색상(hue)들을 포함하는 스포크(spoke) 비트들이다. 상기 제1 그룹의 디지털 비트들로부터 선택된 디지털 비트들의 조합에 응답하여 상기 동작범위의 제1 범위 내의 상기 디스플레이의 픽셀의 선택된 출력 강도 레벨이 발생된다. 이 출력 강도는 상기 선택된 디지털 비트들의 조합이 상기 일차 그룹의 모든 디지털 비트들을 포함할 때 상기 제1 부분에서 최대가 될 것이다. 마찬가지로, 상기 이차 디지털 비트들 및 상기 일차 그룹의 디지털 비트들 양쪽 모두로부터 선택된 디지털 비트들의 조합에 응답하여 상기 동작범위의 제2 부분 내의 상기 디스플레이의 픽셀의 선택된 출력 강도 레벨이 발생된다.

전술한 것은 후술되는 발명의 상세한 설명을 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징들 및 기술적 이점들을 다소 넓게 개설(outline)한 것이다. 이하에서는 본 발명의 청구항들의 주제를 형성하는 본 발명의 부가적인 특징들 및 이점들에 대하여 설명한다. 당업자라면 본 명세서에 개시된 개념 및 특정 실시예가 본 발명의 동일 목적들을 수행하기 위한 다른 구조들 또는 방법들을 변경하거나 설계하기 위한 토대로서 쉽사리 이용될 수 있다는 것을 알 것이다. 또한 당업자라면 그러한 균등한 구성들이 첨부된 청구항들에 제시된 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않는다는 것을 알 것이다.

본 발명 및 그 이점들에 대한 보다 완전한 이해를 위하여, 이제부터 첨부 도면과 관련하여 제시된 이하의 설명을 참조하기로 한다.

바람직한 실시예들의 구성 및 이용에 대하여 이하에서 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 다양한 특정 상황들에서 실시될 수 있는 많은 적용 가능한 발명적 개념들을 제공한다는 것을 알아야 한다. 논의된 특정 실시예들은 본 발명을 구성하고 이용하는 특정 방법들을 예시하는 것일 뿐이고, 본 발명의 범위를 제한하지는 않는다.

도 1을 참조하면, DMD(디지털 마이크로-미러 디바이스) 시스템(10)의 일례가 예시되어 있는데, 광원(11)으로부터의 광이 제1 집속 렌즈(13)를 통하여 그리고 컬러 휠(15)을 통하여 인가되고, 컬러 휠(15)은 일반적으로 초당 약 60 회전 또는 60 프레임 이상 회전할 것이다. 대체예로서, 컬러 휠(15)은 프레임당 5 또는 6 회전 또는 초당 약 300-350 회전까지 행할 수도 있다. 컬러 휠(15)을 통과한 광은 제2 집속 렌즈(17)를 통과하여 DMD 칩(19) 상에 입사된다. DMD 칩은 작은 미러 소자들, 즉 마이크로-렌즈들(백만 개 정도)의 어레이를 포함하고, 각 미러 소자는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 비틀림 힌지(torsion hinge)에 의해 힌지되어 CMOS 정적 RAM의 메모리 셀 위쪽의 포스트를 지지한다.

도 2 및 도 3은 기판(23) 위에 매달린 미러 소자들(21)을 갖는 일반적인 DMD 어레이(19)의 일부분을 도시한다. 미러(21)와 어드레스 전극(25)간의 정전기 인력이 미러가 한 쌍의 비틀림 빔 힌지들(27a 및 27b)에 의해 형성된 축 주위로 두 방향 중 어느 한 방향으로 뒤틀리거나(twist) 피봇(pivot)하게 한다. 일반적으로, 미러는 회전이 기계적으로 정지될 때까지 이들 힌지 주위로 회전한다. 가동성의 마이크로-미러는 셀에 기입된 데이터에 따른 정전기력에 의해 온 또는 오프 상태로 기운다. 표면에 입사되는 광을 변조하기 위해 미러의 기울기는 플러스 10도(온) 또는 마이너스 10도(오프) 정도가 된다. 그 외의 추가적인 세부 사항에 대해서는, 발명의 명칭이 "Spatial Light Modulator"인 미국 특허 제5,061,049호 및 발명의 명칭이 "Field Updated Deferrable Mirror Device"인 미국 특허 제5,280,277호 - 여기서, 양 발명 모두 Larry J. Hornbeck이 발명함 - 를 참조하기 바란다.

다시 도 1을 참조하면, 미러들 중 어느 하나로부터 반사된 광은 투영 렌즈(29)를 통과하여 스크린(31) 상에 화상을 생성한다. DMD들은 DMD 어레이 아래의 실리콘 기판(23) 상에 제조된 전자 회로에 의해 제어된다. 이 회로는 어드레스 전극들(25)에 접속된 메모리 셀들의 어레이를 포함하고, 일반적으로 각 DMD 소자마다 하나의 메모리 셀이 할당된다. 메모리 셀의 출력은 2개의 어드레스 전극들 중 하나에 접속되고 메모리 셀의 반전 출력은 다른 어드레스 전극에 접속된다. 35로 표시된 화상 소스 및 신호 처리 회로로부터 결정된 데이터가 타이밍 및 제어 회로(33)에 의해 제공된다. 일단 데이터가 어레이의 내의 각 메모리 셀에 기입되면, 미러들(21)과 어드레스 전극들(25) 간에 충분히 큰 전압차를 생성하는 전압이 DMD 미러들(21)에 인가되어 미러가 가장 큰 전위의 방향으로 회전하거나 기울게 한다. 미러가 어드레스 전극의 가까이에 회전될 때 정전기 인력은 더욱 강해지므로, 일단 미러들이 완전히 회전되면 미러들의 위치를 변경하지 않고 메모리 셀 내용들이 변경될 수 있다. 따라서, 어레이가 이전의 데이터를 디스플레이하는 동안 메모리 셀들에는 새로운 데이터가 로드될 수 있다.

DMD 어레이들은 일반적으로 다크-필드(dark-field) 모드에서 동작된다. 도 4에 도시된 다크-필드 동작의 일 실시예에서는, 광원(11a)으로부터의 광(11)이 DMD 어레이(19) 상에 집광되어 비스듬하게 DMD 어레이(19)를 때린다. 도 4에 도시된 예에 따르면, 미러(21a)에 의해 표시된 바와 같이 ON 위치로 기울거나 회전될 때, 미러(21a)에 입사되는 광은 반사되어 뷰잉 스크린(31) 또는 화상면 상에 집광되어, 화상의 일부를 형성할 것이다. 만일 미러(21b)가 광원으로부터 멀리 OFF 위치로 회전되면, 미러(21b)에 입사되는 광은 뷰잉 스크린(31)으로부터 멀리 반사되어 화상의 일부를 형성하지 못할 것이다.

ON 입사되어 DMD 미러로부터 반사된 광은 ON 위치로 회전되는 모든 미러(21)마다 뷰잉 스크린(31) 상에 조명점(illuminated dot)을 형성한다. 이러한 각각의 점들은 하나의 화소, 즉 픽셀을 나타내고, 이 픽셀은 화상의 최소의 개별 제어 가능한 부분이다. 이들 작은 미러들의 대형 어레이를 이용하여, 선택적으로 일부 미러들을 ON 위치로 회전시키고 일부는 OFF 위치로 회전시켜서, 뷰잉 스크린 상에 조명점들의 패턴을 생성함으로써 화상이 생성된다.

다수의 강도 또는 밝기 레벨들, 또는 그레이의 음영들을 생성하기 위하여, 각 미러의 듀티 사이클은 수신된 화상 신호로부터 타이밍 및 제어 회로(33)에 의해 결정되는 상이한 폭 및 주기를 갖는 일련의 디지털 펄스들(즉, PWM)에 응답하여 미러를 신속하게 ON/OFF 회전시킴으로써 변경된다. 이것은, 특정 기간 또는 "프레임" 동안, 각 픽셀마다 변화하게 되는 일련의 조명 기간들(illuminated periods) 및 비조명 주기(non-illuminated periods)를 갖는 픽셀을 생성한다. 보는 사람의 눈은 각 픽셀마다의 이들 기간들을 통합하므로 보는 사람은 조명 도트들의 모음(collection)을 인식하게 되고, 이 조명 도트들 각각은 미러의 듀티 사이클 또는 ON 타임에 비례하는 밝기 또는 강도를 갖는다.

일반적으로는 레드, 그린, 블루의 다수의 단색 화상들을 신속히 디스플레이한 후, 다시 한 번 보는 사람의 눈이 일련의 이러한 상이한 컬러 화상들을 통합하게 함으로써 풀-컬러 화상이 생성된다. 프로젝션 시스템의 비용 및 요구되는 화질에 따라서, 단색 화상들은 순차적으로 또는 동시에 투영될 수 있다. 전술한 바와 같이, 각 비디오 프레임 동안 미러가 ON 상태로 유지되는 시간 부분은 그레이의 음영(또는 색도(color intensity))를 결정한다. 셀이 ON 되는 기간은 해당 셀에 보내진 일련의 데이터 비트들(이를테면 8 비트, 16 비트 등)에 의해 결정된다. 컬러 휠(15)은 예를 들어 단지 R,G,B 와 같은 상이한 컬러 섹터들로 분할된다. 또한 휠 상에는 3개 이상의 컬러들이 있을 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 밝기를 증가시키기 위하여 맑은 섹터(백색광)가 이용될 수 있다. 그러나, 단순히 더 많은 백색광을 포함하는 것은 또한 컬러들의 포화를 초래할 것이다. 또한 휠의 컬러 섹터들 각각이 동일 사이즈일 필요는 없다는 것을 알아야 한다. 심지어 각 컬러마다 동일 수의 섹터들이 있을 필요도 없다.

도 1의 컬러 휠 예에서, 픽셀의 최대의 레드는, 마이크로-미러가 광이 레드 섹터를 통하여 투영되는 전체 기간 또는 회전 위치에 대해 광(레드)을 반사할 때 생길 것이다. 최소 컬러(흑색)는, 특정 마이크로-미러에 입사되는 광이 컬러 휠(15)의 전체 회전 동안 OFF 상태로 유지될 때 생길 것이다. 즉, 미러는 컬러 휠 및 렌즈 등으로부터 수광된 어떠한 광도 전혀 컬러 사이클 또는 프레임 동안 스크린(31)에 반사하지 않을 것이다. 펄스폭 변조(PWM) 방식에서의 강도 분해능(resolution)은 DMD 미러들의 응답 시간에 의해 제한된다. 컬러 프레임을 디스플레이하는 데 이용될 수 있는 전체 시간 및 미러를 ON 상태로 회전시키고 다시 오프 상태로 회전시키는 데 필요한 최소 시간이 본 시스템의 분해능을 한정한다. 8 비트로 제한된 구성에서는, 최상위 비트는, 도 5에 예시된 바와 같이, 참조 번호 37을 갖는 제7 비트로서, 이 비트는 가장 넓은 ON 타임을 나타내고, 제6 비트는 다음으로 넓은 ON 타임으로서 참조 번호 39를 갖고, 제5 비트는 세 번째로 긴 온 타임을 나타내고, 이런 식으로 최하위 0 비트까지 진행되고, 이 최하위 0 비트는 가장 짧은 기간(41)으로 표현된다. 단지 예로서, 다시 도 5를 참조하여 순차적 컬러 DMD 시스템이 디스플레이 프레임에서 특정 일차색에 대해 이용 가능한 X-msec(밀리초)의 고정된 기간을 갖는다고 가정하면, 최대 ON 타임은 8 비트 이진 PWM 시스템에 대한 모든 8 비트의 합계인 X일 것이다. 최소 온 타임(즉, 0초 ON 타임(즉, 흑색 컬러) 이외의 최소 온 타임)은 최하위 비트(41)"만"이 "온"으로 될 때 생길 것이다.

