KR101761413B1 - 화질 향상 방법과 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

화질 향상 방법과 이를 이용한 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화질 향상 방법과 이를 이용한 표시장치에 관한 것으로, 그 화질 향상 방법은 입력 영상의 상위 계조 영역을 포함한 화이트 확장 전달 커브를 구하고, 상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 화이트 확장 전달 커브에 상기 입력 영상 휘도 정보를 맵핑하여 1차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 단계; 상기 1차 변조된 영상의 휘도 정보에 기초하여 모든 계조 영역의 히스토그램을 계산하고 히스토그램 등화와 전달 커브 리파인먼트를 거쳐 모든 계조 영역의 전달 커브를 구하고, 상기 모든 계조 영역의 전달 커브에 상기 1차 변조된 휘도 정보를 맵핑하여 2차 변조된 휘도 정보를 발생하는 단계; 및 상기 2차 변조된 영상의 하위 계조 영역을 포함한 블랙 확장 전달 커브를 구하고, 상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 블랙 확장 전달 커브에 상기 2차 변조된 휘도 정보를 맵핑하여 3차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 단계를 포함한다.

Description

화질 향상 방법과 이를 이용한 표시장치{IMAGE QUALITY ENHANCEMENT METHOD AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 입력 영상 데이터를 미리 설정된 알고리즘으로 보정하여 화질을 향상시키는 방법과 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.
음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판표시장치(Flat Panel Display, 이하 "FPD"라 함)가 개발되고 있다. 평판 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 무기 전계발광소자 혹은 유기발광다이오드소자(Organic Light Emitting Diode, OLED)로 구현되는 전계발광소자(Electroluminescence Device, EL), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 전기영동 표시장치(Electrophoresis Display, EPD) 등이 있다. 이러한 평판 표시장치는 공정 기술과 구동 기술에 힘입어 화질이 음극선관 이상으로 향상되고 있다.
표시장치의 화질을 높이기 위하여, 다양한 화질 개선 알고리즘이 제안되고 있다. 일 예로, US 7,102 697은 디지털 이미지의 콘트라스트 향상(Contrast enhacement of digital images)에 관한 알고리즘을 개시하고 있다. 이 화질 개선 알고리즘은 글로벌 콘트라스트 향상(Global contrast enhancement) 방법에 관한 알고리즘으로서, 이전 프레임의 히스토그램 분석을 통해 휘도 전달 커브(Luminace Trasfer curve)를 생성하여 그 커브로 현재 프레임 영상 데이터를 보정하여 콘트라스트를 개선한다. 그런데 이 방법은 프레임마다 하나의 휘도 전달 커브를 생성하여 현재 프레임 영상에 적용하기 때문에 영상의 명암비(Contrast ratio)를 높일 수 있으나 제안된 휘도 전달 커브가 영상의 세밀한 부분을 표현할 수 있는 정보를 포함하고 있지 않기 때문에 영상의 세밀한 부분이 손상되는 문제가 있다.
본 발명은 휘도와 명암비를 높이고 영상의 세밀한 부분을 더 잘 표현할 수 있는 화질 향상 방법과 이를 이용한 표시장치를 제공한다.
본 발명의 화질 향상 방법은 입력 영상의 상위 계조 영역을 포함한 화이트 확장 전달 커브를 구하고, 상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 화이트 확장 전달 커브에 상기 입력 영상 휘도 정보를 맵핑하여 1차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 단계; 상기 1차 변조된 영상의 휘도 정보에 기초하여 모든 계조 영역의 히스토그램을 계산하고 히스토그램 등화와 전달 커브 리파인먼트를 거쳐 모든 계조 영역의 전달 커브를 구하고, 상기 모든 계조 영역의 전달 커브에 상기 1차 변조된 휘도 정보를 맵핑하여 2차 변조된 휘도 정보를 발생하는 단계; 및 상기 2차 변조된 영상의 하위 계조 영역을 포함한 블랙 확장 전달 커브를 구하고, 상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 블랙 확장 전달 커브에 상기 2차 변조된 휘도 정보를 맵핑하여 3차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 단계를 포함한다.
본 발명의 표시장치는 표시패널; 상기 표시패널에 비디오 데이터를 표시하는 표시패널 구동회로; 및 상기 화질 향상 방법을 바탕으로 입력 영상의 휘도와 명암비를 조절하여 상기 표시패널 구동회로에 공급하는 스케일러를 포함한다.
