(57)【要約】【課題】  簡単な回路を追加することによって入力映像データの画質をフリッカなしに補正できる入力映像の画質改善のための装置及び方法を提供する。【解決手段】  入力映像データのコントラストを調節するためのコントラストモジュール、入力映像データの輝度を調節するための輝度モジュール及び入力映像データの平均輝度値を計算するための平均値検出部を含む画質改善装置である。また、画質改善装置は、平均値検出部から出力される平均輝度値に基づいて輝度モジュール及びコントラストモジュールのうち一つ以上を制御することによって入力映像の画質を改善する。特に、画質改善装置は、ｎ番目のフレームまでの平均輝度値及びｎ＋１番目のフレームの輝度値の算術平均をｎ＋１番目の平均輝度値として演算する段階を所定回数反復して平均輝度値を演算することが望ましい。【選択図】      図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像の画質を改善するための装置において、
入力映像の映像データのコントラストを調節するためのコントラストモジュールと、
前記映像データの輝度を調節するための輝度モジュールと、
前記映像データの平均輝度値を計算するための平均値検出部と、
前記平均値検出部から出力される平均輝度値に基づいて前記輝度モジュール及び前記コントラストモジュールのうち一つ以上を制御することによって前記入力映像の画質を改善する制御部とを含むことを特徴とする入力映像の画質改善装置。
【請求項２】
前記画質改善装置は、
前記入力映像にガンマ補正を行うためのガンマ補正部をさらに含み、
前記制御部は、
ユーザ入力に応答して、前記映像データの輝度及びコントラストのうち一つ以上を調節することを特徴とする請求項１に記載の入力映像の画質改善装置。
【請求項３】
前記ユーザ調節部は、
前記ユーザ入力に応答して、前記入力映像データの輝度及びコントラストのうち一つ以上が調節される調節範囲を調整することを特徴とする請求項２に記載の入力映像の画質改善装置。
【請求項４】
前記画質改善装置は、
前記制御部によって選択的に活性化されて前記輝度モジュール及び前記コントラストモジュールを選択的に制御するように許容するスイッチをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の入力映像の画質改善装置。
【請求項５】
前記平均値検出部は、
ｎ番目のフレームまでの平均輝度値及びｎ＋１番目のフレームの輝度値の算術平均をｎ＋１番目の平均輝度値として演算する輝度値演算段階を、所定回数反復して前記平均輝度値を演算することを特徴とする請求項１に記載の入力映像の画質改善装置。
【請求項６】
前記平均値検出部は、
前記平均輝度値演算段階を６回反復することによって、画面のフリッカを防止することを特徴とする請求項５に記載の入力映像の画質改善装置。
【請求項７】
入力映像の画質を改善するための方法において、
前記入力映像の映像データの平均輝度値を計算するための平均値検出段階と、
前記平均輝度値に基づいて前記入力映像の輝度及びコントラストのうち一つ以上を調節する調節段階とを含むことを特徴とする入力映像の画質改善方法。
【請求項８】
前記画質改善方法は、
前記映像データにガンマ補正を行うためのガンマ補正段階と、
ユーザ入力に応答して、前記映像データの輝度及びコントラストのうち一つ以上が調節される程度を調整するためのユーザ調節段階とをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の入力映像の画質改善方法。
【請求項９】
前記ユーザ調節段階は、
ユーザ入力に応答して、前記入力映像データの輝度及びコントラストのうち一つ以上が調節される調節範囲を調整する範囲調整段階を含むことを特徴とする請求項８に記載の入力映像の画質改善方法。
【請求項１０】
前記画質改善方法は、
前記ユーザ入力によって選択的に活性化されて前記輝度モジュール及び前記コントラストモジュールを選択的に制御する選択段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の入力映像の画質改善方法。
【請求項１１】
前記平均値検出段階は、
ｎ番目のフレームまでの平均輝度値及びｎ＋１番目のフレームの輝度値の算術平均をｎ＋１番目の平均輝度値として演算する段階と、
前記演算段階を所定回数反復する反復段階とを含むことを特徴とする請求項７に記載の入力映像の画質改善方法。
【請求項１２】
前記反復段階は、
