KR102658314B1 - Data clipping apparatus and display device comprising the same - Google Patents

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Abstract

데이터 클리핑 장치 및 이를 포함하는 표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 입력 이미지를 표시하는 표시 패널, 표시 패널에 광을 공급하는 백라이트 및 입력 이미지의 문턱값을 이용하여 입력 이미지의 히스토그램을 생성하여 히스토그램 카운트 누적 방식을 이중으로 누적 카운트하는 이중 누적 메트릭을 통해 글로벌 게인을 생성하고, 입력 이미지의 아티팩트(artifact)가 인지되는 지점(Just Noticeable Difference: JND)의 SSIM(Structural SIMilarity) 값을 선정하여 SSIM 어노이언스를 예측한 후, 상기 SSIM 어노이언스와 상기 이중 누적 메트릭의 선형 관계를 이용하여 프레임 게인을 연산하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다.A data clipping device and a display device including the same are provided. The display device generates a histogram of the input image using a display panel that displays the input image, a backlight that supplies light to the display panel, and a threshold value of the input image, and the histogram count accumulation method is double accumulated through a double accumulation metric. After generating a global gain and predicting the SSIM annoyance by selecting the SSIM (Structural SIMilarity) value at the point (Just Noticeable Difference: JND) where an artifact of the input image is recognized, the SSIM annoyance and the double It includes a timing controller that calculates frame gain using a linear relationship of cumulative metrics.

Description

데이터 클리핑 장치 및 이를 포함하는 표시 장치{DATA CLIPPING APPARATUS AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}Data clipping device and display device including same {DATA CLIPPING APPARATUS AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 데이터 클리핑 장치 및 이를 포함하는 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a data clipping device and a display device including the same.

액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 이용되고 있는 표시 장치 중 하나로서, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다. A liquid crystal display is one of the most widely used display devices currently, and is a display device that adjusts the amount of light transmitted by applying voltage to an electrode to rearrange liquid crystal molecules in the liquid crystal layer.

일반적인 액정 표시 장치는 화상을 표시하는 액정 표시 패널과 액정 표시 패널에 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다. A typical liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel that displays an image and a backlight unit that provides light to the liquid crystal display panel.

백라이트 유닛은 광원들과 그 광원을 구동하기 위한 구동 회로를 구비한다. 이러한 백라이트 유닛의 소비 전력은 액정 표시 장치의 전체 소비 전력 대부분을 차지하고 있다.The backlight unit includes light sources and a driving circuit for driving the light sources. The power consumption of this backlight unit accounts for most of the total power consumption of the liquid crystal display device.

백라이트 유닛의 소비 전력을 줄이기 위해, 백라이트 디밍 방법이 이용되고 있다. 백라이트 디밍 방법에는 백라이트를 복수의 블록으로 분할한 후 블록별로 휘도를 제어하는 로컬 디빙 방법(Local Dimming Method)과 표시면 전체의 백라이트 휘도를 일괄적으로 낮추는 글로벌 디밍 방법(Global Dimming Method)이 있다. 그 중 글로벌 디밍 방법은 동적 콘트라스트(Dynamic contrast)를 개선할 수 있고 어떤 타입의 백라이트 유닛에도 적용될 수 있어 많이 이용되고 있다.To reduce power consumption of the backlight unit, a backlight dimming method is used. Backlight dimming methods include the Local Dimming Method, which divides the backlight into a plurality of blocks and controls the luminance for each block, and the Global Dimming Method, which lowers the backlight luminance of the entire display screen at once. Among them, the global dimming method is widely used because it can improve dynamic contrast and can be applied to any type of backlight unit.

글로벌 디밍 방법은, 앞서 설명한 바와 같이, 표시면 전체의 백라이트 휘도를 일괄적으로 낮추기 때문에 백라이트 휘도가 저하될 우려가 있다. 이에, 글로벌 디밍 방법은 백라이트의 휘도 저하를 보상하기 위해 화소 데이터의 계조 레벨(Gray Level)을 높여야 하는데, 데이터의 계조 보상에 한계가 있다. 예를 들어, 8bit 화소 데이터의 경우 그 화소 데이터의 최대 계조 레벨은 255이므로 그 이상으로 조절될 수 없다. 이에 따라, 글로벌 디밍 방법은 백라이트 유닛의 소비 전력은 감소시킬 수 있으나, 화소 데이터의 최대 계조 레벨 포화(Saturation)로 인하여 계조 레벨을 제대로 표현하지 못할 수 있다. As described above, the global dimming method lowers the backlight luminance of the entire display screen at once, so there is a risk that the backlight luminance may decrease. Accordingly, the global dimming method must increase the gray level of the pixel data to compensate for the decrease in luminance of the backlight, but there is a limit to the gray level compensation of the data. For example, in the case of 8-bit pixel data, the maximum gray level of the pixel data is 255, so it cannot be adjusted beyond that. Accordingly, the global dimming method can reduce the power consumption of the backlight unit, but the gray level may not be properly expressed due to saturation of the maximum gray level of the pixel data.

이를 해결하기 위해 입력 이미지에서 최상위 계조의 화소 데이터들을 미리 설정된 클립트 레이트(clipped rate)만큼 잘라내고, 백라이트의 최대 휘도를 제어하는 데이터 클리핑 방법이 있다. 여기서, 클립트 화소 데이터들은 최대 계조값의 제한으로 인하여 표현할 수 있는 밝기를 넘어간 화소 데이터들을 의미하고, 클립트 레이트는 클립트 화소 개수를 입력 이미지의 전체 화소 개수로 나눈 백분율 값이다.To solve this problem, there is a data clipping method that cuts out the highest gray level pixel data from the input image by a preset clipped rate and controls the maximum brightness of the backlight. Here, CLIP pixel data refers to pixel data that exceeds the brightness that can be expressed due to limitations in the maximum gray level value, and CLIP rate is a percentage value obtained by dividing the number of CLIP pixels by the total number of pixels in the input image.

글로벌 디밍 방법은 클립트 레이트를 결정한 후에 입력 이미지의 히스토그램(histogram)를 생성하여 해당 이미지에서 클립트될 계조 레벨을 결정하였다. The global dimming method determines the clipping rate and then generates a histogram of the input image to determine the gray level to be clipped in the image.

보다 상세히 설명하면, 기존의 글로벌 디밍 방법은 1) 이미지에 대한 히스토그램을 생성한 후, 2) 히스토그램에서 최상위 계조부터 화소 개수를 카운트하고, 3) 그 카운트 값이 미리 설정된 문턱값을 넘을 때까지 히스토그램에서 계조를 낮추면서 카운트를 반복하여 문턱값을 넘는 계조 직전의 계조를 프레임 최대값(frame max)으로 정한 후 4) 프레임 최대값이 정해지면 최상위 계조를 프레임 최대값으로 나눠 프레임 게인(frame gain)을 연산하여 5) 연산된 프레임 게인을 화소 데이터에 곱하여 화소 데이터를 변조함으로써 화소들의 휘도를 높이고, 백라이트 유닛의 최대 휘도를 낮추어 소비 전력을 낮추도록 구성된다.To explain in more detail, the existing global dimming method 1) generates a histogram for the image, 2) counts the number of pixels from the highest gray level in the histogram, and 3) dims the histogram until the count value exceeds a preset threshold. By repeating the count while lowering the gray level, the gray level just before the gray level that exceeds the threshold is set as the frame maximum value. 4) Once the frame maximum value is determined, the highest gray level is divided by the frame maximum value to obtain the frame gain. 5) The calculated frame gain is multiplied by the pixel data to modulate the pixel data to increase the brightness of the pixels and lower the maximum brightness of the backlight unit to reduce power consumption.

이와 같은 기존의 글로벌 디밍 방법은 클립트 화소의 개수가 많아질 우려가 있다. 이렇게 클립트 화소의 개수가 많으면 관찰자가 느낄 수 있는 클리핑 아티팩트(clipping artifact)가 많아져 화질 열화를 느낄 수 있다. 여기서, 아티팩트(artifact)란 영상에서 보고 싶지 않은 부분을 의미한다. 또한, 클리핑 아티팩트는 본원 출원인에 의해 출원된 특허 출원 10-2013-0118088(2013. 10. 02.)에서 제안된 어노이언스 레벨로 계산될 수 있다.This existing global dimming method has the risk of increasing the number of clipped pixels. If the number of clipped pixels is large, the number of clipping artifacts that can be felt by the viewer increases, which can lead to deterioration in image quality. Here, artifact refers to a part of the video that you do not want to see. Additionally, clipping artifacts can be calculated with the annoyance level proposed in patent application 10-2013-0118088 (2013. 10. 02.) filed by the applicant of this application.