본 발명은 화이트 확장, 모든 계조 영역의 전달 커브 확장, 및 블랙 확장 순으로 입력 영상의 데이터를 변조함으로써 휘도와 명암비를 높이고 영상의 세밀한 부분을 더 잘 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화질 개선 회로를 보여 주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 화이트 영역 히스토그램 분석부의 동작을 예시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 화이트 영역 커브 발생부의 동작을 예시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 모든 계조 영역 커브 발생부를 상세히 보여 주는 도면이다.
도 5는 전달 커브 리파인먼트를 예시한 도면이다.
도 6은 전달 커브 리파인먼트의 기울기 조절 예를 보여 주는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 블랙 영역의 히스토그램 분석 결과와 블랙 확장 전달 커브를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 화질 개선 회로(100)는 화이트 확장부(10), 히스토그램 기반 확장부(20), 및 블랙 확장부(30)를 포함한다.
입력 영상의 RGB(적녹청) 데이터는 수학식 1과 같이 휘도 정보(Y)와 색차(CbCr) 정보로 분리될 수 있다. 화이트 확장부(10)에는 입력 영상의 휘도 정보(Y)가 입력된다.
Figure 112010076736318-pat00001
화이트 확장부(10)는 화이트 영역 히스토그램 분석부(14), 통계 분석부(12), 화이트 영역 커브 발생부(16), 및 커브 맵핑부(18)를 포함한다.
화이트 영역 히스토그램 분석부(14)는 1 프레임 분량의 입력 영상 휘도 정보들(Y)에 대한 히스토그램을 계산하고 그 히스토그램에서 소정의 상위 계조 영역들(또는 화이트 계조 영역들)에 대한 픽셀 데이터 개수를 카운트한다. 예를 들어, 화이트 영역 히스토그램 분석부(14)는 도 2의 히스토그램에서 W_X1과 W_X2 사이에 포함된 픽셀 데이터 개수를 카운트할 수 있다. W_X1과 W_X2는 화이트 영역 히스토그램 분석부(14) 내에 미리 설정되고, 사용자가 선호하는 화질에 따라 조절될 수 있다.
통계 분석부(12)는 1 프레임 분량의 입력 영상 휘도 정보들(Y)로부터 평균화상레벨(Average Picture Level, APL), 휘도 정보(Y)의 최대값(max value), 휘도 정보(Y)의 최소값(min value), 분산값(variance) 등의 통계 정보를 계산한다. 평균화상레벨(APL)은 휘도 정보들(Y)의 총합을 픽셀 개수로 나눈 값으로 계산될 수 있다.
화이트 영역 커브 발생부(16)는 화이트 영역 히스토그램 분석부(14)로부터 입력된 상위 계조 영역들의 휘도 정보들(Y)과, 통계 분석부(12)로부터 입력된 통계 정보를 입력받아 그 휘도 정보들(Y)과 통계 정보를 기반으로 화이트 계조의 휘도와 콘트라스트를 개선하기 위한 화이트 확장 전달 커브(White extension transfer curve)를 발생한다. 예를 들어, 화이트 영역 커브 발생부(16)는 도 3과 같은 화이트 확장 전달 커브를 생성할 수 있다.
도 3의 화이트 확장 전달 커브는 W_X0와 W_Y0가 만나는 교점으로부터 W_X1과 W_Y1이 만나는 교점 사이에서 제1 기울기(S1)를 갖는 직선과, W_X1과 W_Y1이 만나는 교점으로부터 W_X2와 W_Y2가 만나는 교점 사이에서 제2 기울기(S2)를 갖는 직선을 포함한다. 도 3에서, x축은 입력 영상의 휘도 정보(Y)이고 y축은 입력 영상에서 상위 계조 영역(또는 화이트 계조 영역)의 콘트라스트와 휘도가 향상된 1차 변조된 휘도 정보(Y')이다. 도 3에서, W_X0는 화이트 영역 커브 발생부(16)에 미리 설정된 하위 계조 값이다. W_Y0는 W_XO와 만나는 1차 변조된 휘도 정보값(Y')으로서 미리 설정된다. W_X0는 히스토그램에서 입력 영상 휘도 정보(Y)의 최소값으로 설정될 수 있고 사용자의 선호 영상에 따라 조절될 수 있다. 원점으로부터 W_X0와 W_Y0의 교점까지의 기울기는 1로 설정될 수 있다.
