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KR20140040075A - 표시 제어기 및 표시 시스템 - Google Patents

표시 제어기 및 표시 시스템 Download PDF

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KR20140040075A
KR20140040075A KR1020137017912A KR20137017912A KR20140040075A KR 20140040075 A KR20140040075 A KR 20140040075A KR 1020137017912 A KR1020137017912 A KR 1020137017912A KR 20137017912 A KR20137017912 A KR 20137017912A KR 20140040075 A KR20140040075 A KR 20140040075A
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KR
South Korea
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dynamic range
ambient light
display
display device
light level
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020137017912A
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English (en)
Inventor
비아체슬라브 체스노코프
Original Assignee
애피컬 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 애피컬 리미티드 filed Critical 애피컬 리미티드
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Abstract

표시 제어기는 주변 광 레벨에 따라 표시 장치의 표시 휘도를 제어한다. 표시 제어기는 또한, 입력 표시데이터의 동적 범위 압축의 양을 제어하고, 상기 압축의 양은 주변 광 레벨에 좌우된다. 표시 데이터의 동적 범위는 표시 장치의 동적 범위와 매치하도록 압축된다. 표시 장치의 동적 범위는 주변 광 레벨과 표시 휘도에 좌우된다.

Description

표시 제어기 및 표시 시스템 {DISPLAY CONTROLLER AND DISPLAY SYSTEM}
본 발명은 표시 제어기, 표시 시스템 및 표시 장치를 제어하는 방법에 관한 것이다.
특허 US 7,259,769 B2는 표시 제어기 및 백라이트(backlight)를 갖는 표시 장치를 포함하는 표시 시스템을 개시한다. 표시 장치에 보여지게 되는 이미지는 주변 광에 의해 영향을 받을 수 있다. 주지의 표시 시스템에 있어서, 표시 제어기는 주변 광량에 따라 백라이트에 공급되는 전력을 조정하는 것에 의해 표시 장치의 휘도를 제어한다. 어두운 주변 조건하에서는, 표시 휘도가 낮게 설정된다. 주변 광이 증가함에 따라, 표시 휘도는 특정한 최대가 도달할 때까지, 증가된다. 감마 교정(gamma correction)은 지각되는 이미지 밝기를 보상하도록 적용되고, 그에 의해 전력을 보존하는데 적용될 수 있는 표시 백라이트 밝기 조정의 범위를 향상시킨다.
주지의 표시 제어기의 단점은, 주변 광 조건의 넓은 범위에 걸친 시각적 체험이 만족스럽지 않다는 것이다. 개선된 시각적 체험을 주는 표시 제어기를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 표시 장치의 표시 휘도를 제어하기 위한 휘도 제어 유닛, 표시 데이터의 동적 범위를 압축하기 위한 동적 범위 압축 엔진, 및 주변 광 레벨을 나타내는 주변 광 신호용 입력을 포함하고, 상기 주변 광 신호 입력은 상기 휘도 제어 유닛에 그리고 상기 동적 범위 압축 엔진에 연결되는 표시 제어기로서, 상기 휘도 제어 유닛은 주변 광 신호에 따라 표시 휘도를 조정하도록 구성되고, 상기 동적 범위 압축 엔진은, 상기 표시 장치의 동적 범위와 매치하도록 상기 표시 데이터의 동적 범위를 압축하기 위해, 주변 광 신호에 따라 동적 범위 압축의 양을 적용하도록 구성되고, 상기 표시 장치의 동적 범위는 주변 광 레벨과 표시 휘도에 좌우되는, 표시 제어기가 제공된다.
종래 기술의 표시 시스템의 불만족스러운 시각적 체험은, 표시 장치의 휘도의 제어가 표시 장치 주위에 공통인 넓은 범위의 주변 광 레벨에 대처하기에 불충분하다는 사실에 기인한다. 본 발명에 따른 표시 장치에 있어서, 표시 장치의 휘도와 이미지를 표현하는 표시 데이터의 동적 압축의 양, 즉, 표시될 소스 콘텐트가 주변 광 레벨에 따라 제어된다. 표시 데이터의 동적 범위의 표시 장치의 동적 범위와의 매칭은 주변 광 조건의 넓은 범위를 가로지르는 일정한 유효 동적 범위를 가능케 하고, 그에 의해 이미지 디테일의 일정한 가시도를 셰도우(shadow), 중간 톤(mid-tone) 및 하이라이트(highlight)로 유지한다. 이것은 주변 광 레벨의 넓은 범위에 걸쳐 표시되는 이미지의 만족스러운 시각적 체험을 제공하고 종래 기술의 표시 시스템을 넘는 향상을 준다.
