KR102430581B1 - 영상 처리 회로 및 영상 처리 방법과 그를 이용한 표시 장치 - Google Patents

영상 처리 회로 및 영상 처리 방법과 그를 이용한 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계조 표현력을 향상시킬 수 있는 영상 처리 회로 및 영상 처리 방법과 그를 이용한 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 영상 처리 회로 및 영상 처리 방법은 입력 영상의 입력 영상의 고계조 분포도가 반영된 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)을 기준으로 각 계조별로 고계조 방향으로 차등 확장한 다음, 임계 계조 이상의 고계조 영역의 발광 소자를 과구동한다.

Description

영상 처리 회로 및 영상 처리 방법과 그를 이용한 표시 장치{IMAGE PROCESSING CIRCUIT, IMAGE PROCESSING METHOD, AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 계조 표현력을 향상시킬 수 있는 영상 처리 회로 및 영상 처리 방법과 그를 이용한 표시 장치에 관한 것이다.
이미지의 다이나믹 레인지(dynamic range)는 입력 영상의 어두운 부분에서 밝은 부분까지의 휘도를 표현할 수 있는 범위를 의미한다. 최근 각광받고 있는 하이 다이나믹 레인지(high dynamic range, HDR) 디스플레이는 콘트라스트가 매우 높고, 흑색은 매우 깊고, 백색은 매우 밝은 영상을 표시할 수 있는 디스플레이다.
이러한 하이 다이나믹 레인지 디스플레이를 구현하기 위해, 종래에서는 입력 영상 전체 계조 레벨의 평균값인 평균 영상 레벨(Average Picture Level; APL) 또는 이산 코사인 변환을 통해 얻은 영상의 밝기 개선 가중치를 적용하여, 히스트그램을 스트레칭하여 입력 영상의 다이나믹 레인지를 넓혔다.
그러나, 계조의 평균값이나 주파수 공간으로의 변환만으로는 계조 분포를 고려한 인지적 밝기 특성을 반영하지 못해 인간 시감의 하이 다이나믹 레인지에 비해 좁은 레인지를 얻을 수 밖에 없다.
또한, 고계조 또는/및 저계조의 분포가 높은 영상에 대해서 전계조에 동일한 APL을 이용하여 히스토그램을 스트레칭하는 경우, 중간 계조는 스트레칭되지 않아 중간계조와 저계조 사이와, 중간계조와 고계조 사이에 변곡점이 발생된다. 이 변곡점으로 인해 영상에 아티팩트(Artifact)가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 계조 표현력을 향상시킬 수 있는 영상 처리 회로 및 영상 처리 방법과 그를 이용한 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 영상 처리 회로 및 영상 처리 방법은 입력 영상의 저계조 분포도가 반영된 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)을 기준으로 각 계조별로 저계조 방향으로 차등 쉬프트한 후, 입력 영상의 고계조 분포도가 반영된 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)을 기준으로 각 계조별로 고계조 방향으로 차등 확장한다.
본 발명은 저계조 방향으로 차등 쉬프트하므로 저계조의 들뜸 현상을 최소화하면서 영상의 밝기 특성에 따라 저계조 표현력이 향상되고, 고계조의 히스토그램이 확장되므로 고계조의 뭉침 현상을 최소화하면서 영상의 전반적 밝기를 향상시킬 수 있다. 특히, IEC 62087의 표준에서 소개하는 표준 동영상을 기준으로 각 프레임별로 밝기를 실험한 결과, 평균 31%, 최대 67%의 밝기가 향상된다.
또한, 본 발명은 APL이 아닌 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL) 및 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)을 기준으로 영상 처리하므로, APL을 통해 발생할 수 있는 아트 팩트를 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 입력 영상의 저/중계조 영역에 대해 계조 별 차등 게인을 적용하고, 영상에 존재하는 국부의 고계조 영역에 대해 발광 소자를 과구동함으로써 고계조의 표현력이 향상됨으로써 하이 다이나믹 레인지(High Dynamic Range; HDR)를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 영상 처리 회로를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 영상 처리 회로를 이용한 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 영상 처리 방법에 있어서, 입력 영상에 대한 입력 데이터와 보정 데이터 각각의 히스토그램 및 영상 변화를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 영상 처리 방법에 있어서, 입력 계조 대 출력 계조를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 입력 영상의 계조 분포에 따른 히스토그램 및 영상 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 영상 처리 회로가 적용된 표시 장치의 감마 특성을 측정하기 위한 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상 처리 회로를 나타내는 블럭도이다.
도 8은 도 7에 도시된 로컬 오버 드라이버를 통해 로컬 오버 구동된 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 로컬 오버 드라이버를 통해 로컬 오버 구동된 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 7에 도시된 영상 처리 회로를 이용한 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 영상 처리 회로를 나타내는 블럭도이다.
도 12는 도 11에 도시된 글로벌 오버 드라이버를 통해 글로벌 오버 구동된 액정 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 글로벌 오버 드라이버를 통해 글로벌 오버 구동된 유기 발광 표시 장치를 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 11에 도시된 글로벌 오버 드라이버에서 이용되는 감마 커브를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 11에 도시된 영상 처리 회로를 이용한 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16은 본 발명에 따른 영상 처리 회로가 적용된 표시 장치를 나타내는 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상 처리 회로를 나타내는 블럭도이다.
도 1에 도시된 영상 처리 회로(120)는 휘도 성분 추출부(122), 히스토그램분석부(124), 인지적 밝기 계산부(126), 차등 쉬프트부(128), 차등 확장부(132) 및 룩 업 테이블(134)을 구비한다.
휘도 성분 추출부(122)는 입력된 현재 프레임의 영상 데이터(RGB)를 색상 포맷 변환 알고리즘 또는 변환 함수에 기초하여 휘도 성분(Y)과 색차 성분으로 분리한다. 예를 들어, 휘도 성분 추출부(122)는 수학식 1과 같은 변환 함수에 기초하여 휘도 성분(Y)을 추출하다.
Figure 112016035563418-pat00001
히스토그램 분석부(124)는 휘도 성분 추출부(122)에서 추출된 한 프레임의 휘도 성분(Y)을 분석하여 각 프레임의 히스토그램을 생성한다. 예를 들어, 표시 패널이 M×N개의 화소들을 포함하는 경우, 히스토그램 분석부(124)는 한 프레임 기간 동안 M×N개의 휘도 성분(Y)을 계조 레벨 단위로 구분하고, 각 계조 레벨에 대응되는 휘도 성분(Y)의 빈도수를 카운팅하여 각 계조 레벨별 빈도수(또는 비율)로 이루어진 히스토그램을 생성한다.
