KR102076506B1

KR102076506B1 - 시선 추적에 기초한 디스플레이의 영역별 밝기 조절 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR102076506B1
Application number: KR1020180097463A
Authority: KR
Inventors: 이승우; 김승렬; 김정식
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2017-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-02-13
Anticipated expiration: 2038-08-21
Also published as: KR20190020633A

Abstract

시선 추적에 기초하여 디스플레이의 영역별 밝기를 제어하는 기술에 관한 것으로, 영역별 밝기를 제어하기 위하여 일실시예에 따른 디밍 제어 장치는 디스플레이 화면 상에서 사용자의 시점을 감지하는 시점 감지부와, 감지된 시점을 중심으로 형성되는 사용자의 시야각을 기반으로 하는 시점 영역을 결정하는 시점 영역 결정부 및 시야각의 변화에 기초하여 시점 영역 이외의 영역인 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 디밍 제어부를 포함할 수 있다.

Description

시선 추적에 기초한 디스플레이의 영역별 밝기 조절 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING BRIGHTNESS OF DISPLAY BASED ON EYE TRACKING}

디스플레이의 영역별 밝기 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시선 추적에 기초하여 디스플레이의 영역별 밝기를 제어하는 기술에 관한 것이다.

현재 디스플레이 분야는 스마트폰과 같은 소형 디스플레이부터 TV와 같은 대형 디스플레이에 이르기까지 고해상도 및 고주사율의 고성능 디스플레이를 구현하기 위한 방향으로 발전이 진행되고 있다.

그러나, 고성능의 디스플레이를 구현하기 위해서는 높은 소비전력이 요구되며, 높은 소비전력은 높은 에너지 소비효율 달성 및 휴대 기기의 배터리 사용 시간의 증가를 필요로 한다.

즉, 현재 디스플레이 분야에서는 높은 성능을 유지하면서 디스플레이의 소비전력을 줄일 수 있는 기술의 개발을 위한 노력을 기울이고 있다.

구체적으로, LCD 디스플레이는 각 픽셀들에 빛을 조사하는 백라이트를 구비하고 있으며, 백라이트에서 사용되는 소비전력이 전체 소비전력 중 가장 큰 비중을 차지하고 있다.

따라서, LCD 디스플레이에서는 소비전력의 감소를 위해 백라이트 광원의 빛의 세기를 각 백라이트 블록별로 제어하는 로컬 디밍 기술을 적용하고 있다.

한편, OLED 디스플레이는 각 픽셀이 발광하기 때문에 영상에 따라 전력 소모가 달라지게 되고, 평균 영상 레벨(Average Picture Level; APL)이 높아질수록 소비전력이 증가하는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해, OLED 디스플레이는 주변 조도를 감지하여 밝은 조도에서는 높은 휘도의 화면을, 어두운 조도에서는 다소 낮은 휘도의 화면을 보여주어 소비전력을 줄이는 자동 밝기 조절 기술을 적용하고 있다.

그러나, 전술한 기술들은 소비전력의 감소를 위해 제어되는 화면의 밝기 변화를 사용자가 인지할 수 있어 사용자가 디스플레이 사용에 불편함을 초래할 수 있다는 문제가 있다.

한국등록특허 제10-1634154호, "눈 추적에 기초한 디스플레이의 선택적 백라이팅" 한국공개특허 제10-2016-0109443호, "시선 추적을 이용한 디스플레이 장치 및 방법"

본 발명은 시점 영역 이외의 영역의 밝기를 단계적으로 조절함으로써, 사용자가 밝기 변화를 인지하지 못하는 상태에서 화면의 밝기를 제어할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 화면의 밝기 제어를 통하여 디스플레이 장치의 수명 및 배터리 수명을 향상 시키고 소비전력을 최소화할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 사용자가 체감하는 영상의 품질 저하 없이 소비전력을 최소화 하고자 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 디밍 제어 장치는 디스플레이 화면 상에서 사용자의 시점을 감지하는 시점 감지부와, 감지된 시점을 중심으로 형성되는 사용자의 시야각을 기반으로 하는 시점 영역을 결정하는 시점 영역 결정부 및 시야각의 변화에 기초하여 시점 영역 이외의 영역인 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 디밍 제어부를 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 시점 영역 결정부는 감지된 시점을 중심으로 기준 각도의 범위 안에서 상기 시야각이 형성되는 영역을 시점 영역으로 결정할 수 있다.