이러한 문제점을 개선하기 위해 아티팩트의 레벨, 즉 어노이언스 레벨(annoyance level)의 뎁스 팩터(depth factor)와 윕스 팩터(width factor)를 모두 고려하여 프레임 게인을 가변하는 방법이 제안되었다. 여기서, 뎁스 팩터(depth factor)는 클리핑 아티팩트로 인하여 사람이 느끼는 화질 열화가 어느 수준인지 알려주는 지표이고, 윕스 팩터(width factor)는 클리핑 아티팩트로 인한 화질 열화가 어느 계조에서 느껴지는지 알려주는 지표이다. 그러나, 이 방법은 메모리 용량의 추가가 필요하고 연산양이 많다는 문제점이 있었다.To improve this problem, a method of varying the frame gain was proposed by considering both the depth factor and the width factor of the artifact level, that is, the annoyance level. Here, the depth factor is an indicator that indicates the level of image quality deterioration that a person feels due to clipping artifacts, and the width factor is an index that indicates at what gradation the image quality deterioration due to clipping artifacts is felt. . However, this method had the problem of requiring additional memory capacity and requiring a large amount of computation.

이러한 문제점을 개선하기 위해 본원 발명자들은 특허 출원 10-2014-0154650에서 히스토그램 카운트 누적 방식을 이중으로 누적 카운트한 후, 이중 누적 카운트 값을 이용하여 이미지에 따라 클리핑 아티팩트 수준을 구분하여 이미지 특성에 맞게 프레임 게인을 조절하는 이중 누적 메트릭(metric)을 제안하였다. In order to improve this problem, the present inventors used the histogram count accumulation method in patent application 10-2014-0154650 to double-accumulate the count, then use the double-accumulation count value to classify the level of clipping artifacts according to the image and frame according to the image characteristics. A dual cumulative metric to control gain was proposed.

이와 같은 이중 누적 메트릭은 클리핑 아티팩트의 뎁스 팩터와 윕스 팩터를 모두 고려할 수 있어 관찰자가 느끼는 화질 열화, 즉, 인지 시각 시스템(Human Visual System; '이하 HVS'라 함)의 어노이언스와 잘 부합되어 관찰자가 느끼는 화질 열화를 보다 정확하게 예측하여 프레임 게인을 조절할 수 있었다.This double cumulative metric can take into account both the depth factor and the whip factor of the clipping artifact, and thus matches well with the image quality deterioration felt by the observer, that is, the annoyance of the human visual system (hereinafter referred to as HVS), It was possible to more accurately predict the image quality deterioration felt by the user and adjust the frame gain.

그러나, HVS는 아티팩트의 정도를 느끼는 요소가 단순히 윕스와 뎁스의 양으로만 정량화되지 않고, 콘트라스트 센시비티(Contrast Sensivity)나 루미넌스 어댑테이션(Luminance Adaptation)과 같은 복잡한 특성을 모두 고려해야만 한다.However, in HVS, the factor for detecting the degree of artifact is not simply quantified by the amount of whips and depth, but all complex characteristics such as contrast sensitivity and luminance adaptation must be considered.

그러나, 이중 누적 메트릭은 클리핑 아티팩트의 뎁스 팩터와 윕스 팩터만 고려할 뿐 콘트라스트 센시비티나 루미넌스 어댑테이션을 모두 고려하지 않는 방식이기 때문에 관찰자는 여전히 화질 열화를 느낄 수 있는 문제점이 있다.However, since the double cumulative metric only considers the depth factor and sweep factor of the clipping artifact and does not consider contrast sensitivity or luminance adaptation, there is a problem in that the observer can still feel the image quality deterioration.

도 1a 및 도 1b는 이미지 샘플이고, 도 1c는 도 1a 및 도 1b의 이중 누적 메트릭과 HVS 어노이언스의 정합성을 실험한 결과이다. 보다 명확하게 도 1a는 이미지 1을 나타낸 도면이고, 도 1b는 이미지 2를 나타낸 도면이다.Figures 1A and 1B are image samples, and Figure 1C is the result of testing the consistency of the dual accumulation metrics of Figures 1A and 1B and HVS annoyance. More clearly, FIG. 1A is a diagram showing image 1, and FIG. 1B is a diagram showing image 2.

도 1c 및 아래의 [표 1]을 참조하면, 이미지 1과 이미지 2에는 이중 누적 메트릭이 동일하게 적용되었으나, HVS 어노이언스는 서로 다름을 알 수 있다. 예를 들어, 이중 누적 메트릭이 동일하게 2인 경우 이미지 1의 HVS 어노이언스는 4.981이고, 이미지 2의 HVS 어노이언스는 4.398로, 동일한 이중 누적 메트릭을 적용해도 이미지 별로 HVS 어노이언스가 상이함을 알 수 있다. Referring to FIG. 1C and [Table 1] below, it can be seen that the same dual accumulation metric was applied to image 1 and image 2, but the HVS annoyance was different. For example, if the double accumulation metric is the same as 2, the HVS annoyance of image 1 is 4.981, and the HVS annoyance of image 2 is 4.398. Even if the same double accumulation metric is applied, the HVS annoyance is different for each image. You can.

이중누적메트릭Double cumulative metric 22 66 1010 1414 1818 이미지 1(도 1a)Image 1 (Figure 1a) 4.9814.981 4.5774.577 4.3754.375 3.8693.869 3.4953.495 이미지 2(도 1b)Image 2 (Figure 1b) 4.3984.398 3.5243.524 3.0543.054 2.7122.712 2.3552.355

이상에서 살펴본 바와 같이, 기존의 이중 누적 메트릭을 이용하더라도 이미지에 따라 HVS 어노이언스 정도가 다르기 때문에 관찰자는 여전히 화질 열화를 느낄 수 있다. As seen above, even if the existing double accumulation metric is used, the observer may still feel image quality deterioration because the degree of HVS annoyance varies depending on the image.

