KR20110107025A - 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어 방법 Download PDF

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하태현
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 디스플레이 장치는, 디스플레이부; 영상을 처리하여 상기 디스플레이부에 표시하는 영상 처리부; 및 상기 디스플레이부에 표시되는 상기 영상 중 사용자의 비주시 영역의 밝기를 영상 정보에 기초하여 결정된 사용자의 인식 가능 여부에 따라 제어하도록 상기 영상 처리부를 제어하는 제어부를 포함하며, 이에 의해 입력 영상에서 사용자가 주시하는 영역과 그 외 영역을 검출하고 사용자의 시감 특성에 기초하여 수행된 이미지 분석에 기초하여 영상의 밝기를 제어함으로써, 사용자가 느끼는 영상의 화질을 개선하고 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어 방법{DISPLAY APPARATUS AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 시감 특성을 고려하여 영상의 밝기를 제어함으로써 사용자가 느끼는 영상의 화질을 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치는 영상의 화질 개선, 소비 전력 절감 및 OLED 또는 PDP 등과 같은 자발광 디스플레이 소자의 수명 연장 등 다양한 목적으로 영상의 밝기를 제어할 수 있다. 영상의 밝기를 제어하는 경우, 기존에는 사용자의 시감 특성을 고려하지 않고 단순히 영상의 컨트라스트를 개선하거나, 영상 데이터가 존재하지 않는 영역의 밝기를 제어하였다.
이 경우, 낮아진 밝기 레벨을 보상하기 위한 여러 가지 방법이 고안되었지만, 그로 인한 다양한 Artifact도 발생하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 입력 영상에서 사용자가 주시하는 영역과 그 외 영역을 검출한 후 사용자의 시감 특성에 기초하여 수행된 이미지 분석에 기초하여 영상의 밝기를 제어함으로써, 사용자가 느끼는 영상의 화질을 개선하고 소비 전력을 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 디스플레이 장치에 있어서, 디스플레이부; 영상을 처리하여 상기 디스플레이부에 표시하는 영상 처리부; 및 상기 디스플레이부에 표시되는 상기 영상 중 사용자의 비주시 영역의 밝기를 영상 정보에 기초하여 결정된 사용자의 인식 가능 여부에 따라 제어하도록 상기 영상 처리부를 제어하는 제어부를 포함하는 디스플레이 장치에 의해 달성된다.
상기 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 비주시 영역 중 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분의 밝기를 제어하도록 상기 영상 처리부를 제어할 수 있다.
상기 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 영상 내의 위치 및 유효 영상 데이터의 존재 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 비주시 영역을 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 영상의 중심 영역을 사용자의 주시 영역으로 판단하고, 상기 주시 영역 이외의 영역을 상기 비주시 영역으로 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치에 있어서, 상기 영상 정보는, 상기 영상의 주파수, 상기 영상의 콘트라스트 및 상기 영상의 에지 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 영상의 주파수가 상대적으로 높은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 영상의 콘트라스트가 상대적으로 낮은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제어부는, 로컬 디밍의 수행 여부를 고려하여 상기 비주시 영역의 밝기 제어 정도를 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 영상의 계조를 조절하여 상기 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다.
상기 디스플레이 장치에 있어서, 상기 디스플레이부는 백라이트를 포함하며, 상기 제어부는 상기 백라이트를 제어하여 상기 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 영상 중 사용자의 비주시 영역을 판단하는 단계; 영상 정보에 기초하여 결정된 사용자의 인식 가능 여부에 따라 상기 비주시 영역의 밝기를 제어하는 단계; 및 제어된 밝기에 따라 상기 비주시 영역을 표시하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제어 방법에 의해 달성될 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 비주시 영역 중 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분의 밝기를 제어할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 영상 내의 위치 및 유효 영상 데이터의 존재 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 비주시 영역을 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 영상의 중심 영역을 사용자의 주시 영역으로 판단하고, 상기 주시 영역 이외의 영역을 상기 비주시 영역으로 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 영상 정보는, 상기 영상의 주파수, 상기 영상의 콘트라스트 및 상기 영상의 에지 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 영상의 주파수가 상대적으로 높은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 영상의 콘트라스트가 상대적으로 낮은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 로컬 디밍의 수행 여부를 고려하여 상기 비주시 영역의 밝기 제어 정도를 판단할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 영상의 계조를 조절하여 상기 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다.