화이트 영역 커브 발생부(16)는 도 3과 같이 제1 기울기(S1)의 직선을 1 보다 큰 기울기로 설정할 수 있다. 화이트 영역 커브 발생부(16)는 W_X2와 만나는 W_Y1을 평균화상레벨(APL)에 따라 조정하고, W_X2와 만나는 W_Y2를 입력 영상 휘도 정보들(Y)의 최대값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 화이트 영역 커브 발생부(16)는 평균화상레벨(APL)이 낮을수록 W_Y1을 높여 제2 기울기(S2)를 낮춤으로써 화이트 계조 영역의 휘도를 높인다. 그리고 화이트 영역 커브 발생부(16)는 평균화상레벨(APL)이 높을수록 W_Y1을 낮추어 제2 기울기(S2)를 높여 화이트 계조 영역의 명암비를 높인다. 따라서, 제1 기울기(S1)의 직선 상한값(W_Y1)과 입력 영상의 평균화상레벨(APL)은 반비례 관계이다.
커브 맵핑부(18)는 화이트 영역 커브 발생부(16)로부터 입력된 화이트 확장 전달 커브에 입력 영상 휘도 정보(Y)를 맵핑(mapping)시켜 1차 변조된 휘도 정보(Y')를 출력한다. 1차 변조된 휘도 정보(Y')는 입력 영상 휘도 정보(Y)에 비하여 화이트 계조영역에서 휘도와 명암비가 높아진다.
본 발명의 화질 향상 방법은 표시소자에서 재현되는 영상의 명암비를 높이면서 휘도를 높이기 위하여 화이트 확장부(10)를 히스토그램 기반 확장부(20)와 블랙 확장부(30)의 앞단에 배치한다. 화이트 확장 알고리즘을 모든 계조 영역의 전달 커브를 조정한 후에 적용하면 앞서 결정된 전달 커브의 기울기 제약으로 인하여 화이트 계조의 휘도를 높이는데 제약이 있다.
히스토그램 기반 확장부(20)는 화이트 확장부(10)를 통해 화이트 계조 영역에서 휘도와 명암비가 향상된 휘도 정보(Y')를 입력 받는다. 히스토그램 기반 확장부(20)는 화이트 확장부(10)로부터 입력된 휘도 정보(Y')의 모든 계조 영역들에 대한 히스토그램을 계산하고 그 모든 계조 영역의 히스토그램의 분포에 따라 히스토그램 등화와, 전달 커브 리파인먼트(transfer curve refinement)를 실행한다. 그리고 히스토그램 기반 확장부(20)는 모든 계조 영역의 전달 커브를 구하고, 그 전달 커브에 1차 변조된 휘도 정보(Y')를 맵핑하여 2차 변조된 휘도 정보(Y")를 발생한다.
히스토그램 기반 확장부(20)는 모든 계조 영역 히스토그램 분석부(24), 통계 분석부(22), 모든 계조 영역 커브 발생부(26), 및 커브 맵핑부(28)를 포함한다.
모든 계조 영역 히스토그램 분석부(24)는 1 프레임 분량의 1차 변조된 휘도 정보들(Y')에 대하여 모든 계조 영역에서 히스토그램을 계산한다. 통계 분석부(22)는 1차 변조된 휘도 정보들(Y')의 히스토그램으로부터 평균화상레벨(APL), 휘도 정보(Y')의 최대값, 휘도 정보(Y')의 최소값, 분산값 등의 통계 정보를 계산한다.
모든 계조 영역 커브 발생부(26)는 1차 변조된 휘도 정보들(Y')의 히스토그램 분포에 따라 히스토그램 등화와 전달 커브 리파인먼트를 실시하여 모든 계조 영역에서 전달 커브를 구한다. 모든 계조 영역 커브 발생부(26)는 도 4와 같이 히스토그램 등화 처리부(42)와 전달 커브 리파인먼트 처리부(44)를 포함한다.
히스토그램 등화 처리부(42)는 모든 계조 영역 히스토그램 분석부(24)로부터 입력된 히스토그램 등화를 실시한다. 히스토그램 등화는 수학식 2와 같다.