바람직하게, 표시 데이터의 동적 범위 압축은 표시 데이터의 동적 범위 빼기 표시 장치의 동적 범위와 동등하다. 이러한 동적 범위 압축의 양은 표시 장치의 가용한 동적 범위에 대한 표시 데이터의 최적의 순응을 달성하고, 그에 의해 임의의 주변 광 레벨에서 최적의 획득가능한 가시도의 이미지를 제공한다. “빼기”의 부호는, 동적 범위가 휘도 레벨의 대수로서 표현되기 때문에, 사용되었다.
양호한 시각적 체험은, 휘도 제어 유닛이 주변 광 레벨의 제1 범위에 있어서 주변 광 레벨이 증가함에 따라 표시 휘도를 증가시키도록 구성되는 경우에, 특히, 조명이, 인간의 눈이 조명 변화에 강력히 민감한 주변 광 레벨의 범위에서 변경되는 경우에, 획득된다. 이러한 범위에 걸친 그러한 조명 변화는, 표시가, 그 주변과 비교하여, 지나치게 밝은 것으로도 지나치게 어두운 것으로도 지각되지 않는 편안한 시각적 체험을 이끌 수 있다.
상기 제1 범위는 주변 광 레벨에 의해 정해지는 최소값 - 관찰자의 시각계가 주변 광 레벨에 순응하기 시작함 - 을 유리하게 갖는다.
특별한 실시예에 있어서, 상기 제1 범위는 전력 소비 제약에 의해 정해지는 최대를 가진다. 전력 제약은, 표시 장치의 최대 가용 전력일 수 있고, 그에 의해 제1 범위의 최대를 정한다. 전력 제약은 또한, 예컨대, 휴대형 표시 장치의 배터리 수명을 증가시키는데 사용될 수 있는, 표시 장치의 전력 소비를 감소시키기 위한, 최대 가용 전력 미만의 값일 수도 있다. 전력 소비 제약은, 휴대형 모드에서 작동할 때는 긴 배터리 수명 그리고 전원 공급에 연결될 때는 높은 휘도와 같은 다양한 요구를 충족시키도록 조정될 수 있다.
상기 동적 범위 압축 엔진은 상기 주변 광 레벨의 제2 범위에 있어서 주변 광 레벨이 증가함에 따라 압축 강도를 증가시키도록 구성될 수 있다. 시각적 체험은, 표시 데이터의 동적 범위 압축이, 주변 광 레벨의 제2 범위에 걸쳐 주변 광 레벨의 함수로서 조정되는 경우에, 향상된다.
특별한 실시예에 있어서, 상기 동적 범위 압축 엔진은 상기 주변 광 레벨의 제2 범위에 있어서 주변 광 레벨이 증가함에 따라 압축 강도를 증가시키도록 구성되고, 상기 제2 범위는 상기 제1 범위의 최소보다 더 작은 최소를 갖는다. 동적 범위 압축은 제1 범위 아래에서 시작하는 주변 광 레벨의 범위에서 유리하게 사용된다. 표시되는 이미지의 이음매 없는 시각적 체험은, 동적 범위 압축이 표시에 의한 주변 광의 반사로 인한 셰도우에서의 이미지 디테일의 가시도에 영향을 주기 시작하는 주변 광 레벨에서 시작하여 사용되는 경우에, 획득될 수 있다. 주변 광이, 관찰자의 시각계가 주변 광 레벨에 순응하기 시작하는 레벨에 도달하는 경우에, 동적 범위 압축은, 주변 광 레벨이 더욱 증가함에 따라, 표시 장치의 휘도를 증가시키는 것에 의해 일정하게 유지될 수 있다. 동적 범위 압축을 증가시키는 것으로부터 휘도를 증가시키는 것으로의 천이가 원활하게 이루어질 수 있다.
특별한 실시예에 있어서, 상기 동적 범위 압축 엔진은 주변 광의 제2 범위에 있어서 주변 광 레벨이 증가함에 따라 압축 강도를 증가시키도록 구성되고, 상기 제2 범위는 상기 제1 범위의 최소보다 더 작은 최소를 갖는다. 상기 제2 범위의 최대는 상기 제1 범위의 최소의 이상일 수 있다. 주변 광 레벨이, 상기 표시 장치의 휘도가 그 자신의 최대값에 도달하는 레벨 위로 증가하는 경우에, 표시 데이터의 동적 범위는 주변 광 레벨이 증가함에 따라 동적 범위 압축을 증가시키는 것에 의해 표시 장치의 동적 범위에 순응할 수 있다. 휘도를 증가시키는 것으로부터 동적 범위 압축을 증가시키는 것으로의 천이가 원활하게 이루어질 수 있다.
상기 동적 범위 압축 엔진은, 표시 데이터의 가장 밝은 영역들내의 픽셀들의 휘도 값들을 실질적으로 무변하게 두면서 어두운 영역들내의 픽셀들의 휘도 값들을 변화시키기 위해 유리하게 구성된다. 주변 광이 증가하는 경우에, 비-순응 이미지는 위쪽으로 가장 어두운 영역들로부터 점진적으로 덜 가시적이 된다: 손실될 제1 디테일은 가장 깊은 셰도우들내에 있다. 그러므로, 가장 어두운 영역들은 선택적으로 조정될 수 있다; 밝은 영역들은 이미지 품질의 손실을 회피하기 위해 바람직하게 실질적으로 변경되지 않는다. 낮은 주변 광 레벨에서, 중간 톤은 바람직하게 또한 실질적으로 변경되지 않는다. 선택적 조정은 공간적으로-변화하는 압축 알고리즘을 이용하여 행해질 수 있다.