상기 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 디스플레이 장치는 백 라이트를 포함하며, 상기 백라이트를 제어하여 상기 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 입력 영상에서 사용자가 주시하는 영역과 그 외 영역을 검출하고 사용자의 시감 특성을 고려하여 수행된 이미지 분석에 기초하여 영상의 밝기를 제어함으로써, 사용자가 느끼는 영상의 화질을 개선하고 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또한, 사용자가 디스플레이 장치를 주시할 때의 특성을 이용하거나 입력 영상의 특성을 분석하여 영상 또는 백 라이트를 제어함으로써, 사용자가 밝기 저하 및 화질 저하를 느끼지 못하는 수준에서 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
나아가, 자발광 디스플레이 소자에 의하여 영상을 표시하는 경우, 영상의 밝기 제어를 통해 디스플레이 소자의 수명을 연장하고 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 제어부에서의 영상 신호의 처리 흐름도.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 의하여 영상 내의 위치에 따라 구분된 주시 영역과 비주시 영역을 도시한 도면.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의하여 레터 박스에 해당하는지 여부에 따라 구분된 주시 영역과 비주시 영역을 도시한 도면.
도 3C는 본 발명의 일 실시예에 의하여 필라 박스에 해당하는지 여부에 따라 구분된 주시 영역과 비주시 영역을 도시한 도면.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 의하여 공간 주파수에 따라 구분된 밝기 제어 가능 영역과 밝기 제어 불가능 영역을 도시한 도면.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의하여 콘트라스트에 따라 구분된 밝기 제어 가능 영역과 밝기 제어 불가능 영역을 도시한 도면.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제어된 백 라이트의 밝기를 도시한 도면.
도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 의하여 제어된 백 라이트의 밝기를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 제어 과정을 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치(100)는 TV, 대형 디스플레이 (Large Format Display: LFD), 모니터, 데스크 탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터 및 셋탑 박스 등일 수 있다. 나아가, 영상을 표시하되, 영상의 영역 별로 밝기를 제어할 수 있는 전자 디바이스라면, 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치(100)가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치(100)는 디스플레이부(110), 영상 처리부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
디스플레이부(110)에는 영상 처리부(120)에 의하여 처리된 영상이 표시될 수 있다. 이를 위해, 디스플레이부(110)는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기 전기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 또는 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel: PDP) 등의 형태로 구현되는 디스플레이 패널(미도시) 및 상기 디스플레이 패널을 구동하는 패널 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
디스플레이 패널이 LCD 등 수동형 표시 장치로 구현되는 경우, 디스플레이부 (110)는 상기 디스플레이 패널의 후면에서 빛을 발광하는 백 라이트(미도시)를 포함할 수 있다. 그러나, 디스플레이 패널이 OLED 또는 PDP 등 능동형 표시 장치로 구현되는 경우, 디스플레이부(110)는 백 라이트를 포함하지 않아도 무방하다.
영상 처리부(120)는 영상을 처리하여 디스플레이부(110)에 표시할 수 있다. 구체적으로, 영상 처리부(120)는 디코딩(decoding), 스케일링, 밝기 조절, 콘트라스트(대비) 조절, 명암 조절 및 이미지 인핸스먼트(image enhancement) 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
제어부(130)는 디스플레이부(110)에 표시되는 영상 중 사용자의 비주시 영역의 밝기를 영상 정보에 기초하여 결정된 사용자의 인식 가능 여부에 따라 제어하도록 영상 처리부(120)를 제어할 수 있다.
상기 주시 영역은 사용자가 주로 주시하는 영역이며, 비주시 영역은 사용자가 주로 주시하지 않는 영역으로 상기 주시 영역 이외의 영역일 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 다양한 기준에 의하여 영상을 주시 영역과 비주시 영역으로 구분할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 영상 내의 위치 및 유효 영상 데이터의 존재 여부 중 적어도 하나에 기초하여 비주시 영역을 판단할 수 있다.