그리고, 히스토그램 분석부(124)는 생성된 히스토그램으로부터 최대 휘도 성분(Ymax)과 최소 휘도 성분(Ymin)을 산출한다. 즉, 히스토그램 분석부(124)는 빈도수가 n(여기서, n은 10미만의 양의 정수)%인 최저 계조 레벨에 대응되는 최소 휘도 성분(Ymin)과, 빈도수가 n(여기서, n은 10미만의 양의 정수)%인 최고 계조 레벨에 대응되는 최대 휘도 성분(Ymax)을 산출한다.
인지적 밝기 계산부(126)는 인간의 밝기 인지 특성을 기반으로 입력 영상의 저계조의 분포 정도를 나타내는 인지적 어둠 영상 레벨(Perceived Darkness Picture Level; 이하, PDPL이라 함)과, 인간의 밝기 인지 특성을 기반으로 입력 영상의 고계조 분포 특성을 나타내는 인지적 밝음 영상 레벨(Perceived Brigntness Picture Level; 이하, PBPL이라 함)을 산출한다. 여기서, 저계조 및 고계조는 표시 장치의 특성(예를 들어, 크기, 구동 전원, 수명 등) 및 표시 장치의 사용 용도 등에 따라서 달라진다.
인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)은 수학식 2와 같이 입력 영상의 각 입력 계조(Grayij)와, 히스토그램 분석부(124)에서 생성된 최대 휘도 성분(Ymax)을 이용하여 산출한다.
Figure 112016035563418-pat00002
여기서, 수학식 2에서 입력 계조값(Grayij)이 낮아질수록(저계조일수록), 가중치(Ymax-Grayij)는 커지지만, 수학식 2의 분모값이 커져, 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)은 낮아진다. 그리고, 입력 계조값(Grayij)이 높아질수록(고계조일수록), 가중치(Ymax-Grayij)는 작아지지만, 수학식 2의 분모값이 작아져, 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)은 높아진다.
따라서, 인지적 밝기 정도를 나타내는 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)이 낮을수록 한 프레임의 입력 영상에서 저계조의 비율이 높은 것을 의미하며, 인지적 밝기 정도를 나타내는 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)이 높을수록 한 프레임의 입력 영상에서 저계조의 비율이 낮은 것을 알 수 있다.
인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)은 수학식 3과 같이 입력 영상의 각 입력 계조(Grayij)를 통해 산출한다.
Figure 112016035563418-pat00003
여기서, 수학식 3에서 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)은 입력계조값(Grayij)의 제곱에 비례한다. 따라서, 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)이 낮을수록 한 프레임의 입력 영상에서 고계조 비율이 낮은 것을 의미하며, 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)이 높을수록 한 프레임의 입력 영상의 밝은 영역에서 고계조의 비율이 높은 것을 알 수 있다.
또한, 수학식 3에서 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)의 분자값은 입력 계조값의 제곱에 비례하므로, 각 입력 계조에 대응되는 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)은 입력 계조에 비해 커진다. 따라서, 인접 계조들 간의 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)의 차이가 커지므로, 인접한 입력 계조 간의 밝기 성분이 강조된다.
차등 쉬프트부(128)는 각 입력 계조(Grayin)별로 수학식 4에 의해 산출된 쉬프트 상수(C(shift))만큼 네거티브 방향으로 쉬프트한다.
즉, 입력계조(Grayin)가 최소 휘도 성분(Ymin)보다 크고 최대 휘도 성분(Ymax)보다 작은 값인 경우, 각 입력계조에서 수학식 4에서 산출된 쉬프트 상수(C(shift))만큼 빼주므로, 입력 영상은 각 입력 계조별로 저계조쪽으로 차등 쉬프트하게 된다.
Figure 112016035563418-pat00004
수학식 4에서 α는 실험적인 상수 인자로서, 0보다 크고 2보다 작은 값을 가진다.
또한, 입력계조(Grayin)가 최소 휘도 성분(Ymin)보다 작은 경우, 입력 계조(Grayin)에는 최소 휘도 성분(Ymin)과 동일한 값을 대입하므로, 쉬프트 상수(C(shift))는 최대값(α×PDPL)을 가지게 된다. 이에 따라, 입력계조(Grayi)가 최소 휘도 성분(Ymin)보다 작은 경우에는 입력 계조값은 최소계조값(0계조값)으로 쉬프트된다.
그리고, 입력계조(Grayin)가 최대 휘도 성분(Ymax)보다 큰 경우, 입력 계조(Grayi)에는 최대 휘도 성분(Ymax)과 동일한 값을 대입하므로, 쉬프트 상수(C(shift))는 0의 값을 가지게 된다. 이에 따라, 입력 계조(Grayin)가 최대 휘도 성분(Ymax)보다 큰 경우에는 저계조쪽으로 쉬프트가 이루어지지 않고 원래의 입력 계조를 그대로 유지할 수 있으므로 최대 계조가 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 수학식 4와 같이, 쉬프트 상수(C(shift))는 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)에 비례한다. 따라서, 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)이 작은 영상일 경우, 저계조쪽으로의 쉬프트 상수(C(shift))가 작아 저계조의 포화되는 정도를 줄일 수 있다. 그리고, 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)이 큰 영상일 경우, 영상의 밝기 특성을 감안하여 적정하게 쉬프트되므로 영상의 히스토그램이 가지는 분포 특성을 유지할 수 있다.
차등 확장부(132)는 차등 게인(PXL gain)을 기초로, 저계조로 쉬프트된 입력 영상의 계조를 고계조 방향으로 확장시킨다. 즉, 수학식 5와 같이 인지적 밝음 영상 레벨 함수(f(PBPL))과, 인지적 특성을 반영한 계조별 입력게인(gain LUT)과, 게인 상수(β)를 승산하여 각 입력 계조별 차등 게인(PXL gain)을 산출한다. 여기서, 게인 상수(β)는 차등 게인(PXL gain)의 스케일을 조절하기 위한 상수이며, 인지적 밝음 영상 레벨 함수(f(PBPL))는 인지적 밝음 영상 레벨을 변수로 포함하는 함수이다. 그리고, 각 계조별 입력게인(LUTgain))은 각 입력 계조별로 맵핑된 정규화된 게인값으로서, 룩 업 테이블(134)에 저장되어 있다.