일측에 따르면, 디밍 제어부는 시점 영역의 밝기는 제어하지 않고, 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어할 수 있다.

일측에 따르면, 디밍 제어부는 감지된 시점을 중심으로 시야각의 변화에 따라 형성되는 복수의 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 제어할 수 있다.

일측에 따르면, 디밍 제어부는 시점 영역을 결정하는 시야각이 단위 각도만큼 증가할 때마다 동심원 영역들을 비시점 영역으로 형성할 수 있다.

일측에 따르면, 디밍 제어부는 상기 증가하는 단위 각도의 크기에 대비하는 비율을 적용하여 상기 비시점 영역의 명도(Lightness)를 감소시킬 수 있다.

일측에 따르면, 디밍 제어부는 시야각의 증가에 따라 형성되는 동심원 영역들의 명도(Lightness)를 0.3% 내지 0.9%의 범위에 포함되는 비율 중 어느 하나의 비율을 적용하여 단계적으로 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 디밍 제어 방법은 시점 감지부에서 디스플레이 화면 상에서 사용자의 시점을 감지하는 단계와 시점 영역 결정부에서 감지된 시점을 중심으로 형성되는 사용자의 시야각을 기반으로 하는 시점 영역을 결정하는 단계 및 디밍 제어부에서 시야각의 변화에 기초하여 시점 영역 이외의 영역인 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

일측에 따르면, 시점 영역을 결정하는 단계는 기 시점 영역 결정부에서 감지된 시점을 중심으로 기준 각도의 범위 안에서 상기 시야각이 형성되는 영역을 시점 영역으로 결정할 수 있다.

일측에 따르면, 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 단계는 디밍 제어부에서 감지된 시점을 중심으로 시야각의 변화에 따라 형성되는 복수의 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 제어할 수 있다.

일측에 따르면, 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 단계는 디밍 제어부에서 시점 영역을 결정하는 시야각이 단위 각도만큼 증가할 때마다 동심원 영역들을 비시점 영역으로 형성할 수 있다.

일측에 따르면, 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 단계는 디밍 제어부에서 시야각의 증가에 따라 형성되는 동심원 영역들의 명도(Lightness)를 0.3% 내지 0.9%의 범위에 포함되는 비율 중 어느 하나의 비율을 적용하여 단계적으로 감소시킬 수 있다.

일실시예에 따르면, 시점 영역 이외의 영역의 밝기를 단계별로 조절함으로써, 사용자가 밝기 변화를 인지하지 못하는 상태에서 화면의 밝기를 제어할 수 있다.

일실시예에 따르면, 화면의 밝기 제어를 통하여 디스플레이 장치의 수명 및 배터리 수명을 향상 시킬 수 있다.

일실시예에 따르면, 사용자가 체감하는 영상의 품질 저하 없이 소비전력을 최소화 할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 디밍 제어 장치를 도시하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 일실시예에 따른 디밍 제어 장치에서 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 조절하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3b는 일실시예에 따른 디밍 제어 장치에서 시점 영역을 결정하는 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 일실시예에 따른 디밍 제어 장치에서 밝기를 단계적으로 제어하기 위해 밝기 감소 비율을 도출하는 실험 과정을 설명하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5m은 일실시예에 따른 디밍 제어 장치에서 밝기를 단계적으로 제어하기 위해 영상별로 밝기 감소 비율을 도출하는 실험 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 디밍 제어 방법을 도시하는 도면이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.

실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.

"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.

어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.

본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.

어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.

예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.

또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.

즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.