영상 내의 위치에 기초하여 비주시 영역을 판단하는 경우, 제어부(130)는 영상의 중심 영역은 사용자의 주시 영역으로 판단하고, 주시 영역 이외의 영역을 비주시 영역으로 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 영상의 중심 영역은 주시 영역으로, 영상의 가장자리 영역은 비주시 영역으로 판단할 수 있다.
유효 영상 데이터의 존재 여부에 기초하여 비주시 영역을 판단하는 경우, 제어부(130)는 필라 박스(Pillar Box) 또는 레터 박스(Letter Box)에 해당하는 영역은 비주시 영역으로 판단하고, 비주시 영역 이외의 영역은 주시 영역으로 판단할 수 있다.
상기 영상 정보는 영상의 주파수, 영상의 콘트라스트 및 영상의 에지 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제어부(130)는 비주시 영역 중 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분의 밝기를 제어하도록 영상 처리부(120)를 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 영상의 주파수가 상대적으로 높은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 영상의 콘트라스트가 상대적으로 낮은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단할 수 있다.
변형된 실시예에 의하면, 제어부(130)는 비주시 영역의 밝기를 제어하되, 비주시 영역 중 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분과 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 있는 부분의 밝기 제어 정도를 상이하게 제어하도록 영상 처리부(120)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(130)는 로컬 디밍의 수행 여부를 고려하여 비주시 영역의 밝기 제어 정도를 판단할 수 있다. 예를 들어, 비주시 영역에 대하여 로컬 디밍을 수행하고 있는 경우라면, 제어부(130)는 로컬 디밍에 의하여 낮아지는 밝기 레벨을 고려하여, 비주시 영역의 밝기 제어 정도를 제어할 수 있다.
제어부(130)는 영상을 제어하거나 백 라이트를 제어함으로써 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다. 구체적으로, 영상을 제어하는 경우, 제어부(130)는 영상의 계조를 조절하여 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다. 또한, 백 라이트를 제어하는 경우, 제어부(130)는 백라이트를 제어하여 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 백 라이트가 조사하는 광의 세기 및/또는 광의 조사 시간을 조절할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 패널이 수동형 표시 장치로 구현되는 경우, 영상 및/또는 백 라이트의 제어가 모두 가능하다. 그러나, 디스플레이 패널이 OLED 또는 PDP 등 능동형 표시 장치로 구현되는 경우에는, 영상의 제어만이 가능하다. OLED 또는 PDP 등은 자발광 소자로서 백 라이트를 필요로 하지 않기 때문이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 제어부에서의 영상 신호의 처리 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제어부(130)는 영상 분석 블록(131), 영상 제어 블록(132), 제1 시간/공간 필터(133), TCON(134), 제어레벨 결정 블록(135), BLU 제어 블록(136), 제2 시간/공간 필터(137), BLU Driver(138) 및 메모리(139)를 포함할 수 있다.
영상 분석 블록(Image Analysis Block)(131)은 영상을 분석하여 주시 영역 및 비주시 영역을 판단한다. 예를 들어, 영상 분석 블록(131)은 필라 박스 또는 레터 박스에 해당하는 영역을 검출하고, 이를 비주시 영역으로 간주할 수 있다.
영상 제어 블록(132)은 사용자의 시감 특성을 고려하여 밝기의 제어 가능 여부를 판단한다. 구체적으로, 밝기 변화를 사용자가 인식할 수 없는 부분은 밝기 제어가 가능한 영역으로 간주될 수 있다. 또한, 밝기 변화를 사용자가 인식할 수 있는 부분은 밝기 제어가 불가능한 영역으로 간주될 수 있다.
이 경우, 영상 제어 블록(132)은 밝기 제어가 가능한 영역에 대하여 영상의 계조 보상(compensation) 등을 수행할 수 있다.
제1 시간/공간 필터(133) 및 제2 시간/공간 필터(137)는 영상의 시간 주파수 및 공간 주파수 특성을 분석한다. 구체적으로, 상기 제1 시간/공간 필터(133) 및 제2 시간/공간 필터(137)는 소정의 시간 및 공간 주파수만을 필터링하고, 이에 기초하여 영상의 시간 주파수 및 공간 주파수 특성을 분석할 수 있다.