Figure 112010076736318-pat00002
여기서, n과 i는 양의 정수이고, N은 히스토그램 bin 개수를 의미한다. Slope(n)은 히스토그램의 n 번째 값의 기울기를 의미한다. 히스토그램 bin 이란 "계조 구간별 저장소" 로 표현할 수 있다. 히스토그램 bin이 16개이면 구간별 저장소가 16개가 존재한다고 볼 수 있다. 예를 들어 0~ 1023 10bit 공간에서 히스토그램 bin이 16개 이면, 0~63의 값은 히스토그램 1번 bin에 저장되고, 64~127의 값은 히스토그램 2번 bin에 저장될 수 있다. 히스토그램을 하위 계조 영역, 중간 계조 영역 및 상위 계조 영역의 3구간으로 나눈 히스토그램 등화 방법은 아래의 트라이 히스토그램 등화(Tri-histogram Equalization)으로 표현될 수 있다.
Figure 112010076736318-pat00003
단, N = N1 + N2 + N3 이고, n은 1~N 사이의 값이다.
히스토그램 등화 처리부(42)를 통해 출력된 전달 커브는 히스토그램이 가우시안(guassian) 분포의 형태로 넓게 분포하고 있을 경우에 화질이 적정 수준으로 향상될 수 있다. 히스토그램 등화 처리부(42)를 통해 출력된 전달 커브에서 히스토그램의 일부 계조에서 픽셀 데이터들이 과도할 정도로 몰려 있는 경우에 명암비를 과도하게 높이게 된다. 전달 커브 리파인먼트 처리부(44)는 히스토그램 등화 처리부(42)로부터 입력된 전달 커브에서 특정 계조 부분의 명암비를 과도하게 높이는 경우에 전달 커브의 기울기를 리파인먼트한다. 이를 위하여, 전달 커브 리파인먼트 처리부(44)는 전달 커브의 기울기를 미리 설정된 최소 기울기와 최대 기울기 내에서 제한하고 하위 계조 영역, 중간 계조 영역, 상위 계조 영역의 기울기를 픽셀 데이터 분포양에 따라 조절한다. 예를 들어, 전달 커브 리파인먼트 처리부(44)는 도 6의 좌측과 같이 전달 커브의 기울기가 급변하는 경우에 미리 설정된 최소 기울기와 최대 기울기 이내에서 각 계조 영역들의 기울기를 도 6의 중앙 도면과 같이 줄인다. 그리고 전달 커브 리파인먼트 처리부(44)는 하위 계조 영역의 기울기(S61), 중간 계조 영역의 기울기(S62) 및 상위 계조 영역의 기울기(S63)의 기울기를 수학식 3과 같은 방법으로 조절한다.
Figure 112010076736318-pat00004
여기서, SlopeS61'는 하위 계조 영역의 기울기(S61)의 조정값, SlopeS62'는 중간 계조 영역의 기울기(S62)의 조정값, 그리고 SlopeS63'는 상위 계조 영역의 기울기(S63)의 조정값을 각각 의미한다. SlopeS61는 히스토그램 등화 과정을 거쳐 전달 커브 리파인먼트 처리부(44)에 입력된 전달 커브에서 하위 계조 영역의 기울기(S61), SlopeS62는 히스토그램 등화 과정을 거쳐 전달 커브 리파인먼트 처리부(44)에 입력된 전달 커브에서 중간 계조 영역의 기울기(S62), 그리고 SlopeS63은 히스토그램 등화 과정을 거쳐 전달 커브 리파인먼트 처리부(44)에 입력된 전달 커브에서 상위 계조 영역의 기울기(S63)를 각각 의미한다. α는 히스토그램의 하위 계조의 분포량에 따라 -1 < α < 1 의 값으로 결정되고, β는 히스토그램의 상위 계조의 분포량에 따라 -1 < β < 1 의 값으로 결정된다.
커브 맵핑부(28)는 모든 계조 영역 커브 발생부(26)로부터 입력된 전달 커브에 1차 변조된 휘도 정보(Y')를 맵핑시켜 2차 변조된 휘도 정보(Y")를 출력한다.
이와 같은 과정을 거쳐, 히스토그램 기반 확장부(20)는 히스토그램의 통계 정보에 기초하여 화이트 확장부(10)로부터 입력된 1차 변조된 휘도 정보(Y')의 전달 커브가 과도하게 명암비를 높이는 경우에 모든 계조 영역에서 전달 커브를 부드럽게 확산시킨 2차 변조된 휘도 정보(Y")를 출력한다.