前記平均輝度値演算段階を６回反復することによって画面のフリッカを防止することを特徴とする請求項１１に記載の入力映像の画質改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子映像装置に係り、特に、画面の平均輝度値（ＡＰＬ：Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）を計算して自動的に画質を改善するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子工学技術の発展によって、全ての分野の技術が顕著に進歩しつつあり、このうち、特に映像処理技術の発展は目覚しい。最近には、液晶ディスプレイ、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）及びＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）などの装置を利用した壁掛け形態の映像装置が商用化されて人気を得ており、映像処理装置は、軽量化されつつもその画質は改善されてきた。特に、ＴＶ分野で、製品のトレンドが次第にデジタル化されるにつれて、画質改善に対する欲求はさらに高められている。映像の品質は、最近デジタル放送が増加しつつディスプレイ市場を支配するのに必須的な役割を行うことであろう。
【０００３】
従来の技術による画質改善技術は、非常に多様である。このうち、ブラウン管方式のアナログ映像機器に適用された方式としては、入力される映像信号のＲＧＢ値を検出し、これを利用して電子ビームの出力を制御する方式がある。このような方式の画質改善技術は、簡単な構成の回路のみを追加して良好な画質の改善効果が得られる長所を有する。従来の技術による画質改善装置を使用すれば、画面が過度に暗い場合に、画面の輝度を向上させるか、またはコントラストを向上させることによって、画質を改善できる。一方、高輝度時には、コントラスト及び輝度を低下させることによって映像情報の再現力を増大させうる。しかし、従来の技術による画質改善方法では、コントラストを向上させるために、平均輝度を検知して設定された利得ほど輝度の低下に力を注いだため、明るい画面でのコントラストは良くなるか、または暗い画面での再現力は劣る。
【０００４】
しかし、電子ビームを利用しない方式の映像装置では、このような方式の画質改善アルゴリズムが適用できない。また、入力映像のＲＧＢなどを検出して画面補正を行う場合、急激な平均輝度値の変化がある場合には、画面にフリッカが発生して、かえってユーザに拒否感を与えることもある。
【０００５】
したがって、電子ビームを利用しない映像装置でも、簡単なアルゴリズムを追加して映像情報の画質を改善できる技術が切実に要求される。
【０００６】
また、画面のフリッカを最小化する方式で画質を改善できる装置が切実に要求される。
【特許文献１】日本特許公開２００１−１８４０２４号公報
【特許文献２】日本特許公開平成６年−３３７９３２号公報
【特許文献３】日本特許公開２００１−４２８１４号公報
【特許文献４】韓国特許公開２００３−３１２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする目的は、デジタル映像信号の平均輝度値を検出して入力映像の画質を改善できる画質改善装置を提供することである。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の目的は、デジタル映像信号の画質を改善しても画面のフリッカを最小化できる画質改善方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を解決するための本発明の一面は、入力映像の画質を改善するための装置に対するものであって、入力映像データのコントラストを調節するためのコントラストモジュール、入力映像データの輝度を調節するための輝度モジュール及び入力映像データの平均輝度値を計算するための平均値検出部を含む。本発明の一面による画質改善装置は、平均値検出部から出力される平均輝度値に基づいて輝度モジュール及びコントラストモジュールのうち一つ以上を制御することによって入力映像の画質を改善することを特徴とする。特に、本発明の一面による画質改善装置は、入力映像にガンマ補正を行うためのガンマ補正部及びユーザ入力に応答して、入力映像データの輝度及びコントラストのうち一つ以上が調節される程度を調整するためのユーザ調節部をさらに含むことが望ましい。それだけでなく、本発明の一面による画質改善装置は、ｎ番目のフレームまでの平均輝度値及びｎ＋１番目のフレームの輝度値の算術平均をｎ＋１番目の平均輝度値として演算する段階を所定回数反復して平均輝度値を演算することを特徴とし、特に、所定回数は６回であることが望ましい。
【００１０】