이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이중 누적 메트릭과 선형 관계를 갖는 SSIM 메트릭을 이용하여 이미지에 따른 HVS 어노이언스를 줄일 수 있는 데이터 클리핑 장치 및 이를 포함하는 표시 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a data clipping device that can reduce HVS annoyance according to an image by using an SSIM metric that has a linear relationship with a dual accumulation metric, and a display device including the same.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 입력 이미지의 문턱값을 이용하여 입력 이미지의 히스토그램을 생성하여 히스토그램 카운트 누적 방식을 이중으로 누적 카운트하는 이중 누적 메트릭을 통해 글로벌 게인을 생성하고, 입력 이미지의 아티팩트(artifact)가 인지되는 지점(Just Noticeable Difference: JND)의 SSIM(Structural SIMilarity) 값을 선정하여 SSIM 어노이언스를 예측한 후, SSIM 어노이언스와 이중 누적 메트릭의 선형 관계를 이용하여 프레임 게인을 연산하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치는, 입력 이미지의 히스토그램을 생성하여 히스토그램 카운트 누적 방식을 이중으로 누적 카운트하는 이중 누적 메트릭에 의해 입력 이미지의 글로벌 게인(global gain) 값을 생성하는 글로벌 게인 생성부, 입력 이미지의 아티팩트(artifact)가 인지되는 지점(Just Noticeable Difference: JND)의 SSIM(Structural SIMilarity) 값을 선정하여 SSIM 어노이언스를 예측하는 SSIM 어노이언스 예측부, SSIM 어노이언스와 이중 누적 메트릭을 비교하는 비교부, 및 SSIM 어노이언스와 이중 누적 메트릭의 선형 관계를 이용하여 프레임 게인을 연산하는 프레임 게인 연산부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치는 입력 이미지에 대한 글로벌 게인을 생성하는 글로벌 게인부, 글로벌 게인을 이용하여 휘도 감소를 고려한 데이터를 연산하는 데이터 연산부, 데이터가 연산된 이미지의 SSIM(Structural SIMilarity) 어노이언스 하는 SSIM 어노이언스 연산부, SSIM 어노이언스의 총합을 루미넌스 어댑테이션을 이용하여 최종 어노이언스를 산출한 후, 산출된 최종 어노이언스와 미리 설정된 목표 어노이언스를 비교하는 비교부 및 최종 어노이언스가 목표 어노이언스와 상이하면 목표 어노이언스에 근접하도록 글로벌 게인을 피드백(feedback)하는 게인 피드백부를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.In order to solve the above-described problem, the display device according to an embodiment of the present invention generates a histogram of the input image using the threshold value of the input image, and uses a double accumulation metric to calculate the histogram count accumulation method. Generate a global gain, select the SSIM (Structural SIMilarity) value at the point where artifacts in the input image are recognized (Just Noticeable Difference, JND), predict SSIM annoyance, and calculate SSIM annoyance and dual cumulative metrics. It includes a timing controller that calculates the frame gain using the linear relationship.
A data clipping device according to an embodiment of the present invention is a global gain device that generates a histogram of an input image and generates a global gain value of the input image by a double accumulation metric that double accumulates the histogram count accumulation method. Generation unit, SSIM annoyance prediction unit, which predicts SSIM annoyance by selecting the SSIM (Structural SIMilarity) value of the point (Just Noticeable Difference: JND) where artifacts in the input image are recognized, SSIM annoyance and dual It includes a comparison unit that compares cumulative metrics, and a frame gain calculation unit that calculates the frame gain using the linear relationship between the SSIM annoyance and the dual cumulative metrics.
A data clipping device according to another embodiment of the present invention includes a global gain unit that generates a global gain for an input image, a data operation unit that calculates data considering luminance reduction using the global gain, and a structural component (SSIM) of the image from which the data has been calculated. SIMilarity) SSIM annoyance calculation unit that performs annoyance, and a comparison unit that calculates the final annoyance using the total sum of SSIM annotations using luminance adaptation, and then compares the calculated final annoyance with the preset target annoyance. and a gain feedback unit that feeds back the global gain so that if the final annoyance is different from the target annoyance, it approaches the target annoyance.
Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명은 이중 누적 메트릭과 SSIM 어노이언스 메트릭의 선형 관계를 이용하여 프레임 게인을 연산함으로써 화질 열화없이 백라이트의 휘도를 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The present invention can adjust the brightness of the backlight without deteriorating image quality by calculating the frame gain using the linear relationship between the dual accumulation metric and the SSIM annoyance metric.
The effects according to the present invention are not limited to the contents exemplified above, and further various effects are included in the present specification.