상술한 구체적인 실시 예들에서, 발명에 포함되는 구성 요소는 제시된 구체적인 실시 예에 따라 단수 또는 복수로 표현되었다.

그러나, 단수 또는 복수의 표현은 설명의 편의를 위해 제시한 상황에 적합하게 선택된 것으로서, 상술한 실시 예들이 단수 또는 복수의 구성 요소에 제한되는 것은 아니며, 복수로 표현된 구성 요소라 하더라도 단수로 구성되거나, 단수로 표현된 구성 요소라 하더라도 복수로 구성될 수 있다.

한편 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 다양한 실시 예들이 내포하는 기술적 사상의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 일실시예에 따른 디밍 제어 장치를 도시하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 디밍 제어 장치(100)는 시점 영역 이외의 영역의 밝기를 단계적으로 조절함으로써, 사용자가 밝기 변화를 인지하지 못하는 상태에서 화면의 밝기를 제어할 수 있다.

이를 위해, 디밍 제어 장치(100)는 시점 감지부(110), 시점 영역 결정부(120) 및 디밍 제어부(130)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 일실시예에 따른 시점 감지부(110)는 디스플레이 화면 상에서 사용자의 시점을 감지할 수 있다.

즉, 시점 감지부(110)는 적어도 하나 이상의 사용자의 시점을 추적하여, 디스플레이에 표시되는 화면을 응시하는 사용자의 시점 위치를 산출할 수 있다.

예를 들어, 시점 감지부(110)는 다양한 형태의 센서 또는 카메라를 이용하여 사용자 시점의 움직임 정보를 수집하고, 수집된 시점의 움직임 정보를 이용하여 사용자의 시점 위치를 감지할 수 있다. 구체적으로, 시점 감지부(110)는 비디오 분석 방식, 콘택트렌즈 방식 및 센서 부착 방식 중 어느 하나의 방식으로 사용자의 시점을 감지할 수 있다.

보다 구체적으로, 비디오 분석 방식은 카메라를 이용하여 촬영된 카메라 이미지의 실시간 분석을 통해 동공의 움직임을 검출하고, 각막에 반사된 고정 위치를 기준으로 시점의 위치를 계산할 수 있다.

또한, 콘택트렌즈 방식은 거울 내장 콘택트렌즈의 반사된 빛이나, 코일 내장 콘택트렌즈의 자기장 등을 이용할 수 있으며, 편리성이 떨어지는 반면 정확도가 높은 방식이다.

또한, 센서부착 방식은 눈 주위에 센서를 부착하여 눈의 움직임에 따른 전기장을 이용할 수 있다.

다만, 본 발명에서 시점 위치를 감지하는 방법은 전술한 시점 감지 방식에 한정되는 것은 아니며, 사용자의 시점 위치를 산출하기 위해 다양한 방식 및 알고리즘이 적용될 수 있다.

다음으로, 일실시예에 따른 시점 영역 결정부(120)는 감지된 시점을 중심으로 형성되는 사용자의 시야각을 기반으로 하는 시점 영역을 결정할 수 있다.

바람직하게는, 시점 영역 결정부(120)는 감지된 시점을 중심으로 기준 각도의 범위 안에서 시야각이 형성되는 영역을 시점 영역으로 결정할 수 있다.

일례로, 기준 각도는 10°일 수 있고, 시점 영역 결정부(120)는 10°의 범위 안에서 시야각이 형성되는 영역을 시점 영역으로 결정할 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 기준 각도를 10°로 설정하고 있으나 이는 일실시예로서 다양하게 변경될 수 있다.

다시 말해, 시점 영역 결정부(120)는 시점 감지부(110)를 통해 감지된 사용자의 시점을 중심점으로 하여 사용자의 시야각이 10°일 때 형성되는 원(Circle) 형태의 영역을 시점 영역으로 결정할 수 있다.

일실시예에 따른 시점 영역 결정부(120)에서 시점 영역을 결정하는 과정은 이후 실시예 도 3a 내지 3b를 통해 보다 구체적으로 설명 하기로 한다.