Figure 112016035563418-pat00005
이러한 수학식 5를 통해, 입력 계조별 차등 게인(PXL gain)은 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)이 임계치보다 낮은 어두운 영상일 때 영상의 전반적인 밝기 및 계조 표현력을 향상시키기 위해 큰 값이 산출되고, 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)이 임계치보다 높은 밝은 영상일 때 고계조가 포화되지 않을 정도로 작은 값이 산출된다. 특히, 입력 계조별 차등 게인(PXL gain)은 입력 영상의 인지적 밝기가 높아 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)이 임계치보다 높은 영상인 경우 고계조로 갈수록 적게 결정되고, 입력 계조별 차등 게인(PXL gain)은 입력 영상의 인지적 밝기가 낮아 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)이 임계치보다 낮은 영상인 경우 저계조로 갈수록 크게 결정된다. 여기서, 임계치는 표시 장치의 특성(예를 들어, 크기, 구동 전원, 수명 등) 및 표시 장치의 사용 용도 등에 따라서 달라진다. 이와 같이 산출된 차등 게인(PXL gain)을 저계조로 쉬프트된 입력 계조에 적용함으로써 출력 데이터(RGB')의 출력 계조가 결정된다. 예를 들어, 입력 계조가 저계조인 경우, 입력 계조에 상대적으로 큰 차등 게인(PXL gain)이 적용되므로 고계조 방향으로 크게 확장된 출력 계조가 결정된다. 이에 따라, 입력 영상 대비 출력 영상의 저계조 빈도수가 낮아져 영상의 전반적인 밝기가 향상되므로 시인성이 높아진다. 그리고, 입력 계조가 고계조인 경우, 입력 계조에 상대적으로 작은 차등 게인(PXL gain)이 적용되므로 고계조 방향으로 작게 확장된 출력 계조가 결정된다. 이에 따라, 입력 영상 대비 출력 영상의 고계조 빈도수의 변동량이 작아져 고계조의 뭉침 현상을 최소화할 수 있고, 고계조 표현력을 유지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이며, 도 1에 도시된 영상 처리 회로를 결부하여 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 휘도 성분 추출부(122)에 현재 프레임의 영상 데이터가 입력되면, 그 영상 데이터로부터 휘도 성분(Y)을 추출한다(S11단계).
휘도 성분 추출부(1222)에서 추출된 한 프레임의 휘도 성분(Y)을 분석하여 히스토그램 분석부(124)는 각 프레임의 히스토그램을 생성한다. 그리고, 히스토그램 분석부는 생성된 히스토그램으로부터 최대 휘도 성분(Ymax)과 최소 휘도 성분(Ymin)을 산출한다(S12단계).
그런 다음, 수학식 2와 같이 입력 영상의 각 입력 계조(Grayij)와, 히스토그램 분석부에서 생성된 최대 휘도 성분(Ymax)을 이용하여 인지적 어둠 영상 레벨값(PDPL)과, 수학식 3과 같이 입력 영상의 각 입력 계조(Grayij)를 통해 인지적 밝음 영상 레벨값(PBPL)을 산출한다(S13단계).
그런 다음, 각 입력 계조(Grayin)별로 수학식 4에 의해 산출된 쉬프트 상수(C(shift))만큼 각 입력 계조를 저계조 방향으로 쉬프트한다(S14단계).
그런 다음, 각 입력 계조별로 수학식 5와 같이 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)과, 인지적 특성을 반영한 계조별 게인과, 게인 상수를 승산하여 각 입력 계조별 차등 게인값을 산출하고, 그 산출된 차등 게인값과, 입력 영상 데이터의 계조값을 연산한다. 이에 따라, 입력 계조에 따른 차등 게인값을 가지고 고계조 방향으로 히스토그램이 확장된 출력 데이터(RGB')를 생성한다(S15,S16단계).
도 3은 본 발명에 따른 영상 처리 방법에 있어서, 입력 영상에 대한 입력 데이터와 출력 데이터 각각의 히스토그램 및 영상 변화를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 입력 영상에 대한 각 입력 계조의 히스토그램 분포를 저계조 방향으로 차등 쉬프트함으로써 영상이 어두워진다. 즉, 인지적 어둠 영상 레벨이 작은 영상의 경우, 쉬프트 정도를 작게 하여 저계조의 포화되는 정도를 줄인다. 그리고, 인지적 어둠 영상 레벨이 큰 영상의 경우, 적정량의 쉬프트 정도를 가지게 하여 영상의 히스토그램이 가지는 분포 특성을 유지하도록 한다. 이에 따라, 출력 계조는 저계조쪽으로 쉬프트되므로, 입력 계조 대 출력 계조는 도 4a에 도시된 그래프가 얻어진다.
저계조 방향으로 쉬프트된 입력 영상을 고계조 방향으로 차등 확장함으로써 영상의 전반적 밝기가 향상된다. 이에 따라, 출력 계조는 고계조쪽으로 확장되므로, 입력 계조 대 출력계조는 도 4b에 도시된 그래프가 얻어진다. 이와 같이, 입력 계조별로 인지적 밝음 영상 레벨에 비례하는 차등적 게인을 가지고 고계조 방향으로 히스토그램을 확장시킴으로써 고계조 표현을 유지하면서 영상의 전반적인 밝기를 개선할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 입력 영상의 저계조 분포도가 반영된 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)을 기준으로 각 계조별로 저계조 방향으로 차등 쉬프트한 후, 입력 영상의 고계조 분포도가 반영된 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)을 기준으로 각 계조별로 고계조 방향으로 차등 확장한다. 이에 따라, 본 발명은 저계조 방향으로 차등 쉬프트하므로 저계조의 들뜸 현상을 최소화하면서 영상의 밝기 특성에 따라 저계조 표현력이 향상되고, 고계조의 히스토그램이 확장되므로 고계조의 뭉침 현상을 최소화하면서 영상의 전반적 밝기를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 감마 조절이 아닌 각 입력 영상의 입력 데이터 값의 조절을 통해 출력 데이터를 보상하게 된다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 입력 영상의 계조 분포에 따른 히스토그램 및 영상 변화를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 입력 영상이 저계조에 밀집한 경우, 입력 계조별로 차등 쉬프트한 후, 차등 확장함으로써 출력 영상은 입력 영상에 비해 저계조의 분포가 넓어져 저계조의 표현력이 향상된다.
도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이 입력 영상이 전계조에 균일하게 분포된 경우, 입력 계조별로 차등 쉬프트한 후, 차등 확장함으로써 출력 영상은 입력 영상에 비해 저계조 및 고계조의 분포가 넓어져 색재현력이 향상된다.
도 5e 및 도 5f에 도시된 바와 같이 입력 영상이 고계조에 과도하게 분포된 경우, 입력 계조별로 차등 쉬프트한 후, 차등 확장함으로써 출력 영상은 입력 영상에 비해 고계조의 표현을 유지하면서 영상의 전반적인 밝기가 향상된다.
도 6은 본 발명에 따른 영상 처리 회로를 이용한 표시 장치의 감마 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 Snaking Constant Pixel Level(SCPL) 패턴을 이용하여 감마 측정한 결과, 본 발명은 인간의 밝기 인지 특성을 기초로 영상을 판단하기 때문에 밝기에 따라 다른 감마 특성을 가진다. 특히, 도 6에 도시된 SCPL 패턴을 변화시키면 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)과 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)을 고정하고 평균 영상 레벨(APL)을 변화하거나, 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)과 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)을 변화시키고 평균 영상 레벨(APL)을 고정하는 패턴을 형성할 수 있다. 이 경우, 본원 발명은 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)과 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)을 고정하고 평균 영상 레벨(APL)을 변화시킨 패턴에서, 측정된 입력 계조 및 출력 계조의 관계가 모두 동일하다. 또한, 본원 발명은 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)과 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)을 변화시키고 평균 영상 레벨(APL)을 고정하는 패턴에서, 측정된 입력 계조 및 출력 계조의 관계가 계속 달라지게 된다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상 처리 회로를 나타내는 블럭도이다.