TCON(Timing CONtroller: 타이밍 제어부)(134)는 영상의 구동 타이밍을 제어한다. 구체적으로, 영상을 구성하는 서브 필드의 표시 기간을 조절하거나, 영상의 표시 계조 등을 제어할 수 있다.
제어레벨 결정 블록(135)은 영상 분석 블록(131)에서 추출한 정보를 이용하여 영상의 밝기 제어 수준을 결정한다. 이 경우, 제어레벨 결정 블록(135)은 메모리(139)에 저장된 사용자의 시감 특성에 따른 밝기 제어 수준에 관한 룩업 테이블(Look Up Table: LUT)을 참조할 수 있다. 또한, 글로벌 디밍(Global Dimming), 로컬 디밍(Local Dimming)등의 기존의 밝기 제어 알고리즘과 연동하여 밝기 제어 수준을 결정할 수 있다.
BLU 제어 블록(136)은 백 라이트를 제어할 것인지 여부를 판단한다. 이 경우, BLU 제어 블록(136)은 광의 세기 또는 발광 시간을 증가시키거나 감소시키도록 BLU Driver(138)를 제어할 수 있다.
BLU Driver(138)는 백 라이트를 구동시킨다. 구체적으로, BLU Driver(138)는 BLU 제어 블록(136)의 제어에 따라, 백 라이트의 발광 세기를 조절하거나 또는 발광 시간을 조절할 수 있다.
메모리(139)는 사용자의 시감 특성에 따른 밝기 제어 수준에 관한 룩업 테이블(LUT)을 저장할 수 있다.
영상을 제어하여 비주시 영역의 밝기를 제어하는 경우, 입력된 영상 신호는 영상 분석 블록(131) -> 제어레벨 결정 블록(135) -> 영상 제어 블록(132) -> 제1 시간/공간 필터(133) -> TCON(134)를 순차적으로 거치면서 처리된다.
백 라이트를 제어하여 비주시 영역의 밝기를 제어하는 경우, 입력된 영상 신호는 영상 분석 블록(131) -> 제어레벨 결정 블록(135) -> BLU 제어 블록(136) ->제2 시간/공간 필터(137) -> BLU Driver(138)를 거치면서 처리된다.
한편, 영상 및 백 라이트를 모두 제어하여 비주시 영역의 밝기를 제어할 수도 있으며, 이 경우 입력된 영상 신호는 상기 두 경로를 모두 거치면서 처리된다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 의하여 영상 내의 위치에 따라 구분된 주시 영역과 비주시 영역을 도시한 도면이다.
주로 디스플레이 장치(100)의 중심 부분, 즉 영상(300)의 중심 영역(즉, A 영역)은 사용자가 주로 주시하는 영역으로 블록별로 영상 데이터가 적더라도 주시 영역으로 간주될 수 있다.
주로 디스플레이 장치(100)의 외곽 부분, 즉 영상(300)의 가장자리 영역(즉, B 영역)은 사용자가 주로 주시하지 않는 영역으로 비주시 영역으로 간주될 수 있다.
도 3a에서, A 영역은 주시 영역, B 영역은 비주시 영역이 된다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의하여 레터 박스에 해당하는지 여부에 따라 구분된 주시 영역과 비주시 영역을 도시한 도면이다.
레터 박스란 영상의 종횡비(즉, 가로 대 세로의 비율)를 맞추기 위해 영상의 상하에 삽입되는 유효하지 않은 영상 데이터이다. 예를 들어, 입력 영상의 종횡비가 16:9 이고 디스플레이 장치(100)가 출력하는 영상의 종횡비가 4:3인 경우, 레터 박스가 표시될 수 있다.
영상(300) 중 유효 영상 데이터가 표시된 영역(즉, A 영역)은 사용자가 주로 주시하는 영역으로 주시 영역으로 간주될 수 있다.
영상(300) 중 레터 박스 영역(즉, B 영역)은 사용자가 주로 주시하지 않는 영역으로 비주시 영역으로 간주될 수 있다.
도 3b에서, A 영역은 주시 영역, B 영역은 비주시 영역이 된다.
도 3C는 본 발명의 일 실시예에 의하여 필라 박스에 해당하는지 여부에 따라 구분된 주시 영역과 비주시 영역을 도시한 도면이다.