보다 구체적으로, 도 5는 일반적인 순차적 컬러 이진 펄스폭 변조 데이터 스트림을 도시하는 타임라인을 예시한다. 도 5에서, 각 프레임 기간(43)은 3개의 서브프레임(45, 47 및 49)으로 구성되고, 각 서브프레임은 도 1의 컬러 휠(15)이 레드, 그린, 블루의 단색광을 출력하는 기간이다. 각 서브프레임은 위에서 논의한 바와 같이 비트 기간(bit period)들로 더욱 세분된다. 각 비트 기간 동안 DMD 미 러들은 도 1의 타이밍 및 제어 회로(33)에 의해 DMD에 기입된 화상 데이터에 따라서 온 또는 오프 위치로 설정된다. 위에서 논의한 바와 같이, 도 5는 각 비트가 이전 비트의 기간의 2배 동안 디스플레이되는 3 컬러 화상 시스템의 하나의 "이진" 8 비트 컬러 워드에 대한 단순한 비트 시퀀스를 도시한다. 즉, 비트 "1"은 비트 "0"보다 2배 크고, 비트 "7"은 비트 "6"보다 2배 크다. 그러나, 도 5는 단지 예시를 위한 것일 뿐이고 비트 "6" 및 "7"은 도면 상에서 공간을 절약하기 위해 잘려져 있음에 주목해야 한다. 게다가, 어떤 응용예들은 이진이 아닐 수도 있다. 예를 들면, 비트들이 디스플레이되는 순서가 변경될 수 있고, 또는 더 긴 비트 기간들이 2개의 더 짧은 비연속적인(non-consecutive) 비트 기간들로 분할될 수 있다. 더욱이, 어떤 시스템들은 컬러 서브프레임들 중 하나 이상을 분할하여, 데이터 비트들 중 일부는 하나의 서브프레임 동안 디스플레이되고 다른 데이터 비트들은 또 다른 서브프레임에서 디스플레이되도록 한다.

위에서 언급한 바와 같이, 화상의 밝기는 종종 비디오 디스플레이의 소비자들에게 극히 중요하다. 따라서, 디스플레이의 불충분한 밝기는 허용될 수 없다. 그러므로, 디스플레이의 강도 또는 밝기를 증가시키는 것은 매우 유익하고, 하나의 방법은 비트 디스플레이 기간들을 조정하여 프레임 기간을 보다 효율적으로 이용하는 것이다. 예를 들면, 전술한 순수 이진 비트 기간들에 의해, 허용 가능한 비트 디스플레이 기간을 초과하지 않고 밝기가 유지될 수 있다.

디스플레이의 밝기 또는 강도는 특히 중요하고, 모든 다른 고려 사항들보다 우선시될 수 있다. 예를 들면, 도표(charts) 등과 같은 데이터의 프리젠테이션을 위하여, 수치, 데이터 세트 또는 라인 깊이 등을 구별하기 위하여 컬러 또는 색상이 주로 이용된다. 따라서, 도표 또는 수치 등의 실제 컬러는 인접한 수치, 막대 그래프, 또는 도표 등으로부터 분명한 윤곽을 제공하는 한은 크게 중요하지 않다. 그러므로, 프리젠테이션의 밝기가 충분해서 그 프리젠테이션이 빛이 충만한 실내에서 행해질 수 있다면, 불쾌하거나 자극적인 컬러들을 피하는 것 이외에, 컬러들의 충실한 표현 또는 재현은 이런 타입의 디스플레이에 대해서 그다지 중요하지 않다. 한편, 영화와 같은 다른 타입의 디스플레이들에 대해서는, 컬러의 충실한 재현이 극히 중요하다. 밝기 또는 강도도 중요하기는 하지만, 밝기의 문제는 일반적으로 디스플레이 또는 영화를 상영할 때 단순히 실내를 어둡게 함으로써 다루어질 수 있다. 적어도 현재로서는, 소비자들이 충만한 일광 중에서 영화나 대부분의 디스플레이를 보는 것을 기대하지 않는다.

물론 이상적인 디스플레이는 컬러의 충분한 밝기 및 충실한 재현을 제공할 것이다. 비용, 열 부담, 처리율(etendue) 등을 포함하는 여러 이유 때문에, DMD에서 사용하기 위해 이용 가능한 광의 양을 단순히 증가시키는 것은 적당치 않다. 예를 들면, 광을 제공하기 위해 DMD 디스플레이에서 사용되는 프로젝션 램프(projection lamp)는 전체시간 동안 ON 상태로 유지되고 일반적으로 방출되어야 할 상당한 양의 열을 발생시킨다. 그러므로, 디스플레이가 또한 상당한 양의 순수 단색 영역들을 포함한다면, 컬러 휠이 선택된 단색광과 상이한 단색 컬러의 광을 제공하는 경우, 픽셀들에서 사용되지 않는 미사용 광이 스크린으로부터 멀리 반사되어 흡수되게 된다. 따라서, 프로젝션 램프 출력이 상당히 증가되면 허용될 수 없 는 열축적(heat buildup)이 있을 수 있다.

그러나, 일반적으로 DMD에 의해 스크린으로부터 멀리 반사되는 광의 일부가 적당한 컬러를 유지하면서 디스플레이의 밝기를 증가시키는 데 이용될 수 있다면, 전체 이용가능한 광이 더 많아지게 되고, 열적 부담(thermal budget)이 개선될 수 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 단순히 컬러 휠에 밝은 섹터(백색광)를 부가하고 적당한 미러들을 선택적으로 온 시킴으로써 화상의 밝기가 증가될 것이다. 그러나, 콘트라스트를 비성공적인 레벨까지 줄이거나, 또는 그 밖의 아티팩트들을 야기하지 않고, 다른 방법으로는 낭비되었을 광을 이용하여 밝기를 증가시키기 위한 기타의 기법들이 개발되어 있다. 예를 들면, 도 7을 참조하면, 레드(55), 그린(57), 블루(59) 및 백색(61) 섹터들을 갖는 컬러 휠(53)이 도시되어 있다. 또한, 도 7은 또한 컬러 휠을 통하여 투영된 광선의 "자국"(footprint)을 나타내는 컬러 휠(53) 상의 스폿 또는 영역(63)을 나타낸다. 따라서, 광(63)의 스폿 또는 영역은 실제 직경 또는 치수를 갖기 때문에, 광이 컬러 휠 섹터들의 것과 동일한 컬러가 아닐 때는 컬러 휠의 과도 부분(transitional portion) 또는 스포크(65)가 존재한다는 것을 알 것이다. 예를 들면, 시계 방향 회전을 가정하면, 백색광만이 섹터(61)를 통하여 투영되는 휠의 부분으로부터 백색광이 감소하고 녹색광이 증가하는 과도 또는 스포크 영역(65)으로 스폿(63)이 완전히 녹색 섹터(57) 위에 있을 때까지 휠(53)이 움직일 것이다. 만일 과도 섹터 또는 스포크(65)가 단일 비트(67)로서 정의되면, 이 스포크 또는 과도 섹터(65)에 대한 혼합 컬러는 단일 섹터 컬러가 아니 라 녹색광과 백색광으로 이루어진다는 것을 알 것이다. 이와 유사하게, 청색광과 백색광으로 이루어진 스포크(69), 청색광과 적색광으로 이루어진 스포크(71)(마젠타), 및 적색광과 녹색광으로 이루어진 스포크(73)(옐로우)도 있을 것이다.

전술한 바와 같이, 컬러 휠은 또한 선택된 컬러의 2 이상의 섹터를 포함할 수 있다. 예를 들면, 컬러 휠은 "색 분해"(color separation)라고 하는 아티팩트를 줄이기 위해 도 7b에 도시된 섹터들(55a 및 55b)과 같은 2개의 레드 섹터를 포함할 수 있다. 이 아티팩트는 눈이 움직일 때 눈을 이용하여 가지각색의 컬러들(a rainbow of colors)을 보고, 컬러들이 눈에 제공되지 않을 때 충분히 빠른 시퀀스를 초래한다. 따라서, 도 7b의 실시예에서는, 그린 및 블루에 대해 이용 가능한 것보다 레드 컬러들을 나타내기 위해 이용 가능한 비트들의 수가 2배일 수 있다. 그러나, 본 실시예에서, 마젠타 및 엘로우 스포크들은 전체 밝기를 증가시키기 위해 이용 가능하다.

이제부터 도 8 및 9를 참조하여, 8 비트 시스템에서 백색광을 이용하고 "스포크" 광을 재포획(recapture)하는 현재의 기법들에 대하여 설명한다. 도 8은 단일 백색광의 비트가 어떻게 가산될 수 있는지를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 도 8의 수평축(75)은 백색광에 대한 입력신호를 나타내고, 수직축(77)은 광 출력을 나타낸다. 쇄선(dashed line)(79)은 3개의 컬러(RGB)에 대한 모든 비트들(0-255)이 ON 이고, 그에 의해 결합하여 백색광을 생성할 때의 최대 광출력을 나타낸다. 즉, 광증폭 기법들(light boosting techniques)이 사용되지 않는 기본 시스템에서, 라인(79)은 가능한 최대 광출력을 나타낸다. 그러나, 예를 들어 컬러 휠이 백색 또 는 그 밖의 컬러 섹터를 포함한다면, 백색광을 나타내는 비규격 또는 백색 비트(81)가 255개의 레벨들에 가산될 수 있다. 물론, 백색 섹터 비트가 단순히 몇몇 점(82)에서 기존의 255 비트들에 가산된다면, 밝기 증가는 계단 함수가 될 것이고, 후속하여 점선들(83)에 의해 표시된 바와 같이 추가적인 밝기 증가가 나타나게 된다. 그러한 갑작스런 밝기 증가는 대부분의 적용예에서 불충분한 밝기를 갖는 경우보다 더 악화되는 받아들일 수 없는 아티팩트들을 생성할 것이다. 그러므로, 일반적으로 비규격 비트(81)는 전체 출력 레벨이 백색 비트(81)의 값의 적어도 2배가 될 때까지 ON 되지 않는다. 그 포인트에서, 백색 비트(81)와 등가의 255 출력 레벨들의 부분이 백색 비트(81)가 ON 되는 것과 동시에 OFF 된다. 따라서, 광의 계단 함수식 증가가 없다. 더욱이, 오프된 광 레벨들 모두 및 비규격 비트(81)가 부가된 때 아직 ON 되지 않은 임의의 컬러 레벨들이, 점선(79)에 의해 표시된 255 비트 레벨 출력까지 뿐만 아니라, 점선(79) 이상의 모든 255 정상 비트 레벨들에 비규격 백색 비트 레벨(81)을 더한 값과 같은 광 출력을 나타내는 제2 라인(85)까지 광 출력을 더욱 증가시키는 데 이용될 수 있다. 따라서 상당한 밝기의 증가가 성취될 수 있다.