도 7에 도시된 영상 처리 회로는 휘도 성분 추출부(122), 히스토그램분석부(124), 인지적 밝기 계산부(126), 차등 확장부(132), 룩 업 테이블(134) 및 로컬 오버 드라이버(136)를 구비한다. 도 7에 도시된 휘도 성분 추출부(122), 히스토그램분석부(124), 인지적 밝기 계산부(126), 차등 확장부(132), 룩 업 테이블(134)은 도 1에 도시된 휘도 성분 추출부(122), 히스토그램분석부(124), 인지적 밝기 계산부(126), 차등 확장부(132), 룩 업 테이블(134)과 동일한 구성요소이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
로컬 오버 드라이버(136)는 차등 확장부(132)를 통해 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)을 기준으로 계조별로 차등 게인이 적용된 단일 프레임의 입력 영상 중 임계 계조 이상의 고계조의 휘도를 선택적으로 높이고 임계 계조 미만의 저/중계조의 휘도를 그대로 유지하도록 한다.
이를 위해, 로컬 오버 드라이버(136)가 액정 표시 장치에 적용되는 경우, 로컬 오버 드라이버(136)는 도 8에 도시된 바와 같이 고계조가 구현되는 서브 화소에 광을 공급하는 광원 블록(LB)이 저/중계조가 구현되는 서브 화소에 광을 공급하는 광원 블록(LB)보다 밝은 휘도를 낼 수 있도록 하는 휘도 제어 신호(HCS)를 생성하여 백라이트 드라이버(140)로 공급한다. 백라이트 드라이버(140)는 휘도 제어 신호(HCS)에 응답하여 고계조를 구현하는 영역에 배치된 광원들이 저/중계조를 구현하는 영역에 배치된 광원들보다 많은 개수가 점등되도록 다수의 광원 블록들(LB)을 구동한다. 여기서, 다수의 광원 블록(LB) 각각은 제1 및 제2 광원들(L1,L2)을 구비한다. 제1 광원들(L1)의 선택 점등을 통해서 제1 피크 휘도를 구현할 수 있으며, 제1 및 제2 광원들(L1,L2)의 전체 점등을 통해 액정 표시 장치는 제1 피크 휘도보다 높은 제2 피크 휘도를 구현할 수 있다. 여기서, 제1 피크 휘도는 표시 장치의 소비전력 및 수명 특성을 고려하여 설정된 전형적인(typical) 최대 휘도이며, 제2 피크 휘도는 각 표시 장치가 구현할 수 있는 최대 휘도이다.
이에 따라, 백라이트 드라이버(140)는 로우 논리의 휘도 제어 신호(HCS)에 응답하여 저/중계조를 구현하는 서브 화소들(SP)에 광을 공급하는 광원 블록(LB)의 제2 광원들(L2)을 소등하고 제1 광원들(L1)을 선택적으로 점등한다. 점등된 제1 광원(L1)에서 생성된 광을 이용하여 저/중계조를 구현하는 서브 화소들(SP)은 해당 계조에 대응하는 휘도, 즉 제1 피크 휘도보다 낮은 휘도를 구현할 수 있다. 그리고, 백라이트 드라이버(136)는 고계조를 구현하는 서브 화소들(SP)에 광을 공급하는 광원 블록의 제1 및 제2 광원들(L1,L2)을 점등한다. 점등된 제1 및 제2 광원(L1,L2)에서 생성된 광을 이용하여 고계조를 구현하는 서브 화소들(SP)은 제1 피크 휘도보다 높은 제2 피크 휘도까지 구현할 수 있어 고계조의 계조 분포를 확장시킬 수 있다.
이외에도 로컬 오버 드라이버(136)가 액정 표시 장치에 적용되는 경우, 로컬 오버 드라이버(136)는 고계조가 구현되는 서브 화소(SP)에 광을 공급하는 광원 블록(LB)과 저/중계조가 구현되는 서브 화소(SP)에 광을 공급하는 광원 블록(LB)의 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation; PWM) 신호를 조절할 수도 있다. 즉, 로컬 오버 드라이버(136)는 고계조가 구현되는 서브 화소(SP)에 광을 공급하는 광원 블록(LB)의 점등 시간이 저/중계조가 구현되는 서브 화소(SP)에 광을 공급하는 광원 블록(LB)의 점등 시간보다 증가시키기 위한 로컬 디밍값에 대응하는 PWM신호를 생성하여 백라이트 드라이버(140)에 공급한다. 백라이트 드라이버(140)는 각 광원 블록(LB)별 로컬 디밍값 에 응답하여 고계조를 구현하는 영역에 배치된 광원들이 저/중계조를 구현하는 영역에 배치된 광원들보다 긴 시간동안 점등되도록 다수의 광원 블록들(LB)을 구동한다. 이에 따라, 점등 시간이 상대적으로 짧은 광원 블록(LB)에서 생성된 광을 이용하여 저/중계조가 구현되는 서브 화소들(SP)은 그 계조에 해당하는 전형 휘도를 구현할 수 있다. 그리고, 점등 시간이 상대적으로 긴 광원 블록(LB)에서 생성된 광을 이용하여 고계조가 구현되는 서브 화소들(SP)은 제2 피크 휘도까지 구현할 수 있어 고계조의 계조 분포를 확장시킬 수 있다.
또한, 로컬 오버 드라이버(136)가 유기 발광 표시 장치에 적용되는 경우, 로컬 오버 드라이버(136)는 임계 계조 이상의 고계조의 영상 데이터에 선택적으로 다른 게인값을 적용함으로써 임계 계조 이상의 고계조의 영상 데이터를 변조한다. 변조된 고계조 영역의 영상 데이터가 공급된 서브 화소(SPB)에는 도 9에 도시된 바와 같이 제2 피크 휘도까지 구현할 수 있도록 상대적으로 과전류(Overcurrent)가 인가되어 과구동되고, 저/중계조 영역에 해당하는 서브 화소(SPA)에는 전형 휘도에 대응하는 기준 전류가 인가됨으로써 전형 구동된다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이며, 도 7에 도시된 영상 처리 회로를 결부하여 설명하기로 한다.
