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KR20180032750A - 영상 처리 방법 및 이를 수행하는 표시 장치 - Google Patents

영상 처리 방법 및 이를 수행하는 표시 장치 Download PDF

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KR20180032750A
KR20180032750A KR1020160121748A KR20160121748A KR20180032750A KR 20180032750 A KR20180032750 A KR 20180032750A KR 1020160121748 A KR1020160121748 A KR 1020160121748A KR 20160121748 A KR20160121748 A KR 20160121748A KR 20180032750 A KR20180032750 A KR 20180032750A
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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법에서, 입력 영상을 분석하여 입력 영상에 대한 제1 영상 정보를 추출한다. 제1 영상 정보에 기초하여 입력 영상에 고 동적 범위(high dynamic range: HDR) 기능이 필요한지 판단한다. 입력 영상에 대한 판단 결과에 기초하여 영상 출력 모드를 설정한다. 영상 출력 모드에 따라 입력 영상에 적합한 기준 톤 커브(tone curve)를 설정한다. 기준 톤 커브를 기초로 입력 영상을 변환하여 출력 영상을 발생한다.

Description

영상 처리 방법 및 이를 수행하는 표시 장치{METHOD OF PROCESSING IMAGE AND DISPLAY APPARATUS PERFORMING THE SAME}
본 발명은 영상 표시에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 영상 처리 방법 및 상기 영상 처리 방법을 수행하는 표시 장치에 관한 것이다.
대면적이 용이하고 박형 및 경량화가 가능한 평판 디스플레이(flat panel display, FPD)가 표시 장치로서 널리 이용되고 있으며, 이러한 평판 디스플레이로는 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 플라스마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display, OLED) 등이 사용되고 있다.
표시 장치에 표시되는 영상들은 다양한 휘도 범위(luminance range)를 가질 수 있으며, 이러한 영상의 휘도 범위를 동적 범위(dynamic range)라고 부를 수 있다. 최근에는 사람이 실제 장면(real scene)을 보는 느낌으로 표시 장치에서 재현되는 이미지를 볼 수 있게 하는 고 동적 범위(high dynamic range: HDR) 기능에 대한 요구가 증가하고 있다.
본 발명의 일 목적은 HDR 영상을 표시할 수 있도록 영상을 효과적으로 처리하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 영상 처리 방법을 수행하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법에서, 입력 영상을 분석하여 상기 입력 영상에 대한 제1 영상 정보를 추출한다. 상기 제1 영상 정보에 기초하여 상기 입력 영상에 고 동적 범위(high dynamic range: HDR) 기능이 필요한지 판단한다. 상기 입력 영상에 대한 판단 결과에 기초하여 영상 출력 모드를 설정한다. 상기 영상 출력 모드에 따라 상기 입력 영상에 적합한 기준 톤 커브(tone curve)를 설정한다. 상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상을 변환하여 출력 영상을 발생한다.
일 실시예에서, 상기 제1 영상 정보를 추출하는데 있어서, 상기 입력 영상의 색공간 정보를 획득할 수 있다. 상기 입력 영상의 제1 피크 휘도, 제2 피크 휘도 및 평균 휘도를 획득할 수 있다. 상기 입력 영상 내에서 상기 제1 피크 휘도의 양을 나타내는 제1 값, 상기 제2 피크 휘도의 양을 나타내는 제2 값, 및 상기 평균 휘도의 양을 나타내는 제3 값을 획득할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한지 판단하는데 있어서, 상기 제1 피크 휘도와 상기 제2 피크 휘도의 차이가 기준 휘도보다 큰지 판단할 수 있다. 상기 제1 값과 상기 제3 값의 차이 및 상기 제2 값과 상기 제3 값의 차이가 제1 기준 값보다 큰지 판단할 수 있다. 상기 제3 값이 제2 기준 값보다 작은지 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 피크 휘도와 상기 제2 피크 휘도의 차이가 상기 기준 휘도보다 크고, 상기 제1 값과 상기 제3 값의 차이 및 상기 제2 값과 상기 제3 값의 차이 모두가 상기 제1 기준 값보다 크며, 상기 제3 값이 상기 제2 기준 값보다 작은 경우에, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 출력 모드를 설정하는데 있어서, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요하지 않은 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제1 표준 동적 범위(standard dynamic range: SDR) 출력 모드로 설정할 수 있다. 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제1 HDR 출력 모드로 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입력 영상에 대한 제2 영상 정보를 선택적으로 더 수신할 수 있다. 상기 영상 출력 모드를 설정하는데 있어서, 상기 제2 영상 정보가 수신된 경우, 및 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요하지 않은 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제2 SDR 출력 모드로 설정할 수 있다. 상기 제2 영상 정보가 수신된 경우, 및 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제2 HDR 출력 모드로 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준 톤 커브를 설정하는데 있어서, 상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 누적하여 누적 휘도 히스토그램을 발생할 수 있다. 상기 제1 영상 정보에 기초하여 기준 톤 커브 파라미터를 결정할 수 있다. 상기 기준 톤 커브 파라미터를 기초로 상기 누적 휘도 히스토그램을 조절하여 상기 기준 톤 커브를 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 영상 정보를 추출하는데 있어서, 상기 입력 영상의 영상 종류가 정지 영상인지 동영상인지 판별할 수 있다. 조도 센서에 기초하여 상기 출력 영상을 표시하고자 하는 표시 환경의 조도를 획득할 수 있다. 상기 출력 영상을 표시하고자 하는 표시 패널의 백라이트의 휘도 범위를 획득할 수 있다. 상기 기준 톤 커브 파라미터는 상기 입력 영상의 영상 종류, 상기 표시 환경의 조도 및 상기 백라이트의 휘도 범위 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 출력 영상을 발생하는데 있어서, 상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 맵핑(mapping)하여 상기 출력 영상에 대응하는 출력 휘도 히스토그램을 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 입력 휘도 히스토그램에 대한 반전 톤 맵핑(inverse tone mapping)을 수행하여 상기 출력 휘도 히스토그램이 발생될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 출력 영상에 대한 시간적 필터링(temporal filtering)을 더 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시간적 필터링을 수행하는데 있어서, 상기 출력 영상에 대응하는 현재 프레임 영상과 상기 현재 프레임 영상 이전에 처리된 이전 프레임 영상 사이에, 적어도 하나의 버퍼 프레임 영상을 삽입할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능을 적용하여 상기 출력 영상이 발생된 경우에, 표시 패널에 표시된 상기 출력 영상의 휘도를 측정하여 획득된 계측 톤 커브는 상기 기준 톤 커브와 매칭될 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치는 타이밍 제어 회로 및 표시 패널을 포함한다. 상기 타이밍 제어 회로는 입력 영상 데이터에 대응하는 입력 영상을 분석하여 상기 입력 영상에 대한 제1 영상 정보를 추출하고, 상기 제1 영상 정보에 기초하여 상기 입력 영상에 고 동적 범위(high dynamic range: HDR) 기능이 필요한지 판단하고, 상기 입력 영상에 대한 판단 결과에 기초하여 영상 출력 모드를 설정하고, 상기 영상 출력 모드에 따라 상기 입력 영상에 적합한 기준 톤 커브(tone curve)를 설정하며, 상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상을 변환하여 출력 영상에 대응하는 출력 영상 데이터를 발생한다. 상기 표시 패널은 상기 출력 영상 데이터에 기초하여 상기 출력 영상을 표시한다.