다음으로, 일실시예에 따른 디밍 제어부(130)는 시야각의 변화에 기초하여 시점 영역 이외의 영역인 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어할 수 있다.

일측에 따르면, 디밍 제어부(130)는 시점 영역의 밝기는 제어하지 않고, 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어할 수 있다.

다시 말해, 시점 영역의 밝기는 디밍 제어부(130)를 통해 제어되지 않고, 원본 영상에서 시점 영역에 대응되는 영역의 밝기를 그대로 출력할 수 있다.

일측에 따르면, 디밍 제어부(130)는 감지된 시점을 중심으로 시야각의 변화에 따라 형성되는 복수의 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 제어할 수 있다.

또한, 디밍 제어부(130)는 시점 영역을 결정하는 시야각이 단위 각도만큼 증가할 때마다 동심원 영역들을 형성할 수 있다.

일례로, 단위 각도는 1°일 수 있다. 본 명세서에서는 단위 각도를 1°로 설정하고 있으나 이는 일실시예로서 다양하게 변경될 수 있다. 특히, 밝기의 감소 비율과 비시점 영역을 같은 비율로 감소시키는 경우 등 다양한 형태로 변경될 수 있다.

디밍 제어부(130)는 사용자의 시야각이 1° 증가할 때마다 감지된 사용자의 시점을 중심으로 시야각이 10°일 때 형성되는 원형태의 시점영역과 동심원을 이루는 복수의 영역들을 형성할 수 있다.

예를 들면, 감지된 사용자의 시점을 중심으로 하여 사용자의 시야각이 11°일 때, 시야각이 12°일 때 및 시야각이 13°일 때 각각 동심원 영역을 형성할 수 있다.

또한, 디밍 제어부(130)는 사용자의 시점을 중심점으로 하여 형성되는 복수의 동심원 영역들 중에서 사용자의 시야각이 10°일 때 형성되는 시점영역 이외의 영역인 비시점 영역에 대응되는 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 조절할 수 있다.

한편, 디밍 제어부(130)는 비시점 영역에 대응되는 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 조절하기 위하여 사용자의 인지 밝기를 나타내는 명도(Lightness)를 단계적으로 조절할 수 있다.

참고로, 본 명세서에서 사용되는 Lightness(명도)는 CIE 1976 L*a*b* 색 공간(color space)에서 정의하는 lightness로 해석될 수 있다.

예를 들면, 비시점 영역에 대응되는 동심원 영역들의 명도 값은 이중 자극법(Double stimulus method) 및 2-AFC법(Two-alternative forced choice method) 중 어느 하나 이상의 실험 방법을 통해 도출될 수 있다.

또한, 디스플레이 화면에서 감소되는 명도 값의 비율은 하기의 수학식 1 내지 수학식 4를 통해 도출될 수 있다.

[수학식 1]

[수학식 2]

[수학식 3]

[수학식 4]

보다 구체적으로, 수학식 1 내지 수학식 4에서 C는 레드 픽셀(R), 그린 픽셀(G) 및 블루 픽셀(B) 중 어느 하나의 픽셀의 이미지 데이터를 의미하고,

는 각 픽셀별 명도값을 의미한다.

즉, 본 발명은 전술한 수학식 1 내지 수학식 4를 통해 각 픽셀별 명도 값을 산출하고 산출된 명도 값에 기초하여 명도의 감소 비율을 적용할 수 있으며, 감소된 명도의 감소 비율에 RGB 데이터를 역산하여 디스플레이 화면의 밝기를 수정할 수 있다.

즉, 디밍 제어부(130)는 증가하는 단위 각도의 크기에 대비하는 비율을 적용하여 상기 비시점 영역의 명도(Lightness)를 감소시킬 수 있다.

바람직하게는, 디밍 제어부(130)는 시야각의 증가에 따라 형성되는 동심원 영역들의 명도(Lightness)를 0.3% 내지 0.9%의 범위에 포함되는 비율 중 어느 하나의 비율을 적용하여 단계적으로 감소시킬 수 있다.