본 발명은 또한, 본 발명에 따른 표시 장치 및 표시 제어기를 포함하는 표시 시스템에 관한 것이다. 투과성 또는 반투과성 디스플레이 장치와 같이, 각각의 화소가 광을 변조하는 표시 장치의 휘도는, 그러한 장치, 예컨대, LCD 전기 영동(electrophoretic) 또는 전기습윤(electrowetting) 표시 장치의 백라이트의 강도를 조절하는 것에 의해 조정될 수 있다. 대안적으로, 광이 각각의 화소에서 생성되는 표시 장치의 휘도는, 예컨대, OLED 또는 플라즈마 디스플레이 장치내의, 각각의 화소의 휘도를 제어하는 것에 의해 조정될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 표시 장치를 제어하는 방법으로서, 주변 광 레벨에 따라 상기 표시 장치의 표시 휘도를 제어하는 단계, 및 주변 광 레벨에 따라 동적 범위 압축의 양을 이용하여 표시 데이터의 동적 범위 압축을 제어하는 단계로서, 표시 데이터의 동적 범위는 상기 표시 장치의 동적 범위와 매치하도록 압축되고, 상기 표시 장치의 동적 범위는 주변 광 레벨과 표시 휘도에 좌우되는, 단계를 포함하는, 표시 장치 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들은, 첨부 도면을 참조하여 이루어지는, 예시로만 주어지는, 본 발명의 바람직한 실시예들의 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 개선된 시각적 체험을 주는 표시 제어기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표시 시스템을 나타낸다; 그리고
도 2는 표시 제어기의 동작을 설명하는 3개의 그래프를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 표시 시스템(1)을 나타낸다. 표시 시스템은 이미지를 표시하기 위한 표시 제어기(2) 및 표시 장치(3)를 포함한다. 이미지를 표현하는 표시 데이터(4)는 표시 제어기(2)로 입력되고 압축된 표시 데이터(5)로서 표시 장치(3)로 출력된다. 들어오는 이미지 데이터(6)는 프로세서(7)에 의해 표시 데이터(4)로 변화될 수 있고, 변환은, 예컨대, 비디오 및 이미지 복호를 포함한다.
표시 제어기(2)는 표시 장치(3)의 휘도를 제어하기 위한 휘도 제어 유닛(8)을 포함한다. 표시 제어기(2)는 이미지를 보이는 것에 적절한 주변 광 레벨을 표현하는 주변 광 신호(10)용 입력(9)을 갖는다. 주변 광 신호는 휘도 제어 유닛(8)에 연결된다.
주변 광 신호(10)는, 표시 장치(3) 근처의 주변 광 레벨을 측정하는 주변 광 센서(11)에 의해 출력된다. 주변 광 센서는, 주변 광 레벨을 측정하기 위한 하나 이상의 광-검출기(photo-detector)를 포함할 수 있다; 다수의 센서들의 사용은 확산 주변 광의 측정의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 레벨은, 그 중에서도 특허 US5760760로부터 알려져 있듯이, 표시 장치(3)의 후측 및/또는 보이는 측에 정해질 수 있다.
표시 제어기(2)는 또한, 표시 데이터(4)의 동적 범위를 압축하기 위한 동적 범위 압축 엔진(12)을 포함한다. 주변 광 신호(10)는 동적 범위 압축 엔진으로 입력된다. 동적 점위 압축 엔진(12) 및/또는 휘도 제어 유닛(8)은 프로세서(7)와 통합될 수도 있다.
표시 장치(3)가 광-변조 타입일 경우에, 표시 장치(3)는 보통 백라이트를 포함한다. 그 경우에 있어서, 표시 장치의 휘도는 백라이트의 강도를 설정하기 위한 휘도 제어 신호(13)를 출력하는 휘도 제어 유닛(8)에 의해 제어될 수 있다. 표시 장치(3)가, 광이 각각의 화소에서 생성되는 타입인 경우에, 조명 제어 유닛은 대신, 동적 범위 압축 엔진(12)에 또는 프로세서(7)에 연결되는, 휘도 제어 신호(14)를 출력할 수도 있다. 그 경우에, 표시 장치(3)의 휘도는 압축된 표시 데이터(5)내의 부호화된 조명 레벨에 의해 제어될 수 있다.
표시 장치는, 유효 명암비로도 칭해지는, 동적 범위 DRD를 갖고, 다음과 같이 규정된다.