도 10에 도시된 휘도 성분 추출부(122)에 단일 프레임의 영상 데이터가 입력되면, 그 영상 데이터로부터 휘도 성분(Y)을 추출한다. 추출된 한 프레임의 휘도 성분(Y)을 분석하여 히스토그램 분석부(124)는 각 프레임의 히스토그램을 생성한다. 그리고, 히스토그램 분석부는 생성된 히스토그램으로부터 최대 휘도 성분(Ymax)과 최소 휘도 성분(Ymin)을 산출한다. 그런 다음, 수학식 3과 같이 입력 영상의 각 입력 계조(Grayij)를 통해 인지적 밝음 영상 레벨값(PBPL)을 산출한다(S13단계). 그런 다음, 각 입력 계조별로 수학식 5와 같이 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)과, 인지적 특성을 반영한 계조별 게인과, 게인 상수를 승산하여 각 입력 계조별 차등 게인값을 산출하고, 그 산출된 차등 게인값과, 입력 영상 데이터의 계조값을 연산한다. 이에 따라, 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)을 기준으로 계조별로 차등적으로 게인값이 적용되어 고계조 방향으로 히스토그램이 확장된 영상 데이터를 생성한다(S21단계). 고계조 방향으로 히스토그램이 확장된 단일 프레임의 영상의 입력 계조가 임계 계조 이상인 경우(S22단계), 입력 계조에 해당하는 구동 소자(예를 들어, 액정셀 또는 발광셀) 또는 백라이트 유닛을 로컬 오버 구동(S23단계)한다. 그리고, 고계조 방향으로 히스토그램이 확장된 단일 프레임의 영상의 입력 계조가 임계 계조 미만인 경우, 입력 계조에 해당하는 구동 소자(예를 들어, 액정셀 또는 발광셀) 또는 백라이트 유닛을 전형 구동한다(S24단계). 이에 따라, 저/중계조에서는 전형 휘도의 감마 커브를 따라 입력 계조에 해당하는 휘도를 그대로 유지하고, 고계조에서는 발광 소자(액정 표시 장치의 백라이트 유닛 또는 유기 발광 표시 장치의 발광셀)의 오버구동을 통해 전형 휘도의 제1 피크 휘도보다 높은 제2 피크 휘도까지 구현할 수 있어 고계조 표현력이 향상된 영상이 구현된다(S25단계).
이와 같이, 본 발명에서는 입력 영상 내 국부적인 밝은 영역에 대해서만 휘도를 계조에 대하여 선형적으로 증가시킬 수 있으므로, 고계조 영역에서의 계조 분포가 확장되어 계조 표현력이 향상된다. 또한, 본 발명에서는 입력 영상 내 국부적인 밝은 영역에 대해서만 과구동하므로, 전체 영역을 과구동하는 것에 대비 소비전력을 절감하고 수명이 감소되는 것을 방지할 수 있다. 도 11은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 영상 처리 회로를 나타내는 블럭도이다.
도 11에 도시된 영상 처리 회로는 휘도 성분 추출부(122), 히스토그램분석부(124), 인지적 밝기 계산부(126), 차등 확장부(132), 룩 업 테이블(134) 및 글로벌 오버 드라이버(138)를 구비한다. 도 11에 도시된 휘도 성분 추출부(122), 히스토그램분석부(124), 인지적 밝기 계산부(126), 차등 확장부(132), 룩 업 테이블(134)은 도 1에 도시된 휘도 성분 추출부(122), 히스토그램분석부(124), 인지적 밝기 계산부(126), 차등 확장부(132), 룩 업 테이블(134)과 동일한 구성요소이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
글로벌 오버 드라이버(138)는 차등 확장부(132)를 통해 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)을 기준으로 입력 계조별 차등 게인이 적용된 단일 프레임의 입력 영상 중 임계 계조 이상의 고계조의 휘도를 선택적으로 높이고 임계 계조 미만의 저/중계조의 휘도를 그대로 유지하도록 한다.
이를 위해, 글로벌 오버 드라이버(138)가 액정 표시 장치에 적용되는 경우, 글로버 오버 드라이버(138)는 도 12에 도시된 바와 같이 단일 프레임의 입력 영상 내에 임계 계조 이상의 고계조가 포함된 경우, 임계 계조 이상의 고계조가 포함되지 않을 때보다 밝은 휘도를 낼 수 있도록 하는 휘도 제어 신호(HCS)를 생성하여 백라이트 드라이버(140)로 공급한다. 백라이트 드라이버(140)는 휘도 제어 신호(HCS)에 응답하여 단일 프레임의 입력 영상 내에 임계 계조 이상의 고계조 영상이 미포함된 경우일 때보다 임계 계조 이상의 고계조 영상이 포함된 경우 많은 개수의 광원들이 점등되도록 다수의 광원 블록들(LB)을 구동한다. 즉, 백라이트 드라이버(140)는 로우 논리의 휘도 제어 신호(HCS)에 응답하여 단일 프레임의 입력 영상이 임계 계조 미만의 저/중계조로 이루어진 경우, 광원 블록(LB)의 제2 광원들(L2)을 소등하고 제1 광원들(L1)을 선택적으로 점등한다. 점등된 제1 광원(L1)에서 생성된 광을 이용하여 저/중계조로 이루어진 단일 프레임의 입력 영상에 해당하는 휘도를 구현한다. 그리고, 백라이트 드라이버(136)는 하이 논리의 휘도 제어 신호(HCS)에 응답하여 단일 프레임의 입력 영상에 임계 계조 이상의 고계조가 포함된 경우, 광원 블록의 제1 및 제2 광원들(L1,L2)을 점등한다. 점등된 제1 및 제2 광원(L1,L2)에서 생성된 광을 이용함으로써 제1 광원(L1)에 의해서 생성된 광을 이용할 때보다 액정 표시 장치는 전체적으로 i(여기서, i는 1보다 큰 양의 정수)배 휘도가 높아진다.
이외에도 글로벌 오버 드라이버(138)가 액정 표시 장치에 적용되는 경우, 글로벌 오버 드라이버(138)는 단일 프레임의 입력 영상에 임계 계조 이상의 고계조가 포함된 경우, 점등 시간이 증가된 로컬 디밍값에 대응하는 PWM신호를 생성하여 백라이트 드라이버(140)에 공급한다. 백라이트 드라이버(140)는 단일 프레임의 입력 영상에 임계 계조 이상의 고계조가 포함된 경우, PWM신호에 응답하여 광원들의 점등 시간을 증가시킨다. 그리고, 백라이트 드라이버는 단일 프레임의 입력 영상에 임계 계조 이상의 고계조가 포함되지 않은 경우, PWM신호에 응답하여 광원들의 점등 시간을 단일 프레임의 입력 영상에 임계 계조 이상의 고계조가 포함된 경우보다 감소시킨다. 이에 따라, 단일 프레임의 입력 영상에 임계 계조 이상의 고계조가 포함된 경우, 액정 표시 장치는 도 13에 도시된 바와 같이 전체적으로 i(여기서, i는 1보다 큰 양의 정수)배 휘도가 높아진다.