일실시예에 따른 디밍 제어부(130)에서 비시점 영역에 대응되는 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 조절하는 동작은 이후 실시예 도 2a 내지 2c를 통해 보다 구체적으로 설명 하기로 한다.

일측에 따르면, 디밍 제어부(130)는 비시점 영역에 대응되는 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 조절하기 위하여 동심원 영역들의 그레이 레벨을 단계적으로 조절할 수도 있다.

즉, 본 발명을 이용하면, 시점 영역 이외의 영역의 밝기를 단계적으로 조절함으로써, 사용자가 밝기 변화를 인지하지 못하는 상태에서 화면의 밝기를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명은 화면의 밝기 제어를 통하여 디스플레이 장치의 수명 및 배터리 수명을 향상 시키고 사용자가 체감하는 영상의 품질 저하 없이 소비전력을 최소화 할 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 일실시예에 따른 디밍 제어 장치에서 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 조절하는 실시예를 설명하는 도면이다.

다시 말해, 도 2a 내지 도 2c는 도 1를 통해 설명한 일실시예에 따른 디밍 제어 장치(100)에서 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 조절하는 실시예를 설명하는 도면으로서, 이하에서 도 2a 내지 도 2c를 통해 설명하는 내용 중 도 1에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 도 1의 시점 영역 결정부(120)는 시점 감지부(110)에서 감지한 사용자 시점을 중심점으로 하여 사용자의 시야각이 10°일 때 형성되는 영역을 시점 영역(210)으로 결정할 수 있다.

예를 들면, 사용자의 시점은 시점 영역(210)의 중심점이 될 수 있으며, 사용자의 시야각이 1°일 때 형성되는 영역일 수 있다. 또한, 시점 영역(210)은 명도의 감소 없이 원본 영상의 밝기와 동일한 밝기로 출력될 수 있다.

다음으로, 도 1의 디밍 제어부(130)는 사용자의 시야각이 11°일 때 형성되는 동심원 영역(220)에서 시점 영역(210)을 제외한 영역의 명도를 원본 영상과 대비하여 0.3% 감소시킬 수 있다.

다음으로, 디밍 제어부(130)는 사용자의 시야각이 12°일 때 형성되는 동심원 영역(230)에서 시야각이 11°일 때 형성되는 동심원 영역(220)을 제외한 영역의 명도를 원본 영상과 대비하여 0.6% 감소시킬 수 있다.

즉, 일실시예에 따른 디밍 제어 장치는 시점 영역을 중심으로 사용자의 시야각이 1°증가할 때마다 명도를 0.3%씩 단계적으로 감소시킴으로써, 사용자가 밝기 변화를 인지하지 못하는 상태에서 화면의 밝기를 제어하여 사용자가 체감하는 영상의 품질 저하 없이 소비전력을 최소화 할 수 있다.

도 2a 내지 도 2c를 통해 설명하는 실시예에서는 시야각이 1°증가할 때마다 비시점 영역의 명도를 0.3%씩 단계적으로 감소하는 예시에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 0.3% 내지 0.9%의 범위에 포함되는 비율 중 어느 하나의 감소 비율을 적용할 수 있다.

또한, 비시점 영역에 대응되는 동심원 영역들은 시야각이 11°및 12°인 경우에만 형성되는 것이 아니라, 디스플레이 화면내에서 사용자의 시야각의 변화에 따라 다수의 동심원 영역이 형성될 수 있다.

도 3a 내지 도 3b는 일실시예에 따른 디밍 제어 장치에서 시점 영역을 결정하는 실시예를 설명하는 도면이다.

도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 참조부호 310는 원추 세포 및 간상 세포의 분포를 도시하고 있고, 참조부호 320은 사람의 시야를 도시하고 있다.

구체적으로, 참조부호 310에 도시된 바와 같이, 사람의 눈에는 밝기를 인지하는 간상세포(Rod cells)와 색을 인지하는 원추세포(Cone cells)가 존재하며, 각 세포는 위치에 따라 고르지 못하게 분포되어 있다.