그러나, 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 광 증가 램프(ramp) 또는 동작범위는 선형적이 아니며, 비트(81)가 가산될 때 광의 계단식 증가가 없다 하더라도, 백색 비트(81)가 ON 되어, 광 증가가 비트(81)가 가산되기 전보다 더 가파른 비율(rate)로 이루어지는 변곡점(93)이 있다. 따라서, 밝기의 상당한 개선 및 어떤 기법들에 대해 뚜렷한 개선을 제공하기는 하지만, 이 변곡점(93)도 확연하게 드러나 는, 허용되지 않는 아티팩트를 생성할 수 있다.

다시 도 7a를 참조하고 전술한 바와 같이, 과도 영역들 또는 스포크들(65, 69, 71 및 73) 동안 발생된 단색이 아닌(non-monochromatic) 또는 미사용(unused) 광 비트들 또는 비규격 비트들이 있다. 전술한 것과 마찬가지로, 이 "미사용" 광도 밝기를 부스팅시키는 데에 이용될 수 있다. 그러므로, 이하의 설명에서는, 스포크들을 나타내는 비규격 비트들이 광 비율로 결합되어 백색광을 생성하는 것으로 가정하고, 당업자라면 이 기법이 엘로우, 마젠타 및 사이언(cyan)과 같은 백색광 이외의 컬러 또는 색상들에도 적용 가능하다는 것을 알 것이다.

그러므로, 도 9를 참조하면, 도 8과 관련하여 설명한 것과 유사한 동작범위의 입력/출력 광 그래프가 도시되어 있는데, 이 도면은 도 8의 단 하나의 큰 광 비트(81)가 아니라 3개의 작은 광 비트들(87, 89 및 91)이 있다는 점에서 도 8과 차이가 있다. 광 비트들을 가산하는 과정은 도 8과 관련하여 설명한 것과 동일하지만, 3개의 스포크 비트들이 가산될 때 등가의 비트들이 3개의 상이한 시간들에서 OFF 되는 점이 다르고, 여전히 제1 비트가 부가되는 곳에 단일의 변곡점(93)이 존재한다. 그러나, 3개의 비트로써 도 9에서 가산된 총광량은 단 하나의 큰 비트로써 도 8에서 가산된 것과 동일하다고 하더라도, 3개의 비트들(87, 89 및 91)은 3개의 다른 시간들에서 가산된다는 점에 주목하여야 한다. 보다 구체적으로, 도 9는 일반적인 입력/출력 백색(즉, R=G=B) 램프 신호를 나타내며, 비트들(87, 89 및 91)의 가산이 최종 출력광의 밝기를 어떻게 변화시키는지를 보여준다. 도시된 바와 같이, 스포크 색상 비트들(87, 89 및 91)을 가산하지 않은 출력/입력 백색 램프 또 는 동작범위는 "0" 입력(97)으로부터 라인(101)에서도 표시된 최대 출력 값(99)까지 뻗어 있는 일직선(95)이다. 이것은 만일 모든 8개 비트들(255 레벨)이 ON 되면 이용 가능한 광이다. 입력/출력 라인(95) 또는 동작범위는 일직선(straight) 또는 선형 라인으로 도시되어 있지만 그 라인을 실제로는 일련의 256개의 작은 "계단들"(steps)임을 알 것이다. 그러나, 일직선으로 인식된다. 일반적으로, 이산적인 계단들이 보이지 않도록 충분한 계단들을 생성하기 위하여 14 내지 17 비트들이 필요할 것이다. 그러나, 자명한 바와 같이, 실제로는 8 비트 + N 분수(fractional) 비트들(즉 255.xxxxx 레벨들)을 가지며, 정수 부분만을 디스플레이하고 분수 부분을 디더링(dithering)함으로써, 4 내지 17 비트의 분해능이 눈에 대해 효과적인 프리젠테이션이 된다.

만일 함께 가산되는 3개의 비트들(87, 89 및 91)의 출력 값이 치수(103)에 의해 나타낸 바와 같이, "W"와 같다면, 점(105) 및 라인(107)에 의해 표시된 바와 같이, 전체 최대 출력이 라인(101)에 의해 표시된 표준 R=G=B 값과 치수(103)에 의해 표시된 "W"의 값을 더한 값과 같을 것이고, 동작범위에 걸친 고른 분포 또는 이상적인 램프는 시작점(97)으로부터 최대점(105)까지 연장되는 쇄선(111)이 된다. 그러나, "X" 값을 갖는 제1 비규격 스포크 비트(87)는 표준(R=G=B) 출력 값이 2X가 되기 전까지, 가산이 될 수 없으므로, 출력은 램프 또는 경사선(111)을 따르지 않는다. 경사선(111) 대신에, 결과출력은 제1 비트(87)가 변곡점(93)에서 가산될 때까지 최초 출력램프 라인(95)을 따르고, 그 후에는 최종점(105)까지 램프 라인(111a)을 따른다. 표준(R=G=B) 램프 값이 2X가 된 후, 비규격 비트(87)를 가산함 으로써 "X" 값을 갖는 스포크 비트(87)가 가산되는 바로 그 순간에 "X"와 정확하게 같은 값이 감산되게 된다. 변곡점(93)에서 실질적으로 줄어들었으나, 아티팩트가 여전히 존재하며, 램프에 같은 값들을 감산하고 가산하는 과정으로 인한 추가의 아티팩트는 없다. 이와 같은 방법으로, 비트(89)가 가산되고, 원래의 램프 신호를 나타내는 라인(95)이 제2 스포크 비트(89)의 출력 값과 동일한 추가량 "Y"만큼 증가시킨다. 이 때, "Y"의 출력 값을 갖는 비트(89)가 가산되는 때와 같은 때에, 출력량 "Y"가 감산된다. 마찬가지로, 출력이 "Z" 값과 같은 추가량만큼 증가된 후에 스포크 비트 "Z"가 가산된다.

비규격 비트들(87, 89 및 91)을 가산하는 전술한 과정은 도 8과 관련하여 설명한 바와 같이 확연하게 드러나는 아티팩트 없이 밝기에서 소망의 증가를 제공하기는 하지만, 변곡점(93)에서의 광 출력비(rate) 증가로 인해 여전히 아티팩트가 발생한다. 비트들(87, 89 및 91)의 가산이 입력/출력 램프의 제1 구간상에 분포되지 않기 때문에, 이 알고리즘이 사용될 때 여전히 변곡점(93)이 존재한다. 전술한 바와 같이, 밝기를 가산하는 동일한 과정이 백색뿐만 아니라 이차색들인 사이언, 엘로우 및 마젠타와 관련해서도 사용될 수 있다.

상기 논의로부터, 현재 사용되는 알고리즘에 있어서의 주된 문제점은 백색(또는 이차색)의 이득(gain)이 비규격 이산 스포크 비트가 ON 된 후에야 비로소 이용될 수 있다는 점일 것이다. 이는 현재의 알고리즘이 RGB 신호들로부터 감산만 할 수 있기 때문이다. 만일 RGB 신호들에 가산하는 것이 허용된다면, 엘로우 내지 백색 램프(램프 전체에 걸쳐서 풀 ON 상태인 레드 및 그린을 가짐)는 R 및 G 신호 들이 이미 최대치이기 때문에 이 R 및 G 신호들에 대한 증가는 볼 수 없게 된다. 또한, 제1 이산 비트가 ON 되는 변곡점(93)에서 결과적으로 불연속이 생길 것이다.

상기 논의는 "백색" 광에 대한 것이지만, 이 과정은 물론 풀컬러 스펙트럼을 증가시킨다. 그러나, "백색" 광에서뿐만 아니라 3개의 일차색과 관련해서도 변곡점(93)와 같은 변곡점이 발생할 것이라는 문제점이 남는다. 따라서, 상기 알고리즘을 이용하여 정확히 재현될 수 없는 색 또는 색상들이 있다.

도 10a는 이러한 문제점을 나타내는 "RGB" 컬러 "입방체"(cube)이다. 도시된 바와 같이, 기본 RGB 시스템(즉, 스포크 비트들이 부가되지 않은 것)은 코너들 또는 점들(115, R(레드), G(그린), B(블루), Y(엘로우), C(사이언), M(마젠타) 및 W(백색))를 갖는 더 작은 입방체로 표현된다. 더 큰 입방체(115 또는 R', G', B', Y', C', M' 및 W')는 이차 또는 비규격 비트들을 이용하여 밝기를 증가시키는 현재로서는 달성할 수 없는 "완벽한" 색분포를 나타낸다. 백색광은 0, 0 점(115)로부터 W' 점까지 뻗어 있는 대각선(117)을 따라 있다는 것을 알 수 있다. 그러나, 밝기의 "비율 변화"가 변곡점에서 시작되어, 전체 입력에 걸쳐서 일정하지 않기 때문에, 도 10b에 도시된 바와 같이, 더 큰 입방체의 부분들만이 기존의 종래 기술 알고리즘을 이용하여 실현될 수 있다.

도 10b를 참조하면, 기본색들만을 나타내는 작은 입방체의 코너들에서는 밝기 증가가 실현될 수 없다는 것을 알 수 있다. 이는 입방체의 C, Y, M 및 W 코너들에서는 도 10a에서 점선들로 도시된 증가된 영역들 또는 피라미드 형상의 부분들이 존재하고, 기본 R, G 및 B 코너들에서는 그러한 피라미드 형상의 부분들이 존재 하지 않는 것으로 도시되어 있다. 이는 이차색의 ON 되어 있는 광 또는 비규격 비트에 부합(match)하기 위해 소망의 컬러를 구성하는 RGB 컬러들 각각의 광이 충분해야 하기 때문이다. 비규격 이차 또는 스포크 비트들 각각은 적어도 2개의 기본색을 포함하게 되고, 또한 단일 기본색의 디스플레이는 나머지 2개의 기본색들을 포함하지 않을 것이기 때문에, 감산할 것이 없고, 따라서 이차 또는 스포크 비트는 디스플레이의 색상을 변경하지 않고는 가산될 수 없다. 그러므로, 색대역의 가능한 최대 부분에 걸쳐서 스포크 비트들과 같은 추가의 비규격 이산 광 비트들을 적용함으로써 광 증가(light boost)를 만들어낼 알고리즘이 필요하다. 또한, RGB 레벨들에 대한 이산치의 백색, 스포크 또는 이차색 비트들의 감산으로 인한 PWM(펄스폭 변조된) 아티팩트들을 줄이기 위하여, 이러한 알고리즘에서는 RGB 신호들이 높은 강도 레벨이 될 때까지 비트들을 ON 시키는 것을 피해야 한다.