또한, 글로벌 오버 드라이버(138)가 유기 발광 표시 장치에 적용되는 경우, 글로벌 오버 드라이버(138)는 단일 프레임의 영상 데이터 전체에 동일한 프레임 게인값을 적용함으로써 단일 프레임의 영상 데이터를 변조한다. 변조된 영상 데이터가 공급된 전체 서브 화소들(SP)에는 제2 피크 휘도까지 구현할 수 있도록 상대적으로 과전류(Overcurrent)가 인가되어 과구동됨으로써 유기 발광 표시 장치는 도 13에 도시된 바와 같이 전체적으로 i(여기서, i는 1보다 큰 양의 정수)배 휘도가 높아진다.
그리고, 글로벌 오버 드라이버(138)는 임계 계조 이상의 저/중간 계조에서 제2 룩업 테이블(148)에 저장된 제1 감마 커브(C1)를 선택하고, 임계 계조 이상의 고계조에서 제2 룩업 테이블(148)에 저장된 제2 감마 커브(C2)를 선택한다. 여기서, 제1 감마 커브(C1)는 과구동시의 제3감마 커브(C3)보다 하향된 감마 커브로서, 도 14에 도시된 바와 같이 전형 구동시 제1 피크 휘도(P1)까지 구현할 수 있는 전형적인 감마 커브이다. 제2 감마 커브(C2)는 임계 계조(Gc)의 휘도에서부터, 과구동시의 피크 휘도인 제2 피크 휘도(P2)까지 선형적으로 증가하는 감마커브이다. 한편, 글로벌 오버 드라이버(138)는 임계 계조 이상의 고계조에서 과구동시의 제3감마 커브(C3)를 선택하면, 제1 감마 커브(C1)와 제3 감마 커브(C3) 간의 휘도 단차가 커 사용자의 눈에 인식되는 문제점이 있다.
선택된 제1 및 제2 감마 커브(C1,C2)를 기초로 글로벌 오버 드라이버(138)는 영상 데이터를 보정하여 출력한다. 이에 따라, 본원 발명에서는 임계 계조 미만의 저/중계조에서 전형 감마 커브인 제1 감마 커브(C1)를 적용하여 저/중간 계조에서 전형 휘도를 그대로 유지하고, 임계 계조 이상의 고계조에서 선형적으로 증가하는 제2 감마 커브(C2)를 적용하여 고계조에서 제2 피크 휘도까지 구현할 수 있도록 한다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이며, 도 11에 도시된 영상 처리 회로를 결부하여 설명하기로 한다. 한편, 도 15에 도시된 제31 단계는 도 10에 도시된 제21 단계와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 15에 도시된 바와 같이, 고계조 방향으로 히스토그램이 확장된 단일 프레임의 영상의 입력 계조가 임계 계조 이상인 경우(S32단계), 입력 계조에 해당하는 구동 소자(예를 들어, 액정셀 또는 발광셀) 또는 백라이트 유닛을 글로벌 오버 구동(S33단계)한다. 즉, 임계 계조 이상의 고계조에서는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛의 휘도를 전체적으로 높이거나, 유기 발광 표시 장치의 발광셀의 휘도를 전체적으로 높인 다음, 전형 휘도의 제1 피크 휘도보다 높은 제2 피크 휘도까지 구현할 수 있는 제2 감마 커브를 이용하여 영상 데이터를 변조한다.
그리고, 고계조 방향으로 히스토그램이 확장된 단일 프레임의 영상의 입력 계조가 임계 계조 미만인 경우, 입력 계조에 해당하는 구동 소자(예를 들어, 액정셀 또는 발광셀) 또는 백라이트 유닛을 글로벌 전형 구동한다(S34단계). 즉, 임계 계조 미만의 저/중계조에서는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛의 휘도를 전체적으로 높이거나, 유기 발광 표시 장치의 발광셀의 휘도를 전체적으로 높인 다음, 저/중계조에서는 전형 휘도를 구현할 수 있는 제1 감마 커브를 따라 입력 계조에 해당하는 휘도를 그대로 유지한다. 이와 같이, 저/중계조에서는 전형 휘도의 감마 커브를 따라 입력 계조에 해당하는 휘도를 그대로 유지하고, 고계조에서는 제2 감마 커브를 따라 제2 피크 휘도까지 구현할 수 있어 고계조 표현력이 향상된 영상이 구현된다(S35단계).
도 16은 본 발명에 따른 영상 처리 회로를 가지는 표시 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시 장치는 표시 패널(100)과, 표시 패널(100)을 구동하는 데이터 드라이버(108) 및 게이트 드라이버(106)를 포함하는 패널 구동부와, 패널 구동부를 제어하는 타이밍 컨트롤러(130)를 구비한다.
표시 패널(100)은 다수의 화소들이 배열된 화소 어레이를 포함한다. 화소 어레이는 데이터 전압이 공급되는 데이터 라인들(DL), 데이터 라인들(DL)과 교차하고 게이트 펄스(또는 스캔펄스)가 공급되는 게이트 라인들(또는 스캔 라인들, GL), 및 데이터 라인들(DL)과 게이트 라인들(GL)의 교차에 의해 정의된 매트릭스 형태로 배치되는 화소들을 포함한다. 화소들 각각은 하나 이상의 TFT와 커패시터를 포함할 수 있다. 이러한 표시 패널(100)로는 액정 표시 패널이나 유기 전계 발광 표시 패널 등이 적용될 수 있다.
데이터 드라이버(108)는 타이밍 컨트롤러(130)로부터의 데이터 제어 신호에 응답하여 타이밍 컨트롤러(130)로부터의 과구동 데이터를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여 각 게이트 라인(GL)이 구동될 때마다 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
게이트 드라이버(106)는 타이밍 컨트롤러(130)로부터의 게이트 제어 신호에 응답하여 표시 패널(100)의 게이트 라인(GL)을 순차 구동한다. 게이트 드라이버(106)는 각 게이트 라인(GL)의 해당 스캔 기간마다 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 다른 게이트 라인(GL)이 구동되는 나머지 기간에는 게이트 오프 전압을 공급한다.
타이밍 컨트롤러(130)는 호스트 컴퓨터(50)으로부터 입력된 다수의 동기 신호, 즉 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 이네이블 신호, 도트 클럭을 이용하여 데이터 드라이버(108)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호(DCS)와, 게이트 드라이버(106)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호(GCS)를 생성한다. 타이밍 컨트롤러(130)는 생성된 데이터 제어 신호(DCS) 및 게이트 제어 신호(GCS)를 데이터 드라이버(108) 및 게이트 드라이버(106)로 각각 출력한다. 데이터 제어 신호(DCS)는 데이터 신호의 래치를 제어하는 소스 스타트 펄스 및 소스 샘플링 클럭과, 데이터 신호의 극성을 제어하는 극성 제어 신호와, 데이터 신호의 출력 기간을 제어하는 소스 출력 이네이블 신호 등을 포함한다. 게이트 제어 신호(GCS)는 게이트 신호의 스캐닝을 제어하는 게이트 스타트 펄스 및 게이트 쉬프트 클럭과, 게이트 신호의 출력 기간을 제어하는 게이트 출력 이네이블 신호 등을 포함한다.