도 1a 및 도 1b는 이미지 샘플이다.
도 1c는 도 1a 및 도 1b의 이중 누적 메트릭과 HVS 어노이언스의 정합성을 실험한 결과이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 글로벌 게인 생성부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 SSIM 값을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 누적 메트릭과 SSIM 어노이언스 메트릭 간의 선형 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 게인을 연산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1A and 1B are image samples.
Figure 1c shows the results of testing the consistency of the dual accumulation metrics of Figures 1a and 1b and HVS annoyance.
Figure 2 is a diagram schematically showing a display device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram schematically showing a data clipping device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing the global gain generator of FIG. 3.
Figures 5A to 5C are diagrams for explaining a method of deriving SSIM values.
FIG. 6 is a diagram illustrating the linear relationship between the dual accumulation metric and the SSIM annoyance metric according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram for explaining a method of calculating frame gain according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram for explaining the effect of the data clipping device according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram schematically showing a data clipping device according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(200)는 표시 패널(210), 게이트 드라이버(220), 데이터 드라이버(230), 백라이트(240), 백라이트 드라이버(250) 및 타이밍 컨트롤러(260)를 포함한다.
표시 패널(210)은 제1 방향의 복수의 데이터 라인(미도시) 및 제1 방향과 교차 방향인 제2 방향의 복수의 게이트 라인(미도시)이 배열되고, 복수의 데이터 라인 및 복수의 게이트 라인에 의해 복수의 화소(미도시)가 정의된다.
화소들 각각은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT), 스토리지 커패시터, 액정 셀, 화소 전극 및 공통 전극 등을 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인으로 인가되는 게이트 신호(GS)에 따라 턴온(turn on)되어 데이터 라인으로 인가되는 데이터 전압(Vdata)을 해당 액정 셀에 인가되도록 한다. 스토리지 커패시터는 액정 셀의 전압을 일정 기간 유지시키는 역할을 한다. 액정 셀은 박막 트랜지스터를 통해 데이터 전압이 인가되는 화소 전극과 공통 전압이 인가되는 공통 전극 사이의 전계에 의해 구동되는 액정 분자들을 포함한다. 이에 따라, 액정 셀은 화소 전극과 공통 전극 사이의 전계에 의한 액정 분자들의 틸트(tilt) 각에 의해 광의 위상을 지연시켜 투과율을 조정하는 역할을 한다.
표시 패널(210)은 수직 전계 또는 수평 전계를 형성하는 액정 모드를 구현할 수 있다. 구체적으로, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 등의 액정 모드를 구현할 수 있다.
게이트 드라이버(220)는 타이밍 컨트롤러(260)로부터 게이트 제어 신호(GCS)를 입력받아 게이트 신호(GS)를 생성하여 표시 패널(210)의 해당 게이트 라인에 인가한다.
데이터 드라이버(230)는 타이밍 컨트롤러(260)로부터 데이터 제어 신호(DCS)를 입력받아 데이터 전압(Vdata)을 생성하고, 생성된 데이터 전압(Vdata)을 표시 패널(210)의 해당 데이터 라인에 인가한다.
백라이트(240)는 복수의 광원을 포함하고, 표시 패널(210)의 배면 아래에 배치되어 표시 패널(240)에 광을 조사한다. 백라이트(240)의 광원은 HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), EEFL(Exteral ELEctrode Fluorescent Lamp), LED(Light Emitting Diode) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 백라이트(240)는 광원이 표시면 일측에 배치되는 에지형 백라이트 또는 표시면 전체에 대응되도록 광원이 배치되는 직하형 백라이트로 구현될 수 있다.
백라이트 드라이버(250)는 백라이트(240)의 광원들에 전류를 공급하여 광원이 발광하도록 제어한다. 백라이트 드라이버(250)는 타이밍 컨트롤러(260)로부터 프레임 게인에 의한 디밍 신호(DIM)를 입력받아 백라이트(240) 광원들에 인가되는 전류를 조절하여 광원들의 휘도를 조정한다. 백라이트 드라이버(250)는 디밍 신호(DIM)에 따라 펄스폭이 가변되는 PWM(Pulse width modulation) 제어로 광원들의 휘도를 조정할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(260)는 외부의 호스트(미도시)로부터 수신되는 입력 이미지의 데이터 신호(DATA)를 데이터 드라이버(230)로 전송한다. 타이밍 컨트롤러(260)는 데이터 신호(DATA)와 동기되어 호스트로부터 수신된 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 메인 클럭(CLICK) 등의 타이밍 신호를 이용하여 게이트 드라이버(220)와 데이터 드라이버(230)의 동작 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호(GCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성한다. 타이밍 컨트롤러(260)는 데이터 클리핑 장치를 포함하고, 데이터 클리핑 장치는 프레임 게인으로 입력 이미지의 픽셀 데이터를 변조하고 백라이트의 휘도를 제어하기 위한 디밍 신호(DIM)를 생성한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 글로벌 게인 생성부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5a 내지 도 5c는 SSIM 값을 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 누적 메트릭과 SSIM 어노이언스 메트릭 간의 선형 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 게인을 연산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(300)는 타이밍 컨트롤러(260)에 내장될 수 있다. 데이터 클리핑 장치(300)는 입력 이미지의 히스토그램에서 상위 계조의 픽셀 데이터를 클리핑한다. 이후, 데이터 클리핑 장치(300)는 이중 누적 메트릭으로 글로벌 게인을 생성한 후, 이중 누적 메트릭과 SSIM 어노이언스(annoyance) 메트릭과의 선형 관계를 이용하여 프레임 게인을 카운트한다. 여기서, 이중 누적 메트릭은 입력 이미지의 히스토그램을 생성하여 히스토그램 카운트 누적 방식을 이중으로 누적 카운트한 후, 이중으로 누적 카운트 값을 이용하여 입력 이미지의 글로벌 게인을 산출하는 것을 의미한다. 또한, SSIM은 Structural SIMilarity의 약어로, 두 이미지 간 유사도의 정도를 나타낸다. 타이밍 컨트롤러(260)는 데이터 클리핑 장치(300)를 통해 연산된 프레임 게인으로 픽셀 데이터를 변조하고 디밍 신호(DIM)를 조절한다.
데이터 클리핑 장치(300)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 글로벌 게인 생성부(310), SSIM 어노이언스 예측부(320), 비교부(330), 프레임 게인(frame gain) 연산부(340) 및 데이터 변조부(350)를 포함한다.
글로벌 게인 생성부(310)는 두 종류의 문턱값(threshold)으로 이중 누적 메트릭을 통해 이미지의 글로벌 게인(global gain)을 각각 생성한다. 이때, 글로벌 게인 생성부(310)를 통해 생성되는 글로벌 게인은 이미지 별로 생성될 수 있다.
글로벌 게인 생성부(310)는, 도 4를 참조하면, 히스토그램 생성부(311), 제1 누적 카운트부(312), 제2 누적 카운트부(313) 및 글로벌 게인 출력부(314)를 포함할 수 있다.
히스토그램 생성부(311)는 입력 이미지의 히스토그램을 생성한다. 여기서, 히스토그램은 계조별 누적 픽셀수를 나타낸다.
제1 누적 카운트부(312)는 일반적인 누적 카운트 방법으로, 예를 들어, 계조 N의 일차 누적 카운트 값을 CN= CN+1+NN으로 카운트한다. CN+1은 히스토그램에서 계조 N+1의 일차 누적 카운트 값이고, NN는 히스토그램에서 계조 N의 픽셀 개수이다.
제2 누적 카운트부(313)는 제1 누적 카운트부(312)로부터 입력받은 계조 N의 일차 누적 카운트 값(CN)에 계조 N+1의 이차 누적 카운트 값(DN+1)을 더하여 계조 N의 이차 누적 카운트값(DN=DN+1+CN)을 출력한다.
글로벌 게인 출력부(314)는 제2 누적 카운트 생성부(313)로부터 이차 누적 카운트 값(DN)을 미리 설정된 문턱 값과 비교하여 이차 누적 카운트값(DN)이 문턱값보다 크면 그 직전에 저장된 이차 누적 카운트값의 계조 N-1을 프레임 최대값(frame max)으로 출력한다. 글로벌 게인 출력부(314)는 출력된 프레임 최대값을 이용하여 글로벌 게인(global gain)을 얻는다. 보다 상세하게, 글로벌 게인은 계조수에 프레임 최대값을 나눈 값일 수 있다. 한편, 글로벌 게인 출력부(314)는 이차 누적 카운트 값(DN)이 미리 설정된 문턱 값보다 작으면 제1 누적 카운트부(312)에 인에이블 신호를 전송하여 히스토그램의 계조를 낮추어 그 계조에서 누적 카운트 동작을 수행하도록 한다.
SSIM 어노이언스 예측부(320)는 이미지의 아티팩트(artifact)가 인지되는 지점(Just Noticeable Difference: 이하 'JND'라 함)의 SSIM 값을 선정하여 SSIM 어노이언스 값을 예측한다. 여기서, SSIM 값을 이용하여 어노이언스 값을 예측하는 이유는 SSIM 값의 루미넌스 디스토션(luminance distortion)은 클리핑 아티팩트(clipping artifact)의 윕쓰 팩터(width factor)와 뎁쓰 팩터(depth factor)를 반영하고 있으며, 루미넌스 어댑테이션(luminance adapation)을 고려하고 있기 때문이다. 또한 SSIM 값의 콘트라스트(contrast) 및 스트럭츄얼 디스토션(structural distortion)은 HVS의 CSF(Contrast Sensitivity Function, luminance adapation)을 반영하고 있기 때문이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치는 예측된 SSIM 어노이언스 값을 이용하여 프레임 게인을 카운트함으로써 HVS와의 정합성을 높여 화질 열화를 최소화시킬 수 있다.
SSIM 값을 선정하는 방법을 보다 상세히 설명하면, 다음 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 살펴보기로 한다.
도 5a는 루미넌스, 콘트라스트, 스트럭츄얼 디스토션이 잘 나타날 수 있는 계조 포화 패턴으로 표현한 도면이고, 도 5b는 도 5a의 계조 포화에 따른 SSIM 값을 나타낸 도면이고, 도 5c는 도 5a의 계조 포화에 따른 HVS 값을 나타낸 도면이다.
여기서, HVS 값이 5점일 때 관찰자가 화질 열화를 감지할 수 없는 상태이고, 4점일 때 화질 열화를 감지할 수 있으나 어노잉(annoying)은 아닌 상태이며, 3점일 때 약간 어노잉 상태이고, 2점일 때 견딜만한 어노잉 상태이며, 1점은 견딜수 없는 어노잉 상태라고 가정하고, HVS 값이 4.5점일 때, JND 구간이라고 미리 설정할 수 있다. 이때, HVS 값에 따라 JND 구간을 정의하는 것은 본 알고리즘 설계에 따라 변경될 수 있다.
도 5c를 참조하면, HVS 값이 4.5점과 유사한 값을 갖는 경우의 SSIM 값을 살펴보면, 도 5b를 통해 SSIM 값은 0.9820으로 선정될 수 있다.
이와 같이 선정된 SSIM 값을 이용하여 SSIM 어노이언스 값를 예측할 수 있다. 구체적으로, (1-SSIM 값)을 연산한 후, 이를 루미넌스 어댑테이션으로 나누어 SSIM 어노이언스 값을 계산할 수 있다. 루미넌스 어댑테이션 값은 이미지에 따라 달리지는 이미지 밝기 보정값으로 설정되는 일종의 보정 계수에 해당한다.
비교부(330)는 글로벌 게인 생성부(310) 중 제2 누적 카운트부에서 카운트된 이차 누적 카운트 값(DN)과 SSIM 어노이언스 예측부(320)에서 계산된 SSIM 어노이언스 값을 비교한 후, 이차 누적 카운트 값(DN)과 SSIM 어노이언스 값의 선형 관계를 도출할 수 있다. 다시 말해, 도 6에 도시된 바와 같이, 도 1a의 이미지 1의 그래프와 도 1b의 이미지 2의 그래프 모두 이차 누적 카운트 값이 증가하면 SSIM 어노이언스 값도 증가하는 것, 즉 정비례 관계를 갖는 것을 알 수 있다.
프레임 게인 연산부(340)는 비교부(330)를 통해 도출된 이차 누적 카운트 값과 SSIM 어노이언스 값의 선형 관계를 통해 프레임 게인을 연산할 수 있다. 보다 구체적으로, 프레임 게인 연산부(340)는, 먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 도 1a의 이미지 1의 그래프와 도 1b의 이미지 2의 그래프의 제1 근사치 그래프(a) 및 제2 근사치 그래프(b)를 각각 도출한 후, 제1 근사치 그래프(a) 및 제2 근사치 그래프(b)를 통해 SSIM 어노이언스 값의 문턱 값에 대응되는 이차 누적 카운트 값을 구할 수 있다.
그리고, 프레임 게인 연산부(340)는 상술한 SSIM 어노이언스 값의 문턱 값에 대응되는 이차 누적 카운트 값에 해당하는 계조의 직전 계조를 프레임 최대값(frame max)으로 정한 후, 프레임 최대값이 정해지면 최상위 계조를 프레임 최대값으로 나눠 프레임 게인(frame gain)을 연산할 수 있다.