화이트 계조 확장과 히스토그램 기반 확장 과정을 거치게 되면, 영상이 밝으면서 어두운 영역의 세밀한 표현이 향상된다. 그런데, 이 과정에서 사용자가 육안으로 느끼는 명암비는 크게 높지 않기 때문에 본 발명은 화이트 계조 확장과 히스토그램 기반 확장 과정을 거친 영상에 대하여 하위 계조(블랙 계조)의 전달 커브 기울기를 추가로 조정한다.
블랙 확장부(30)는 블랙 영역 히스토그램 분석부(34), 통계 분석부(32), 블랙 영역 커브 발생부(36), 및 커브 맵핑부(38)를 포함한다.
블랙 영역 히스토그램 분석부(34)는 1 프레임 분량의 2차 변조된 휘도 정보들(Y")에 대한 히스토그램을 계산하고 그 히스토그램에서 소정의 하위 계조 영역들(또는 블랙 계조 영역들)에 대한 픽셀 데이터 개수를 카운트한다. 예를 들어, 블랙 영역 히스토그램 분석부(34)는 도 7의 히스토그램에서 B_X1과 B_X2 사이에 포함된 픽셀 데이터 개수를 카운트할 수 있다. B_X1과 B_X2는 블랙 영역 히스토그램 분석부(34) 내에 미리 설정되고, 사용자가 선호하는 화질에 따라 조절될 수 있다. B_X1은 2차 변조된 휘도 정보들(Y") 중 최소값으로 선택될 수 있다.
통계 분석부(32)는 1 프레임 분량의 2차 변조된 휘도 정보들(Y")로부터 평균화상레벨(APL), 휘도 정보(Y")의 최대값, 휘도 정보(Y")의 최소값, 분산값 등의 통계 정보를 계산한다.
블랙 영역 커브 발생부(36)는 블랙 영역 히스토그램 분석부(34)로부터 입력된 하위 계조 영역들의 휘도 정보들(Y")과, 통계 분석부(32)로부터 입력된 통계 정보를 입력받아 그 휘도 정보들(Y")과 통계 정보를 기반으로 블랙 계조의 휘도와 콘트라스트를 개선하기 위한 블랙 확장 전달 커브(Black extension transfer curve)를 발생한다. 예를 들어, 블랙 영역 커브 발생부(36)는 도 7과 같은 블랙 확장 전달 커브를 생성할 수 있다.
도 7의 블랙 확장 전달 커브는 B_X1으로부터 BX2와 B_Y2가 만나는 교점까지 제3 기울기(S3)로 상승하는 직선과, B_X2와 B_Y2가 만나는 교점으로부터 B_X3와 B_Y3가 만나는 교점까지 제4 기울기(S4)로 상승하는 직선을 포함한다. 도 7에서, x축은 2차 변조된 휘도 정보(Y")이고 y축은 블랙 확장 후의 휘도 정보(Y"')이다. 도 4에서, B_X1는 블랙 영역 커브 발생부(36)에 미리 설정된 하위 계조 값이다. B_X1는 2차 변조된 휘도 정보(Y")의 히스토그램에서 최소값으로 결정될 수 있다. B_X2는 블랙 영역 커브 발생부(36)에 미리 설정된 하위 계조 값으로서, B_X1 보다 크고 B_X3 보다 작은 값으로 결정될 수 있다. 따라서, 제4 기울기(S4)의 직선 상한값(B_X3)은 2차 변조된 휘도 정보들의 평균화상레벨(APL)과 비례 관계이고, 제3 기울기(S3)의 직선 상한값(B_X2)과 만나는 3차 변조된 영상의 휘도 정보 값(B_Y2)는 2차 변조된 휘도 정보들의 평균화상레벨(APL)과 비례 관계이다.
블랙 영역 커브 발생부(36)는 2차 변조된 휘도 정보(Y")의 평균화상레벨(APL)에 따라 제3 및 제4 기울기(S3, S4)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 블랙 영역 커브 발생부(36)는 2차 변조된 휘도 정보(Y")의 평균화상레벨(APL)이 높을수록 B_X3의 값을 높게 조정하고, 2차 변조된 휘도 정보(Y")의 평균화상레벨(APL)이 낮을수록 B_X3의 값을 낮게 조정할 수 있다. 또한, 블랙 영역 커브 발생부(36)는 2차 변조된 휘도 정보(Y")의 평균화상레벨(APL)이 높을수록 B_Y2의 값을 낮게 조정하고, 2차 변조된 휘도 정보(Y")의 평균화상레벨(APL)이 낮을수록 B_Y2의 값을 높게 조정할 수 있다.