타이밍 컨트롤러(130)는 호스트 시스템으로부터 입력된 영상 데이터를 신호 처리하여 데이터 드라이버(108)로 공급한다. 즉, 타이밍 컨트롤러(130)에 내장되는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 영상 처리 회로(120)는 입력 영상의 저계조 분포도가 반영된 인지적 어둠 영상 레벨(PDPL)을 기준으로 각 계조별로 저계조 방향으로 차등 쉬프트한 후, 입력 영상의 고계조 분포도가 반영된 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)을 기준으로 각 계조별로 고계조 방향으로 차등 확장함으로써 저계조 표현력이 향상되고, 영상의 밝기가 개선을 최대화할 수 있다. 이외에도 본 발명의 제2 및 제3 실시 예에 따른 영상 처리 회로(120)는 입력 영상의 고계조 분포도가 반영된 인지적 밝음 영상 레벨(PBPL)을 기준으로 각 입력 계조별로 차등 게인을 적용한 후, 임계 계조 이상의 고계조를 구현하는 영역과 대응하는 발광 소자를 과구동함으로써 고계조의 표현력이 향상된다. 한편, 영상 처리 회로(120)는 타이밍 컨트롤러(130)에 내장되는 것을 예로 들어 설명하였지만, 이외에도 타이밍 컨트롤러(130)와 데이터 드라이버(108) 사이에 위치하거나, 타이밍 컨트롤러(130)의 입력단에 위치할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
120: 영상 처리 회로 122 : 휘도 성분 추출부
124 : 히스토그램 분석부 126 : 인지적 밝기 계산부
128 : 차등 쉬프트부 132 : 차등 확장부
134 : 룩 업 테이블 136 : 로컬 오버 드라이버
138 : 글로벌 오버 드라이버

Claims (16)

  1. 입력 영상의 인지적 밝기 정도를 나타내는 인지적 어둠 영상 레벨과 인지적 밝음 영상 레벨을 산출하는 인지적 밝기 계산부와;
    상기 인지적 어둠 영상 레벨을 기준으로 입력 영상을 저계조 방향으로 쉬프트시키는 차등 쉬프트부와;
    상기 저계조 방향으로 쉬프트된 입력 영상을 상기 인지적 밝음 영상 레벨을 기준으로 계조별로 차등 게인을 적용하여 입력 영상을 고계조 방향으로 확장하는 차등 확장부;
    상기 입력 영상으로부터 휘도 성분을 추출하는 휘도 성분 추출부와;
    상기 휘도 성분을 분석하여 히스토그램을 생성하며, 생성된 히스토그램으로부터 최대 휘도 성분과 최소 휘도 성분을 추출하는 히스토그램 생성부를 구비하며,
    상기 인지적 밝기 계산부는 입력 계조와 상기 최대 휘도 성분을 기초로 상기 인지적 어둠 영상 레벨을 산출하고, 상기 입력 계조를 기초로 상기 인지적 밝음 영상 레벨을 산출하고,
    상기 차등 쉬프트부는
    상기 입력 계조가 상기 최소 휘도 성분보다 크고 최대 휘도 성분보다 작은 경우, 상기 입력 계조별로 다른 값을 가진 쉬프트 상수만큼 상기 입력계조에서 감산하여 저계조 방향으로 차등 쉬프트하며,
    상기 입력 계조가 상기 최소 휘도 성분보다 작은 경우, 상기 쉬프트 상수는 최대값을 가지게 되며,
    상기 입력 계조가 상기 최대 휘도 성분보다 큰 경우 상기 쉬프트 상수는 0의 값을 가지게 되며,
    상기 쉬프트 상수는 상기 인지적 어둠 영상 레벨에 비례하는 영상 처리 회로.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 영상의 저계조 비율이 높을수록 상기 인지적 어둠 영상 레벨은 낮고, 상기 입력 영상의 저계조비율이 낮을수록 상기 인지적 어둠 영상 레벨은 높으며,
    상기 입력 영상의 고계조 비율이 높을수록 상기 인지적 밝기 영상 레벨은 높고 상기 입력 영상의 고계조 비율이 낮을수록 상기 인지적 밝기 영상 레벨은 낮은 영상 처리 회로.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 차등 확장부는
    상기 입력 계조별로 다른 값을 가지는 입력 게인값과, 상기 인지적 밝음 영상 레벨의 곱에 비례하는 상기 차등 게인을 기초로 상기 저계조 방향으로 쉬프트된 입력 영상을 고계조 방향으로 확장하며,
    상기 차등 게인은
    상기 산출된 인지적 밝음 영상 레벨이 임계치보다 높은 경우, 고계조로 갈수록 작게 설정하고, 상기 산출된 인지적 밝음 영상 레벨이 임계치보다 낮은 경우, 저계조로 갈수록 크게 설정하는 영상 처리 회로.
  6. 영상을 표시하는 표시 패널과;
    상기 표시 패널에 표시될 영상 데이터를 처리하는 영상 처리 회로를 구비하며,
    상기 영상 처리 회로는
    입력 영상의 인지적 밝기 정도를 나타내는 인지적 어둠 영상 레벨과 인지적 밝음 영상 레벨을 산출하는 인지적 밝기 계산부와;
    상기 인지적 어둠 영상 레벨을 기준으로 입력 영상을 저계조 방향으로 쉬프트시키는 차등 쉬프트부와;
    상기 저계조 방향으로 쉬프트된 입력 영상을 상기 인지적 밝음 영상 레벨을 기준으로 계조별로 차등 게인을 적용하여 입력 영상을 고계조 방향으로 확장하는 차등 확장부와;
    상기 입력 영상으로부터 휘도 성분을 추출하는 휘도 성분 추출부와;
    상기 휘도 성분을 분석하여 히스토그램을 생성하며, 생성된 히스토그램으로부터 최대 휘도 성분과 최소 휘도 성분을 추출하는 히스토그램 생성부를 구비하며,
    상기 인지적 밝기 계산부는 입력 계조와 상기 최대 휘도 성분을 기초로 상기 인지적 어둠 영상 레벨을 산출하고, 상기 입력 계조를 기초로 상기 인지적 밝음 영상 레벨을 산출하고,
    상기 차등 쉬프트부는
    상기 입력 계조가 상기 최소 휘도 성분보다 크고 최대 휘도 성분보다 작은 경우, 상기 입력 계조별로 다른 값을 가진 쉬프트 상수만큼 상기 입력계조에서 감산하여 저계조 방향으로 차등 쉬프트하며,
    상기 입력 계조가 상기 최소 휘도 성분보다 작은 경우, 상기 쉬프트 상수는 최대값을 가지게 되며,
    상기 입력 계조가 상기 최대 휘도 성분보다 큰 경우 상기 쉬프트 상수는 0의 값을 가지게 되며,
    상기 쉬프트 상수는 상기 인지적 어둠 영상 레벨에 비례하는 표시 장치.