프레임 게인 연산부(340)는 상술한 과정을 통해 이미지 1과 이미지 2 각각의 프레임 게인을 연산한다.
데이터 변조부(350)는 프레임 게인 연산부(340)를 통해 연산된 프레임 게인을 입력 이미지의 픽셀 데이터에 곱하여 픽셀 데이터를 변조한다. 변조된 픽셀 데이터는 타이밍 컨트롤러(260)를 통해 데이터 드라이버(230)로 전송된다. 본 발명의 일 실시예에서 데이터 변조부(350)가 데이터 클리핑 장치에 포함되는 구성으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 데이터 변조부(350)는 타이밍 컨트롤러(260)의 데이터 클리핑 장치 외의 또다른 구성일 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(300)는 SSIM 어노이언스 값을 예측한 후, SSIM 어노이언스 값과 이차 누적 카운트 값의 선형 관계를 이용하여 HVS와의 정합성을 높일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, SSIM 어노이언스 값과 HVS 어노이언스 값은 이미지 1과 이미지 2가 정합되어 있는 것을 알 수 있다. 특히, 도 1c와 비교하면 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(200)는 SSIM 어노이언스 값과 이차 누적 카운트 값의 선형 관계를 이용하여 SSIM 어노이언스 값에 대응하는 이중 누적 카운트 값을 산출하여 프레임 게인을 연산함으로써 어떤 이미지를 사용하더라도 화질 열화가 최소화될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(900)는 글로벌 게인 생성부(910), 데이터 연산부(920), SSIM 어노이언스 연산부(930), 비교부(940) 및 게인 피드백부(950)를 포함한다.
글로벌 게인 생성부(910)는 기존의 이중 누적 메트릭을 통해 이미지의 글로벌 게인(global gain) 값을 생성한다. 글로벌 게인 생성부(910)는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(300)의 글로벌 게인 생성부(310)와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
데이터 연산부(920)는 글로벌 게인 생성부(310)에서 생성된 글로벌 게인을 이용하여 백라이트(240)의 적용 시 휘도 감소를 역산하여 데이터를 연산한다.
SSIM 어노이언스 연산부(930)는 데이터 연산부(920)에 의해 연산된 이미지의 각 로컬 패치별 SSIM 값, 보다 구체적으로, 로컬 패치 별로 어노이언스(1-SSIM)을 연산한 후, 루미넌스 어댑테이션으로 나누어 어노이언스 값의 총합(TA)을 연산한다. SSIM 어노이언스 값의 총합(TA)은 다음의 [식 1]을 통해 연산될 수 있다.
[식 1]