(1)
Figure pct00001
여기서, log2(x)는 2를 밑으로 하는 x의 대수이다. 백색 레벨 Lw는 표시 휘도, 즉, 압축된 표시 데이터(5)가 백색 표시 픽셀에 대해서 부호화될 때의 휘도이다. 백색 레벨은 휘도 제어 신호(13 또는 14)에 좌우된다. 흑색 레벨 LB는 이미지의 흑색 영역내의 바로 가시적인 디테일을 생성하는데 요구되는 최소의 휘도, 즉, 보는 사람에 대해서 분별 가능한 흑색 레벨 위의 제1의 그레이(gray) 레벨이다.
LB의 값은 표시 장치와 주변 광의 양쪽에 좌우된다. 표시 장치의 인자들은, 표시 제어기(2) 및/또는 프로세서(7)의 제한된 해상도 및 흑색 상태의 픽셀을 통하는 백라이트로부터의 광 누설을 포함할 수 있다. 주변 광은 표시 장치상의 반사에 의해 LB의 값에 영향을 준다; 제1의 그레이 레벨은 이러한 배경 광 위에서 가시성이 있어야 한다. 주변 광은 또한, 보는 사람의 시각계가, 예컨대, 눈 다이어프램(eye diaphragm)의 구경 및/또는 망막의 민감성을 조정하는 것에 의해 주변 광에 순응하는 경우에, 표시 장치의 보는 사람에게 영향을 준다. 더 작은 다이어프램은 광을 덜 캡쳐하고 더 높은 LB의 값을 야기한다. 눈의 제한된 협각 순응성이 또한, LB의 값을 증가시킬 수도 있다.
표시될 이미지, 즉 소스 콘텐트는 텍스트(text), 그래픽스(graphics), 사진 및 비디오를 포함할 수 있다. 그래픽스의 동적 범위는 보통 낮고, 표시 장치의 동적 범위 DRD에 의해 초과된다. 대조적으로, 사진, 비디오 및 3D 렌더링된 게임은 높은 동적 범위, 어쩌면, 총체적으로 어두운 환경내의 고품질 표시 장치의 동적 범위를 초과할 수 있는, 4000:1까지의 동적 범위를 가질 수 있다. 표시될 소스 콘텐트의 최대 동적 범위는 DRS로 나타내진다. 소스 콘텐트는 도 1에서 표시 데이터(4)로 표현된다.
소스 콘텐트 DRS의 동적 범위는 동적 범위 압축에 의해 감소된 동적 범위 DRR로 감소될 수 있다. 동적 범위 압축은 톤 매핑(tone mapping)로도 알려져 있다. 압축은, 미국 특허 7302110에 기술된, ORMIT와 같은, 주지의 알고리즘에 의해 실행될 수 있다.
도 1의 표시 시스템에 있어서, 동적 범위 압축 엔진(12)은 압축을 실행하고, 소스 동적 범위 DRS를 갖는 들어오는 표시 데이터(4)를 감소된 동적 범위 DRR을 갖는 나가는 압축된 표시 데이터(5)로 변환한다. 동적 범위 압축의 양은 DRC로 나타내진다. 특정 상황에 있어서는, 압축이 실행되지 않고 표시 데이터(4) 및 압축된 표시 데이터(5)가 동일 동적 범위를 갖는 다는 것에 유의해야 한다.
동적 점위 압축 엔진은 바람직하게 이미지를 공간적으로 가로질러 변화하는 전달 함수를 채용한다. 유리하게, 전달 함수는 연속적이고 공간적 그리고 휘도 치수에 있어서 평탄하게-변화한다. 동적 범위 압축 엔진은, 밝은 영역들의 픽셀들의 휘도를 실질적으로 무변하게 두면서, 중간 톤 및 이미지의 어두운 영역들내의 픽셀들의 휘도를 변화시켜야 한다. ORMIT 알고리즘은 상기 평탄판 변화와 이미지의 어두운 그리고 중간 톤의 영역들내의 휘도 변화를 조합한다.
본 발명에 따른 표시 제어기는, 어둡게 보이는 조건의 기준 사례와 비교하여, 주변 광 레벨이 변화할 때, 콘텐트의 이음매 없는 시각적 체험을 보는 사람이 갖도록, 소스 콘텐트 DRS를 순응시킨다. 보는 사람은, 주변 광의 레벨에 의해 정해지는 바와 같은 표시 장치의 가용 동적 범위와 소스 콘텐트의 동적 범위를 매치시키도록 이루어지는 변화를 크게 눈치채지 못할 것이다. 보는 사람의 콘텐트의 인상은, 주변 광 레벨과는 아무 무관하게, 어둡게 보이는 조건에서 기준 이미지와 동일할 것이다.