보다 구체적으로, 원추 세포(Cone cells)는 황반(Fovea)을 기준으로 -1°~ 1°사이의 영역에 밀집되어 있으며, 황반(Fovea)을 중심으로 하는 영역에서 멀어질수록 원추 세포(Cone cells)의 수는 급격히 감소한다.

또한, 간상 세포(Rod cells)는 황반(Fovea)을 중심으로 -20°에서 +20도° 사이의 영역에서 가장 많이 분포하고 있으며, 황반(Fovea)을 중심으로 하는 영역에서 멀어질수록 간상 세포(Rod cells)의 수는 감소한다.

즉, 전술한 생체구조적 특징을 통해, 사용자의 시점에서 멀리 떨어진 영역에서 밝기의 변화가 발생되는 경우에, 사용자는 전술한 밝기의 변화를 인지하기 어렵다는 사실을 알 수 있다.

한편, 참조부호 320에 도시된 것과 같이, 사람의 시야는 시점을 중심으로 시야각이 약 2°인 영역에 형성되는 중심시(Foveal vision; 321), 시야각이 약 10°인 영역에 형성되는 부중심시(Parafoveal vision; 322) 및 그 이외의 영역인 주변시(Peripheral vision; 323)로 구분할 수 있다.

구체적으로, 중심시(321)는 물체의 상이 가장 선명하게 보이는 영역이고, 부중심시(322)는 주변시(323) 보다 선명한 상이 보이는 영역이며, 주변시(323)는 상에 대한 해상도가 매우 낮으며 움직임에 민감하게 반응하는 영역이다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 디밍 제어 장치는 전술한 생체구조적 특징을 고려하여 상의 변화에 민감하게 반응하는 중심시(321) 및 부중심시(322)를 포함하는 시야각 10°에 대응되는 영역을 시점 영역으로 결정할 수 있다.

또한, 결정된 시점 영역의 밝기는 원본 그대로 유지하고, 시점 영역 이외의 영역인 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어함으로써, 사용자가 밝기 변화를 인지하지 못하는 상태에서 디스플레이 화면의 밝기를 제어할 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 일실시예에 따른 디밍 제어 장치에서 밝기를 단계적으로 제어하기 위해 밝기 감소 비율을 도출하는 실험 과정을 설명하는 도면이다.

도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 참조부호 410은 밝기 감소 비율을 도출하는 전체 실험 과정을 도시하고, 참조부호 420는 실험 과정에서 사용자에서 제공하는 원본 영상을 도시하며, 참조부호 430은 밝기가 조절된 수정 영상을 도시하고, 참조부호 440은 밝기 감소 비율을 도출하는 실험의 결과를 도시하고 있다.

예를 들면, 참조부호 410의 실험 과정은 이중 자극법(Double stimulus method) 및 2-AFC법(Two-alternative forced choice method)을 통해 수행될 수 있다.

구체적으로, 참조부호 410에 도시된 것과 같이, 실험 과정은 참조부호 401 및 참조부호 403의 타이밍 중 어느 하나의 타이밍에서 원본 영상(420)을 사용자에게 제공하고, 다른 하나의 타이밍에서 수정 영상(430)을 사용자에게 제공할 수 있다.

예를 들면, 사용자에게 제공되는 원본 영상(420) 및 수정 영상(430) 각각은 약 8초동안 사용자에게 노출될 수 있으며, 실험 결과의 정확성을 향상시키기 위하여 참조부호 401의 타이밍 및 참조부호 403의 타이밍의 중간 타이밍인 참조부호 402에서 중간 계조(Mid gray)의 영상을 약 3초간 사용자에게 노출할 수 있다.

또한, 사용자에게 제공되는 원본 영상(420) 및 수정 영상(430)의 중앙에는 사용자의 시점이 머무르는 적십자가를 포함할 수 있으며, 수정 영상(430)은 적십자가를 중심으로 사용자의 시야각이 10°가 되는 영역의 명도를 원본 영상의 명도로 유지하고, 사용자의 시야각이 10°가 되는 영역 외의 영역의 명도를 기설정된 감소비율만큼 단계적으로 감소시킬 수 있다.