식 1에서 SSIMk는 SSIM 값이 JND보다 작은 이미지 패치의 SSIM 값을 나타내고, AL은 루미넌스 어댑테이션 값을 나타낸다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 SSIM 어노이언스 값의 총합(TA)은 ∑(1-SSIM)을 실제 루미넌스 어댑테이션으로 나누어 도출되기 때문에 HVS와의 정합성을 향상시킬 수 있다.
비교부(940)는 SSIM 어노이언스 연산부(930)를 통해 연산된 SSIM 어노이언스 값의 총합을 루미넌스 어댑테이션(luminance adataion)을 이용하여 최종 어노이언스 값을 산출한 후, 미리 설정된 목표 어노이언스 값과 비교한다.
게인 피드백부(950)는 비교부(940)에 의한 비교 결과, 최종 어노이언스 값이 미리 설정된 목표 어노이언스 값과 상이하면 목표 어노이언스와 근접해지도록 글로벌 게인 생성부(910)에서 생성된 글로벌 게인을 피드백하여 글로벌 게인을 조정한다. 한편, 비교부(940)에 의한 비교 결과, 최종 어노이언스 값이 미리 설정된 목표 어노이언스 값이 근접하면, 설계에 따라 피드백 동작이 종료되거나, 목표 어노이언스와 더욱 근접해지도록 글로벌 게인을 조정한다.
이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(900)는 SSIM 어노이언스의 총합인 최종 어노이언스 값과 미리 설정된 목표 어노이언스 값을 비교하여 글로벌 게인을 조정함으로써 화질 열화를 최소화시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(300)와 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(900)를 비교하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(300)는 SSIM 어노이언스 값과 이차 누적 카운트 값을 비교하여 프레임 게인을 산출함으로써 번거로운 절차없이 한번에 프레임 게인을 연산할 수 있는 반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(900)는 산출된 최종 어노이언스 값이 목표 어노이언스 값과 근접해지도록 글로벌 게인을 계속하여 피드백하고 게인 값을 조정해야 하는 번거로움이 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 입력 이미지의 문턱값을 이용하여 입력 이미지의 히스토그램을 생성하여 히스토그램 카운트 누적 방식을 이중으로 누적 카운트하는 이중 누적 메트릭을 통해 글로벌 게인을 생성하고, 입력 이미지의 아티팩트(artifact)가 인지되는 지점(Just Noticeable Difference: JND)의 SSIM(Structural SIMilarity) 값을 을 선정하여 SSIM 어노이언스를 예측한 후, SSIM 어노이언스와 이중 누적 메트릭의 선형 관계를 이용하여 프레임 게인을 연산하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다.
타이밍 컨트롤러는 미리 설정된 상기 SSIM 어노이언스의 문턱값에 대응되는 상기 이중 누적 메트릭을 산출한 후, 산출된 이중 누적 메트릭을 이용하여 상기 프레임 게인을 연산할 수 있다.
타이밍 컨트롤러는 프레임 게인을 이용하여 입력 이미지에 대한 데이터를 변조한 후 표시 패널에 인가되도록 제어하고, 프레임 게인을 이용하여 디밍(Dimming) 신호를 생성하여 상기 백라이트의 휘도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치는, 입력 이미지의 히스토그램을 생성하여 히스토그램 카운트 누적 방식을 이중으로 누적 카운트하는 이중 누적 메트릭에 의해 입력 이미지의 글로벌 게인(global gain) 값을 생성하는 글로벌 게인 생성부, 입력 이미지의 아티팩트(artifact)가 인지되는 지점(Just Noticeable Difference: JND)의 SSIM(Structural SIMilarity) 값을 선정하여 SSIM 어노이언스를 예측하는 SSIM 어노이언스 예측부, SSIM 어노이언스와 이중 누적 메트릭을 비교하는 비교부, 및 SSIM 어노이언스와 이중 누적 메트릭의 선형 관계를 이용하여 프레임 게인을 연산하는 프레임 게인 연산부를 포함한다.
글로벌 게인 생성부는 두 개 이상의 이미지의 문턱 값(threshold)을 이용하여 글로벌 게인을 생성할 수 있다.
SSIM 값은 루미넌스 디스토션(luminance distortion), 콘트라스트(contrast) 및 스트럭츄얼 디스토션(structural distortion)이 반영된 값일 수 있다.
SSIM 어노이언스와 이중 누적 메트릭은 정비례 관계를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치는 입력 이미지에 대한 글로벌 게인을 생성하는 글로벌 게인부, 글로벌 게인을 이용하여 휘도 감소를 고려한 데이터를 연산하는 데이터 연산부, 데이터가 연산된 이미지의 SSIM(Structural SIMilarity) 어노이언스를 연산하는 SSIM 어노이언스 연산부, SSIM 어노이언스의 총합을 루미넌스 어댑테이션을 이용하여 최종 어노이언스를 산출하고, 산출된 최종 어노이언스와 미리 설정된 목표 어노이언스를 비교하는 비교부 및 최종 어노이언스가 목표 어노이언스와 상이하면 목표 어노이언스에 근접하도록 글로벌 게인을 피드백(feedback)하는 게인 피드백부를 포함한다.
SSIM 어노이언스 연산부는 데이터 연산부에 의해 연산된 이미지의 각 로컬 패치별 어노이언스(1-SSIM) 값을 연산한 후, 루미넌스 어댑테이션으로 도출된 어노이언스(1-SSIM)을 나누어 SSIM 어노이언스 총합을 연산할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 클리핑 장치(900)는 HVS와 정합성이 높은 SSIM 어노이언스를 이용하여 이중 누적 메트릭에 의해 산출된 프레임 게인을 피드백, 다시 말해, 미리 설정된 SSIM 어노이언스에 근접하도록 다시 연산하여 산출함으로써 화질 열화가 최소화될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and that common knowledge in the technical field to which the present invention pertains is not limited. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
The shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining embodiments of the present invention are illustrative, and the present invention is not limited to the matters shown. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated otherwise.
Although first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.
Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or fully combined or combined with each other, and as can be fully understood by those skilled in the art, various technical interconnections and operations are possible, and each embodiment may be implemented independently of each other. It may be possible to conduct them together due to a related relationship.
Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
Figure 2 is a diagram schematically showing a display device according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 2, the display device 200 according to an embodiment of the present invention includes a display panel 210, a gate driver 220, a data driver 230, a backlight 240, a backlight driver 250, and timing. Includes controller 260.
The display panel 210 has a plurality of data lines (not shown) in a first direction and a plurality of gate lines (not shown) in a second direction crossing the first direction, and includes a plurality of data lines and a plurality of gates. A plurality of pixels (not shown) are defined by lines.
Each pixel may include a thin film transistor (TFT), a storage capacitor, a liquid crystal cell, a pixel electrode, and a common electrode. The thin film transistor is turned on according to the gate signal (GS) applied to the gate line so that the data voltage (Vdata) applied to the data line is applied to the corresponding liquid crystal cell. The storage capacitor serves to maintain the voltage of the liquid crystal cell for a certain period of time. A liquid crystal cell includes liquid crystal molecules driven by an electric field between a pixel electrode to which a data voltage is applied and a common electrode to which a common voltage is applied through a thin film transistor. Accordingly, the liquid crystal cell serves to adjust the transmittance by delaying the phase of light by the tilt angle of the liquid crystal molecules caused by the electric field between the pixel electrode and the common electrode.
The display panel 210 may implement a liquid crystal mode that generates a vertical electric field or a horizontal electric field. Specifically, liquid crystal modes such as Twisted Nematic (TN) mode, Vertical Alignment (VA) mode, In Plane Switching (IPS) mode, and Fringe Field Switching (FFS) can be implemented.
The gate driver 220 receives the gate control signal GCS from the timing controller 260, generates the gate signal GS, and applies it to the corresponding gate line of the display panel 210.
The data driver 230 receives the data control signal (DCS) from the timing controller 260, generates a data voltage (Vdata), and applies the generated data voltage (Vdata) to the corresponding data line of the display panel 210. .
The backlight 240 includes a plurality of light sources and is disposed below the rear surface of the display panel 210 to irradiate light to the display panel 240. The light source of the backlight 240 may be implemented as one of a Hot Cathode Fluorescent Lamp (HCFL), a Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL), an External ELEctrode Fluorescent Lamp (EEFL), and a Light Emitting Diode (LED). The backlight 240 may be implemented as an edge-type backlight in which the light source is disposed on one side of the display screen, or as a direct-type backlight in which the light source is disposed so as to correspond to the entire display surface.
The backlight driver 250 supplies current to the light sources of the backlight 240 to control the light sources to emit light. The backlight driver 250 receives a dimming signal (DIM) based on the frame gain from the timing controller 260 and adjusts the luminance of the light sources by adjusting the current applied to the light sources of the backlight 240. The backlight driver 250 can adjust the brightness of light sources through PWM (Pulse Width Modulation) control, where the pulse width is variable according to a dimming signal (DIM).
The timing controller 260 transmits the data signal (DATA) of the input image received from an external host (not shown) to the data driver 230. The timing controller 260 is synchronized with the data signal (DATA) and uses timing signals such as the vertical synchronization signal (Vsync), horizontal synchronization signal (Hsync), and main clock (CLICK) received from the host to operate the gate driver 220 and the A gate control signal (GCS) and a data control signal (DCS) that control the operation timing of the data driver 230 are generated. The timing controller 260 includes a data clipping device, which modulates pixel data of the input image with a frame gain and generates a dimming signal (DIM) for controlling the brightness of the backlight.
Figure 3 is a diagram schematically showing a data clipping device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram schematically showing the global gain generator of FIG. 3. Figures 5A to 5C are diagrams for explaining a method of deriving SSIM values. FIG. 6 is a diagram illustrating the linear relationship between the dual accumulation metric and the SSIM annoyance metric according to an embodiment of the present invention. Figure 7 is a diagram for explaining a method of calculating frame gain according to an embodiment of the present invention.
The data clipping device 300 according to an embodiment of the present invention may be built into the timing controller 260. The data clipping device 300 clips upper grayscale pixel data from the histogram of the input image. Thereafter, the data clipping device 300 generates a global gain using the dual accumulation metric and then counts the frame gain using the linear relationship between the dual accumulation metric and the SSIM annoyance metric. Here, the double accumulation metric means generating a histogram of the input image, performing a double cumulative count using the histogram count accumulation method, and then calculating the global gain of the input image using the double cumulative count value. Additionally, SSIM is an abbreviation for Structural SIMilarity and indicates the degree of similarity between two images. The timing controller 260 modulates pixel data with the frame gain calculated through the data clipping device 300 and adjusts the dimming signal (DIM).
As shown in FIG. 3, the data clipping device 300 includes a global gain generator 310, an SSIM annoyance prediction unit 320, a comparison unit 330, and a frame gain calculation unit 340. and a data modulation unit 350.
The global gain generator 310 generates a global gain of the image through a dual cumulative metric with two types of thresholds. At this time, the global gain generated through the global gain generator 310 may be generated for each image.
Referring to FIG. 4, the global gain generator 310 may include a histogram generator 311, a first cumulative count unit 312, a second cumulative count unit 313, and a global gain output unit 314. You can.
The histogram generator 311 generates a histogram of the input image. Here, the histogram represents the cumulative number of pixels for each gray level.
The first accumulation count unit 312 uses a general accumulation count method, for example, counts the primary accumulation count value of gray level N as C N = C N + 1 + N N . C N+1 is the primary cumulative count value of gray level N+1 in the histogram, and N N is the number of pixels of gray level N in the histogram.
The second cumulative count unit 313 adds the secondary cumulative count value (D N+1 ) of gray level N+1 to the primary cumulative count value (C N ) of gray level N input from the first cumulative count unit 312. Outputs the secondary cumulative count value of N (D N =D N+1 +C N ).
The global gain output unit 314 compares the secondary accumulated count value (D N ) from the second accumulated count generator 313 with a preset threshold value, and if the secondary accumulated count value (D N ) is greater than the threshold value, Grayscale N-1 of the stored secondary cumulative count value is output as the frame max. The global gain output unit 314 obtains a global gain using the maximum value of the output frame. More specifically, the global gain may be the number of gray levels divided by the frame maximum value. Meanwhile, if the secondary cumulative count value (D N ) is less than a preset threshold, the global gain output unit 314 transmits an enable signal to the first accumulation count unit 312 to lower the grayscale of the histogram and accumulate at that grayscale. Perform a count operation.
The SSIM annoyance prediction unit 320 predicts the SSIM annoyance value by selecting the SSIM value at the point where an image artifact is recognized (Just Noticeable Difference, hereinafter referred to as 'JND'). Here, the reason for predicting the annoyance value using the SSIM value is that the luminance distortion of the SSIM value reflects the width factor and depth factor of the clipping artifact. This is because luminance adaptation is being considered. Additionally, the contrast and structural distortion of the SSIM value reflect the CSF (Contrast Sensitivity Function, luminance adaptation) of the HVS.
In this way, the data clipping device according to an embodiment of the present invention can minimize image quality degradation by increasing consistency with HVS by counting the frame gain using the predicted SSIM annoyance value.
To explain in more detail how to select the SSIM value, let's look at it with reference to FIGS. 5A to 5C below.
FIG. 5A is a diagram expressed as a grayscale saturation pattern in which luminance, contrast, and structural distortion can easily appear, FIG. 5B is a diagram showing the SSIM value according to the grayscale saturation of FIG. 5A, and FIG. 5C is a diagram showing the grayscale saturation of FIG. 5A. This is a diagram showing the HVS values according to the following diagram.
Here, when the HVS value is 5 points, the observer cannot detect image quality deterioration, when the HVS value is 4 points, image quality deterioration can be detected but not annoying, and when the HVS value is 3 points, it is a state of slightly annotating, and 2 Assuming that a point is a tolerable annotation state, and 1 point is an unbearable annotation state, when the HVS value is 4.5 points, it can be set in advance as the JND section. At this time, defining the JND section according to the HVS value may be changed depending on the design of this algorithm.
Referring to Figure 5c, looking at the SSIM value when the HVS value has a value similar to 4.5 points, the SSIM value can be selected as 0.9820 through Figure 5b.
The SSIM annoyance value can be predicted using the SSIM value selected in this way. Specifically, the SSIM annoyance value can be calculated by calculating (1-SSIM value) and then dividing it by the luminance adaptation. The luminance adaptation value corresponds to a type of correction coefficient that is set as an image brightness correction value that varies depending on the image.
The comparison unit 330 compares the secondary cumulative count value (D N ) counted in the second cumulative count unit of the global gain generator 310 with the SSIM annoyance value calculated in the SSIM annoyance prediction unit 320. After doing so, a linear relationship between the secondary cumulative count value (D N ) and the SSIM annoyance value can be derived. In other words, as shown in FIG. 6, both the graph of image 1 in FIG. 1A and the graph of image 2 in FIG. 1B increase as the secondary cumulative count value increases, that is, they have a directly proportional relationship. Able to know.
The frame gain calculation unit 340 may calculate the frame gain through the linear relationship between the secondary cumulative count value derived through the comparison unit 330 and the SSIM annoyance value. More specifically, the frame gain calculation unit 340 first, as shown in FIG. 7, creates a first approximation graph (a) and a second approximation graph of the graph of image 1 in FIG. 1A and the graph of image 2 in FIG. 1B. After deriving (b), the secondary cumulative count value corresponding to the threshold value of the SSIM annoyance value can be obtained through the first approximation graph (a) and the second approximation graph (b).
Then, the frame gain calculation unit 340 sets the gray level immediately preceding the gray level corresponding to the secondary cumulative count value corresponding to the threshold value of the SSIM annoyance value as the frame maximum value, and then sets the frame maximum value. The frame gain can be calculated by dividing the highest gray level of the ground by the frame maximum value.