매칭은, 소스 콘텐트의 동적 범위 압축의 양과 표시 장치의 휘도를 모두 주변 광 레벨에 따라 조정하는 것에 의해 실행된다. 표시 제어기는 하기의 등식을 달성하는 것을 목표로 한다:
(2)
Figure pct00002
여기서, μ는 상수이다. μ의 값은 일반적으로 1이라는 수와 동등하거나 가깝지만, 심미적인 선호에 따라 이 값 위로 또는 아래로 설정될 수 있다. 1보다 더 작은 값은 표시되는 이미지의 명암을 감소시키고, 그것은 소스 콘텐트내의 노이즈를 숨기는데 사용될 수 있다.
식 (2)는 다음과 같이 다시 쓸 수 있다:
(3)
Figure pct00003
흑색 레벨 LB의 값은 주변 광 LA의 양에 좌우된다. 표시 제어기는, 동적 범위 압축 DRC의 양과 백색 레벨 LW를 모두 주변 광 레벨 LA에 따라 조정하는 것에 의해 식 (3)의 등식을 달성하는 것을 목표로 한다. 백색 레벨은 휘도 제어 신호(13 또는 14)에 의해 조정된다.
식 (3)을 만족하는 파라미터의 설정은 분석적 또는 체험적 방법을 이용하여 정해질 수 있다. 분석적 방법에 있어서, 관계 LB=rLA가 사용될 수 있고, 여기서, r은 표시 장치의 반사율이다. r의 값은 주지의 방식으로 측정될 수 있다. 이러한 방법에 있어서, 식 (3)은 LA에 따른 DRC에 대한 폐쇄된 식을 준다.
체험적 방법에 있어서, 표시 장치상에 나타내어질 대표적 타입인 이미지가 선택된다. 이미지는 바로 눈에 띄는 특징, 즉, 어두운 영역에서 바로 보이는 그레이 레벨을 갖는 특징을 갖는다. 주어진 주변 광 레벨 LA 및 표시 장치의 휘도의 특정 설정에서, 그리고 그러므로 백색 레벨 LW의, 동적 범위 압축 DRC의 양은 바로 보일 수 있는 특징을 만들도록 조정된다. 이것은 시각적으로 이루어지고 상이한 관찰자들간에 재현 가능하고 정확하게 나타난다.
도 2는 본 발명에 따른 표시 제어기의 동작의 일 예를 나타낸다. 수평 축은 대수적인 축척으로 주변 광 레벨 LA을 나타낸다. 축을 따르는 브라켓 수는 주변 광 레벨을 나타내는 라벨들이다; 라벨 (x)에 속하는 주변 광 레벨은 LAX이다. 도 2의 하부 및 중간 그래프에 대한 수직 축은, 각각, 동적 범위 압축 DRC 및 감소된 동적 범위 DRR을 나타낸다. DRC 및 DRR은, 광 레벨의 대수와 관계하므로, 직선 축척으로 그려져 있다. 상부 그래프의 수직 축은 대수적인 축척으로 백색 레벨 LW를 나타낸다.
도 2는 표시 장치의 스크린상의 주변 광의 반사에 주로 좌우되는 흑색 레벨 LB에 기초하고, (r LA)로 등식화될 수 있으며, 여기서, r은 스크린의 반사율이다. 다른 인자들이 흑색 레벨에 영향을 주는 경우에, 표시 제어기의 동작이 상응하게 순응될 수 있다. 도 2는, 하기의 단락들에서 논의될, 상이한 주변 광 레벨들이 있는 4개의 기간들을 구별한다.
LA2까지의 주변 광 레벨을 갖는 제1 기간은, 주변 광이 흑색 레벨 LB에 무의미한 영향을 미치는 매우 어두운 조건들에 관계된다. 백색 레벨 LW, 및 그러므로 표시 휘도는 제1 시간에서 일정하고, 그 자신의 시각계를 낮은 주변 광 레벨에 순응시킨 보는 사람에 대한 불편함을 회피하기 위해 상대적으로 낮은 값에 설정된다. 표시 데이터에 적용되는 동적 범위 압축 DRC0의 양은 항상 일정하다. 그것은, 소스 콘텐트의 동적 범위 및 표시 장치가 유사하거나 동등할 때, 영(zero)이다. 영이 아닌 DRC는, 소스 콘텐트의 동적 범위가, 눈이 제한된 협소/각도 순응성으로 인하여 그 외 인지하지 못할, 셰도우 또는 하이라이트 디테일을 드러낼 수 있는, 표시 장치의 동적 범위보다 더 높은 경우에, 적용될 수 있다. 제1 기간에서 최적의 지각되는 이미지 품질을 획득하기 위한 DRC0의 설정은 콘텐트 가시도 및 압축 노이즈 가시도의 사이에서 트레이드-오프(trade-off)될 수도 있다.