일 실시예에서, 상기 타이밍 제어 회로는 상기 입력 영상의 색공간 정보를 획득하고, 상기 입력 영상의 제1 피크 휘도, 제2 피크 휘도 및 평균 휘도를 획득하며, 상기 입력 영상 내에서 상기 제1 피크 휘도의 양을 나타내는 제1 값, 상기 제2 피크 휘도의 양을 나타내는 제2 값, 및 상기 평균 휘도의 양을 나타내는 제3 값을 획득할 수 있다. 상기 타이밍 제어 회로는 상기 제1 피크 휘도와 상기 제2 피크 휘도의 차이가 상기 기준 휘도보다 크고, 상기 제1 값과 상기 제3 값의 차이 및 상기 제2 값과 상기 제3 값의 차이 모두가 상기 제1 기준 값보다 크며, 상기 제3 값이 상기 제2 기준 값보다 작은 경우에, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타이밍 제어 회로는 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요하지 않은 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제1 표준 동적 범위(standard dynamic range: SDR) 출력 모드로 설정할 수 있고, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제1 HDR 출력 모드로 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타이밍 제어 회로는 상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 누적하여 누적 휘도 히스토그램을 발생하고, 상기 제1 영상 정보에 기초하여 기준 톤 커브 파라미터를 결정하며, 상기 기준 톤 커브 파라미터를 기초로 상기 누적 휘도 히스토그램을 조절하여 상기 기준 톤 커브를 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타이밍 제어 회로는 상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 맵핑(mapping)하여 상기 출력 영상에 대응하는 출력 휘도 히스토그램을 발생할 수 있다. 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 입력 휘도 히스토그램에 대한 반전 톤 맵핑(inverse tone mapping)을 수행하여 상기 출력 휘도 히스토그램이 발생될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 타이밍 제어 회로는 상기 출력 영상에 대응하는 현재 프레임 영상과 상기 현재 프레임 영상 이전에 처리된 이전 프레임 영상 사이에 적어도 하나의 버퍼 프레임 영상을 삽입하여, 상기 출력 영상에 대한 시간적 필터링(temporal filtering)을 추가적으로 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능을 적용하여 상기 출력 영상이 발생된 경우에, 상기 표시 패널에 표시된 상기 출력 영상의 휘도를 측정하여 획득된 계측 톤 커브는 상기 기준 톤 커브와 매칭될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법 및 이를 수행하는 표시 장치는, 영상 제공자로부터 HDR 영상 정보를 수신하지 않더라도, 자동적으로 입력 영상을 분석하여 HDR 기능이 필요한 영상인지 판단하고, 영상 분석 결과를 나타내는 다양한 정보들에 기초하여 현재 영상 및 환경에 대한 최적의 영상 처리를 실시간으로 및 능동적으로 수행하여 최적의 HDR 영상을 발생할 수 있다. 따라서, 복잡한 HDR 인코딩/디코딩 과정 없이 실제 장면과 유사하게 높은 명암비를 가지는 영상을 표시할 수 있어, 영상 처리 성능 및 표시 품질이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 포함되는 타이밍 제어 회로를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3의 제1 영상 정보를 추출하는 단계를 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 3의 입력 영상에 HDR 기능이 필요한지 판단하는 단계를 나타내는 순서도이다.
도 6a, 6b, 6c 및 6d는 도 5의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7은 도 3의 영상 출력 모드를 설정하는 단계를 나타내는 순서도이다.
도 8a, 8b, 8c, 9a, 9b, 9c, 10a, 10b, 10c, 11a, 11b 및 11c는 도 7의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 도 3의 기준 톤 커브를 설정하는 단계를 나타내는 순서도이다.
도 13a, 13b 및 13c는 도 12의 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15a 및 15b는 도 14의 시간적 필터링을 수행하는 단계를 설명하기 위한 도면들이다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법에 의해 표시되는 출력 영상의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 17a, 17b, 18a, 18b 및 18c는 도 16의 출력 영상의 특성을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(100), 타이밍 제어 회로(200), 게이트 구동 회로(300), 데이터 구동 회로(400), 백라이트 회로(500) 및 조도 센서(600)를 포함한다.
표시 패널(100)은 복수의 게이트 라인들(GL) 및 복수의 데이터 라인들(DL)과 연결된다. 게이트 라인들(GL)은 제1 방향(DR1)으로 연장될 수 있고, 데이터 라인들(DL)은 제1 방향(DR1)과 교차하는(예를 들어, 직교하는) 제2 방향(DR2)으로 연장될 수 있다. 표시 패널(100)은 매트릭스 형태로 배치된 복수의 픽셀들(PX)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀들(PX) 각각은 게이트 라인들(GL) 중 하나 및 데이터 라인들(DL) 중 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
타이밍 제어 회로(200)는 표시 패널(100)의 동작을 제어하며, 게이트 구동 회로(300), 데이터 구동 회로(400) 및 백라이트 회로(500)의 동작을 제어한다. 타이밍 제어 회로(200)는 외부의 장치(예를 들어, 호스트 또는 그래픽 처리 장치)로부터 입력 영상 데이터(IDAT) 및 입력 제어 신호(ICONT)를 수신하며, 영상 정보(IHDR)를 선택적으로 수신할 수 있다. 입력 영상 데이터(IDAT)는 복수의 픽셀들(PX)에 대한 입력 픽셀 데이터들을 포함할 수 있다. 입력 제어 신호(ICONT)는 마스터 클럭 신호, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호 등을 포함할 수 있다. 영상 정보(IHDR)는 고 동적 범위(high dynamic range: HDR) 메타 데이터를 포함할 수 있으며, 입력 영상 데이터(IDAT)에 대응하는 영상이 HDR 영상인 경우에 영상 제공자로부터 전달받을 수 있다.
HDR 영상은 HDR 기능이 적용된 영상을 나타내며, 상대적으로 넓은 범위의 휘도 레벨을 표현할 수 있는 영상을 나타낸다. 이와 반대로, HDR 기능이 적용되지 않고 상대적으로 좁은 범위의 휘도 레벨을 표현하는 영상을 표준 동적 범위(standard dynamic range: SDR) 영상 또는 저 동적 범위(low dynamic range: LDR) 영상으로 부를 수 있다.
타이밍 제어 회로(200)는 입력 영상 데이터(IDAT)에 기초하여 출력 영상 데이터(DAT)를 발생한다. 출력 영상 데이터(DAT)를 발생하는데 영상 정보(IHDR), 표시 환경의 조도(LU) 등이 추가적으로 이용될 수 있다. 타이밍 제어 회로(200)는 입력 제어 신호(ICONT)에 기초하여 제1 제어 신호(GCONT), 제2 제어 신호(DCONT) 및 제3 제어 신호(BCONT)를 발생한다. 제1 제어 신호(GCONT)는 수직 개시 신호, 게이트 클럭 신호 등을 포함할 수 있다. 제2 제어 신호(DCONT)는 수평 개시 신호, 데이터 클럭 신호, 극성 제어 신호, 데이터 로드 신호 등을 포함할 수 있다. 제3 제어 신호(BCONT)는 펄스 폭 변조(pulse width modulation: PWM) 신호 등을 포함할 수 있다.
게이트 구동 회로(300)는 게이트 라인들(GL)을 통해 표시 패널(100)과 연결되고, 제1 제어 신호(GCONT)에 기초하여 표시 패널(100)을 구동하는 복수의 게이트 신호들을 발생한다. 게이트 구동 회로(300)는 상기 게이트 신호들을 게이트 라인들(GL)에 순차적으로 제공할 수 있다.
데이터 구동 회로(400)는 데이터 라인들(DL)을 통해 표시 패널(100)과 연결되고, 제2 제어 신호(DCONT) 및 디지털 형태의 출력 영상 데이터(DAT)에 기초하여 표시 패널(100)을 구동하는 아날로그 형태의 복수의 데이터 전압들을 발생한다. 데이터 구동 회로(400)는 상기 데이터 전압들을 데이터 라인들(DL)을 통해 표시 패널(100)의 복수의 라인들(예를 들어, 수평 라인들)에 순차적으로 제공할 수 있다.
백라이트 회로(500)는 제3 제어 신호(BCONT)에 기초하여 표시 패널(100)에 광(LI)을 제공할 수 있다. 백라이트 회로(500)는 발광 다이오드(light emitting diode: LED)와 같은 광원을 복수 개 포함하여 구현될 수 있고, 글로벌 디밍(dimming) 방식 및/또는 로컬 디밍 방식으로 구동될 수 있다.
조도 센서(600)는 표시 환경의 조도(LU)를 측정할 수 있다. 표시 환경의 조도(LU)는 표시 장치(10)가 설치되어 있는 장소의 조도를 나타낼 수 있으며, 출력 영상 데이터(DAT)에 기초하여 표시 패널(100)에 목표 영상을 표시하고자 하는 경우에 표시 장치(10)의 주변 환경의 조도를 나타낼 수 있다.
실시예에 따라서, 게이트 구동 회로(300) 및/또는 데이터 구동 회로(400)는 표시 패널(100) 상에 실장되거나, 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package: TCP) 형태로 표시 패널(100)에 연결될 수 있다. 실시예에 따라서, 게이트 구동 회로(300) 및/또는 데이터 구동 회로(400)는 표시 패널(100)에 집적될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치에 포함되는 타이밍 제어 회로를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 타이밍 제어 회로(200)는 영상 검출부(210), 영상 처리부(230) 및 제어 신호 발생부(250)를 포함할 수 있다.