필라 박스란 영상의 종횡비를 맞추기 위해 영상의 좌우에 삽입되는 유효하지 않은 영상 데이터이다. 예를 들어, 입력 영상의 종횡비가 4:3 이고, 디스플레이 장치(100)가 출력하는 영상의 종횡비가 16:9인 경우, 필라 박스가 표시될 수 있다.
영상(300) 중 유효 영상 데이터가 표시된 영역(즉, A 영역)은 사용자가 주로 주시하는 영역으로 주시 영역으로 간주될 수 있다.
영상(300) 중 필라 박스 영역(즉, B 영역)은 사용자가 주로 주시하지 않는 영역으로 비주시 영역으로 간주될 수 있다.
도 3C에서, A 영역은 주시 영역, B 영역은 비주시 영역이 된다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 의하여 공간 주파수에 따라 구분된 밝기 제어 가능 영역과 밝기 제어 불가능 영역을 도시한 도면이다.
공간 주파수(Spatial Frequency)는 영상의 단위 면적당 선이 반복되는 빈도를 뜻한다. 공간 주파수가 높으면 세부를 잘 보여주고, 공간 주파수가 낮으면 전체 윤곽이 잘 드러나게 된다. 예를 들어, 화면 전체가 동일한 색으로 이루어진 경우, 영상은 매우 평활한 상태 또는 변화가 별로 없는 상태이다. 이와 같이, 영상이 평활하고 천천히 변화할 때 공간 주파수는 낮다. 반면, 화면이 체크 무늬로 이루어진 경우, 영상은 매우 세밀한 상태 또는 변화가 많은 상태이다. 이와 같이, 영상이 세밀하고 변화가 많을 때 공간 주파수는 높다. 이 때의 공간 주파수는 물결파와 유사하다.
공간 주파수가 높은 경우, 사용자의 시각은 밝기 변화에 민감하지 않다. 이 경우, 사용자의 시각은 영상의 세부 묘사를 인지하는데 분산되므로, 상대적으로 밝기 변화를 쉽게 인지할 수 없기 때문이다.
도 4a에서, 영상(400)의 중심 부분인 A 영역은 주시 영역이다. 영상(400)의 가장자리 부분인 B1 영역, B2 영역, B3 영역 및 B4 영역은 비주시 영역이다. 또한, 비주시 영역 중 영상(400)이 평활한 상태인 B1 영역과 B3 영역은 공간 주파수가 낮은 영역이고, 비주시 영역 중 영상(400)이 세밀한 상태인 B2 영역과 B4 영역은 공간 주파수가 높은 영역이다.
주시 영역은 사용자가 주로 주시하는 영역이므로, 사용자의 시각은 주시 영역의 밝기 변화에 민감하다. 따라서, 영상(400)의 밝기 조절 시, A 영역의 밝기는 제어되지 않는다.
비주시 영역은 주시 영역에 비하여 상대적으로 사용자가 덜 주시하는 영역이다. 그러나, 비주시 영역에도 유효 영상 데이터가 존재할 수 있다. 즉, 도 3b 및 도 3c에 도시된 것처럼 레터 박스 및 필라 박스에 해당하는지 여부에 따라 주시 영역/비주시 영역을 구분하는 경우에는 비주시 영역에 유효 영상 데이터가 존재하지 않지만, 도 3a에 도시된 것처럼 영상 내의 위치에 따라 주시 영역/비주시 영역을 구분하는 경우에는 비주시 영역에도 유효 영상 데이터가 존재할 수 있다.
비주시 영역 중 공간 주파수가 낮은 영역은 영상(400)이 평활한 상태이므로, 사용자의 시각은 상기 영역의 밝기 변화에 민감하다. 즉, 공간 주파수가 낮은 경우에는 사용자의 시각이 영상(400)의 세부 묘사를 인지하는데 분산되지 않으므로, 상대적으로 밝기 변화를 쉽게 인지할 수 있다. 따라서, 비주시 영역에 포함된다 하더라도 공간 주파수가 낮은 영역의 밝기는 조절하지 않는다. 즉, 도 4a에서, 영상(400)의 밝기 조절 시, B1 영역 및 B3 영역의 밝기는 제어되지 않는다.