이들 이점들은 본 발명에 따라서 비규격 이산 스포크 비트들이 이용될 때 R, G 및 B 신호들 각각에 적용될 수 있는 최대이득을 교정(calibrate)함으로써 성취된다. 다음, 필요한 R, G, B 신호들이 표준 8 비트로부터 이용 가능한 동작범위의 최대 레벨을 초과하면, 이산 스포크 이차색(또는 백색) 비트들이 치환된다. 이 과정은 3개의 백색 비트들의 가산을 다시 나타내는 도 11을 참조하여 더 잘 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 11은 도 9와 다소 유사한데, 다만 출력이 자신의 공칙 동작범위에 도달할 때까지(즉, 전체 8 비트 또는 255 레벨들이 ON 될 때까지) 스포크 비트들이 가산되지 않는다는 점에서 차이가 있다. 도 9와 동일한 도 11의 구성요소들은 동일한 참조번호들을 갖는다. 예를 들면, 이차 또는 스포크 비트들 (87, 89 및 91)이 표준 (0-255) RGB 비트들에 가산될 것이고, 이 표준 RGB 비트들은 결과적으로 점선(101)에 의해 표시된 최대 강도출력을 생성한다. 그러나, 도 9에 대하여 전술한 바와 같이, 변곡점 및 이에 대응하는 아티팩트들을 피하기 위하여, 가능한 최대 출력값(또는 동작범위)이 이러한 8 비트에 비규격 스포크 비트들(87, 89 및 91)을 가산한 것으로 결정된다. 점(105)에서의 이 최대 값은 라인(107)에서도 표시된다. 그 후 시작점(97)으로부터 최대 출력(105a)까지 일정한 비율의 일직선(131)을 제공하기 위해 (백색광이며, R=G=B 라는 것을 가정하여) 각 입력 값에 대한 출력의 필요한 이득 계수들이 계산되는데, 이에 대해서는 이하에서 상세히 논하겠다. 그러나, 입력의 함수로서 광 출력은 라인(101)에서 나타낸 바와 같이 표준 RGB 비트들로부터 가능한 최대 (동작범위) 값에 도달한다는 것을 알 수 있다. 특히, 입력이 점(135)에서와 같이 발생하는 최대 출력을 실제로 가져오기 훨씬 전에 라인(101)으로 표시된 최대 광 출력이 도달된다는 점에 유의하여야 한다. 따라서, 입력신호가 점(133)에서의 값 아래에 머무는 동안은, 시스템은 어떠한 추가의 비트들을 가산하지 않고도 훨씬 높은 출력으로 동작한다. 그러나, 점(133)에서의 값보다 큰 입력 광 신호가 수신되면, 이용 가능한 비규격 이차 비트들, 펄스 또는 스포크가 없다면, 시스템은 최대 상태(즉, 포화 상태)가 될 것이다. 따라서, 본 발명에 따르면, R, G 또는 B 신호가 자신의 동작범위(즉, 도 11에서 라인(101))에 도달하면, 이산 비규격 스포크 또는 이차색 비트들이 표준 비트들에서의 등가의 값(즉, 0-255 중 적당한 값들)이 감산될 때 가산된다. 도 11에서 입력(수평)축 상의 점(133)에 도시된 바와 같이, 라인(131)에 의해 표현된 신호 출력 은 자신의 최대(full) 동작범위에 도달해 있다. 그러므로, 단지 예로서, "X"의 값을 갖는 비트(87)와 등가의 255 표준 비트들 중 선택된 그룹이 OFF 되고, 동시에 참조 번호 137에 의해 표시된 바와 같이 비트(87)가 가산되는 것과 동시에 감산되거나 OFF 된다. 따라서, OFF 된 비트들은 입력신호가 한층 더 큰 값으로 증가될 때 다시 가산되도록 될 수 있다. 이와 마찬가지로, "Y" 값을 갖는 비트(89) 및 "Z" 값을 갖는 비트(91)가 감산됨으로써, 수평축 상의 점(135)으로 표시된 최대 입력 값에서, 출력 값은 점(105a), 즉 라인(107)에 의해 표시된 출력 레벨에 있을 것이다. 따라서, "0" 입력 값으로부터 참조 번호 135에 의해 식별된 최대 입력 값까지, 출력은 값(105a) 또는 레벨(107)까지 변곡점 없는 선형 이득을 제공한다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 과도 영역들 또는 스포크들 동안에 발생된 광이 디스플레이 프레임 중에 픽셀들에 선택적으로 부가될 수 있어, 아티팩트들을 생성하지 않고 밝기 또는 강도를 충분히 증가시킬 수 있다.

상기 논의는 백색광에 대한 것이었다. 그러나, 입력신호가 백색 대각선 가까이 있는 경우(즉, R

G

B), 방금 논의한 바와 같이 이득이 최대 값이 될 수 있도록, 후술하는 바와 같이, RGB 컬러 입방체 내의 입력신호들의 위치에 따라서 시스템의 일차색들 각각에 대해 이득 계수가 조정되어야 한다. 그러나, 입력신호가 R, G, B 신호 등의 순수한 또는 기본적인 일차색에 가까운 경우, 이득은 1 주위에 머무를 것이다. 만일 컬러 휠의 영역이 순색만으로 이루어지는 광을 갖는다면, 일차신호들이 백색과 동일한 방식으로 증가될 수 있지만, 시간에 따라 변화할 수 있고(즉, 램프 펄스) 또는 변화들은 제조 한계치(manufacturing tolerances)(예를 들 면, 컬러 휠 상의 중간밀도필터(neutral density filter)) 때문에 예측하기 어렵다. 이득은 일차색에 적용되어, 이러한 일차색 비트들이 일차색 부스팅(boost)을 제공하도록 치환될 수 있다. 따라서, 도 12에서 점선들로 표시된 바와 같이, 더 큰 컬러 입방체로 표현된 이상적인 상황 대신에, 이용 가능한 이득은 진정한(true) 입방체를 정의하지 않는 두꺼운 선들에 의해 나타내어 진다. 즉, 이득은 일차색인 RGB 색들에 대해서는 1이지만, 백색광에 대해서는 최대로 증가된다. 또한 엘로우, 사이언 및 마젠타에 대해서도 실질적으로 증가가 되겠지만, 순수한 백색광 만큼 크지는 않을 것이다. 그러나, RGB 이외의 컬러들이 "일차색"으로 선택될 수도 있다. 예를 들면, 엘로우, 사이언 및 마젠타가 일차색으로 선택되었다면, 이러한 컬러에 대한 이득은 1일 것이고, 이에 반해 RGB 컬러들의 강도는 증가될 것이다. 어떠한 경우이든지, 도 12에서 두꺼운 선들에 의해 표현된 시스템의 이용 가능한 컬러 및 강도는, 상기 더 큰 입방체만큼 전체적으로 크지는 않지만, 여전히 컬러 스펙트럼의 실질적으로 더 큰 부분을 커버하고, 도 10b의 도면과 도 12에서 두꺼운 선들에 의해 표시된 도면을 비교하여 명확히 알 수 있듯이, 도 10b에 표현된 시스템에 비하여 큰 개선이다.

본 발명의 일 실시예는 3D LUT(lookup table)를 이용하여 전체 RGB 색체적(color volumne) 또는 입방체를 커버하는 점들의 3D 격자(grid) 상의 "이득 계수"(gain factor)를 저장한다. 도 13을 참조하면, 3D LUT의 표현을 나타낸다. "큰 입방체"는 그 "입방체" 내의 값들의 완전한 집합을 나타내고 이것은 도시된 바와 같이 보다 작은 "입방체들"로 세분된다. 3D 구조의 각 차원의 치수들이 (dimensions)이 같지 않을 수 있기 때문에 편의상 "입방체"(cube)라는 용어를 사용한 것이다. 예를 들면, 소입방체들(sub-cubes)의 변들 또는 3개의 치수들이 같은 길이인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 3개의 치수들이 같을 필요는 없다. 그러므로, 적당한 용어는 입방체보다는 "평행 파이프"(parallel piped)이다. 또한, 설명을 위하여 도 13은 총 64개의 소입방체들에 대한 R, G, B 각각의 축을 따라서 동일한 크기의 4개의 "입방체" 즉 평행 파이프만을 나타내고 있지만, 각 축을 따라서 4개보다 실질적으로 많은 입방체(예를 들어 16개 입방체와 같은)들이 있을 수 있고, 사실상 전체, 하나 또는 단일의 치수에 있어서 상이한 사이즈 또는 치수들을 갖는 평행 육면체(parallelogram)일 수 있다. 입력신호들은 큰 입방체 내의 소입방체를 결정하고 그 후 보간법(일반적으로 선형 보간법(linear interpolation))에 의해 최종 출력 이득 값이 결정된다. 따라서, 입력신호 값들 각각의 색마다, 이득이 계산된다. 따라서, 레드에 대해 이득 값 gR이 계산되고, 그린에 대해 이득 값 gG가 계산되고 블루에 대해 이득 값 gB가 계산된다. 각 "입방체"(평행 파이프)의 사이즈 및 시작 점은 3개의 입력들 각각에 대한 입력 일 차원 LUT에 의해 결정된다. 따라서, LUT는 큰 입방체 내의 적당한 소입방체의 입력을 매핑하고, 입력신호의 존재에 의해 결정된 풀 사이즈의 LUT일 수 있고, 또는 3D LUT에 매핑하는 데 이용된 엔트리 포인트를 찾기 위한 적당한 하드웨어(예를 들면, 이진검색 엔진)와 관련된 더 작은 LUT일 수도 있다. 이진검색표를 이용하는 실시예는 보다 적은 메모리를 사용하고 4개의 검색 단계만을 필요로 하는데, 이에 대해 이하에서 상세히 설명한다.

또한 RGB 이외의 3D LUT에의 "입력 포맷들"이 사용될 수 있다는 것도 알아야 한다. 예를 들면, 색상 해상도(hue solutions) 및 강도 래핑(intensity wrapping)을 제공하는 강도 포맷들(intensity formats)뿐만 아니라, 후술하는 "색비율"(color ration) 입력 포맷이 사용될 수도 있다. 강도 포맷들은 일정한 색상의 전체 강도 레벨을 유지하기 위한 보다 쉬운 방법을 제공한다.

도 13을 참조하면, 특정 RGB 입력이, 입방체(119)가 입력신호에 대하여 적당한 이득 계수를 포함하는 것을 결정하거나 위치시키는 예가 도시되어 있다. 따라서, 일단 적당한 소입방체(예를 들면 이 예에서의 입방체(119))가 결정되면, 실제 이득 값이 결정되어야 한다. LUT 내의 값들의 수는 한정되어 있고 입력 RGB 신호 가능성의 수는 실질적으로 무한하기 때문에, 적당한 이득에 대한 최종 값은 보간법에 의해 결정될 수 있다. 4면체 보간법(Tetrahedral interpolation)이 본 발명에서 특히 적합하다는 것이 밝혀졌다. 4면체 보간법에 대한 완전하고 충분한 논의는 1981년 6월 23일자로 Sakamoto 등에게 허여된 미국 특허 제4,275,413호에서 얻을 수 있다. 그러나, 본 발명을 위하여, 4면체 보간법은 소입방체들(실제로는 평행 육면체) 각각을 도 14에 도시된 6개의 4면체들로 분할한다. 전술한 바와 같이, RGB 값들은 적당한 소입방체를 결정한다. 그러나, RGB 값들은 또한 6개의 4면체들 중 적당한 하나를 결정하는 데 이용될 수도 있다. 일단 적당한 4면체가 결정되면, 레드, 그린, 블루의 신호들에 대한 이득 계수가 3차원 선형 보간법을 이용하여 계산될 수 있다.