영상 검출부(210)는 입력 영상 데이터(IDAT)에 기초하여 영상 종류 정보(TI) 및 컬러 정보(CI)를 획득할 수 있다.
영상 종류 정보(TI)는 입력 영상 데이터(IDAT)에 대응하는 입력 영상이 정지 영상인지 동영상인지 나타내는 정보일 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 영상을 현재 프레임 영상으로 가정하면, 영상 검출부(210)는 상기 현재 프레임 영상과 이전 프레임 영상을 비교하여 상기 입력 영상이 정지 영상인지 동영상인지 판별할 수 있다. 실시예에 따라서, 영상 종류 정보(TI)와 실질적으로 동일한 플래그 신호가 외부의 장치로부터 수신될 수도 있다.
컬러 정보(CI)는 상기 입력 영상의 색공간 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 색공간 정보는 HSV 색공간 정보, HSL 색공간 정보, RGB 색공간 정보, CMYK 색공간 정보 등과 같은 다양한 색공간 정보들 중 하나일 수 있다.
영상 처리부(230)는 입력 영상 데이터(IDAT)에 기초하여 휘도 정보를 획득할 수 있다. 영상 처리부(230)는 컬러 정보(CI), 상기 휘도 정보, 영상 종류 정보(TI), 표시 환경의 조도(LU), 제3 제어 신호(BCONT) 및 영상 정보(IHDR) 중 적어도 하나를 기초로 입력 영상 데이터(IDAT)를 처리(또는 변환, 조절 등)하여, 출력 영상 데이터(DAT)를 발생할 수 있다. 출력 영상 데이터(DAT)에 기초하여 출력 영상이 표시 패널(100)에 표시될 수 있다.
일 실시예에서, 영상 처리부(230)는 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능을 선택적으로 적용하기 위한 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 영상 분석부, 판단부, 모드 설정부, 톤 커브 설정부, 변환부, 저장부, 시간적 필터링 수행부 등을 포함하여 구현될 수 있다. 출력 영상 데이터(DAT)를 발생하기 위한 영상 검출부(210) 및 영상 처리부(230)의 구체적인 동작은 후술하도록 한다.
제어 신호 발생부(250)는 입력 제어 신호(ICONT)에 기초하여 제1 제어 신호(GCONT), 제2 제어 신호(DCONT) 및 제3 제어 신호(BCONT)를 발생할 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 타이밍 제어 회로(200)는 구성요소들의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러(micro controller unit: MCU)와 같은 프로세서를 포함할 수도 있고, 입력 영상 데이터(IDAT)에 대한 화질 보정, 얼룩 보정, 색 특성 보상(adaptive color correction: ACC) 및/또는 능동 커패시턴스 보상(dynamic capacitance compensation: DCC) 등을 선택적으로 수행하는 영상 처리 블록을 추가적으로 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법에서, 입력 영상을 분석하여 상기 입력 영상에 대한 제1 영상 정보를 추출한다(단계 S100). 상기 제1 영상 정보는 외부로부터 수신되지 않고 상기 입력 영상을 직접적으로 분석하여 획득된 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 영상 정보는 상술한 컬러 정보(CI), 상기 휘도 정보, 영상 종류 정보(TI), 표시 환경의 조도(LU), 백라이트(500)의 휘도 범위 등을 포함할 수 있다.
상기 입력 영상에 대한 제2 영상 정보를 선택적으로 수신할 수 있다(단계 S200). 상기 제2 영상 정보는 상기 입력 영상을 분석하여 획득되지 않고 외부의 장치로부터 수신된 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 영상 정보는 상술한 영상 정보(IHDR)를 포함할 수 있다. 한편, 일 실시예에서, 단계 S200은 생략될 수 있다.
도 1을 참조하여 상술한 것처럼, 상기 입력 영상이 HDR 영상인 경우에만 영상 제공자로부터 상기 제2 영상 정보를 전달받을 수 있다. 다시 말하면, 상기 제2 영상 정보가 수신된 경우에 상기 입력 영상은 HDR 영상일 수 있고, 상기 제2 영상 정보가 수신되지 않은 경우에 상기 입력 영상은 SDR 영상일 수 있다.
상기 영상 정보에 기초하여 상기 입력 영상에 HDR 기능이 필요한지 판단한다(단계 S300). 예를 들어, 상기 제1 영상 정보에 기초하여, 또는 상기 제1 및 제2 영상 정보들에 기초하여, 상기 입력 영상이 상기 HDR 기능을 적용하기에 적합한 영상인지 판단할 수 있다.
상기 입력 영상에 대한 판단 결과에 기초하여 영상 출력 모드를 설정한다(단계 S400). 상기 영상 출력 모드는 상기 HDR 기능이 필요하지 않은 SDR 출력 모드 및 상기 HDR 기능이 필요한 HDR 출력 모드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 영상 정보의 수신 여부에 따라서, 상기 SDR 출력 모드는 제1 및 제2 SDR 출력 모드들로 구분될 수 있고, 상기 HDR 출력 모드는 제1 및 제2 HDR 출력 모드들로 구분될 수 있다.
상기 영상 출력 모드에 따라 상기 입력 영상에 적합한 기준 톤 커브(tone curve)를 설정한다(단계 S500). 톤 커브는 원본 영상(즉, 입력 영상)의 입력 휘도(또는 입력 계조)와 변환 영상(즉, 출력 영상)의 출력 휘도(또는 출력 계조) 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8c, 9c, 10c 및 11c를 참조하여 후술하는 것처럼, 상기 톤 커브는 상기 영상 출력 모드에 따라 직선, S자, 역 S자 등의 형태를 가질 수 있다.
상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상을 변환하여 출력 영상을 발생한다(단계 S600). 상기 입력 영상과 유사하게, 상기 출력 영상은 HDR 영상 또는 SDR 영상일 수 있다. 상기 출력 영상은 상기 영상 출력 모드에 따라 상기 입력 영상과 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 표시 패널(100)에 상기 출력 영상을 표시하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
도 4는 도 3의 제1 영상 정보를 추출하는 단계를 나타내는 순서도이다.
도 1, 2, 3 및 4를 참조하면, 상기 제1 영상 정보를 추출하는데 있어서(단계 S100), 입력 영상 데이터(IDAT)를 분석하여 상기 입력 영상의 색공간 정보를 획득할 수 있다(단계 S110). 상기 색공간 정보는 컬러 정보(CI)에 포함될 수 있으며, 다양한 색공간 정보들 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 입력 색 히스토그램을 분석하여 상기 색공간 정보를 획득할 수 있다.
입력 영상 데이터(IDAT)를 기초로 입력 휘도 히스토그램을 분석하여 상기 입력 영상의 휘도 정보를 획득할 수 있다(단계 S120). 구체적으로, 상기 입력 영상의 제1 피크 휘도, 제2 피크 휘도 및 평균 휘도를 획득할 수 있다(단계 S121). 또한, 상기 입력 영상 내에서 상기 제1 피크 휘도의 양을 나타내는 제1 값, 상기 제2 피크 휘도의 양을 나타내는 제2 값, 및 상기 평균 휘도의 양을 나타내는 제3 값을 획득할 수 있다(단계 S123). 다시 말하면, 단계 S120에서 상기 입력 휘도 히스토그램 내에서 상기 제1 피크 휘도, 상기 제2 피크 휘도 및 상기 평균 휘도의 좌표들을 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 휘도 히스토그램은 상기 입력 영상 내의 주된 색(dominant color)에 대한 휘도 히스토그램일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 값은 상기 입력 영상 내에서 상기 제1 피크 휘도를 가지는 픽셀들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제2 값은 상기 입력 영상 내에서 상기 제2 피크 휘도를 가지는 픽셀들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있고, 상기 제3 값은 상기 입력 영상 내에서 상기 평균 휘도를 가지는 픽셀들의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 입력 영상의 영상 종류가 정지 영상인지 동영상인지 판별할 수 있다(단계 S130). 예를 들어, 상기 입력 영상에 대응하는 현재 프레임 영상과 이전 프레임 영상을 비교하여, 상기 현재 프레임 영상과 상기 이전 프레임 영상이 동일한 경우에 상기 입력 영상이 상기 정지 영상인 것으로 판별할 수 있고, 상기 현재 프레임 영상과 상기 이전 프레임 영상이 서로 다른 경우에 상기 입력 영상이 상기 동영상인 것으로 판별할 수 있다. 상기 입력 영상의 영상 종류는 영상 종류 정보(TI)에 포함될 수 있다.