비주시 영역 중 공간 주파수가 높은 영역은 영상(400)이 세밀한 상태이므로, 사용자의 시각은 상기 영역의 밝기 변화에 민감하지 않다. 즉, 공간 주파수가 높은 경우에는 사용자의 시각이 영상(400)의 세부 묘사를 인지하는데 분산되므로, 상대적으로 밝기 변화를 쉽게 인지할 수 없다. 따라서, 비주시 영역 중 공간 주파수가 높은 영역의 밝기를 조절할 수 있다. 즉, 도 4a에서, 영상(400)의 밝기 조절 시, B2 영역 및 B4 영역의 밝기는 제어될 수 있다.
변형된 실시예에 의하면, 비주시 영역의 밝기를 제어하되, 비주시 영역 중 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분과 밝기 변화를 인식할 수 있는 부분의 밝기 제어 정도를 상이하게 조절할 수 있다. 구체적으로, 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분은 상대적으로 밝기 제어 정도를 크게 하고, 밝기 변화를 인식할 수 있는 부분은 상대적으로 밝기 제어 정도를 작게 할 수 있다. 예를 들어, 도 4a에서, B2 영역과 B4 영역은 밝기 레벨을 4 단계 낮추고, B1 영역과 B3 영역은 밝기 레벨을 2 단계 낮출 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의하여 콘트라스트에 따라 구분된 밝기 제어 가능 영역과 밝기 제어 불가능 영역을 도시한 도면이다.
콘트라스트(contrast, 대비)는 영상의 밝은 부분(High Light)과 어두운 부분의 정도 차이를 말한다. 두 부분의 정도 차이가 매우 큰 경우 콘트라스트가 높다고 하고, 두 부분의 정도 차이가 낮은 경우 콘트라스트가 낮다고 한다.
콘트라스트가 높은 경우, 사용자의 시각은 밝기 변화에 민감하다. 이 경우, 약간의 밝기 변화도 높은 콘트라스트에 의하여 더 뚜렷하게 인지되기 때문이다.
도 4b에서, 영상(400)의 중심 부분인 A 영역은 주시 영역이다. 또한, 영상의 가장자리 부분인 B1 영역 및 B2 영역은 비주시 영역이다.
이 경우, B1 영역은 검은색으로 표시되는 밤하늘과 노란색으로 표시되는 달 및 흰색으로 표시되는 별로 이루어져 있다. B2 영역은 검은색으로 표시되는 밤하늘과 짙은 녹색으로 표시되는 들판으로 이루어져 있다. 따라서, 밝은 부분과 어두운 부분의 정도 차이가 큰 B1 영역은 콘트라스트가 높은 영역에 해당하고, 밝은 부분과 어두운 부분의 정도 차이가 낮은 B2 영역은 콘트라스트가 낮은 영역에 해당된다.
주시 영역은 사용자가 주로 주시하는 영역이므로, 사용자의 시각은 주시 영역의 밝기 변화에 민감하다. 따라서, 영상(400)의 밝기 조절 시, A 영역의 밝기는 제어되지 않는다.
비주시 영역 중 컨트라스트가 높은 영역의 경우, 사용자의 시각은 해당 영역의 밝기 변화에 민감하다. 즉, 컨트라스트가 높은 경우에는 해당 영역의 밝기 변화가 높은 콘트라스트에 의하여 더 뚜렷하게 인지되므로, 사용자는 상대적으로 해당 영역에서의 밝기 변화를 쉽게 인지한다. 따라서, 비주시 영역에 포함된다 하더라도 콘트라스트가 높은 영역의 밝기는 조절하지 않는다. 도 4b에서, 영상(400)의 밝기 조절 시, B1 영역의 밝기는 제어되지 않는다.
비주시 영역 중 컨트라스트가 낮은 영역의 경우, 사용자의 시각은 해당 영역의 밝기 변화에 민감하지 않다. 즉, 컨트라스트가 낮은 경우에는 해당 영역의 밝기 변화가 낮은 콘트라스트에 의하여 희석되므로, 사용자는 상대적으로 해당 영역에서의 밝기 변화를 쉽게 인지할 수 없다. 따라서, 비주시 영역 중 콘트라스트가 낮은 영역의 밝기는 조절할 수 있다. 도 4b에서, 영상(400)의 밝기 조절 시, B2 영역의 밝기는 제어될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제어된 백 라이트의 밝기를 도시한 도면이며, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 의하여 제어된 백 라이트의 밝기를 도시한 도면이다.