The frame gain calculation unit 340 calculates the frame gains of each of image 1 and image 2 through the above-described process.
The data modulator 350 multiplies the pixel data of the input image by the frame gain calculated through the frame gain operator 340 to modulate the pixel data. The modulated pixel data is transmitted to the data driver 230 through the timing controller 260. In one embodiment of the present invention, the data modulator 350 has been described as being included in the data clipping device, but the data modulator 350 is not limited to this, and the data modulator 350 is another device other than the data clipping device of the timing controller 260. It may be composition.
In this way, the data clipping device 300 according to an embodiment of the present invention can improve consistency with HVS by predicting the SSIM annoyance value and then using the linear relationship between the SSIM annoyance value and the secondary cumulative count value. there is.
Figure 8 is a diagram for explaining the effect of the data clipping device according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 8, it can be seen that the SSIM annoyance value and the HVS annoyance value of image 1 and image 2 are matched. In particular, compared to FIG. 1C, the display device 200 according to an embodiment of the present invention uses a linear relationship between the SSIM annoyance value and the secondary cumulative count value to display a double accumulation corresponding to the SSIM annoyance value. By calculating the count value and calculating the frame gain, image quality degradation can be minimized no matter what image is used.
Figure 9 is a diagram schematically showing a data clipping device according to another embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 9, the data clipping device 900 according to another embodiment of the present invention includes a global gain generator 910, a data operation unit 920, an SSIM annoyance operation unit 930, a comparison unit 940, and Includes a gain feedback unit 950.
The global gain generator 910 generates a global gain value of the image through an existing double accumulation metric. Since the global gain generator 910 is the same as the global gain generator 310 of the data clipping device 300 according to an embodiment of the present invention, detailed description will be omitted.
The data calculation unit 920 uses the global gain generated by the global gain generator 310 to inversely calculate the decrease in luminance when the backlight 240 is applied and calculates data.
The SSIM annoyance calculation unit 930 calculates the SSIM value for each local patch of the image calculated by the data calculation unit 920, more specifically, the annoyance (1-SSIM) for each local patch, and then calculates the SSIM value for each local patch by luminance adaptation. Divide to calculate the total sum (TA) of the annoyance values. The total sum (TA) of SSIM annoyance values can be calculated through the following [Equation 1].
[Equation 1]

In Equation 1, SSIM k represents the SSIM value of the image patch whose SSIM value is smaller than JND, and AL represents the luminance adaptation value.
In this way, the total sum (TA) of SSIM annoyance values according to an embodiment of the present invention is derived by dividing ∑(1-SSIM) by the actual luminance adaptation, so consistency with HVS can be improved.
The comparison unit 940 calculates the final annoyance value using the total of the SSIM annoyance values calculated through the SSIM annoyance calculation unit 930 using luminance adaptation, and then calculates the final annoyance value using the preset target annoyance value. Compare with the value.
If the final annoyance value is different from the preset target annoyance value as a result of comparison by the comparison unit 940, the gain feedback unit 950 generates the global gain generator 910 to be close to the target annoyance value. Feedback the gain to adjust the global gain. Meanwhile, as a result of the comparison by the comparison unit 940, if the final annoyance value is close to the preset target annoyance value, the feedback operation is terminated according to the design, or the global gain is adjusted to become closer to the target annoyance. .
The data clipping device 900 according to another embodiment of the present invention minimizes image quality degradation by adjusting the global gain by comparing the final annoyance value, which is the sum of SSIM annoyances, with a preset target annoyance value. You can.
Meanwhile, when comparing the data clipping device 300 according to an embodiment of the present invention with the data clipping device 900 according to another embodiment of the present invention, the data clipping device 300 according to an embodiment of the present invention While the frame gain can be calculated at once without cumbersome procedures by calculating the frame gain by comparing the SSIM annoyance value and the secondary cumulative count value, the data clipping device 900 according to another embodiment of the present invention calculates the frame gain by calculating the final annotation value. It may be inconvenient to continuously feed back the global gain and adjust the gain value so that the annoyance value is close to the target annoyance value.
A display device according to an embodiment of the present invention can be described as follows.
The display device according to an embodiment of the present invention generates a histogram of the input image using the threshold value of the input image, generates a global gain through a double accumulation metric using the histogram count accumulation method, and generates a global gain of the input image. After predicting the SSIM annoyance by selecting the SSIM (Structural SIMilarity) value at the point where the artifact is recognized (Just Noticeable Difference: JND), the frame gain is calculated using the linear relationship between the SSIM annoyance and the double cumulative metric. Includes a timing controller that calculates .
The timing controller may calculate the dual accumulation metric corresponding to a preset threshold of the SSIM annoyance and then calculate the frame gain using the calculated dual accumulation metric.
The timing controller modulates data for the input image using a frame gain and controls it to be applied to the display panel, and controls the brightness of the backlight by generating a dimming signal using the frame gain.
A data clipping device according to an embodiment of the present invention is a global gain device that generates a histogram of an input image and generates a global gain value of the input image by a double accumulation metric that double accumulates the histogram count accumulation method. Generation unit, SSIM annoyance prediction unit, which predicts SSIM annoyance by selecting the SSIM (Structural SIMilarity) value of the point (Just Noticeable Difference: JND) where artifacts in the input image are recognized, SSIM annoyance and dual It includes a comparison unit that compares cumulative metrics, and a frame gain calculation unit that calculates the frame gain using the linear relationship between the SSIM annoyance and the dual cumulative metrics.
The global gain generator may generate a global gain using thresholds of two or more images.
The SSIM value may be a value reflecting luminance distortion, contrast, and structural distortion.
SSIM annoyance and dual accumulation metrics may have a directly proportional relationship.
A data clipping device according to another embodiment of the present invention can be described as follows.
A data clipping device according to another embodiment of the present invention includes a global gain unit that generates a global gain for an input image, a data operation unit that calculates data considering luminance reduction using the global gain, and a structural component (SSIM) of the image from which the data has been calculated. SIMilarity) SSIM annoyance calculation unit that calculates the annoyance, calculates the final annoyance using the total sum of the SSIM annotations using luminance adaptation, and compares the calculated final annoyance with the preset target annoyance. If the secondary and final annotations are different from the target annoyance, it includes a gain feedback unit that feeds back the global gain so that it approaches the target annoyance.
The SSIM annoyance calculation unit calculates the annoyance (1-SSIM) value for each local patch of the image calculated by the data calculation unit, then divides the annoyance (1-SSIM) derived through luminance adaptation to generate the SSIM annoyance. You can calculate the total sum.
The data clipping device 900 according to another embodiment of the present invention uses SSIM annoyance with high consistency with HVS to feedback the frame gain calculated by the double accumulation metric, that is, close to the preset SSIM annoyance. Deterioration in image quality can be minimized by recalculating and calculating the image quality.
Although embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications may be made without departing from the technical spirit of the present invention. . Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

200: 표시 장치
210: 표시 패널
220: 게이트 드라이버
230: 데이터 드라이버
240: 백라이트
250: 백라이트 드라이버
260: 타이밍 컨트롤러
300, 900: 데이터 클리핑 장치
310, 910: 글로벌 게인 생성부
320: SSIM 어노이언스 예측부
330: 비교부
340: 프레임 게인 연산부
350: 데이터 변조부200: display device
210: display panel
220: gate driver
230: data driver
240: backlight
250: backlight driver
260: Timing controller
300, 900: data clipping device
310, 910: Global gain generation unit
320: SSIM annoyance prediction unit
330: Comparison unit
340: Frame gain calculation unit
350: Data modulation unit

Claims (9)