커브 맵핑부(38)는 블랙 영역 커브 발생부(36)로부터 입력된 블랙 확장 전달 커브에 2차 변조된 휘도 정보(Y")를 맵핑시켜 3차 변조된 휘도 정보(Y"')를 출력한다.
마지막으로, 본 발명의 화질 개선 회로(100)는 3차 변조된 휘도 정보(Y"')를 수학식 4와 같은 RGB 데이터(R'G'B')로 역변환할 수 있다.
Figure 112010076736318-pat00005
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 준다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(110), 표시패널 구동회로, 및 호스트 시스템(200)을 포함한다.
표시패널(110)은 액정표시장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 전계발광소자(EL), 전계 방출 표시장치(FED), 전기영동 표시장치(EPD) 중 어느 하나의 표시패널로 구현될 수 있다. 이러한 표시패널(100)은 데이터전압이 인가되는 데이터라인들(D1~Dm), 데이터라인들(D1~Dm)과 교차되고 스캔펄스(또는 게이트펄스)가 순차적으로 인가되는 스캔라인들(G1~Gn), 및 매트릭스 형태로 배치되는 픽셀들을 포함한다.
표시패널 구동회로는 데이터 구동회로(102), 스캔 구동회로(104), 및 타이밍 콘트롤러(106)를 구비한다. 데이터 구동회로(102)는 타이밍 콘트롤러(106)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 래치한다. 그리고 데이터 구동회로(102)는 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 감마보상전압으로 변환하여 픽셀들에 충전될 데이터전압을 발생한다. 데이터 구동회로(102)로부터 출력된 데이터전압은 데이터라인들(D1~Dm)에 공급된다. 스캔 구동회로(104)는 데이터전압에 동기되는 스캔펄스를 스캔라인들(G1~Gn)에 순차적으로 공급한다. 타이밍 콘트롤러(106)는 호스트 시스템(200)으로부터 입력된 입력 영상의 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 데이터 구동회로(102)에 공급한다. 그리고 타이밍 콘트롤러(106)는 호스트 시스템(200)으로부터 입력되는 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 이용하여 데이터 구동회로(102)와 스캔 구동회로(104)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들(SDC, GDC)를 발생한다.
호스트 시스템(200)은 스케일러(scaler)를 포함한 시스템 온 칩(System on Chip, 이하 "SoC"라 함)을 포함한다. 스케일러는 전술한 화질 개선 회로(100)를 이용하여 입력 영상의 휘도를 밝게 하고 명암비를 향상시키고, 입력 영상의 해상도를 표시패널(110)의 해상도에 맞게 변환한다. 호스트 시스템(200)은 스케일러로부터 출력된 데이터(R'G'B')와 함께 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍신호를 타이밍 콘트롤러(106)로 전송한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10 : 화이트 확장부 20 : 히스토그램 기반 확장부
30 : 블랙 확장부

Claims (8)

  1. (a) 입력 영상의 상위 계조 영역을 포함한 화이트 확장 전달 커브를 구하고, 상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 화이트 확장 전달 커브에 입력 영상 휘도 정보를 맵핑하여 1차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 단계;
    (b) 상기 1차 변조된 영상의 휘도 정보에 기초하여 모든 계조 영역의 히스토그램을 계산하고 히스토그램 등화와 전달 커브 리파인먼트를 거쳐 모든 계조 영역의 전달 커브를 구하고, 상기 모든 계조 영역의 전달 커브에 상기 1차 변조된 휘도 정보를 맵핑하여 2차 변조된 휘도 정보를 발생하는 단계; 및
    (c) 상기 2차 변조된 영상의 하위 계조 영역을 포함한 블랙 확장 전달 커브를 구하고, 상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 블랙 확장 전달 커브에 상기 2차 변조된 휘도 정보를 맵핑하여 3차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화질 향상 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에 앞서, 상기 입력 영상의 RGB 데이터로부터 휘도 정보와 색차 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 (c) 단계 이후에 상기 3차 변조된 영상의 휘도 정보를 RGB 데이터로 역변환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화질 향상 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 입력 영상의 상위 계조들을 포함한 히스토그램을 계산하는 단계;