도 5a에서는 일반적인 영상의 밝기를 낮추는 경우를 가정하며, 도 5b에서는 중심 영역은 밝고 가장 자리 영역은 어두운 영상의 밝기를 낮추는 경우를 가정한다.
OABC 이득 곡선(510)은 BLU의 이상적인 밝기 레벨이다. 이 경우, OABC 이득 곡선(510)은 각 블록 별로 밝기 레벨을 나타낼 수 있다. 이를 참조하면, 중심 영역에서 외곽 영역으로 갈수록 영상의 밝기는 낮아진다.
평상시 BLU의 밝기 곡선(520)은 밝기 제어를 수행하지 않고 그대로 영상을 표시하는 경우, BLU의 실제 밝기 레벨이다.
최종 BLU의 밝기 곡선(530)은 밝기 제어를 수행하여 영상을 표시하는 경우, BLU의 실제 밝기 레벨이다.
도 5a를 참조하면, 중심 영역에서는 평상시 BLU의 밝기 곡선(520)과 최종 BLU의 밝기 곡선(530)값이 동일하다. 즉, 중심 영역은 주시 영역이므로, 밝기가 제어되지 않는다. 또한, 외곽 영역으로 갈수록 평상시 BLU의 밝기 곡선(520)과 최종 BLU의 밝기 곡선(530)의 차는 커진다. 즉, 외곽 영역은 비주시 영역이므로 밝기가 제어되며, 나아가 외곽으로 갈수록 밝기 제어 정도는 커진다.
도 5b를 참조하면, 중심 영역에서는 OABC 이득 곡선(510)과 최종 BLU의 밝기 곡선(530)값이 동일하다. 즉, 중심 영역은 주시 영역이므로, 평상시 BLU의 밝기 곡선(520)값보다 더 밝게 표시된다. 주시 영역의 밝기는 일반적으로 제어되지 않지만, 밝기 수준을 높이는 조절은 예외적으로 가능할 수 있다. 사용자는 밝기가 낮아지는 경우에 비하여 밝기가 높아지는 경우에는 덜 민감하게 반응하기 때문이다.
그 밖의 외곽 영역은 비주시 영역이므로, 평상시 BLU의 밝기 곡선(520)보다 더 어둡게 표시된다. 이 경우, 외곽 영역이 더 어둡게 표시되지만, 더 밝게 표시된 중심 영역에 의하여 영상의 전체적인 밝기는 상쇄될 수 있다. 따라서, 사용자는 영상의 밝기 변화를 쉽게 인지하지 못한다.
또한, 도 5b에서, 중심 영역의 밝기를 높이는데 소비되는 전력량보다 외곽 영역의 밝기를 낮추는 것에 의하여 절약되는 전력량이 더 높다. 따라서, 백 라이트의 밝기가 낮아진 만큼 소비 전력을 절감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 디스플레이 장치의 제어 과정을 도시한 도면이다.
디스플레이 장치(100)는 영상 중 사용자의 비주시 영역을 판단한다(S601). 구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 입력 영상을 복수 개의 블록으로 나누고, 각 블록 별 영상 특성에 따라 주시 영역과 비주시 영역으로 분리할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 디스플레이 장치(100)의 중심 부분은 사용자가 주로 주시하는 영역으로, 블록 별로 영상 데이터가 적더라도 주시 영역으로 분류될 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(100)의 외곽 부분은 사용자가 주로 주시하지 않는 영역으로 특별한 경우를 제외하고는 비주시 영역으로 분류될 수 있다. 여기서, 특별한 경우란 공간 주파수가 낮거나 콘트라스트가 높은 경우를 말하며, 컨트라스트 또는 주파수 분석 등을 통하여 판단될 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 영상 정보에 기초하여 결정된 사용자의 인식 가능 여부에 따라 비주시 영역의 밝기를 제어한다(S602). 구체적으로, 디스플레이 장치(100)는 주시 영역 및 비주시 영역으로 분리된 데이터를 이용하여 각 블록 별 제어 레벨을 획득한다. 이 경우, 메모리(139)에 저장된 사용자의 시감 특성에 따른 밝기 제어 수준에 관한 룩업 테이블(Look Up Table: LUT)을 참조할 수 있다. 일반적으로, 비주시 영역의 특성에 따라 밝기 제어 레벨이 달라진다.