  7. 입력 영상의 인지적 밝기 정도를 나타내는 인지적 어둠 영상 레벨과 인지적 밝음 영상 레벨을 산출하는 단계와;
    상기 인지적 어둠 영상 레벨을 기준으로 입력 영상을 저계조 방향으로 쉬프트시키는 단계와;
    상기 저계조 방향으로 쉬프트된 입력 영상을 상기 인지적 밝음 영상 레벨을 기준으로 계조별로 차등 게인을 적용하여 입력 영상을 고계조 방향으로 확장하는 단계를 포함하고,
    상기 입력 영상으로부터 휘도 성분을 추출하는 단계와;
    상기 휘도 성분을 분석하여 히스토그램을 생성하며, 생성된 히스토그램으로부터 최대 휘도 성분과 최소 휘도 성분을 추출하는 단계를 더 포함하며,
    상기 인지적 어둠 영상 레벨은 상기 입력 계조와 상기 최대 휘도 성분을 기초로 산출되고, 상기 인지적 밝음 영상 레벨은 상기 입력 계조를 기초로 산출하고,
    상기 인지적 어둠 영상 레벨을 기준으로 입력 영상을 저계조 방향으로 쉬프트시키는 단계는
    상기 입력 계조가 상기 최소 휘도 성분보다 크고 최대 휘도 성분보다 작은 경우, 상기 입력 계조별로 다른 값을 가진 쉬프트 상수만큼 상기 입력계조에서 감산하여 저계조 방향으로 차등 쉬프트하며,
    상기 입력 계조가 상기 최소 휘도 성분보다 작은 경우, 최대값을 가지고, 상기 입력 계조가 상기 최대 휘도 성분보다 큰 경우 0의 값을 가지는 쉬프트 상수만큼 상기 입력계조에서 감산하여 저계조 방향으로 차등 쉬프트하며,
    상기 쉬프트 상수는 상기 인지적 어둠 영상 레벨에 비례하는 영상 처리 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 저계조 방향으로 쉬프트된 입력 영상을 상기 인지적 밝음 영상 레벨을 기준으로 고계조 방향으로 확장하는 단계는
    상기 입력 계조별로 다른 값을 가지는 입력 게인값과, 상기 인지적 밝음 영상 레벨의 곱에 비례하는 차등 게인을 기초로 상기 저계조 방향으로 쉬프트된 입력 영상을 고계조 방향으로 확장하며,
    상기 차등 게인은
    상기 산출된 인지적 밝음 영상 레벨이 임계치보다 높은 경우, 고계조로 갈수록 작게 설정하고, 상기 산출된 인지적 밝음 영상 레벨이 임계치보다 낮은 경우, 저계조로 갈수록 크게 설정하는 영상 처리 방법.
  11. 발광 소자에서 생성된 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널과;
    상기 표시 패널에 표시될 영상 데이터를 처리하는 영상 처리 회로를 구비하며,
    상기 영상 처리 회로는
    단일 프레임의 입력 영상의 인지적 밝기 정도를 나타내는 인지적 밝음 영상 레벨을 산출하는 인지적 밝기 계산부와;
    상기 인지적 밝음 영상 레벨을 기준으로 상기 입력 영상의 계조별로 차등 게인을 적용하여 입력 영상을 고계조 방향으로 확장하는 차등 확장부와;
    상기 고계조 방향으로 확장된 입력 영상 중 임계 계조 이상의 고계조를 구현하는 영역에 배치되는 상기 발광 소자를 과구동하는 오버 드라이버를 구비하고,
    상기 발광 소자는 상기 표시 패널인 액정 표시 패널의 배면에 배치되는 다수의 광원 블록 내에 포함되는 다수의 광원들이며,
    상기 오버 드라이버는 상기 단일 프레임의 입력 영상 중 임계 계조 이상의 고계조 영상 데이터가 포함된 경우, 상기 임계 계조 이상의 고계조 영상 데이터가 미포함된 경우보다 많은 개수 또는 긴 점등시간으로 상기 광원들을 점등되도록 하는 제어 신호를 생성하며,
    상기 오버 드라이버는 상기 고계조 방향으로 확장된 입력 영상 중 임계 계조 이상의 저/중계조에서 제1 피크 휘도를 구현하는 전형 감마 커브를 하향 적용하고 상기 고계조에서 상기 임계 계조의 휘도에서부터 제1 피크 휘도보다 높은 제2 피크 휘도까지 선형적으로 증가하는 감마 커브를 적용하여 데이터를 변조하는 표시 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 발광 소자에서 생성된 광을 이용하여 영상을 표시하는 표시 패널과;
    상기 표시 패널에 표시될 영상 데이터를 처리하는 영상 처리 회로를 구비하며,
    상기 영상 처리 회로는
    단일 프레임의 입력 영상의 인지적 밝기 정도를 나타내는 인지적 밝음 영상 레벨을 산출하는 인지적 밝기 계산부와;
    상기 인지적 밝음 영상 레벨을 기준으로 상기 입력 영상의 계조별로 차등 게인을 적용하여 입력 영상을 고계조 방향으로 확장하는 차등 확장부와;
    상기 고계조 방향으로 확장된 입력 영상 중 임계 계조 이상의 고계조를 구현하는 영역에 배치되는 상기 발광 소자를 과구동하는 오버 드라이버를 구비하고,
    상기 발광 소자는 상기 표시 패널인 유기 발광 표시 패널의 발광셀이며,
    상기 오버 드라이버는 상기 임계 계조 이상의 고계조를 구현하는 영역에 배치된 발광셀들에 과전류를 인가하며,
    상기 오버 드라이버는 상기 고계조 방향으로 확장된 입력 영상 중 임계 계조 이상의 저/중계조에서 제1 피크 휘도를 구현하는 전형 감마 커브를 적용하고 상기 고계조에서 상기 임계 계조의 휘도에서부터 제1 피크 휘도보다 높은 제2 피크 휘도까지 선형적으로 증가하는 감마 커브를 적용하여 데이터를 변조하는 표시 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 차등 게인은
    상기 산출된 인지적 밝음 영상 레벨이 임계치보다 높은 경우, 고계조로 갈수록 작게 설정하고, 상기 산출된 인지적 밝음 영상 레벨이 임계치보다 낮은 경우, 저계조로 갈수록 크게 설정하는 표시 장치.
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