제2 기간에 있어서, LA2로부터 LA4의 범위내의 주변 광 레벨에 대해서, 주변 광은 표시 장치의 동적 범위를 감소시키고 이미지내의 최소의 디테일들은 더 과도하게 손실될 것이다. 주변 광이 동적 범위를 제한하는 다른 인자들을 매우 넘어서게 되는, 레벨 LA2는, 식 (3)에 의해 규정되고, 여기서, μ가 1로 설정되고 LB2가 rLA2로 설정된다:
(4)
Figure pct00004
주변 광은 아래로부터 표시 장치의 동적 범위를 감소시킨다. 시각적 체험은 표시 데이터의 동적 범위 DRR을 감소시키고 표시 장치의 휘도 LW를 그 자신의 최소 값에 일정하게 유지시키는 것에 의해 제2 기간에 있어서 유지된다. 그러므로, 범위 LA2 내지 LA4의 주변 광 레벨 LA3에 대한 동적 범위 압축 DRC는, 도 2에서 라벨들 (2)와 (4) 사이의 DRR의 증가 및 DRC의 감소에 의해 나타내어지는,
(5)
Figure pct00005
에 의해 주어진다. 스크린으로부터 반사하는 주변 광의 효과는 스크린상의 반사 방지 코팅에 의해 감소될 수 있다. 이것은 제2 기간의 시작, LA2를 더 높은 레벨로 이동시킬 수도 있고, 여분의 제2 기간조차도 만들 수 있다.
제3 기간은 주변 광 레벨 LA4에서 시작한다. 그 레벨에서, 보는 사람의 시각계는, 이미지의 흑색 영역들내의 디테일들의 가시도를 감소시키면서, 주변 광 레벨에 순응하기 시작한다. 아래로부터의 동적 범위의 손실은, 표시 장치의 휘도를 주변 광 레벨과 더불어 직선적으로 증가시키는 것에 의해, 그에 의해 표시 장치의 동적 범위 DRD를 유지하는 것에 의해, 제3 기간에서 보상된다. 이것은, 라벨들 (4)와 (6) 사이의 LW의 증가로 도 2의 상부 그래프에 나타내어진다.
제3 기간에 있어서, LA4로부터 LA6까지의 범위에 있어서, 표시 데이터의 동적 범위는 LA4의 레벨에 유지된다. 그러므로, 제3 기간에서의 주변 광 레벨 LAS에 대한 동적 범위 압축은,
(6)
Figure pct00006
이다.
주변 광 레벨 LA6의 값, 즉, 제3 기간의 상단부는 후술되는 바와 같이 전력 사정에 좌우될 수 있다. 제3 기간의 길이는, 사용자에게 편안한 시각적 체험을 초래하는, 인간의 눈이 표시 휘도의 변화에 대해 강력하게 민감한 범위에 따라 정해질 수 있다. LA4 및 LA6에 대한 일반적인 값들은 각각 20 럭스(lux) 및 200 럭스이다.
LA6에서 시작하고 더욱 더 높은 주변 광 레벨에 대해서 표시 데이터를 조정하는 제4 기간이 구현될 수 있다. LA6로부터 위쪽의 레벨들에서, 표시 휘도는 그 자신의 최대값에 있고 주변 광은 표시 장치의 동적 범위를 더 감소시킨다. 표시 데이터는,
(7)
Figure pct00007
에 따라, 제4 기간에 있어서 주변 광 레벨 LA7에 대해서 동적 압축 DRC을 증가시키는 것에 의해 이러한 감소된 동적 범위에 순응된다.
필요하다면, 표시 장치의 휘도 및 동적 범위 압축이 모두 그 자신들의 최대값에 있는, 위쪽의 LA8의 주변 광 레벨로부터의 제5 기간이 구현될 수 있다. 동적 압축의 최대값은,
(8)
Figure pct00008
이고, 여기서, LA9는 제5 기간에 있어서의 주변 광 레벨이다. 최대 동적 범위 압축, 및 그에 의해 LA8의 값은, 고품질의, 자연스러운 이미지를 보존하는 동적 범위 압축 알고리즘의 제한에 의해 정해진다. 표시되는 이미지의 품질은 제5 기간에 있어서의 증가하는 주변 광 레벨에 대해 열화될 것이다.
LW6의 값, 최대 백색 레벨, 및 그에 의해 제3 기간의 상단부 LA6는 표시 장치의 최대 가용 표시 휘도에 의해 정해질 수 있다. 대안적으로, 절전 정책은, 표시 시스템의 사용자로 하여금, 최대 가용 표시 휘도 보다 낮은 값으로, 예컨대, 50%로 표시 휘도를 감소시키도록 허용할 수도 있다. 그래픽스 인터페이스에는 최소값과 최대값 사이의 표시 휘도를 설정하기 위한 슬라이더 제어(slider control)가 구비될 수도 있다. 더 낮은 표시 휘도는 휴대형 표시 장치에 대한 배터리 충전들 간의 시간을 증가시킬 것이다.