조도 센서(600)에 기초하여 상기 출력 영상을 표시하고자 하는 표시 환경의 조도(LU)를 획득할 수 있고(단계 S140), 제3 제어 신호(BCONT)에 기초하여 백라이트(500)의 상기 휘도 범위를 획득할 수 있다(단계 S150). 도시하지는 않았지만, 상기 출력 영상을 표시하고자 하는 표시 환경의 색온도 정보 등을 더 획득할 수도 있다.
일 실시예에서, 도 4의 단계 S110 및 S130은 영상 검출부(210)에 의해 수행될 수 있고, 도 4의 단계 S120 및 S150은 영상 처리부(230)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(230)는 단계 S120 및 S150을 수행하기 위한 영상 분석부를 포함하여 구현될 수 있다.
상기와 같은 다양한 제1 영상 정보 중에서 일부는 단계 S300에서 이용될 수 있고, 다른 일부는 단계 S500에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 색공간 정보 및 상기 휘도 정보는 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한지 판단하는데 이용될 수 있다. 상기 입력 영상의 영상 종류, 표시 환경의 조도(LU), 백라이트(500)의 상기 휘도 범위 등은 상기 기준 톤 커브를 설정하는데 이용될 수 있다.
도 5는 도 3의 입력 영상에 HDR 기능이 필요한지 판단하는 단계를 나타내는 순서도이다. 도 6a, 6b, 6c 및 6d는 도 5의 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 6a, 6b, 6c 및 6d는 입력 휘도 히스토그램의 예들을 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 입력 휘도(L) 및 픽셀 수(N)를 나타낸다.
도 3, 5, 6a, 6b, 6c 및 6d를 참조하면, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한지 판단하는데 있어서(단계 S300), 도 4의 단계 S120에서 획득된 상기 입력 영상의 휘도 정보가 이용될 수 있다.
구체적으로, 제1 피크 휘도와 상기 제2 피크 휘도의 차이가 기준 휘도보다 큰지 판단할 수 있고(단계 S310), 상기 제1 값과 상기 제3 값의 차이 및 상기 제2 값과 상기 제3 값의 차이가 제1 기준 값보다 큰지 판단할 수 있으며(단계 S320), 상기 제3 값이 제2 기준 값보다 작은지 판단할 수 있다(단계 S330). 단계 S310, S320 및 S330의 판단 결과들에 기초하여, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단되거나(단계 S340), 또는 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 불필요한 것으로 판단될 수 있다(단계 S350).
예를 들어, 상기 입력 영상에 대한 입력 휘도 히스토그램이 도 6a와 같이 도시된 경우에, 제1 피크 휘도(P1)와 제2 피크 휘도(P2)의 차이가 상기 기준 휘도보다 크고(단계 S310: 예), 제1 값(N1)과 제3 값(N3)의 차이 및 제2 값(N2)과 제3 값(N3)의 차이 모두가 상기 제1 기준 값보다 크며(단계 S320: 예), 제3 값(N3)이 상기 제2 기준 값보다 작으므로(단계 S330: 예), 상기 입력 영상은 상기 HDR 기능이 필요한 것(즉, 상기 HDR 기능을 적용하기에 적합한 것)으로 판단될 수 있다. 다시 말하면, 도 6a의 입력 휘도 히스토그램에서, 제1 피크 휘도(P1)와 제2 피크 휘도(P2)가 충분히 이격되어 있고, 피크 휘도들(P1, P2)에 대한 값들(N1, N2)이 충분히 크며, 평균 휘도(AVG)에 대한 값(N3)이 충분히 작은 경우에, 이에 대응하는 입력 영상은 상기 HDR 기능을 적용하기에 적합한 영상일 수 있다.
상기 입력 영상에 대한 입력 휘도 히스토그램이 도 6b와 같이 도시된 경우에, 제1 피크 휘도(P11)와 제2 피크 휘도(P21)의 차이가 상기 기준 휘도보다 작으므로(단계 S310: 아니오), 상기 입력 영상은 상기 HDR 기능이 불필요한 것(즉, 상기 HDR 기능을 적용하기에 부적합한 것)으로 판단될 수 있다. 다시 말하면, 도 6b의 입력 휘도 히스토그램에서, 제1 피크 휘도(P11)와 제2 피크 휘도(P21)가 충분히 이격되어 있지 않으므로, 이에 대응하는 입력 영상은 평균 휘도(AVG1)와 상관 없이 상기 HDR 기능을 적용하기에 적합하지 않은 영상일 수 있다.
상기 입력 영상에 대한 입력 휘도 히스토그램이 도 6c와 같이 도시된 경우에, 제1 피크 휘도(P12)와 제2 피크 휘도(P22)의 차이가 상기 기준 휘도보다 크고(단계 S310: 예), 제1 값(N12)과 제3 값(N32)의 차이가 상기 제1 기준 값보다 크지만, 제2 값(N22)과 제3 값(N32)의 차이가 상기 제1 기준 값보다 작으므로(단계 S320: 아니오), 상기 입력 영상은 상기 HDR 기능이 불필요한 것으로 판단될 수 있다. 다시 말하면, 도 6c의 입력 휘도 히스토그램에서, 피크 휘도(P22)에 대한 값(N22)이 충분히 크지 않고, 평균 휘도(AVG2)에 대한 값(N32)이 충분히 작지 않으므로, 이에 대응하는 입력 영상은 상기 HDR 기능을 적용하기에 적합하지 않은 영상일 수 있다.
또한, 상기 입력 영상에 대한 입력 휘도 히스토그램이 도 6d와 같이 도시된 경우에, 제1 피크 휘도(P13)와 제2 피크 휘도(P23)의 차이가 상기 기준 휘도보다 크고(단계 S310: 예), 제1 값(N13)과 제3 값(N33)의 차이 및 제2 값(N23)과 제3 값(N33)의 차이가 상기 제1 기준 값보다 크지만(단계 S320: 예), 제3 값(N33)이 상기 제2 기준 값보다 크므로(단계 S330: 아니오), 상기 입력 영상은 상기 HDR 기능이 불필요한 것으로 판단될 수 있다. 다시 말하면, 도 6d의 입력 휘도 히스토그램에서, 평균 휘도(AVG3)에 대한 값(N33)이 충분히 작지 않으므로, 이에 대응하는 입력 영상은 상기 HDR 기능을 적용하기에 적합하지 않은 영상일 수 있다.
일 실시예에서, 도 5의 단계 S310 내지 S350은 영상 처리부(230)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(230)는 단계 S310 내지 S350을 수행하기 위한 판단부를 포함하여 구현될 수 있다.
도 5, 6a, 6b, 6c 및 6d를 참조하여 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한지를 판단하기 위한 기준을 예시적으로 설명하였으나, 이러한 판단 기준은 실시예에 따라서 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 계조별 최대/최소 분포, 계조 분포 편차, 최대/최소 휘도, 평균 휘도/저휘도/고휘도의 대비 등과 같은 다양한 인자들을 전체적/부분적으로 비교하여 HDR 기능의 필요 여부를 판단할 수 있다.
도 7은 도 3의 영상 출력 모드를 설정하는 단계를 나타내는 순서도이다. 도 8a, 8b, 8c, 9a, 9b, 9c, 10a, 10b, 10c, 11a, 11b 및 11c는 도 7의 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 8a, 9a, 10a 및 11a는 입력 휘도 히스토그램의 예들을 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 입력 휘도 및 픽셀 수(N)를 나타낸다. 도 8b, 9b, 10b 및 11b는 출력 휘도 히스토그램의 예들을 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 출력 휘도 및 픽셀 수(N)를 나타낸다. 도 8c, 9c, 10c 및 11c는 기준 톤 커브의 예들을 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 상기 입력 휘도 및 상기 출력 휘도를 나타낸다.