前記目的を解決するための本発明の他面は、入力映像の画質を改善するための方法に対するものであって、入力映像データの平均輝度値を計算するための平均値検出段階及び平均値検出段階で出力される平均輝度値に基づいて入力映像の輝度及びコントラストのうち一つ以上を調節する調節段階を含むことを特徴とする。特に、本発明の他面による画質改善方法は、入力映像にガンマ補正を行うためのガンマ補正段階及びユーザ入力に応答して、入力映像データの輝度及びコントラストのうち一つ以上が調節される程度を調整するためのユーザ調節段階をさらに含む。また、ユーザ調節段階は、ユーザ入力に応答して、入力映像データの輝度及びコントラストのうち一つ以上が調節される調節範囲を調整する範囲調整段階をさらに含みうる。そして、本発明の他面による画質改善方法は、ユーザによって選択的に活性化されて輝度モジュール及びコントラストモジュールを選択的に制御する選択段階をさらに含むことが望ましい。望ましくは、平均値検出段階は、ｎ番目のフレームまでの平均輝度値及びｎ＋１番目のフレームの輝度値の算術平均をｎ＋１番目の平均輝度値として演算する段階及び演算段階を所定回数反復する反復段階を含み、反復段階は、演算段階を６回反復することを特徴とする。
【００１１】
本発明によって簡単なアルゴリズム及び回路を追加することによって、入力映像の画質を顕著に改善させうる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による画質改善装置を利用すれば、デジタル映像信号の平均輝度値を検出して入力映像のコントラスト及び輝度を補正することによって画質を改善させうる。
【００１３】
また、本発明による画質改善装置によれば、デジタル映像信号の画質を補正する時に一つ以上のフレームの平均輝度値を利用するので、急激な映像変化にも安定した補正を行えるので、画面補正時に発生するフリッカを最小化しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施例を例示する添付図面及び図面に記載された内容を参照しなければならない。
【００１５】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明することによって、本発明を詳細に説明する。各図面で、同じ参照符号は同じ部材を表す。
【００１６】
図１は、本発明の一面による画質改善装置の一実施例を概念的に示すブロック図である。図１に示された画質改善装置１００は、コントラストモジュール１１０、輝度モジュール１３０、ガンマ補正部１７０、平均値検出部１５０及びユーザ調節部１９０を含む。また、ユーザがコントラストモジュール１１０及び輝度モジュール１３０のうち一つ以上を制御できるように許容するスイッチＳＷ＿Ｃ及びＳＷ＿Ｂを含む。
【００１７】
入力映像データの平均輝度値（ＡＰＬ）は、平均値検出部１５０で検出される。平均値は、入力映像情報の単一フレーム内のＲＧＢ値を検出して算出されることもある。しかし、単一フレームごとの平均値を利用して画質補正を行う場合、急激な動作変化のある映像を処理する場合、補正による画面のフリッカが発生しうる。したがって、本発明では、単一フレームデータの平均値を求める代わりに、一つ以上の入力映像データを考慮した平均値を利用する。平均値検出部１５０の動作については、本明細書の当該部分で詳細に後述する。
【００１８】
入力映像データの平均輝度値が検出されれば、これを利用してコントラスト及び輝度の調節を行う。この場合、ユーザ調節部１９０では、ユーザ入力に応答して補正されるコントラスト及び輝度の範囲を調節できる。例えば、ユーザは、自分が好むところによって、平均値検出部１５０から検出された平均輝度値が所定値以下になる場合のみ、輝度モジュール１３０で輝度を調節することを選択できる。また、ユーザは、検出された平均輝度値が所定値以下になる場合のみ、コントラストモジュール１１０が入力映像データのコントラストを調節するように選択できる。コントラスト補正及び輝度補正が行われる入力映像データの平均輝度値の範囲については、本明細書の当該部分で詳細に後述する。
【００１９】
それだけでなく、ユーザ調節部１９０は、ユーザの入力によってコントラストモジュール１１０及び輝度モジュール１３０のうち一つのみ動作するように選択できる。例えば、ユーザが輝度のみが調節されるように選択する場合、ユーザ調節部１９０は、スイッチＳＷ＿Ｂのみを活性化し、スイッチＳＷ＿Ｃを非活性化してコントラストモジュール１１０が動作しないように選択できる。また、ユーザ調節部１９０は、入力映像データにコントラスト補正及び輝度補正が行われる程度、すなわちステップに対しても調節できる。例えば、小さい値の補正値に満足できないユーザは、入力映像データに行われるコントラスト及び輝度の調節値を増加させることによって、自分が所望する映像が得られる。ユーザ調節部１９０が補正値を調節する過程については、本明細書の当該部分で詳細に後述する。図１に示された画質改善装置１００は、入力映像にガンマ補正を行うためのガンマ補正部１７０をさらに含む。