상기한 정책은, 표시 휘도 또는 백색 레벨 LW(t)이 이미지 밝기의 통계적 분석에 기초하여 시간적으로 변화되는, 소위 콘텐트-순응 휘도 제어와 조합될 수도 있다:
(9)
Figure pct00009
여기서, P(t)는 절전율이고 LW는 표시 장치의 최대 가용 휘도이다. 조합된 구현에 있어서, LW는 도 2의 스킴(scheme) 및 특정한 콘텐트-순응 알고리즘에 따라 계산되는 시간적 일탈에 따라 설정된다. 그러면, 시간-종속 동적 범위 압축은,
(10)
Figure pct00010
에 의해 주어진다.
도 2에서의 동작의 예는, 특정한 주변 광 레벨에서 표시 장치상의 높은 명암의 이미지의 겉보기와 어두운 주변에 표시되는 동일 이미지의 겉보기의 시각적 비교에 기초하여, 동적 범위 어림셈의 경험적 방법에 의해 변형될 수 있다. 표시 휘도와 동적 범위 압축의 양 사이의 균형이 시각적 비교에 기초하여 임의의 범위에 대해서 정해질 수 있다. 특정 범위에 있어서, 동적 범위 압축 또는 휘도는, 주변 광 레벨 또는 휘도가 증가함에 따라 증가될 수 있고, 동적 범위 압축은 둘 다 주변 광 레벨이 증가함에 따라 증가될 수 있다.
도 2의 동작의 예는, 동적 범위 압축 DRC 대 주변 광 레벨 LA의 경사도에 있어서의 불연속성들을 나타낸다. 대안적으로, 불연속성들은, 기간들 사이에 중첩을 제공하는, 연속 함수들로 대체될 수도 있다.
표시 제어기의 동작은 상당한 양의 동적 범위 압축 DRC의 적용을 요한다. 동적 범위 압축의 양은 사용되는 동적 범위 압축 알고리즘의 파라미터들에 의해 제어된다. 하기의 예는 2.2의 누승 감마를 가진 입력 표시 데이터(4)에 관한 것이다. 임의의 동적 압축 알고리즘은, 원래의 이미지와 주어진 세트의 파라미터들에 대해 알고리즘에 의해 달성되는 최대 동적 범위 압축을 적용한 이미지 간의, 직선 방식으로 이미지에 적용되는 동적 범위 압축의 양을 제어하는, 강도 파라미터와 관련될 수도 있다. 주어진 픽셀에 적용되는 로컬 이득(local gain)을 입력 픽셀 휘도에 대해 출력 픽셀 휘도의 비율로서 규정하면, 동적 범위 압축의 양이 특정 이미지에 대한 최대 로컬 이득 대 최소 로컬 이득의 비율에 의해 주어진다. 이러한 양을 제어하기 위해서, 알고리즘에 의해 적용될 수 있는 최대 가능성 있는 이득 Gainmax이 규정된다. 이것은 알고리즘으로부터 알고리즘으로 변화하지만, 항상 단도직입적으로 획득된다. ORMIT 알고리즘의 경우에 있어서, ORMIT 파라미터 α=1을 설정하는 것에 의해 달성된다. 제어는, 0과 1 사이에서 변화하는, 추가적인 파라미터, Strength를 규정하는 것에 의해 달성된다. 이것은, 최대 로컬 이득 Gainl에 대해 하기의 식을 준다:
(11)
Figure pct00011
특정한 사례에 있어서, 최소 로컬 이득은 1이고, 그래서 동적 범위 압축의 양은 Gainl과 동등하다. DRC의 양은 따라서, 다음과 같이 파라미터 Strength의 조정에 의해 그 최소값과 최대값 사이에서 변화될 수 있다:
(12)
Figure pct00012
이러한 식은, 예컨대, 상기한 식들 (5) 내지 (8)에 있어서, 특정 DRC를 달성하는데 ORMIT 알고리즘과 같은 알고리즘을 위해 요구되는 Strength를 제공한다.
상기 실시예들은 본 발명의 예시적인 예들로서 이해되어진다. 본 발명의 추가적인 실시예들이 예견된다. 예를 들면, 반투과성인 또는 그 외 반사성 요소를 포함하는 디스플레이에 있어서, 표시 장치의 동적 범위는, 밝은 조건하에서 주변 광이 증가함에 따라 증가할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 방법은 그러한 조건하에서 식 3을 만족하도록 단도직입적으로 변형될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 주변 광을 측정하는데 광센서가 사용되지 않지만, 사용자에게 주변 광 레벨의 수동 적을 가능케 하는 제어가 제공된다, 예컨대, 사용자는 “실내” 및 “실외” 설정 사이에서 선택할 수 있다 - “실내” 설정은 대략 50 럭스의 주변 광 레벨에 상응하고 “실외” 설정은 대략 2000 럭스의 주변 광 레벨에 상응함 -. 다른 실시예에 있어서, 시각적 깜박임을 회피하기 위해서, 표시 휘도 및 동적 범위 압축에 대한 변화가, 주변 광 레벨 측정이 매우 급속히 변화하는 경우에 조차도 시간상 평탄하게 이루어지도록, 히스테리시스의 표준 방식을 통합할 수 있는 시간적 필터링이 주변 광 레벨 측정에 적용된다. 다른 실시예에 있어서, 표시 휘도는, 광 센서의 포지셔닝 또는 정밀도가 모든 조건들에서의 주변 광의 충분히 정밀한 측정을 산출하는데 불충분한, 조건들에서 시각적 깜박임을 또한 회피하기 위해 연속적 방식보다는 오히려 제3 기간에서 계단식으로(step-wise) 증가된다. 임의의 하나의 실시예에 관하여 설명되는 임의의 특징은 단독으로 또는 설명된 다른 특징들과 조합하여 사용될 수도 있고, 임의의 다른 실시예들의 하나 이상의 특징과 조합하여, 또는 임의의 다른 실시예들의 임의의 조합으로 또한 사용될 수도 있다. 또한, 앞서 설명되지 않은 변형들 및 등가의 것들이 또한, 첨부되는 청구 범위에서 규정되는 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고 채용될 수도 있다.