도 3, 7, 8a, 8b, 8c, 9a, 9b, 9c, 10a, 10b, 10c, 11a, 11b 및 11c를 참조하면, 상기 영상 출력 모드를 설정하는데 있어서(단계 S400), 도 3의 단계 S300에서의 상기 입력 영상에 대한 판단 결과 및 상기 제2 영상 정보의 수신 여부가 이용될 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 영상 정보를 수신하지 않은 경우(단계 S410: 아니오), 및 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요하지 않은 것으로 판단된 경우에(단계 S420a: 아니오), 상기 영상 출력 모드를 제1 SDR 출력 모드로 설정할 수 있다(단계 S430).
예를 들어, 도 8a 및 8b에 도시된 것처럼, 상기 제1 SDR 출력 모드에서 입력 영상의 입력 휘도(도 8a의 LA1)와 출력 영상의 출력 휘도(도 8b의 LB1)는 모두 표준 휘도 범위(SLR)를 가질 수 있으며, 입력 영상과 출력 영상은 모두 SDR 영상일 수 있다. 또한, 도 8a의 입력 휘도 히스토그램과 도 8b의 출력 휘도 히스토그램은 실질적으로 동일할 수 있다.
도 8a의 입력 휘도 히스토그램을 도 8b의 출력 휘도 히스토그램으로 변환하기 위해, 기준 톤 커브는 도 8c에 도시된 것처럼 직선 형태를 가질 수 있다. 다시 말하면, 도 8c의 기준 톤 커브에서 입력 휘도(LA1)와 출력 휘도(LB1)는 실질적으로 동일할 수 있으며, 도 8c의 기준 톤 커브의 전달 함수는 약 1일 수 있다. 도 8c의 기준 톤 커브에 기초하여 상기 제1 SDR 출력 모드에서 수행되는 영상 처리 동작을 바이패스(bypass) 동작으로 부를 수 있다.
상기 제2 영상 정보를 수신하지 않은 경우(단계 S410: 아니오), 및 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에(단계 S420a: 예), 상기 영상 출력 모드를 제1 HDR 출력 모드로 설정할 수 있다(단계 S440).
예를 들어, 도 9a 및 9b에 도시된 것처럼, 상기 제1 HDR 출력 모드에서 입력 영상의 입력 휘도(도 9a의 LA2)는 표준 휘도 범위(SLR)를 가질 수 있고, 출력 영상의 출력 휘도(도 9b의 LB2)는 고 휘도 범위(HLR)를 가질 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 HDR 출력 모드에서, 입력 영상은 SDR 영상일 수 있고, 출력 영상은 HDR 영상일 수 있다.
또한, 도 9a의 입력 휘도 히스토그램과 도 9b의 출력 휘도 히스토그램은 서로 다를 수 있다. 도 9a의 입력 휘도 히스토그램에서는, 제1 문턱 휘도보다 높고 제2 문턱 휘도보다 낮은 중간 휘도를 가지는 픽셀 수가 상대적으로 많을 수 있고, 상기 제1 문턱 휘도보다 낮거나 같은 저휘도 및 상기 제2 문턱 휘도보다 높거나 같은 고휘도를 가지는 픽셀 수가 상대적으로 적을 수 있다. 도 9b의 출력 휘도 히스토그램에서는, 상기 중간 휘도를 가지는 픽셀 수가 상대적으로 적고, 상기 저휘도 및 상기 고휘도를 가지는 픽셀 수가 상대적으로 많을 수 있다. 도 9a의 입력 영상은 SDR 영상이면서 휘도 대비가 상대적으로 큰 영상일 수 있으며, 도 9a의 SDR 영상을 도 9b의 HDR 영상으로 변환하여 휘도 대비가 더욱 강조될 수 있다.
도 9a의 입력 휘도 히스토그램을 도 9b의 출력 휘도 히스토그램으로 변환하기 위해, 기준 톤 커브는 도 9c에 도시된 것처럼 S자 형태를 가질 수 있다. 도 9c의 기준 톤 커브에서, 입력 휘도(LA2)가 상기 저휘도인 경우에 출력 휘도(LB2)는 입력 휘도(LA2)보다 작아질 수 있고, 입력 휘도(LA2)가 상기 고휘도인 경우에 출력 휘도(LB2)는 입력 휘도(LA2)보다 커질 수 있다. 도 9c의 기준 톤 커브에 기초하여 상기 제1 HDR 출력 모드에서 수행되는 영상 처리 동작을 반전 톤 맵핑(inverse tone mapping) 동작으로 부를 수 있다. 이 때, 휘도 범위 확장을 위해 디밍(dimming), 부스팅(boosting) 등의 동작이 함께 수행될 수 있다.
상기 제2 영상 정보를 수신한 경우(단계 S410: 예), 및 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요하지 않은 것으로 판단된 경우에(단계 S420b: 아니오), 상기 영상 출력 모드를 제2 SDR 출력 모드로 설정할 수 있다(단계 S450).
예를 들어, 도 10a 및 10b에 도시된 것처럼, 상기 제2 SDR 출력 모드에서 입력 영상의 입력 휘도(도 10a의 LA3)는 고 휘도 범위(HLR)를 가질 수 있고, 출력 영상의 출력 휘도(도 10b의 LB3)는 표준 휘도 범위(SLR)를 가질 수 있다. 다시 말하면, 상기 제2 SDR 출력 모드에서, 입력 영상은 HDR 영상일 수 있고, 출력 영상은 SDR 영상일 수 있다.
또한, 도 10a의 입력 휘도 히스토그램과 도 10b의 출력 휘도 히스토그램은 서로 다를 수 있다. 도 10a의 입력 영상은 HDR 영상이면서 휘도 분포가 상대적으로 좁은 영상일 수 있으며, 도 10a의 HDR 영상을 도 10b의 SDR 영상으로 변환하여 휘도 분포가 분산될 수 있다.
도 10a의 입력 휘도 히스토그램을 도 10b의 출력 휘도 히스토그램으로 변환하기 위해, 기준 톤 커브는 도 10c에 도시된 것처럼 역 S자 형태를 가질 수 있다. 도 10c의 기준 톤 커브에서, 입력 휘도(LA3)가 상기 저휘도인 경우에 출력 휘도(LB3)는 입력 휘도(LA3)보다 커질 수 있고, 입력 휘도(LA3)가 상기 고휘도인 경우에 출력 휘도(LB3)는 입력 휘도(LA3)보다 작아질 수 있다. 도 10c의 기준 톤 커브에 기초하여 상기 제2 SDR 출력 모드에서 수행되는 영상 처리 동작을 정상 톤 맵핑(tone mapping) 동작으로 부를 수 있다.
상기 제2 영상 정보를 수신한 경우(단계 S410: 예), 및 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에(단계 S420b: 예), 상기 영상 출력 모드를 제2 HDR 출력 모드로 설정할 수 있다(단계 S460).
예를 들어, 도 11a 및 11b에 도시된 것처럼, 상기 제2 HDR 출력 모드에서 입력 영상의 입력 휘도(도 11a의 LA4)와 출력 영상의 출력 휘도(도 11b의 LB4)는 모두 고 휘도 범위(HLR)를 가질 수 있다. 다시 말하면, 상기 제2 HDR 출력 모드에서, 입력 영상과 출력 영상은 모두 HDR 영상일 수 있다.
또한, 도 11a의 입력 휘도 히스토그램과 도 11b의 출력 휘도 히스토그램은 서로 다를 수 있다. 도 11a의 입력 휘도 히스토그램과 비교하였을 때, 도 11b의 출력 휘도 히스토그램에서는 상기 저휘도 및 상기 고휘도를 가지는 픽셀 수가 상대적으로 많을 수 있다. 도 11a의 입력 영상을 도 11b의 출력 영상으로 변환하여 휘도 대비가 더욱 강조될 수 있다.
도 11a의 입력 휘도 히스토그램을 도 11b의 출력 휘도 히스토그램으로 변환하기 위해, 기준 톤 커브는 도 11c에 도시된 것처럼 S자 형태를 가질 수 있다. 도 11c의 기준 톤 커브는 도 9c의 기준 톤 커브와 유사할 수 있다.
일 실시예에서, 도 7의 단계 S410 내지 S460은 영상 처리부(230)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(230)는 단계 S410 내지 S460을 수행하기 위한 모드 설정부를 포함하여 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 도 3을 참조하여 상술한 것처럼 단계 S200은 생략될 수 있으며, 이 경우 도 7의 단계 S410, S420b, S450 및 S460이 생략될 수 있다.