예를 들면, 도 13의 예에서, R,G,B 입력들에 기초하여 도 14의 4면체 T1이 선택되었다고 가정한다. 도 15는 R, G 및 B 축의 각각을 도시하고, 입력값을 각각 축상에 표시한, 또 다른 4면체(T1)를 나타낸다. 따라서, 도 14에 도시된 값 또는 포인트를 이용하여, 수학식 1로부터 레드에 대한 출력 이득이 계산될 수 있다.

gr(x,y,z)=gr₀₀₀+(gr₁₀₀-gr₀₀₀)(R-R₀)＼(R₁-R₀)+(gr₁₁₀-gr₁₀₀)

(G-G₀)＼(G₁-G₀)+(gr₁₁₁-gr₁₁₀)(B-B ₀)＼(B₁-B₀)

따라서, 4개의 레드의 이득 값들 r₀₀₀, r₁₀₀, r₁₁₀ 및 r₁₁₁ 만이 보간 시에 사용된다. 그러므로, 이들 값과, R₀, G₀ 및 B₀ 값들과 입방체 사이즈의 역수가 함께 입력 LUT에 저장될 수 있고, 따라서 계산 시에는 나눗셈보다는 곱셈이 이용될 수 있다. 따라서, 레드의 이득에 대한 보간 수학식들은 수학식 2에 나타낸 바와 같이 일반적 표기법으로 작성될 수 있고, 이 수학식 2는 6개의 4면체 중 임의의 4면체 내의 위치를 지원할 것이다.

gc(x,y,z)=gc₀₀₀+c₁(R-R₀)＼(R₁-R₀)+c₂(G-G ₀)＼(G₁-G₀)+c₃(B-B₀)＼(B₁-B₀)

이와 동일한 과정이 그린 및 블루의 신호에 대한 이득을 결정하기 위한 동일 유형의 일반식을 제공하기 위해 이용된다.

c₁, c₂, c₃ 항들은 표 1로부터 결정된다. 각 컬러마다 이득 gc가 계산되고, 여기서 c= 3D 룩업테이블(look-up table)에 저장된 이득들을 이용한 레드, 그린, 블루이다. 그 후 이 이득은 입력 RGB 값들에 적용된다.

4면체	테스트	C₁	C₂	C₃
T1	ΔR>ΔG>ΔB	gc₁₀₀-gc₀₀₀	gc₁₁₀-gc₁₀₀	gc₁₁₁-gc₁₁₀
T2	ΔR>ΔB>ΔG	gc₁₀₀-gc₀₀₀	gc₁₁₁-gc₁₀₁	gc₁₀₁-gc₁₀₀
T3	ΔB>ΔR>ΔG	gc₁₀₁-gc₀₀₁	gc₁₁₁-gc₁₀₁	gc₀₀₁-gc₀₀₀
T4	ΔG>ΔR>ΔB	gc₁₁₀-gc₀₁₀	gc₀₁₀-gc₀₀₀	gc₁₁₁-gc₁₁₀
T5	ΔG>ΔB>ΔR	gc₁₁₁-gc₀₁₁	gc₀₁₀-gc₀₀₀	gc₀₁₁-gc₀₁₀
T6	ΔB>ΔG>ΔR	gc₁₁₁-gc₀₁₁	gc₀₁₁-gc₀₀₁	gc₀₀₁-gc₀₀₀

상술한 알고리즘의 일 실시예는 필요한 메모리의 양을 줄이기 위하여 부동 소수점 수 표현을 이용한다. 따라서, 본 발명의 알고리즘에서 이용하기 위한 3개의 부동 소수점 포맷들이 개발되었다. 그러나, 부동 소수점 포맷의 이용은 본 보간법이 실행되게 하기 위해 필수적인 것은 아니다. 예를 들면, 스케일 정수형 수학(scaled integer math)이 사용될 수도 있고, 따라서 기술된 부동 소수점 포맷은 단지 3D LUT 저장 및 보간을 보완하는 하나의 방법을 나타낼 뿐이다.

제1 포맷(FP_7e5_20)은, 정규화된(normalized) 7 비트 가수(mantissa) 및 20만큼 바이어스된 5 비트 지수(exponent)를 갖는 음이 아닌 부동 소수점 수이다. 이 값은 지수가 0일 때 0.0이고, 이 포맷에 대한 수의 범위는 1.90735e-6 내지 4080이다.

제2 포맷(SFP_7e5_20)은, 전술한 FP_7e5_20 수 표현의 부호 표시형(signed version)이고, 제3 포맷, PFP_7e2_1은, 정규화된 7 비트 가수 및 1만큼 바이어스된 2 비트 지수를 갖는 양의 부동 소수점 수이다. "no O" 코드가 있다. 이 포맷에 대한 수의 범위는 0.5 내지 7.96875이다. 이 포맷은 FP_7e5_20 포맷 수들로 곱할 때 이용될 것이다. 부동 소수점 포맷은 디감마(degamma) 프로세스에 대해 제공된 것과 매우 동일한 방식으로 자연 인식 성능(natural perceptual performance)을 제공한다. 도 16은 부동 소수점 포맷(141)의 각 증분(increment) 사이를 구별하는 능력을 나타낸다. 예컨대, 2000:1 콘트라스트 비율을 갖는 145fL 피크 백색을 갖는 시스템이 이용된다. 곡선(143)은 종래의 휘도 차이의 한계이다. 나타낸 바와 같이, 부동 소수점 포맷은 이 레벨보다 훨씬 아래에 있다. 반 네스 곡선(van Ness curve)(145)은, 화상이 주어진 휘도 레벨에서 최대 인식도(perceptibility)을 갖도록 조정(tune)된 사인파 기울기(sign wave grading)라고 가정할 때 인식 성능 상의 하한(lower bounce)을 제공한다. 상위 코드 레벨들만이 이 임계치를 초과한다. 하나의 가수 비트를 부가하면 이 레벨 아래로 내려갈 것이다.

이제 도 17을 참조하면, 본 발명을 포함한 DMD 디스플레이 시스템을 동작시키기 위한 완전한 알고리즘을 제공하기 위한 회로(33)의 블록도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, R, G 및 B 입력신호들(151, 153 및 155)이 디스플레이 프레임의 각 픽셀마다 일차펄스 선택회로(157)에 제공되고, 이 일차펄스 선택회로에 대해서는 후술된다.

당업자라면 알겠지만, 에너지 펄스 또는 버스트가 고강도 광원에 주기적으로 인가되어 그 광원의 수명을 증가시키게 된다. 에너지 펄스는 물론 예상되고 보상될 수 있도록 정밀하게 스케줄링되어야 하고, 그렇지 않으면 단일 컬러의 광이 순간(momentary) 증가하는 아티팩트가 생길 것이다. 그 증가된 광을 다루는 하나의 쉬운 방법은 증가된 광의 버스트 중에 단순히 모든 미러들을 오프시키는 것일 것이다. 그러나, 모든 미러들이 오프될 때 광원에 펄스를 발생시킴으로써 이 증가된 광 출력을 헛되이 낭비하는 것보다는, 본 발명에 따른 에너지 펄스들의 타이밍은, 일차색인 RGB 휠 섹터들 중 선택된 하나의 휠 섹터가 도 1에 도시된 광원(11)으로부터의 광선과 교차할 때 광 증가 또는 이득이 발생하도록 스케줄링되도록, 회로(157)에 의해 제어된다. 대체예로서, 상이한 컬러 휠 섹터들 동안에 다수의 에너지 펄스들이 선택될 수 있다. 또한 이 여분의 펄스들의 광 출력은 시간에 따라서 변화하거나 또는 변경될 수 있기 때문에, 광 펄스의 엄격한 스케줄링은 적당한 비트들이 선택되는 것을 보증하도록 증가된 광 출력이 교정(calibrate)되게 한다.

따라서, 입력신호에 대한 필요한 이득이 결정되고, 1개 내지 4개의 일차색 비트들로 출력신호가 발생되고, 출력 신호들에 의해 요구되는 색신호(들)가 표준(normal) 또는 일차 비트들 전부를 이용하여 얻을 수 있는 밝기 레벨을 초과하게 될 때, 펄스 비트들이 온되어, 입력신호에 의해 요구되는 필요한 동작범위를 달성하는 데 이용될 수 있다.

도 18 및 19에 도시된 바와 같이, "2 레벨 이진검색"(Two Level Binary Search) 회로에 의해 일차색들 각각에 대해 4개 레벨까지의 컬러 증가가 설정될 수 있다. 각 일차색에 요구되는 결정된 이득은 입력 비디오 신호에 적용된다. 만일 이득 값이 있다면, 어떤 이득 값이 적절한지를 직접적으로 결정하기 위해 N^P개의 저장 위치들을 갖는 룩업테이블이 이용될 수 있다(여기서, "N"은 입력신호 내의 비트들의 수이고, "P"는 일차색들의 수이다). 그러나, 그 대신에, 2 레벨 이진검색이 이용된다. 하드웨어 이진검색은, 공칭 255 비트보다 델타 양만큼 초과하는, 일차 펄스비트 레벨들을 찾는다. 그 레벨을 감산하고 패터닝 정보가 WSSP(White Secondary Spoke Primary) 블록에 전달된다. 따라서, 2 레벨 이진검색 결과 도 19에 도시된 바와 같이 레드 펄스에 대한 이진검색 트리(binary search tree)로 나타낸 바와 같이 4개의 가능한 출력들이 생긴다.

물론, 전술한 바와 같이, 3D LUT에 인덱스하는 간단한 방법은 R, G 및 B 값들을 직접 이용하는 것일 것이다. 그러나, 본 발명에 특히 적합한 3D LUT에 인덱스하는 또 다른 방법은 색비율들을 이용하는 것이다. 색비율들(color ratios)은 색공간을 입력 값들의 사이즈에 좌우되지 않는 영역들로 분할하기 위한 메커니즘을 제공한다. 색비율들은 G/R, B/R, 및 B/G를 포함하는 3개의 일차색들의 비율들로서 정의된다. R/G, R/B 및 G/B를 포함하는 이러한 비율의 역수도 이용될 수 있다. 그러므로, 레드, 그린 또는 블루 신호들(151, 153 및 155)도 색비율 계산 회로(161)에 제공된다. 색비율 계산 회로(161)는 3D LUT에 색비율 인덱싱 선택능력을 시스템에 제공한다.

이제 도 20을 참조하면, 입력 비율들 R/G 및 G/R이 이들 두 색의 비율들의 완전한 스펙트럼을 커버하기 위해 어떻게 이용될 수 있는지가 도시되어 있다. 예를 들어, 만일 이 색비율들 중 하나만이, 이를테면 G/R만이 이용된다면, 비율의 범위는 0에서 무한대까지일 것이고, 당연히, 수학적 관점에서 비율들의 양 극단에서 애로사항을 가져온다. 그러나, 2개의 비율들을 이용함으로써, 그 범위는 0에서 1 까지 및 1에서 0까지로 제한될 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 그린의 값들은 수직축(163) 상에 있고 레드의 값들은 수평축(165) 상에 있다. 라인(167)은 레드와 그린의 값 양쪽 모두가 같은 경우의 점을 나타낸다. 따라서, R/G 비율이 φ(파이)와 같고 G/R 비율이 θ(세타)와 같다면, 라인(167)은 그 비율이 같은 1:θ=φ=1인 점을 나타낸다. 비율의 분모는 항상 2개의 수 중 큰 것으로 규정된다. 어느 비율이 이용되고 있는지를 규정하기 위해 비율 플래그(ratio flag)가 이용된다. 따라서, 3D LUT 내의 포인트들로써 색공간을 효율적으로 커버하기 위하여, 입력 RGB 신호들의 최대치와 함께 2개의 비율만 있으면 된다. 이 때, 하드웨어는 비율을 평가하고 표 2에 도시된 바와 같이 적절한 비율이 R/G인지 또는 G/R인지에 따라서 비율 플래그를 "1" 또는 "0"으로 설정할 것이다. 그러나, 그 비율은 3D LUT에 인덱스하기 위해 RGB 신호들 중 하나를 치환해야 하기 때문에, 2개의 비율은 단 하나의 인덱스 값으로 합병된다. 이것은 2로부터 G/R 비율 또는 θ 값을 감산함으로써 성취될 수 있다. 따라서, R/G 또는 φ 비율은 "0"에서 "1"까지의 범위에 있을 것이고 G/R 비율 또는 θ는 "1"에서 "2"까지의 범위에 있을 것이다.