Claims (15)

  1. 표시 장치의 표시 휘도를 제어하기 위한 휘도 제어 유닛, 표시 데이터의 동적 범위를 압축하기 위한 동적 범위 압축 엔진, 및 주변 광 레벨을 나타내는 주변 광 신호용 입력을 포함하고, 상기 주변 광 신호 입력은 상기 휘도 제어 유닛에 그리고 상기 동적 범위 압축 엔진에 연결되는 표시 제어기로서,
    상기 휘도 제어 유닛은 주변 광 신호에 따라 표시 휘도를 조정하도록 구성되고,
    상기 동적 범위 압축 엔진은, 상기 표시 장치의 동적 범위와 매치하도록 상기 표시 데이터의 동적 범위를 압축하기 위해, 주변 광 신호에 따라 동적 범위 압축의 양을 적용하도록 구성되고, 상기 표시 장치의 동적 범위는 주변 광 레벨과 표시 휘도에 좌우되는, 표시 제어기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 표시 데이터의 동적 범위 압축은 상기 표시 데이터의 동적 범위 빼기 상기 표시 장치의 동적 범위와 동등한, 표시 제어기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 휘도 제어 유닛은, 주변 광 레벨의 제1 범위에 있어서 주변 광 레벨이 증가함에 따라 표시 휘도를 증가시키도록 구성되는, 표시 제어기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 범위는, 관찰자의 시각계가 주변 광 레벨에 순응하기 시작하는, 주변 광 레벨에 의해 정해지는 최소값을 갖는, 표시 제어기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 범위는 전력 소비 제약에 의해 정해지는 최대를 갖는, 표시 제어기.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동적 범위 압축 엔진은 상기 주변 광 레벨의 제2 범위에 있어서 주변 광 레벨이 증가함에 따라 압축 강도를 증가시키도록 구성되는, 표시 제어기.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 동적 범위 압축 엔진은 주변 광의 제2 범위에 있어서 주변 광 레벨이 증가함에 따라 압축 강도를 증가시키도록 구성되고, 상기 제2 범위는 상기 제1 범위의 최소보다 더 작은 최소를 갖는, 표시 제어기.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 동적 범위 압축 엔진은 주변 광의 제2 범위에 있어서 주변 광 레벨이 증가함에 따라 압축 강도를 증가시키도록 구성되고, 상기 제2 범위는 상기 제1 범위의 최소보다 더 큰 최소를 갖는, 표시 제어기.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동적 범위 압축 엔진은 공간적으로-변화하는 압축 알고리즘을 적용하도록 구성되는, 표시 제어기.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동적 범위 압축 엔진은, 표시 데이터의 가장 밝은 영역들내의 픽셀들의 휘도 값들을 실질적으로 무변하게 두면서 어두운 영역들내의 픽셀들의 휘도 값들을 변화시키도록 구성되는, 표시 제어기.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동적 범위 압축 엔진은 미국 특허 7302110에 기술되는 바와 같은 알고리즘을 적용하도록 구성되는, 표시 제어기.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 기재된 표시 제어기 및 표시 장치를 포함하는 표시 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 표시 장치는 반투과성인, 표시 시스템.
  14. 표시 장치를 제어하는 방법으로서,
    주변 광 레벨에 따라 상기 표시 장치의 표시 휘도를 제어하는 단계, 및
    주변 광 레벨에 따라 동적 범위 압축의 양을 이용하여 표시 데이터의 동적 범위 압축을 제어하는 단계로서, 표시 데이트의 동적 범위가 상기 표시 장치의 동적 범위와 매치하도록 압축되고, 상기 표시 장치의 동적 범위가 주변 광 레벨과 표시 휘도에 좌우되는, 단계를 포함하는, 표시 장치 제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 표시 데이터의 동적 범위 압축은 상기 표시 데이터의 동적 범위 빼기 상기 표시 장치의 동적 범위와 동등한, 표시 장치 제어 방법.
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