도 12는 도 3의 기준 톤 커브를 설정하는 단계를 나타내는 순서도이다. 도 13a, 13b 및 13c는 도 12의 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 13a는 누적 휘도 히스토그램의 일 예를 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 입력 휘도(LA) 및 픽셀 수(N)를 나타낸다. 도 13b 및 13c는 기준 톤 커브의 예들을 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 입력 휘도(LA) 및 출력 휘도(LB)를 나타낸다.
도 3, 12, 13a, 13b 및 13c를 참조하면, 상기 입력 영상에 적합한 상기 기준 톤 커브를 설정하는데 있어서(단계 S500), 상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 누적하여 누적 휘도 히스토그램을 발생할 수 있다(단계 S510). 예를 들어, 도 9a의 입력 휘도 히스토그램을 휘도마다 누적하여 도 13a의 누적 휘도 히스토그램을 획득할 수 있다. 도 13a에서, 실선은 상기 누적 휘도 히스토그램을 나타낼 수 있고, 점선은 도 8c의 기준 톤 커브에 대응하는 바이패스 라인을 나타낼 수 있다.
상기 제1 영상 정보에 기초하여 기준 톤 커브 파라미터를 결정할 수 있다(단계 S520). 예를 들어, 도 4의 단계 S130, S140 및 S150에서 획득된 상기 입력 영상의 영상 종류, 표시 환경의 조도(LU), 백라이트(500)의 상기 휘도 범위 중 적어도 하나에 기초하여 상기 기준 톤 커브 파라미터가 결정될 수 있다.
상기 기준 톤 커브 파라미터를 기초로 상기 누적 휘도 히스토그램을 조절하여 상기 기준 톤 커브를 발생할 수 있다(단계 S530). 예를 들어, 상기 바이패스 라인을 중심으로 도 13a의 누적 휘도 히스토그램을 반전하여 도 13b의 톤 커브를 발생할 수 있다. 상기 기준 톤 커브 파라미터의 값에 따라 도 13b의 톤 커브가 도 13c의 복수의 톤 커브들(RTC1, RTC2, RTC3, RTC4, RTC5)로 조절될 수 있으며, 도 13c의 복수의 톤 커브들(RTC1~RTC5) 중 하나를 상기 기준 톤 커브로서 제공할 수 있다.
상기 바이패스 라인을 중심으로 도 13a의 누적 휘도 히스토그램을 반전하여 획득된 도 13b의 톤 커브를 상기 기준 톤 커브로서 사용하는 경우에, 상기 HDR 기능의 효과가 떨어질 수 있다. 예를 들어, 입력 영상의 휘도 범위와 백라이트(500)의 상기 휘도 범위가 다르기 때문에, 백라이트(500)의 상기 휘도 범위에 따른 톤 조절이 필요할 수 있다. 그리고, 실제 장면이 아닌 입력 영상에서 추출된 휘도 히스토그램에 기초하여 도 13b의 톤 커브가 획득되었기 때문에, 영상 변환 시에 계조 뭉침 등이 발생될 수 있다. 또한, 입력 영상이 휘도 변화가 상대적으로 큰 동영상인 경우에, 톤 커브가 급격하게 변하면 깜빡임(blinking)이 시인되는 문제가 발생할 수 있다. 한편, 표시 장치(10) 주변의 조도, 색온도 등에 따라 최적의 HDR 영상 처리가 달라질 수도 있다. 따라서, 상기와 같은 표시 장치(10)의 특징, 영상의 특징 및 주변 환경의 특징 등을 고려하여 획득된 상기 기준 톤 커브 파라미터를 기초로, 입력 영상에 대한 최적의 기준 톤 커브를 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기준 톤 커브 파라미터는 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같을 수 있다. 예를 들어, 도 13b의 톤 커브에 1, 0.75, 0.5, 0.25 및 0의 기준 톤 커브 파라미터를 각각 적용하여, 도 13c의 톤 커브들(RTC1, RTC2, RTC3, RTC4, RTC5)이 발생될 수 있다. 1의 기준 톤 커브 파라미터가 적용된 도 13c의 톤 커브(RTC1)는 도 13b의 톤 커브와 실질적으로 동일할 수 있고, 0의 기준 톤 커브 파라미터가 적용된 도 13c의 톤 커브(RTC5)는 도 13a 및 13b의 상기 바이패스 라인과 실질적으로 동일할 수 있다.
일 실시예에서, 도 12의 단계 S510 내지 S530은 영상 처리부(230)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(230)는 단계 S510 내지 S530을 수행하기 위한 톤 커브 설정부를 포함하여 구현될 수 있다.
도 13a, 13b 및 13c를 참조하여 상기 제1 HDR 출력 모드에서 상기 기준 톤 커브를 발생하는 동작을 예시적으로 설명하였으나, 상기 제2 SDR 출력 모드 및 상기 제2 HDR 출력 모드에서 기준 톤 커브를 발생하는 동작도 이와 유사하게 수행될 수 있으며, 다만 발생되는 기준 톤 커브의 형태가 달라질 수 있다.
도시하지는 않았지만, 도 3의 상기 출력 영상을 발생하는데 있어서(단계 S600), 상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 맵핑(mapping)하여 상기 출력 영상에 대응하는 출력 휘도 히스토그램을 발생할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 HDR 출력 모드 및 상기 제2 HDR 출력 모드에서(즉, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에), 상기 입력 휘도 히스토그램에 대한 반전 톤 맵핑을 수행하여 상기 출력 휘도 히스토그램을 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 9c의 기준 톤 커브를 기초로 도 9a의 입력 휘도 히스토그램을 맵핑하여 도 9b의 출력 휘도 히스토그램을 발생할 수 있고, 도 11c의 기준 톤 커브를 기초로 도 11a의 입력 휘도 히스토그램을 맵핑하여 도 11b의 출력 휘도 히스토그램을 발생할 수 있다.
또한, 상기 제2 SDR 출력 모드에서, 상기 입력 휘도 히스토그램에 대한 정상 톤 맵핑을 수행하여 상기 출력 휘도 히스토그램을 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 10c의 기준 톤 커브를 기초로 도 10a의 입력 휘도 히스토그램을 맵핑하여 도 10b의 출력 휘도 히스토그램을 발생할 수 있다.
한편, 상기 제1 SDR 출력 모드에서, 상기 입력 휘도 히스토그램을 바이패스하여 상기 출력 휘도 히스토그램이 발생될 수 있다. 이 때, 단계 S500이 생략되고 미리 저장된 도 8c의 기준 톤 커브를 기초로 도 8a의 입력 휘도 히스토그램을 맵핑하여 도 8b의 출력 휘도 히스토그램을 발생할 수도 있고, 단계 S500 및 S600이 모두 생략되고 도 8a의 입력 휘도 히스토그램을 그대로 출력 휘도 히스토그램으로 제공할 수도 있다.
일 실시예에서, 도 3의 단계 S600은 영상 처리부(230)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(230)는 단계 S600을 수행하기 위한 변환부를 포함하여 구현될 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1, 2 및 14를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법에서, 입력 영상을 분석하여 상기 입력 영상에 대한 제1 영상 정보를 추출하고(단계 S100), 상기 영상 정보에 기초하여 상기 입력 영상에 HDR 기능이 필요한지 판단하고(단계 S300), 상기 입력 영상에 대한 판단 결과에 기초하여 영상 출력 모드를 설정하고(단계 S400), 상기 영상 출력 모드에 따라 상기 입력 영상에 적합한 기준 톤 커브를 설정하며(단계 S500), 상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상을 변환하여 출력 영상을 발생한다(단계 S600). 또한, 상기 입력 영상에 대한 제2 영상 정보를 선택적으로 수신할 수 있다(단계 S200). 도 14의 단계 S100 내지 S600은 도 3의 단계 S100 내지 S600과 각각 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 출력 영상에 대한 시간적 필터링(temporal filtering)을 수행할 수 있다(단계 S700). 상기 시간적 필터링에 의해 상기 기준 톤 커브의 급격한 변화가 방지될 수 있다.
도 15a 및 15b는 도 14의 시간적 필터링을 수행하는 단계를 설명하기 위한 도면들이다. 도 15a는 상기 시간적 필터링에 의한 프레임 영상의 변화를 나타낸다. 도 15b는 상기 시간적 필터링에 의한 상기 기준 톤 커브의 변화를 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 입력 휘도(LA) 및 출력 휘도(LB)를 나타낸다.