한편, 디스플레이 장치(100)는 영상을 제어하거나 백 라이트를 제어함으로써 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다. 구체적으로, 영상을 제어하는 경우, 디스플레이 장치(100)는 영상의 계조를 조절하여 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다. 또한, 백 라이트를 제어하는 경우, 디스플레이 장치(100)는 백 라이트가 조사하는 광의 세기 및/또는 광의 조사 시간을 조절하여 비주시 영역의 밝기를 제어할 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 제어된 밝기에 따라 비주시 영역을 표시한다(S603).
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100: 디스플레이 장치 　 　　　　　　110: 디스플레이부
120: 영상 처리부 130:　제어부
131: 영상 분석 블록 132: 영상 제어 블록
133: 제1 시간/공간 필터 134: TCON
135: 제어레벨 결정 블록 136: BLU 제어 블록
137: 제2 시간/공간 필터 138: BLU Driver
139: 메모리

Claims (20)

  1. 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이부;
    영상을 처리하여 상기 디스플레이부에 표시하는 영상 처리부; 및
    상기 디스플레이부에 표시되는 상기 영상 중 사용자의 비주시 영역의 밝기를 영상 정보에 기초하여 결정된 사용자의 인식 가능 여부에 따라 제어하도록 상기 영상 처리부를 제어하는 제어부를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 비주시 영역 중 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분의 밝기를 제어하도록 상기 영상 처리부를 제어하는 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 영상 내의 위치 및 유효 영상 데이터의 존재 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 비주시 영역을 판단하는 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 영상의 중심 영역을 사용자의 주시 영역으로 판단하고, 상기 주시 영역 이외의 영역을 상기 비주시 영역으로 판단하는 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상 정보는, 상기 영상의 주파수, 상기 영상의 콘트라스트 및 상기 영상의 에지 특성 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 영상의 주파수가 상대적으로 높은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단하는 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 영상의 콘트라스트가 상대적으로 낮은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단하는 디스플레이 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 로컬 디밍의 수행 여부를 고려하여 상기 비주시 영역의 밝기 제어 정도를 판단하는 디스플레이 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 영상의 계조를 조절하여 상기 비주시 영역의 밝기를 제어하는 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 백라이트를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 백라이트를 제어하여 상기 비주시 영역의 밝기를 제어하는 디스플레이 장치.
  11. 디스플레이 장치의 제어 방법에 있어서,
    영상 중 사용자의 비주시 영역을 판단하는 단계;
    영상 정보에 기초하여 결정된 사용자의 인식 가능 여부에 따라 상기 비주시 영역의 밝기를 제어하는 단계; 및
    제어된 밝기에 따라 상기 비주시 영역을 표시하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비주시 영역 중 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분의 밝기를 제어하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 영상 내의 위치 및 유효 영상 데이터의 존재 여부 중 적어도 하나에 기초하여 상기 비주시 영역을 판단하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 영상의 중심 영역을 사용자의 주시 영역으로 판단하고, 상기 주시 영역 이외의 영역을 상기 비주시 영역으로 판단하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 영상 정보는, 상기 영상의 주파수, 상기 영상의 콘트라스트 및 상기 영상의 에지 특성 중 적어도 하나를 포함하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 영상의 주파수가 상대적으로 높은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 영상의 콘트라스트가 상대적으로 낮은 부분을 사용자가 밝기 변화를 인식할 수 없는 부분으로 판단하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    로컬 디밍의 수행 여부를 고려하여 상기 비주시 영역의 밝기 제어 정도를 판단하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 영상의 계조를 조절하여 상기 비주시 영역의 밝기를 제어하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 백 라이트를 포함하며,
    상기 백라이트를 제어하여 상기 비주시 영역의 밝기를 제어하는 디스플레이 장치의 제어 방법.
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