【００２０】
図１に示された画質改善装置１００は、平均値検出部１５０から検出された平均輝度値を帰還してコントラストモジュール１１０及び輝度モジュール１３０を動作させる。しかし、本発明は、これに限定されず、入力映像データの平均輝度値を検出し、検出された平均輝度値を利用してコントラスト及び輝度を補正できるいかなる構成も含む。
【００２１】
図２は、本発明の一面による画質改善装置の他の実施例を概念的に示すブロック図である。図２に示された画質改善装置２００は、コントラストモジュール２１０、輝度モジュール２３０、ガンマ補正部２７０、平均値検出部２５０及びコントラスト及び輝度調節部２９０を含む。図２に示された画質改善装置２００は、平均値検出部２５０から検出された平均値を利用して入力映像データのコントラスト及び輝度を補正するコントラスト及び輝度調節部２９０を含む。コントラスト及び輝度調節部２９０は、平均値検出部２５０の出力を受信して入力映像データのコントラスト及び輝度を補正する。この時、前述したように、補正が行われる平均輝度値の範囲及び入力映像データに行われる補正の程度は、ユーザ入力によって調節されうる。
【００２２】
図２に示された画質改善装置２００に含まれるコントラストモジュール２１０、輝度モジュール２３０、ガンマ補正部２７０及び平均値検出部２５０の構成及び動作は、図１に示された画質改善装置１００に含まれるコントラストモジュール１１０、輝度モジュール１３０、ガンマ補正部１７０及び平均値検出部１５０の構成及び動作とそれぞれ同じである。したがって、明細書の簡略化のために付加的な説明が省略される。
【００２３】
図２に示された画質改善装置２００は、平均値検出部２５０で計算された平均輝度値を帰還せずに別途のコントラスト及び輝度調節部２９０を含むという点で、図１に示された画質改善装置１００と相異なる。
【００２４】
図２に示された画質改善装置２００は、入力映像データの最適コントラスト及び最適輝度値に向かって補正を行うので、画面が明るい場合だけでなく、画面が暗い場合にも階調表現力が上昇する。また、入力映像データの特定部分が飽和される場合にも、その部分を反映した平均輝度値を計算して補正を行うので、特定部分の表現力を向上させうる。
【００２５】
図３は、本発明の一面による画質改善装置で入力映像の平均輝度値を計算するための過程を示す図である。
【００２６】
本発明による画質改善装置は、入力映像データの急激な変化にも画面のフリッカを減らすために、単一入力映像データの平均輝度値のみを求めることではなく、連続的な入力映像データの平均輝度値を利用する。すなわち、入力映像データの第１フレームＦ１及び第２フレームＦ２を合算して第１出力ＯＵＴ１を求める。また、第１出力ＯＵＴ１及び第３フレームＦ３の算術平均を計算して第２出力ＯＵＴ２を求める。このような方法でＫ番目の出力ＯＵＴ（ｋ）及びｋ＋１番目のフレームＦ（ｋ＋１）の算術平均を求めてｋ＋１番目の出力ＯＵＴ（ｋ＋１）を求める。
【００２７】
図３に具現されたような方法で、平均輝度値を求めれば、急激な映像の変化にも拘わらず、最終的に出力された平均輝度値は安定した値を有するので、画面のフリッカを減少させうる。この場合、フレーム間の時間間隔である１６.６ｍｓの約２倍に該当する４０ｍｓごとに調整値を増減することが望ましい。計算されるフレームの数を増加させる場合、平均輝度値がさらに安定的になるという長所を有する。しかし、多数のフレームを利用して平均輝度値を計算すれば、計算時の遅延が発生し、映像処理の高速化に望ましくないので、適当な数を選択することが重要である。反復的な測定結果によって、前記のような平均輝度値の計算過程では、６個のフレームまでの平均輝度値を合算することが望ましい。
【００２８】
図４は、本発明の一面による画質改善装置で画質補正を行う範囲を例示する図である。図４に示されたように、計算された平均輝度値は、大きく３個の範囲群（I,II,III）を有する。ユーザは、平均輝度値が第２範囲群（II）に含まれる時、補正を行わないように設定できる。一方、平均輝度値が第３範囲群（III）に含まれれば、ユーザは、入力映像データのコントラスト及び輝度を減少させるように設定できる。また、平均輝度値が第１範囲群（I）に含まれれば、ユーザは、入力映像データのコントラスト及び輝度を高めるように設定できる。前述したように、このような補正範囲の設定過程は、図１のユーザ調節部１９０または図２のコントラスト及び輝度調節部２９０で行われる。