도 14, 15a 및 15b를 참조하면, 상기 출력 영상에 대한 상기 시간적 필터링을 수행하는데 있어서(단계 S700), 상기 출력 영상에 대응하는 현재 프레임 영상(F(K+1))과 현재 프레임 영상(F(K+1)) 이전에 처리된 이전 프레임 영상(FK) 사이에, 적어도 하나의 버퍼 프레임 영상을 삽입할 수 있다. 예를 들어, 도 15a에 도시된 것처럼 두 개의 버퍼 프레임 영상들(BF)이 삽입될 수 있다.
일 실시예에서, 도 15b에 도시된 것처럼, 버퍼 프레임 영상들(BF)의 기준 톤 커브(RTCB1, RTCB2)는 이전 프레임 영상(FK)의 기준 톤 커브(RTCK)와 현재 프레임 영상(F(K+1))의 기준 톤 커브(RTC(K+1)) 사이의 중간 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 두 개의 버퍼 프레임 영상들(BF) 중 이전 프레임 영상(FK)과 인접한 제1 버퍼 프레임 영상의 기준 톤 커브(RTCB1)는 기준 톤 커브(RTCK)와 유사할 수 있고, 현재 프레임 영상(F(K+1))과 인접한 제2 버퍼 프레임 영상의 기준 톤 커브(RTCB2)는 기준 톤 커브(RTC(K+1))와 유사할 수 있다. 적어도 하나의 버퍼 프레임 영상(BF)의 기준 톤 커브(RTCB1, RTCB2)는 상기 기준 톤 커브 파라미터와 유사한 인자(예를 들어, temporal factor)에 기초하여 발생될 수 있다.
상기 시간적 필터링이 수행되지 않는 경우에, 이전 프레임 영상(FK)은 제K(K는 자연수) 프레임 영상일 수 있고, 현재 프레임 영상(F(K+1))은 제(K+1) 프레임 영상일 수 있다. 이 때, 제K 및 제(K+1) 프레임 영상들이 연속적으로 표시되는 경우에, 기준 톤 커브의 급격한 변화로 인해 깜빡임이 시인되는 문제가 발생할 수 있다.
도 15a 및 15b에 도시된 것처럼 상기 시간적 필터링이 수행되는 경우에, 이전 프레임 영상(FK)은 제K 프레임 영상일 수 있고, 버퍼 프레임 영상들(BF)은 제(K+1) 및 (K+2) 프레임 영상들일 수 있으며, 현재 프레임 영상(F(K+1))은 제(K+3) 프레임 영상일 수 있다. 제K 내지 제(K+3) 프레임 영상들이 연속적으로 표시되는 경우에, 기준 톤 커브가 수 프레임이 걸쳐 천천히 변하므로, 기준 톤 커브의 급격한 변화가 방지될 수 있다.
일 실시예에서, 도 14의 단계 S700은 영상 처리부(230)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 영상 처리부(230)는 이전 프레임 영상의 기준 톤 커브를 저장하는 저장부 및 버퍼 프레임 영상의 기준 톤 커브를 발생하고 이를 적용하기 위한 시간적 필터링 수행부를 포함하여 구현될 수 있다.
도 15a 및 15b를 참조하여 두 개의 버퍼 프레임 영상들이 삽입되는 경우를 설명하였으나, 상기 시간적 필터링에 의해 삽입되는 버퍼 프레임 영상의 개수는 실시예에 따라서 다양하게 변경될 수 있다.
이상, 도 3 내지 15를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법이 표시 장치(10)의 타이밍 제어 회로(200)에 의해 수행되는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법은 표시 장치(10)의 내부 또는 외부에 배치되는 임의의 영상 처리 장치에 의해 수행될 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법은, 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 코드를 포함하는 제품 등의 형태로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램 코드는 다양한 컴퓨터 또는 다른 데이터 처리 장치의 프로세서로 제공될 수 있다. 상기 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 컴퓨터로 판독 가능한 신호 매체 또는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체일 수 있다. 상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 명령어 실행 시스템, 장비 또는 장치 내에 또는 이들과 접속되어 프로그램을 저장하거나 포함할 수 있는 임의의 유형적인 매체일 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예들에 따른 영상 처리 방법에 의해 표시되는 출력 영상의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 17a, 17b, 18a, 18b 및 18c는 도 16의 출력 영상의 특성을 설명하기 위한 도면들이다. 도 17a 및 17b는 도 16의 출력 영상의 휘도를 측정하여 획득된 감마 곡선 및 계측 톤 커브를 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 입력 휘도(LA) 및 출력 휘도(LB)를 나타낸다. 도 18a 및 18b는 도 16의 출력 영상에 대한 휘도 히스토그램을 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 입력 휘도(LA) 및 픽셀 수(N)를 나타낸다. 도 18c는 도 16의 출력 영상에 대한 기준 톤 커브를 나타내며, 수평 축 및 수직 축은 각각 입력 휘도(LA) 및 출력 휘도(LB)를 나타낸다.
도 16, 17a, 17b, 18a, 18b 및 18c를 참조하면, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능을 적용하여 상기 출력 영상이 발생된 경우에, 표시 패널(100)에 표시된 상기 출력 영상의 휘도를 측정하여 획득된 계측 톤 커브는 상기 기준 톤 커브와 매칭될 수 있다.
예를 들어, 도 16에 도시된 것처럼, 상기 HDR 기능이 적용된 출력 영상(OIMG)은 제1 부분 영상(PI1) 및 제2 부분 영상(PI2)을 포함할 수 있다. 제1 부분 영상(PI1)은 피사체, 배경 등을 포함하는 일반적인 영상일 수 있고, 제2 부분 영상(PI2)은 최저 계조(예를 들어, 0 계조)부터 최고 계조(예를 들어, 255 계조)까지 가능한 모든 계조가 바(bar) 형태로 순차적으로 표시되는 테스트 영상일 수 있다.
계측기를 이용하여 상기 HDR 기능이 적용된 출력 영상(OIMG)의 제2 부분 영상(PI2)의 휘도를 측정할 수 있고, 상기 측정된 휘도에 기초하여 상기 계측 톤 커브를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 17a에 도시된 것처럼, 제2 부분 영상(PI2)의 휘도를 측정하여 정상 감마(GN) 대비 상기 HDR 기능이 적용된 HDR 감마(GH)를 획득할 수 있다. 정상 감마(GN)는 감마 값이 2.2인 감마 곡선을 나타낼 수 있다. 도 17a의 정상 감마(GN)를 도 17b의 직선 형태(GN')로 맵핑할 수 있고, 이와 대응하도록 도 17a의 HDR 감마(GH)를 맵핑하여 도 17b의 계측 톤 커브(MTC)를 획득할 수 있다.
한편, 출력 영상(OIMG)에 대응하는 입력 영상의 전체적인 휘도 히스토그램이 도 18a에 도시된 것처럼 획득될 수 있고, 도 18a의 휘도 히스토그램을 누적하여 도 18b의 히스토그램이 획득될 수 있으며, 도 18b의 히스토그램을 정규화(normalization) 및 반전(즉, 바이패스 라인을 중심으로 반전)하여 도 18c의 기준 톤 커브(RTC)가 획득될 수 있다. 도 18c의 기준 톤 커브(RTC)는 도 3의 단계 S500에서 설정된 상기 기준 톤 커브와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 17b의 계측 톤 커브(MTC)와 도 18c의 기준 톤 커브(RTC)가 서로 매칭되는 경우에, 도 16의 출력 영상(OIMG)에 본 발명의 실시예들에 따라 상기 HDR 기능이 적용된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 계측 톤 커브(MTC)와 기준 톤 커브(RTC)가 서로 매칭된다는 것은, 계측 톤 커브(MTC)와 기준 톤 커브(RTC)가 실질적으로 동일함을 나타낼 수 있다. 다른 실시예에서, 계측 톤 커브(MTC)와 기준 톤 커브(RTC)가 서로 매칭된다는 것은, 계측 톤 커브(MTC)와 기준 톤 커브(RTC)가 동일한 크기를 가질 때 두 커브가 일정 수준 이상의 상관성 및/또는 유사도를 가짐을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 출력 영상(OIMG) 및 휘도 히스토그램에 변화를 주고, 상기 변화에 따라 계측 톤 커브(MTC)와 기준 톤 커브(RTC)가 상관성을 가지고 변화하는지를 추가적으로 판단하여, 출력 영상(OIMG)에 본 발명의 실시예들에 따라 상기 HDR 기능이 적용되었는지 판단할 수 있다. 예를 들어, 출력 영상(OIMG)의 제1 부분 영상(PI1)의 일부를 고계조 영상(예를 들어, white box)으로 변경하는 방식으로 출력 영상(OIMG) 및 휘도 히스토그램에 변화를 줄 수 있다.