입력 이미지를 표시하는 표시 패널;
상기 표시 패널에 광을 공급하는 백라이트; 및
상기 입력 이미지의 아티팩트(artifact)가 인지되는 지점(Just Noticeable Difference: JND)의 SSIM(Structural SIMilarity) 값을 선정하여 SSIM 어노이언스(annoyance) 값을 예측한 후, 상기 SSIM 어노이언스 값과 이차 누적 카운트 값의 선형 관계를 이용하여, 미리 설정된 SSIM 어노이언스 문턱값에 대응되는 이차 누적 카운트 값을 산출한 후, 산출된 이차 누적 카운트 값에 해당하는 계조의 직전 계조를 프레임 최대 값으로 정한 후, 상기 입력 이미지의 최상위 계조를 상기 프레임 최대 값으로 나눠, 프레임 게인을 연산하고, 연산된 프레임 게인을 상기 입력 이미지의 픽셀 데이터에 곱하는 타이밍 컨트롤러를 포함하고,
계조 N에 대하여, 상기 이차 누적 카운트 값은 계조 N의 일차 누적 카운트 값에 계조 N+1에 대한 이차 누적 카운트 값을 더하여 산출하고,
상기 계조 N의 일차 누적 카운트 값은 계조 N+1에 대한 일차 누적 카운트 값에 상기 입력 이미지의 히스토그램에서 계조 N의 픽셀 개수를 더하여 산출하고,
N은 자연수인, 표시 장치.a display panel that displays the input image;
a backlight that supplies light to the display panel; and
After predicting the SSIM annoyance value by selecting the SSIM (Structural SIMilarity) value at the point where the artifact of the input image is recognized (Just Noticeable Difference: JND), the SSIM annoyance value and the secondary After calculating the secondary cumulative count value corresponding to the preset SSIM annoyance threshold using the linear relationship of the cumulative count value, the gray level immediately preceding the gray level corresponding to the calculated secondary cumulative count value is set as the maximum value of the frame. , a timing controller that divides the highest gray level of the input image by the maximum value of the frame, calculates a frame gain, and multiplies the calculated frame gain by the pixel data of the input image,
For grayscale N, the secondary cumulative count value is calculated by adding the secondary cumulative count value for grayscale N+1 to the primary cumulative count value of grayscale N,
The primary cumulative count value of grayscale N is calculated by adding the number of pixels of grayscale N in the histogram of the input image to the primary cumulative count value for grayscale N+1,
N is a natural number. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는 상기 프레임 게인을 이용하여 상기 입력 이미지에 대한 데이터를 변조한 후 상기 표시 패널에 인가하고, 상기 프레임 게인을 이용하여 디밍(Dimming) 신호를 생성하여 상기 백라이트의 휘도를 제어하는, 표시 장치.According to paragraph 1,
The timing controller modulates data for the input image using the frame gain and applies it to the display panel, and controls the brightness of the backlight by generating a dimming signal using the frame gain. Device. 입력 이미지의 아티팩트(artifact)가 인지되는 지점(Just Noticeable Difference: JND)의 SSIM(Structural SIMilarity) 값을 선정하여 SSIM 어노이언스 값을 예측하는 SSIM 어노이언스 예측부;
상기 SSIM 어노이언스 값과 이차 누적 카운트 값을 비교하는 비교부;
상기 SSIM 어노이언스와 상기 이차 누적 카운트 값의 선형 관계를 이용하여 미리 설정된 SSIM 어노이언스 문턱값에 대응되는 이차 누적 카운트 값을 산출한 후, 산출된 이차 누적 카운트 값에 해당하는 계조의 직전 계조를 프레임 최대 값으로 정한 후, 상기 입력 이미지의 최상위 계조를 상기 프레임 최대 값으로 나눠, 프레임 게인을 연산하는 프레임 게인 연산부; 및
연산된 프레임 게인을 상기 입력 이미지의 픽셀 데이터에 곱하여 상기 픽셀 데이터를 변조하는 데이터 변조부를 포함하고,
계조 N에 대하여, 상기 이차 누적 카운트 값은 계조 N의 일차 누적 카운트 값에 계조 N+1에 대한 이차 누적 카운트 값을 더하여 산출하고,
상기 계조 N의 일차 누적 카운트 값은 계조 N+1에 대한 일차 누적 카운트 값에 상기 입력 이미지의 히스토그램에서 계조 N의 픽셀 개수를 더하여 산출하고,
N은 자연수인, 데이터 클리핑 장치.An SSIM annoyance prediction unit that predicts the SSIM annoyance value by selecting the SSIM (Structural SIMilarity) value of the point (Just Noticeable Difference: JND) where an artifact of the input image is recognized;
a comparison unit that compares the SSIM annoyance value and a secondary cumulative count value;
After calculating the secondary cumulative count value corresponding to a preset SSIM annoyance threshold using the linear relationship between the SSIM annoyance and the secondary cumulative count value, the gray level immediately preceding the gray level corresponding to the calculated secondary cumulative count value is calculated. a frame gain calculation unit that determines the frame maximum value and calculates a frame gain by dividing the highest gray level of the input image by the frame maximum value; and
A data modulator that modulates the pixel data by multiplying the calculated frame gain by the pixel data of the input image,
For grayscale N, the secondary cumulative count value is calculated by adding the secondary cumulative count value for grayscale N+1 to the primary cumulative count value of grayscale N,
The primary cumulative count value of grayscale N is calculated by adding the number of pixels of grayscale N in the histogram of the input image to the primary cumulative count value for grayscale N+1,
N is a natural number, data clipping device. 제4항에 있어서,
상기 SSIM 값은 루미넌스 디스토션(luminance distortion), 콘트라스트(contrast) 및 스트럭츄얼 디스토션(structural distortion)이 반영된 값인, 데이터 클리핑 장치.According to paragraph 4,
The SSIM value is a data clipping device that reflects luminance distortion, contrast, and structural distortion. 제4항에 있어서,
상기 SSIM 어노이언스 값와 상기 이차 누적 카운트 값은 정비례 관계를 갖는, 데이터 클리핑 장치.According to paragraph 4,
The data clipping device has a directly proportional relationship between the SSIM annoyance value and the secondary cumulative count value. 입력 이미지에 대한 글로벌 게인을 생성하는 글로벌 게인 생성부;
상기 글로벌 게인을 이용하여 휘도 감소를 고려한 데이터를 연산하는 데이터 연산부;
상기 데이터가 연산된 이미지의 SSIM(Structural SIMilarity) 어노이언스 값을 연산하는 SSIM 어노이언스 연산부;
상기 SSIM 어노이언스 값의 총합을 루미넌스 어댑테이션을 이용하여 최종 어노이언스를 산출하고, 산출된 최종 어노이언스 값과 미리 설정된 목표 어노이언스 값을 비교하는 비교부; 및
상기 최종 어노이언스 값이 상기 목표 어노이언스 값과 상이하면 상기 목표 어노이언스 값에 근접하도록 상기 글로벌 게인을 피드백(feedback)하는 게인 피드백부를 포함하고,
상기 입력 이미지의 픽셀 데이터에 상기 글로벌 게인이 곱해져서 상기 픽셀 데이터는 변조되는, 데이터 클리핑 장치.a global gain generator that generates a global gain for the input image;
a data calculation unit that calculates data considering luminance reduction using the global gain;
an SSIM annoyance calculation unit that calculates an SSIM (Structural SIMilarity) annoyance value of the image from which the data is calculated;
a comparison unit that calculates a final annoyance using the total of the SSIM annoyance values using luminance adaptation, and compares the calculated final annoyance value with a preset target annoyance value; and
When the final annoyance value is different from the target annoyance value, it includes a gain feedback unit that feeds back the global gain so that it approaches the target annoyance value,
A data clipping device wherein the pixel data of the input image is multiplied by the global gain and the pixel data is modulated. 제7항에 있어서,
상기 SSIM 어노이언스 연산부는 상기 데이터 연산부에 의해 연산된 이미지의 각 로컬 패치별 어노이언스(1-SSIM) 값을 연산한 후, 루미넌스 어댑테이션으로 상기 연산된 어노이언스(1-SSIM)을 나누어 SSIM 어노이언스 총합을 연산하는, 데이터 클리핑 장치.
In clause 7,
The SSIM annoyance calculation unit calculates the annoyance (1-SSIM) value for each local patch of the image calculated by the data calculation unit, and then divides the calculated annoyance (1-SSIM) by luminance adaptation. SSIM A data clipping device that calculates the total annoyance.
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KR101574391B1 (en) * 2013-10-29 2015-12-08 연세대학교 산학협력단 Method and apparatus for image coding
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