그러므로, 이제 도 21을 참조하면, 3개의 가능한 결과들이 그 비율들 간의 공통색에 의해 정의된다. 도 21은 "제1 펄스 선택" 회로(157)로부터 수신된 레드 입력(151a), 그린 입력(153a) 및 블루 입력(155a)을 갖는 색비율 블록(161)을 도시한다. 출력들은 라인(169) 상의 선택 신호 입력에 응답하여 또한 표 3에 규정된 바와 같이 X 채널, Y 채널 및 Z 채널을 포함하는 3개의 채널로 매핑된다. 마찬가지로, 위에서 논한 바와 같이, X 및 Y 비율 플래그들 및 라인(169) 상의 선택 입력 은 표 2에 제시된 바와 같이 결정된다.

sel(선택)	X_비율_플래그	Y_비율_플래그
0	0	0
1	만일 G≤R →0 아니면 →1	만일 B≤R →0 아니면 →1
2	만일 R≤G →0 아니면 →1	만일 B≤G →0 아니면 →1
3	만일 R≤B →0 아니면 →1	만일 G≤B →0 아니면 →1

sel	X	Y	Z
0	R	G	B
1	G/R, R/G	B/R, R/B	max(R,G,B)
2	R/G, G/R	B/G, G/B	max(R,G,B)
3	R/B, B/R	G/B, B/G	max(R,G,B)

또한, 도 13에 대하여 전술한 바와 같이, 3개의 단일 차원의 LUT들이 3차원 LUT에의 입력들로서 이용된다. 도 13의 예에서, 3개의 단일 차원 LUT들은 단일 차원 레드 LUT, 단일 차원 그린 LUT 및 단일 차원 블루 LUT를 포함한다. 이들 3개의 단일 차원 LUT들은 3D LUT(3차원 룩업테이블)에 매핑하기 위해 이용되었다. 그러나, 도 17에 도시된 본 발명의 실시예에 따라서, 또한 도 20 및 21과 관련하여 논한 바와 같이, RGB 색신호들은 gR, gG 및 gB, 즉 R, G, B에 대한 이득 신호들로 변환되어 각각 X, Y 및 Z 신호들로서 구분되었다. 그러므로, 도 17의 3D 입력 LUT 회로(171)에 의해 표시된 바와 같이, 3개의 단일 차원 R,G,B의 룩업테이블 대신에, 도 17의 실시예는 도 22에 예시된 바와 같이 레드의 이득, 그린의 이득 및 블루의 이득 신호들을 나타내는 X, Y 및 Z 신호들에 대해 3개의 단일 차원 LUT들(173, 175 및 177)을 각각 포함한다. X, Y 및 Z 입력들은 각각 도 22에 도시된 라인들(179, 181 및 183) 상에 있다. LUT들(173, 175 및 177)의 출력은 라인들(185, 187 및 189) 상에 전술한 제1 부동 소수점 포맷의 "X0", "Y0" 및 "Z0"과 같은 기본 입방체 값들이고, 라인들(191, 193 및 195) 상에는 각각 1/X1-X0, 1/Y1-Y0 및 1/Z1-Z0과 같은 선택된 입방체를 "가로지르는 거리 역수"(inverse distance across)이다. 라인들(197, 199 및 201) 상에는 X_index, Y_index 및 Z_index와 같은 "인덱스 번호"(index number)가 제공된다. 이러한 "인덱스" 번호들은 단순히 입방체 "0" 내지 입방체 "14"로부터 적절한 입방체를 식별한다(16 입방체 실시예의 경우). 입방체 인덱스 번호 "15"(제16 입방체)는 단지 입방체 "14"(즉, 제15 입방체) 내의 포인트들에 대한 상한을 정의하는데 이용될 뿐이다. 또한, LUT 메모리의 사이즈를 줄이기 위하여, 단일 차원들의, X, Y 및 Z LUT들 각각은 도 23에 도시된 4단계(four stage) 이진검색을 이용하여 구현된다.

LUT들의 제로 인덱스들은 항상 0으로 설정된다. 따라서, 도 23에 도시된 바와 같이, 일단 이진검색이 인덱스를 식별하면, 라인(203) 상에 표시된 "X" 회로(205)에 대한 정규화된 델타 값 "XNdelt"가 계산된다. 이 계산된 값은 "X" 채널에서 사용된 스텝의 백분율(percentage)이다. "X" 채널의 경우, 값 XNdelt는 (X-X0)·(1/(X1-X0))과 같다. Y 및 Z 채널들에 대한 프로세스는 동일한 방식으로 진행되고 회로들(207 및 209)에 의해 수행된다. 인덱스 검색은 후술하는 바와 같이 3D LUT 내로의 적당한 어드레싱을 위하여 0에서 14까지의 범위의 인덱스를 생성할 것이다.. 따라서, 이진검색을 위한 결정 로직(도시되지 않음)은 베이스 인덱스에의 입력을 이용하여, "색비율 계산" 회로(161)에 대하여 전술한 또한 도 20 및 21과 관련하여 전술한 바와 같이 "테이블 플래그"(table flag) 및 "비율 플래그"(ratio flag)와의 논리비교를 행한다. 표 4는 X 및 Y 채널들에 대하여 이러한 입력 및 플래그들을 이용한 논리 프로세스를 나타낸다. Z 채널에 대해서는 이와 유사한 테이블이 불필요한데, 그 이유는 "만일 Zi<X이면 참이고 아니면 거짓"(if Zi<X then TRUE else FALSE)이기 때문이다. 그러므로, X 및 Y 채널들과, (이 표에 저장된) 비율 플래그 및 테이블 플래그는 도 23의 이진 트리를 포괄하는 논리를 결정하는 데 이용된다.

X_비율_플래그	테이블_플래그(i)	논리
0	0	만일 Xi<X → 참 아니면 → 거짓
0	1	거짓
1	0	참
1	1	만일 X<Xi → 참 아니면 → 거짓
0	0	만일 Yi<Y → 참 아니면 → 거짓
0	1	거짓
1	0	참
1	1	만일 Y<Yi → 참 아니면 → 거짓

도 24에 대하여 3D LUT 셀들을 메모리 위치들에 매핑하는 것을 설명한다. 도 24의 X, Y 및 Z 인덱스들로 참조되는 각각의 LUT 셀은 제1 디지트로서 뱅크 번호(0 내지 4)에 의해 식별된 하나의 메모리 위치에 해당한다. 제1 디지트 또는 "뱅크 번호"(bank number) 다음에는 그 뱅크 내로의 3 디지트 어드레스가 따른다. 도면은 자신의 메모리 위치를 "b.aaa"의 포맷으로 갖는 몇몇 셀들을 나타내는데, 여기서 "b"는 뱅크 번호이고 "aaa"는 그 뱅크 내로의 어드레스이다. 간단히 하기 위해 도 24에 도시된 주변 셀들에 대한 어드레스의 일부분만이 번호 즉 어드레스들을 갖는다. 그러나, 실제 사용에서는 각 셀이 어드레스를 포함할 것이다. 예를 들면, X=13, Y=0 및 Z=5인 경우에, 얻어지는 어드레스 3.258이다. 따라서, 적절한 이득 어드레스는 뱅크 "3" 및 어드레스 "258"에서 발견될 수 있다. 이러한 어드레싱 구조는 어떠한 차원에서든지 증분적 셀 스텝(incremental cell step)이 모듈로 5 순서(modulo 5 order)로 다음 메모리 뱅크에 액세스하도록 배치된다. 자명한 바와 같이, 모듈로 5 카운팅은 언제든 한 번에 5개의 메모리 뱅크 중 4개만을 이용한다. 그러므로, 일단 베이스 메모리 뱅크가 선택되면, 다음 4개의 뱅크들은 뱅크 "0"에 대해 랩어라운드(wrap-around) 순서에 따라 사용된다. 예를 들면, 뱅크 3이 베이스 메모리 뱅크로서 선택되면, 다음 3개 뱅크들의 순서는 4, 0 및 1이 될 것이다.

도 24와 함께 도 14 및 15를 다시 참조하면, 이득 보간을 위하여, 도시된 바와 같이, A, B, C 및 D로 표시된 4면체 코너들에 대응하는 4개의 셀들은 일련의 3개의 일차원 증분들과 관련된다. 코너 A는 X, Y 및 Z 인덱스들에 의해 식별된 셀이다. 코너 B는 A로부터 최대 정규화 델타 값을 갖는 채널의 방향으로 1만큼 오프셋된 셀이다. 코너 C는 B로부터 중간 정규화 델타 값을 갖는 채널의 방향으로 1만큼 오프셋된 셀이다. 코너 D는 C로부터 최소 정규화 델타 값을 갖는 채널의 방향으로 1만큼 오프셋된 셀이다. 따라서 이 4개의 4면체 코너들에 대한 3D LUT 데이터는 항상 A, B, C 및 D로 순차적으로 번호가 매겨진 4개의 상이한 메모리 뱅크들 내에 있다.

뱅크 내의 어드레스는 채널 축 방향에 따라서 상이하게 변화한다. (뱅크 번호가 4로부터 0으로 가는) 뱅크 롤오버(bank rollovers)를 제외하면, X 방향으로의 증분은 어드레스를 변화시키지 않는다. Y 방향으로의 증분은 어드레스에 3을 더하지만 Z 방향으로의 증분은 51을 더한다. 이웃 셀로의 이동이 뱅크 롤오버를 일으킬 때마다, 추가로 1이 어드레스에 더해져야 한다.

SI = 인덱스의 합계 = Xindex + Yindex + Zindex

BankA = 코너 A에 대한 뱅크 = SI mod 5

BankB = (BankA + 1) mod 5

BankC = (BankB + 1) mod 5

BankD = (BankC + 1) mod 5

AddrA = 코너 A에 대한 어드레스 = Yindex*3 + Zindex*51 + int(S＼5)

AddrB = AddrA +

[XNDelt가 최대이면 0 ｜ YNDelt가 최대이면 3 ｜ ZNDelt가 최대이면 51] +

[BankA < 4 이면 0 ｜ BankA == 4 이면 1]

AddrC = AddrB +

[XNDelt가 중간이면 0 ｜ YNDelt가 중간이면 3 ｜ ZNDelt가 중간이면 51] +

[BankB < 4 이면 0 ｜ BankB == 4 이면 1]

AddrD = AddrC +

[XNDelt가 최소이면 0 ｜ YNDelt가 최소이면 3 ｜ ZNDelt가 최소이면 51] +

[BankC < 4 이면 0 ｜ BankC == 4 이면 1]

3D LUT 보간 회로(215)는 출력 이득 값을 보간하기 위하여 (도 13의 RGB 입방체와 마찬가지의) XYZ 입방체를 형성하는 4개의 값을 필요로 한다. 도 17의 메모리(213)의 도 24에 도시된 입방체 사이즈는 16x16x16으로 설정된다. 이것은 4096개 메모리 워드를 필요로 한다. 또한, 3D LUT에 대한 메모리(213)는 각각 적어도 820개 워드를 갖는 5개의 독립적으로 어드레싱되는 뱅크들(213a, 213b, 213c, 213d 및 213e)로 배열된다. 통상적으로 이용 가능한 메모리 모듈들을 이용한 하나의 구현은 512 + 256 + 64의 3개의 메모리로 실현된 뱅크마다 832개 워드를 제공한다.