    상기 입력 영상의 휘도 정보들로부터 상기 평균화상레벨을 계산하는 단계;
    상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 화이트 확장 전달 커브의 기울기를 조정하는 단계; 및
    상기 입력 영상의 휘도 정보를 상기 화이트 확장 전달 커브에 맵핑하여 상기 1차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화질 향상 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 화이트 확장 전달 커브의 기울기를 조정하는 단계는,
    상기 상위 계조 영역 내에서 상승하는 직선의 제1 기울기를 1 보다 큰 값으로 설정하는 단계;
    상기 상위 계조 영역 내에서 상기 제1 기울기의 직선 상한값으로부터 상기 입력 영상의 최대값까지 상승하는 직선의 제2 기울기를 상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 조절하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 기울기의 직선 상한값과 상기 입력 영상의 평균화상레벨은 반비례 관계인 것을 특징으로 하는 화질 향상 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 1차 변조된 휘도 정보들에 대하여 모든 계조 영역에서 히스토그램을 계산하는 단계;
    상기 1차 변조된 휘도 정보들의 히스토그램으로부터 평균화상레벨을 계산하는 단계;
    상기 1차 변조된 휘도 정보들의 히스토그램 분포에 따라 히스토그램 등화와 전달 커브 리파인먼트를 실시하여 미리 설정된 최소 기울기, 상기 미리 설정된 최대 기울기 내에서 상기 모든 계조 영역의 전달 커브의 기울기를 조정하는 단계; 및
    상기 입력 영상의 휘도 정보를 상기 모든 계조 영역의 전달 커브에 맵핑하여 상기 2차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화질 향상 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 2차 변조된 휘도 정보들의 하위 계조 영역들을 포함한 히스토그램을 계산하는 단계;
    상기 2차 변조된 휘도 정보들의 히스토그램으로부터 평균화상레벨을 계산하는 단계;
    상기 2차 변조된 휘도 정보들의 평균화상레벨에 따라 상기 블랙 확장 전달 커브의 기울기를 조정하는 단계; 및
    상기 2차 변조된 영상의 휘도 정보를 상기 블랙 확장 전달 커브에 맵핑하여 상기 3차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화질 향상 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 2차 변조된 휘도 정보들의 평균화상레벨에 따라 상기 블랙 확장 전달 커브의 기울기를 조정하는 단계는,
    상기 2차 변조된 휘도 정보들의 평균화상레벨에 따라 상기 하위 계조 영역 내에서 상승하는 직선의 제3 기울기와, 상기 제3 기울기의 직선 상한값으로부터 상승하는 직선의 제4 기울기를 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 제4 기울기의 직선 상한값은 상기 2차 변조된 휘도 정보들의 평균화상레벨과 비례 관계이고, 상기 제3 기울기의 직선 상한값과 만나는 상기 3차 변조된 영상의 휘도 정보 값은 상기 2차 변조된 휘도 정보들의 평균화상레벨과 비례 관계인 것을 특징으로 하는 화질 향상 방법.
  8. 표시패널;
    상기 표시패널에 비디오 데이터를 표시하는 표시패널 구동회로; 및
    입력 영상의 휘도와 명암비를 조절하여 상기 표시패널 구동회로에 공급하는 스케일러를 포함하고,
    상기 스케일러는,
    입력 영상의 상위 계조 영역을 포함한 화이트 확장 전달 커브를 구하고, 상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 화이트 확장 전달 커브에 입력 영상 휘도 정보를 맵핑하여 1차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하고,
    상기 1차 변조된 영상의 휘도 정보에 기초하여 모든 계조 영역의 히스토그램을 계산하고 히스토그램 등화와 전달 커브 리파인먼트를 거쳐 모든 계조 영역의 전달 커브를 구하고, 상기 모든 계조 영역의 전달 커브에 상기 1차 변조된 휘도 정보를 맵핑하여 2차 변조된 휘도 정보를 발생하고,
    상기 2차 변조된 영상의 하위 계조 영역을 포함한 블랙 확장 전달 커브를 구하고, 상기 입력 영상의 평균화상레벨에 따라 상기 블랙 확장 전달 커브에 상기 2차 변조된 휘도 정보를 맵핑하여 3차 변조된 영상의 휘도 정보를 발생하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
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