본 발명은 표시 장치 및 이를 포함하는 다양한 장치 및 시스템에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 휴대폰, 스마트 폰, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 디지털 카메라, 캠코더, PC(personal computer), 서버 컴퓨터, 워크스테이션, 노트북, 디지털 TV, 셋-탑 박스, 음악 재생기, 휴대용 게임 콘솔, 네비게이션 시스템, 스마트 카드, 프린터 등과 같은 다양한 전자 기기에 유용하게 이용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 입력 영상을 분석하여 상기 입력 영상에 대한 제1 영상 정보를 추출하는 단계;
    상기 제1 영상 정보에 기초하여 상기 입력 영상에 고 동적 범위(high dynamic range: HDR) 기능이 필요한지 판단하는 단계;
    상기 입력 영상에 대한 판단 결과에 기초하여 영상 출력 모드를 설정하는 단계;
    상기 영상 출력 모드에 따라 상기 입력 영상에 적합한 기준 톤 커브(tone curve)를 설정하는 단계; 및
    상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상을 변환하여 출력 영상을 발생하는 단계를 포함하는 영상 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 영상 정보를 추출하는 단계는,
    상기 입력 영상의 색공간 정보를 획득하는 단계;
    상기 입력 영상의 제1 피크 휘도, 제2 피크 휘도 및 평균 휘도를 획득하는 단계; 및
    상기 입력 영상 내에서 상기 제1 피크 휘도의 양을 나타내는 제1 값, 상기 제2 피크 휘도의 양을 나타내는 제2 값, 및 상기 평균 휘도의 양을 나타내는 제3 값을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한지 판단하는 단계는,
    상기 제1 피크 휘도와 상기 제2 피크 휘도의 차이가 기준 휘도보다 큰지 판단하는 단계;
    상기 제1 값과 상기 제3 값의 차이 및 상기 제2 값과 상기 제3 값의 차이가 제1 기준 값보다 큰지 판단하는 단계; 및
    상기 제3 값이 제2 기준 값보다 작은지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 피크 휘도와 상기 제2 피크 휘도의 차이가 상기 기준 휘도보다 크고, 상기 제1 값과 상기 제3 값의 차이 및 상기 제2 값과 상기 제3 값의 차이 모두가 상기 제1 기준 값보다 크며, 상기 제3 값이 상기 제2 기준 값보다 작은 경우에, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 영상 출력 모드를 설정하는 단계는,
    상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요하지 않은 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제1 표준 동적 범위(standard dynamic range: SDR) 출력 모드로 설정하는 단계; 및
    상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제1 HDR 출력 모드로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력 영상에 대한 제2 영상 정보를 선택적으로 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 영상 출력 모드를 설정하는 단계는,
    상기 제2 영상 정보가 수신된 경우, 및 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요하지 않은 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제2 SDR 출력 모드로 설정하는 단계; 및
    상기 제2 영상 정보가 수신된 경우, 및 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제2 HDR 출력 모드로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 톤 커브를 설정하는 단계는,
    상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 누적하여 누적 휘도 히스토그램을 발생하는 단계;
    상기 제1 영상 정보에 기초하여 기준 톤 커브 파라미터를 결정하는 단계; 및
    상기 기준 톤 커브 파라미터를 기초로 상기 누적 휘도 히스토그램을 조절하여 상기 기준 톤 커브를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 영상 정보를 추출하는 단계는,
    상기 입력 영상의 영상 종류가 정지 영상인지 동영상인지 판별하는 단계;
    조도 센서에 기초하여 상기 출력 영상을 표시하고자 하는 표시 환경의 조도를 획득하는 단계; 및
    상기 출력 영상을 표시하고자 하는 표시 패널의 백라이트의 휘도 범위를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 기준 톤 커브 파라미터는 상기 입력 영상의 영상 종류, 상기 표시 환경의 조도 및 상기 백라이트의 휘도 범위 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 출력 영상을 발생하는 단계는,
    상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 맵핑(mapping)하여 상기 출력 영상에 대응하는 출력 휘도 히스토그램을 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 입력 휘도 히스토그램에 대한 반전 톤 맵핑(inverse tone mapping)을 수행하여 상기 출력 휘도 히스토그램이 발생되는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 영상에 대한 시간적 필터링(temporal filtering)을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 시간적 필터링을 수행하는 단계는,
    상기 출력 영상에 대응하는 현재 프레임 영상과 상기 현재 프레임 영상 이전에 처리된 이전 프레임 영상 사이에, 적어도 하나의 버퍼 프레임 영상을 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 영상에 상기 HDR 기능을 적용하여 상기 출력 영상이 발생된 경우에, 표시 패널에 표시된 상기 출력 영상의 휘도를 측정하여 획득된 계측 톤 커브는 상기 기준 톤 커브와 매칭되는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  14. 입력 영상 데이터에 대응하는 입력 영상을 분석하여 상기 입력 영상에 대한 제1 영상 정보를 추출하고, 상기 제1 영상 정보에 기초하여 상기 입력 영상에 고 동적 범위(high dynamic range: HDR) 기능이 필요한지 판단하고, 상기 입력 영상에 대한 판단 결과에 기초하여 영상 출력 모드를 설정하고, 상기 영상 출력 모드에 따라 상기 입력 영상에 적합한 기준 톤 커브(tone curve)를 설정하며, 상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상을 변환하여 출력 영상에 대응하는 출력 영상 데이터를 발생하는 타이밍 제어 회로; 및
    상기 출력 영상 데이터에 기초하여 상기 출력 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하는 표시 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 타이밍 제어 회로는,
    상기 입력 영상의 색공간 정보를 획득하고, 상기 입력 영상의 제1 피크 휘도, 제2 피크 휘도 및 평균 휘도를 획득하며, 상기 입력 영상 내에서 상기 제1 피크 휘도의 양을 나타내는 제1 값, 상기 제2 피크 휘도의 양을 나타내는 제2 값, 및 상기 평균 휘도의 양을 나타내는 제3 값을 획득하며,
    상기 제1 피크 휘도와 상기 제2 피크 휘도의 차이가 상기 기준 휘도보다 크고, 상기 제1 값과 상기 제3 값의 차이 및 상기 제2 값과 상기 제3 값의 차이 모두가 상기 제1 기준 값보다 크며, 상기 제3 값이 상기 제2 기준 값보다 작은 경우에, 상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 타이밍 제어 회로는,
    상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요하지 않은 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제1 표준 동적 범위(standard dynamic range: SDR) 출력 모드로 설정하고,
    상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 영상 출력 모드를 제1 HDR 출력 모드로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 타이밍 제어 회로는,
    상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 누적하여 누적 휘도 히스토그램을 발생하고, 상기 제1 영상 정보에 기초하여 기준 톤 커브 파라미터를 결정하며, 상기 기준 톤 커브 파라미터를 기초로 상기 누적 휘도 히스토그램을 조절하여 상기 기준 톤 커브를 발생하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 타이밍 제어 회로는, 상기 기준 톤 커브를 기초로 상기 입력 영상의 입력 휘도 히스토그램을 맵핑(mapping)하여 상기 출력 영상에 대응하는 출력 휘도 히스토그램을 발생하며,
    상기 입력 영상에 상기 HDR 기능이 필요한 것으로 판단된 경우에, 상기 입력 휘도 히스토그램에 대한 반전 톤 맵핑(inverse tone mapping)을 수행하여 상기 출력 휘도 히스토그램이 발생되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제 14 항에 있어서, 상기 타이밍 제어 회로는,
    상기 출력 영상에 대응하는 현재 프레임 영상과 상기 현재 프레임 영상 이전에 처리된 이전 프레임 영상 사이에 적어도 하나의 버퍼 프레임 영상을 삽입하여, 상기 출력 영상에 대한 시간적 필터링(temporal filtering)을 추가적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 입력 영상에 상기 HDR 기능을 적용하여 상기 출력 영상이 발생된 경우에, 상기 표시 패널에 표시된 상기 출력 영상의 휘도를 측정하여 획득된 계측 톤 커브는 상기 기준 톤 커브와 매칭되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.

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