3D 보간은 메모리로부터 각 컬러에 대한 컬러 이득들 및 3D 입력 LUT를 검색하기 위해 이용되는 정규화 델타 값들을 필요로 한다. 정규화 델타 값들은 FP_7e5_20의 부동 소수점 타입이고, 이득 값들은 PFP_7e2_1의 부동 소수점 타입이고, 결과로서의 이득은 FP_7e5_20의 포맷이다.

도 14 및 15의 4면체 보간에 대한 논의를 다시 참조하면, 이득에 대한 수학식은 마이너스의 중간 결과들을 피함으로써 계산을 단순화하기 위해 재구성될 수 있다:

gc(x,y,z) = gc_A*(10-MaxNDelt)+

gc_B*(MaxNDelt-MedNDelt)+

gc_C*(MedNDelt-MinNDelt)+

gc_D*MiNDelt

여기서, gc_Q는 컬러 c 및 입방체 코너 Q에 대한 3D LUT 이득이고 MaxNDelt, MedNDelt, 및 MiNDelt는 각각 X, Y 및 Z에 대한 최대, 중간 및 최소 정규화 델타 값들이다. 입방체 코너 표시들 A, B, C 및 D에 대해서는 도 14 및 15 및 3D LUT 어드레스 생성과 관련하여 위에서 정의되고 논의되었다.

3D LUT 보간의 출력들은 입방체 코너 A에 대해 메모리로부터 검색된 검색 순서 제어 신호 및 각 일차색에 대한 출력 값이다. 컬러에 대한 출력 값은 해당 컬러의 입력에 계산된 이득 값을 곱한 값이다. 검색 순서 제어 신호는 표 5에 제시된 바와 같이 검색 순서를 정의한다.

(검색 순서)

인덱스	첫 번째	두 번째	세 번째	네 번째
0	백색(W)	사이언(C)	마젠타(M)	엘로우(Y)
1	W	C	Y	M
2	W	M	C	Y
3	W	M	Y	C
4	W	Y	M	C
5	W	Y	C	M
6	W	Y	C	M
7	W	Y	C	M
8	C	M	Y	W
9	C	Y	M	W
10	M	C	Y	W
11	M	Y	C	W
12	Y	M	C	W
13	Y	C	M	W
14	Y	C	M	W
15	Y	C	M	W

도 25에 도시된 바와 같이, 동작범위 조정기능부 또는 회로(217)는 이득이 적용된 R, G 및 B 신호들(219, 221 및 223)을 보고, 만일 이들 신호 중 어느 하나 가 DMD 디스플레이의 정상 동작범위(즉, 모든 0-255 비트들의 총계)보다 크면, 그 범위 외 신호(out of range signal)는 회로(217)에 의해 결정된 백색, 이차, 펄스 또는 스포크 비트를 이용하여 조정될 것이다. 그러나, 메모리 공간을 절약하기 위하여, 백색, 이차, 펄스 및 스포크 비트들의 모든 조합들이 저장되지는 않는다. 대신에, 범위 외 신호를 조정하기 위해 이용될 수 있는 비트 그룹들 내의 최대 엘리먼트를 찾아내기 위해 이진검색이 이용된다. 백색(225), 사이언(227), 마젠타(229) 및 엘로우(231) 표들이 모두 검색되지만, 그것들은 각 픽셀마다 상이한 순서로 검색되어야 한다. 이 순서는 "Bit_Guide" 신호(233)를 이용하여, 3D LUT의 출력에 의해 구동된다.

등가의 RGB 테이블들 각각은 점점 증가하는 강도 순서로 되어 있는 값들로 채워진다. 예를 들면, 백색 테이블의 경우, 레벨들은 백색 램프(white ramp)를 따라서 ON 되는 순서로 보여질 수 있다. 이차색들 각각은 마찬가지의 방법을 따를 것이다.

이진검색은 처음 4개의 "5 레벨 이진검색" 회로들(235, 237, 239 및 241)에 의해 백색, 사이언, 마젠타 및 엘로우 표들의 각각을 통하여 수행된다. 도 26의 블록도는 5 레벨 검색을 나타내며, 도 27은 5 레벨 이진검색 트리를 나타낸다. 순서는 검색 순서 인덱스에 의해 결정된다. 각 단계(stage)는 치환되는 등가 R,G,B값을 찾고 해당 컬러에 대한 X비트 수를 설정한다(여기서 X=W,C,Y,M). 등가 R,G,B 값은 R,G,B 입력으로부터 감산되고 그 결과는 다음 검색 엔진으로 전달된다.

동작범위 조정으로부터의 출력은 "리미터"(Limiter) 회로(243)에 의해 0 내 지 255의 범위 내로 클립핑(clip)된다. R, G 및 B 채널들 각각에 클립 카운터들이 제공되어, 각각의 채널이 출력 값을 제한하는 횟수를 카운트한다. 이것들은 프로세서에 의해 판독되도록 하는데 이용 가능하고, 3D LUT가 출력 값들을 잘 매핑하는지와 에러 상태들이 있는지를 결정하는 데 이용될 수 있다. 그것은 또한 다이내믹 애퍼처(dynamic aperture)에 의해, 얼마나 많은 값들이 각 채널에서 클립핑되고 있는지를 결정하는 데 이용될 수도 있다.

도 28 및 29에 예시된 WSSP(White Secondary Spoke Primary) 비트패턴 기능부(245)는, 백색, 이차, 스포크 및 펄스 비트들에 대한 개개의 비트 플레인(bit plane) 신호의 생성을 제공하고, 이전 기법들의 SLR(spoke light recapture)와 유사하게 동작한다. 라인들(247, 249, 251 및 253) 상의 4개의 5 비트 수들(각각 백색, 사이언, 마젠타 및 엘로우의 각각에 대한 것임)이 이전의 동작범위 조정기능부(217)으로부터 기능부들(255, 257, 259 및 261)로 전달된다. 각 개개의 입력은 32x50 룩업테이블을 구동하여 이로부터 신호들이 패턴 발생기 및 비트 플레인 발생 기능부를 구동한다.

도 29의 패턴 및 비트 발생기 기능부는 2개의 기본적인 패터닝 그룹들을 제공한다. 스포크 비트 그룹 처리(SBG)는 4x4까지의 공간 패턴들로 백색 또는 이차색 비트들의 패터닝을 제공한다. 백색 SBG 처리는 1x1에서 4x4까지의 공간 패턴들로써 16비트까지 제어할 수 있다. 이차색 SBG 처리는 각각 6비트를 제어하고, 1x1 또는 2x2로부터의 패턴들을 이용한다.

백색 및 이차색들에 대한 순수 비트 처리는 공간/시간(spatial/temporal) 패 턴들을 이용하여 비트들의 혼합(mixing)을 제공한다. 구조화(structured) 또는 블루 노이즈 패턴들 중 어느 한 쪽이 이용될 수 있다. 화이트 처리부는 11 비트를 제어하는 반면, 이차색들은 각각 6 비트를 제어한다.

이상에서 본 발명 및 그 이점들에 대해 상세히 설명하였지만, 첨부된 청구항들에 의해 규정되는 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경들이 행해질 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들면, 위에서 논의된 특징들 및 기능들 중의 다수가 소프트웨어나, 하드웨어나, 펌웨어, 또는 그들의 조합으로 구현될 수 있다.

더욱이, 본원의 범위는 본 명세서에서 기술된 프로세스, 머신, 수단, 방법 및 스텝들에 대한 특정 실시예들로 한정되도록 의도되지 않았다. 당업자라면 본 발명의 개시 내용으로부터, 본 명세서에 기술된 대응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 실질적으로 동일한 결과를 성취하는, 현존하거나 또는 차후에 개발될 프로세스들, 수단들, 방법들, 또는 스텝들이 본 발명에 따라서 이용될 수 있다는 것을 쉽게 알 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 그러한 프로세스들, 수단들, 방법들, 또는 스텝들을 그들의 범위 내에 포함하도록 의도되어 있다.

본 발명에 따르면, 통상적으로는 헛되이 낭비되었을 스포크 비트들과 같은 비규격 제2 광 비트들을 이용함으로써, 시스템의 정상 동작범위를 넘어서 화상 밝기 또는 강도를 증가시키는 방법이 제공된다.

Claims

광의 스폿을 제공하기 위한 다수의 개개의 픽셀들로 이루어진 디지털 디스플레이 시스템에서 비규격 비트들을 이용하여 밝기를 증가시키는 방법으로서 - 상기 픽셀들 각각의 컬러 및 밝기는 디스플레이 프레임에 대한 하나 이상의 디지털 비트들의 "온" 타임(on time)을 결합함으로써 결정됨 -,

최소 레벨과 최대 레벨 사이의 출력밝기의 동작범위(dynamic range)를 정의하는 단계 - 상기 동작범위는 제1 구간과 제2 구간으로 이루어짐 -;

최소 입력레벨로부터 임계 입력레벨을 거쳐서 최대 입력레벨까지의 범위인 입력신호를 수신하는 단계;

상기 입력신호가 상기 최소 입력레벨과 상기 임계 입력레벨 사이에 있을 때 상기 입력신호에 응답하여 일차 그룹의 디지털 비트들로부터 디지털 비트들의 조합을 선택하는 단계 - 상기 임계 입력레벨은 상기 일차 그룹의 비트들 전체의 조합을 요구함 -;

상기 임계 입력레벨과 상기 최대 입력레벨 간의 밝기 입력신호들에 대하여, 이차 그룹의 디지털 비트들로부터의 적어도 한 비트와 상기 일차 그룹의 비트들 중 선택된 비트를 포함하는 디지털 비트들의 조합을 선택하는 단계;

상기 일차 그룹의 디지털 비트들로부터 선택된 디지털 비트들의 조합에 응답하여, 상기 동작범위의 상기 제1 구간 내의 상기 디스플레이의 제1 픽셀의 선택된 출력 밝기 레벨을 발생시키는 단계 - 상기 선택된 디지털 비트들의 조합은 모두 상기 일차 그룹의 상기 디지털 비트들로부터 선택됨 -;

상기 이차 그룹의 디지털 비트들 및 상기 일차 그룹의 디지털 비트들 둘 다로부터 선택된 디지털 비트들의 조합에 응답하여 상기 동작범위의 상기 제2 구간내의 상기 디스플레이의 제2 픽셀의 선택된 출력 밝기 레벨을 발생시키는 단계

를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 시스템의 각 픽셀에 적어도 3개의 상이한(distinct) 컬러들의 광을 나타내는 디지털 비트들을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 적어도 3개의 상이한 컬러들의 광을 제공하기 위해 회전하는 컬러 휠의 상이한 컬러의 섹터들을 통하여 광을 통과시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 3개의 상이한 컬러들 이외에 백색광을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 이차 그룹의 비트들은 천이상태의(transitional) 비트들, 펄스 비트들 또는 상기 3개의 컬러와 다른 컬러의 섹터 비트들 중 적어도 하나인 방법.
제5항에 있어서,