【００２９】
また、ユーザは、低輝度側及び高輝度側それぞれでの補正のみを行うように選択できる。例えば、明るい映像で眩しさを訴えるユーザの場合、暗い映像での補正は行わないように設定し、明るい映像での補正のみを選択できる。
【００３０】
それだけでなく、ユーザは、入力映像データのモードによって別途に補正範囲を設定することもある。例えば、サッカー競技のような入力映像で青色の運動場が画面の相当部分を占める場合に、ユーザは、小さなサイズのサッカーボール及び選手のユニホーム色相を考慮して、サッカー競技に適した補正範囲を設定することもある。
【００３１】
図５は、本発明の一面による画質改善装置で輝度を調節する段階を例示する図である。図５に示された平均輝度値は、実際製品に適用された値であって、入力映像データのＲＧＢ値を合算して１０進数で表した上位値である。図５に示されたように、計算された平均輝度値の範囲によって調節される輝度値の程度が変更されることが分かる。図５に示された表で、平均輝度値が７０１ないし８００の範囲内に属すれば、輝度は補正されない。一方、平均輝度値が４５０以下の値を有せば、輝度は＋６ほど調節されなければならない。また、平均輝度値が１０５１以上の値を有せば、輝度は−６ほど減少しなければならない。図５に示された表は、例示的なものであり、ユーザの好みによって調節される輝度の範囲も変更されうる。例えば、画質の変化に鈍いユーザは、輝度調節を１ずつ補正するよりは３ずつ補正することを善好できる。このような場合、図５に示された実施例で、輝度は＋６から−６まで補正されることではなく、＋１８から−１８まで補正される。
【００３２】
図６は、本発明の他面による画質改善方法を表すフローチャートである。まず、映像処理装置に入力映像データが受信される（Ｓ６１０）。それにより、受信された入力映像データの平均輝度値が計算される（Ｓ６３０）。平均輝度値は、図１及び図２に示された実施例の平均値検出部で計算される。
【００３３】
次いで、計算された平均輝度値及びユーザの入力に基づいて入力映像データのコントラスト及び輝度が調節される（Ｓ６５０）。前述したように、入力映像データのコントラスト及び輝度が調節される平均輝度値の範囲及び行われる補正の程度は何れもユーザによって調節されうる。また、計算された平均輝度値は、帰還されてコントラスト及び輝度補正を行うこともあり、別途のコントラスト及び輝度調節部を利用して補正することもある。
【００３４】
最終的に、補正された出力映像データをディスプレイする（Ｓ６７０）。
【００３５】
図６に示されたように、入力映像データの平均輝度値を利用して入力映像データの画質を改善できる。
【００３６】
本発明は、図面に示された実施例を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることが分かる。
【００３７】
したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、ＰＤＰ及びＤＬＰ装置のように電子ビームを利用していない方式の映像装置に使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一面による画質改善装置の一実施例を概念的に示すブロック図である。
【図２】本発明の一面による画質改善装置の他の実施例を概念的に示すブロック図である。
【図３】本発明の一面による画質改善装置において、入力映像の平均輝度値を計算するための過程を示す図である。
【図４】本発明の一面による画質改善装置において、画質補正を行う範囲を例示する図である。
【図５】本発明の一面による画質改善装置において、輝度を調節する段階を例示する図である。
【図６】本発明の他の側面による画質改善方法を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１００  画質改善装置
１１０  コントラストモジュール
１３０  輝度モジュール
１５０  平均値検出部
１７０  ガンマ補正部
１９０  ユーザ調節部
ＳＷ＿Ｃ，ＳＷ＿Ｂ  スイッチ
【図１】
2005198316.tif 000003
【図２】
2005198316.tif 000004
【図３】
2005198316.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005198316.tif 000007
【図６】
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