상기 천이상태 비트들은 스포크(spoke) 비트들인 방법.
제5항에 있어서,

상기 이차 그룹의 비트들은 펄스 비트들을 포함하고, 상기 펄스 비트들 동안의 광 출력 값을 교정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제3항에 있어서,

상기 일차 그룹의 비트들은 상기 3개의 상이한 컬러들 각각에 대한 적어도 12개의 이진 비트들을 포함하고, 상기 컬러 휠이 하나의 컬러로부터 다른 컬러로 천이(transitions)할 때 상기 이차 그룹의 비트들을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 입력신호는 상기 동작범위의 상기 제2 구간으로부터의 밝기 출력신호를 요구하고, 요구되는 상기 밝기 출력신호를 발생시키는 데 필요한 상기 이차 그룹의 비트들의 소스를 결정하기 위해 상기 이차 그룹의 비트들을 검색하는 단계를 더 포함하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 소스로부터 비트들이 필요한 것으로 결정하는 것에 응답하여 상기 이차 그룹의 비트들의 상기 결정된 소스를 턴온시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

상기 디스플레이의 상기 다수의 개개의 픽셀들을 생성하기 위해, 디지털 비트들에 응답하여 디지털 마이크로-미러 장치의 개개의 미러들을 온 및 오프로 스위칭시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,

전체 색체적(entire color volume)을 커버하는 3차원 룩업테이블(look-up table) 내에 3차원 격자의 값들로서 일차색의 값들을 저장하고, 상기 입력신호에 응답하여 선택된 일차색의 출력신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서,

상기 3차원 룩업테이블은 N^P개 저장 위치들을 제공하고, 여기서 "N"은 상기 입력신호를 구성하는 비트들의 수이고, "P"는 일차색들의 수인 방법.
제1항에 있어서,

적어도 3개의 상이한 컬러들의 광이 이용가능하고,

3차원 룩업테이블 내에 전체 이용가능한 색체적을 커버하는 3차원 격자의 값들로서 일차색의 값들을 저장하는 단계, 및 상기 입력신호에 응답하여 상이한 일차색들 각각에 대해 출력 일차색의 값을 결정하는 단계를 더 포함하고,

상기 출력 일차색의 값을 결정하는 단계는, 상기 3개의 상이한 컬러들의 색비율들을 입력신호들로서 입력하는 단계를 더 포함하는 방법.
제14항에 있어서,

제1 컬러 "F"와 제2 컬러 "S"의 비율은, "S"의 값이 "F"의 값보다 클 때는 비율 F/S로 표현되고, "F"의 값이 "S"의 값보다 클 때는, 비율 S/F로 표현되는 방법.
제15항에 있어서,

상기 비율 F/S는 "0"과 "1" 사이이고 S/F는 "1"과 "2" 사이가 되도록, 상기 비율 F/S와 S/F는 "0"과 "2" 사이의 단일 인덱스 값으로 합병되는 방법.
제16항에 있어서,

상기 3개의 상이한 컬러들의 색비율들을 입력신호들로서 입력하는 단계는,

제1 비율 F/S 및 그 역수 S/F를 입력하고, 제2 비율 T/S 및 그 역수 S/T를 입력하고, 상기 F, S 및 T 컬러 값들 중 최대값을 나타내는 제3 신호를 입력하는 단계를 포함하며, 여기서 "F"는 제1 컬러, "S"는 제2 컬러, "T"는 제3 컬러인 방법.
화상을 형성하도록 다수의 다른 광 픽셀들과 결합하기 위한 광 픽셀을 발생시키는 방법으로서 - 상기 발생된 광 픽셀들 각각은 선택된 컬러 및 선택된 컬러의 비트들의 조합의 "온(on)" 타임에 의해 결정되는 강도를 가짐 -,

일차 그룹의 디지털 광 비트들을 제공하는 단계 - 상기 일차 그룹의 광 비트들의 각 비트에 의해 표현되는 컬러는 적어도 3개의 컬러들로부터 선택되는 하나의 컬러이며, 선택된 주기를 가짐 -;

이차 그룹의 디지털 광 비트들을 제공하는 단계 - 상기 이차 그룹의 광 비트들의 각 비트는 적어도 3개의 선택된 컬러들 중 하나 이상의 컬러들을 나타내며, 선택된 주기를 가짐 -;

상기 일차 그룹의 비트들 중 이용 가능한 비트들 전부와 상기 이차 그룹의 비트들 중 선택된 비트들을 결합하여 상기 픽셀의 상기 선택된 컬러의 최대 가능 출력을 결정하는 단계 - 상기 최대 가능출력은 상기 픽셀의 증대된(enhanced) 출력 동작범위를 나타내고, 상기 증대된 출력 동작범위는 최소 입력레벨과 최대 입력레벨 사이의 입력신호들의 범위에 해당하고, 상기 증대된 출력 동작범위는 0의 출력과 중간 값 사이에 해당하는 제1 구간, 및 상기 중간 값으로부터 최대 값까지 해당하는 제2 구간을 더 포함함 -;

상기 적어도 3개의 선택된 컬러들 각각에 대한 컬러 레벨을 정의하는 입력신호를 수신하는 단계;

출력이 상기 증대된 출력 동작범위의 상기 제1 구간내에 있는 경우, 상기 선택된 컬러의 상기 광 픽셀을 발생시키기 위해 상기 입력신호에 응답하여 상기 일차 그룹의 광 비트들로부터 광 비트들을 선택하는 단계; 및

출력이 상기 증대된 출력 동작범위의 상기 제2 구간내에 있는 경우, 상기 선택된 컬러의 상기 광 픽셀을 발생시키기 위해 상기 입력신호에 응답하여 상기 일차 그룹의 비트들 및 상기 이차 그룹의 비트들로부터 광 비트들을 선택하는 단계

를 포함하는 방법.
제18항에 있어서,

상기 적어도 3개의 선택된 컬러들은 회전하는 컬러 휠의 상이한 컬러 섹터들을 통하여 광을 통과시킴으로써 제공되는 방법.
제18항에 있어서,

적어도 3개의 선택된 컬러들의 광이 이용 가능하며,

3차원 룩업테이블 내에 전체 이용 가능한 색체적을 커버하는 3차원 격자의 값들로서 일차색의 값들을 저장하는 단계, 및 상기 입력신호에 응답하여 상기 3개의 선택된 컬러들 각각에 대한 출력 일차색의 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제18항에 있어서,

상기 선택된 컬러 및 요구되는 밝기의 상기 광 픽셀을 발생시키는 데 필요한 상기 이차 그룹의 디지털 광 비트들의 소스를 결정하기 위해 상기 이차 그룹의 디지털 광 비트들을 검색하는 단계를 더 포함하는 방법.
제21항에 있어서,

상기 소스로부터 광 비트들이 필요한 것으로 결정하는 단계에 응답하여 상기 이차 그룹의 디지털 광 비트들의 상기 소스를 턴온시키는 단계를 더 포함하는 방법.
각각이 선택된 컬러 및 밝기를 갖는 다수의 광 스폿들을 결합함으로써 화상을 형성하는 디스플레이 시스템으로서,

일차 그룹의 비트들 및 이차 그룹의 비트들로부터의 디지털 데이터 비트들에 응답하여 적어도 3개의 선택된 컬러들을 선택적으로 제공하기 위한 다수의 픽셀 부재들을 포함하는 광 변조기 - 상기 일차 그룹의 각 비트는 상기 적어도 3개의 선택된 컬러들 중 하나의 컬러를 나타내고, 선택된 주기를 가지며, 상기 이차 그룹의 각 비트는 상기 적어도 3개의 선택된 컬러들 중 적어도 하나 이상의 컬러들을 나타내고 선택된 주기를 가짐 -;

광 스폿의 컬러를 발생시키기 위한, 상기 일차 그룹 및 이차 그룹의 모든 이용 가능한 비트들을 결합함으로써 상기 광 스폿의 컬러의 출력 이득의 증대된 동작범위를 결정하기 위한 회로 - 상기 증대된 동작범위는 최소 이득값으로부터 중간 이득값까지 해당하는 제1 구간 및 상기 중간 이득값으로부터 최대 이득값까지에 해당하는 제2 구간을 가짐 -;

상기 적어도 3개의 선택된 컬러들 각각에 대한 컬러 및 강도 레벨을 정의하는 입력신호;

선택된 컬러들 및 선택된 강도의 광 스폿들을 발생시키기 위해 상기 입력신호가 상기 제1 구간으로부터 상기 증대된 동작범위의 출력값을 요구하는 경우, 상기 일차 그룹의 디지털 비트들로부터 비트들을 선택하기 위한 회로;

선택된 컬러 및 선택된 강도의 광 스폿들을 발생시키기 위해 상기 입력신호가 상기 제2 구간으로부터 상기 증대된 동작범위의 출력값을 요구하는 경우, 상기 일차 그룹의 비트들 및 상기 이차 그룹의 비트들로부터 광 비트들을 선택하기 위한 회로

를 포함하는 디스플레이 시스템.
제23항에 있어서,

상기 다수의 광 스폿들로부터의 광을 수광하여 상기 화상을 디스플레이하는 매체를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
제23항에 있어서,

상기 광 변조기는, 상기 디지털 데이터 비트들에 응답하여 ON 및 OFF 스위칭하는 다수의 마이크로 미러들인 디스플레이 시스템.
제25항에 있어서,

상기 적어도 3개의 상이한 컬러들의 섹터들로 이루어진 회전하는 컬러 휠 및 상기 회전하는 컬러 휠을 통하여 상기 광 변조기를 포함하는 상기 다수의 마이크로 미러들 상에 광을 투영시키는 광원을 더 포함하는 디스플레이 시스템.
제26항에 있어서,

상기 컬러 휠은 백색광을 통과시키기 위한 섹터를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
제23항에 있어서,

상이한 일차색들 각각에 적용될 전체 이용 가능한 색체적에 대한 일차색의 값들을 저장하기 위한 3차원 룩업테이블, 및 상기 입력신호에 응답하여 상기 3차원 룩업테이블 내의 출력 일차색의 값을 어드레싱하기 위한 회로를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
제23항에 있어서,

상기 입력신호가 상기 증대된 동작범위의 상기 제2 구간 내에 있는 출력 레벨을 요구하는 경우, 상기 이차 그룹의 비트들로부터의 상기 디지털 데이터 비트들을 제공하기 위한 동작범위 조정회로(Dynamic Range Adjust circuitry)를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
제23항에 있어서,

상기 입력신호는 상기 동작범위의 상기 제2 구간으로부터 출력값을 요구하며,

상기 선택된 컬러를 발생시키는 데 필요한 상기 이차 그룹의 비트들로부터 선택된 상기 광 비트들의 소스를 식별하고, 상기 식별된 소스로부터 상기 이차 그룹의 비트들로부터 선택된 상기 광 비트들을 제공하기 위한 회로를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
제28항에 있어서,

상기 3차원 룩업테이블에의 입력들은 색비율들을 포함하며,

상기 입력신호들을 수신하여 그로부터 색비율들을 발생시키기 위한 회로를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
제31항에 있어서,

제1 입력은 제1 비율 F/S 및 그 역수 S/F를 포함하고, 제2 입력은 제2 비율 T/S를 포함하고, 제3 입력은 상기 F, S 및 T 컬러 값들 중 최대 신호를 나타내며, 여기서 "F"는 제1 컬러 값, "S"는 제2 컬러 값, "T"는 제3 컬러 값인 디스플레이 시스템.