예를 들면, 사용자에게 제공되는 수정 영상(430)의 명도는 시야각이 10°가 되는 영역으로부터 시야각이 1° 증가할 때마다 0.1%, 0.4%, 0.7% 및 1.0%의 중 어느 하나의 비율로 설정된 감소비율만큼 단계적으로 감소될 수 있다.

또한, 참조부호 410의 실험과정은 참조부호 404의 타이밍에서 사용자에게 노출된 영상 중 원본 영상(420)을 선택하도록 제어할 수 있다.

다시 말해, 참조부호 404의 타이밍에서는 참조부호 401 및 403의 타이밍에서 시청한 영상 중 사용자가 원본 영상(420)으로 판단되는 영상을 시청한 타이밍에 투표를 하도록 유도할 수 있다.

이 경우, 원본 영상(420)과 수정 영상(430) 사이의 밝기 변화를 인지하지 못하게 되면 사용자는 둘 중 하나를 임의로 선택하게 되므로 정답률은 50%에 수렴하게 되고, 차이가 명확하게 느껴질수록 정답률은 100%에 수렴할 수 있다.

또한, 차이를 느끼기 시작하는 임계 지점(Threshold)을 정답률이 75%가 되는 지점으로 선택할 수 있다.

한편, 참조부호 401 내지 404의 실험 과정은 기설정된 횟수만큼 반복해서 수행될 수 있으며, 실험 과정이 반복될 때마다 수정 영상(430)에서 명도의 감소 비율이 변경될 수 있다.

또한, 실험과정에서 사용자가 원본 영상(420) 및 수정 영상(430) 중앙에 구비된 적색 십자가를 응시하지 않으면 경고음을 출력할 수 있으며, 경고음이 기설정된 횟수의 경고음이 출력된 사용자의 실험 데이터를 제외함으로써, 실험 결과의 정확성을 향상시킬 수 있다.

한편, 참조부호 440에 도시된 실험 결과를 살펴보면, 사용자가 원본 영상(420)과 수정 영상(430) 사이의 차이를 인지하기 시작하는 임계 지점(Threshold)에 대응되는 감소비율은 약 0.63%인 것으로 나타났다.

즉, 사용자의 시점을 중심으로 시야각이 10°가 되는 영역의 명도를 원본 영상의 명도를 유지하고, 시야각이 10°가 되는 영역으로부터 시야각이 1° 증가할 때마다 명도를 0.63%씩 단계적으로 감소시키는 경우에, 사용자는 밝기 변화를 인지하지 못하는 것으로 나타났으며, 이 경우에 소비전력을 약 26.6% 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.

도 5a 내지 도 5m은 일실시예에 따른 디밍 제어 장치에서 밝기를 단계적으로 제어하기 위해 영상별로 밝기 감소 비율을 도출하는 실험 과정을 설명하는 도면이다.

도 5a 내지 도 5m의 실험 과정은 도 4a 내지 4d를 통해 설명한 실험 과정과 동일한 과정으로 수행되므로, 이후, 도 5a 내지 도 5m를 통해 설명하는 내용 중 도 4a 내지 4d를 통해 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

구체적으로, 도 5a 내지 도 5m를 참조하면, 참조부호 511은 사용자에게 제공되는 숲 영상을 도시하고, 참조부호 512는 사용자에게 제공되는 바다 영상을 도시하며, 참조부호 513은 사용자에게 제공되는 사슴 영상을 도시하고, 참조부호 514는 사용자에게 제공되는 필드 영상을 도시하고 있다.

또한, 참조부호 521은 숲 영상의 평균 명도를 도시하고, 참조부호 522는 바다 영상의 평균 명도를 도시하며, 참조부호 523은 사슴 영상의 평균 명도를 도시하고, 참조부호 524는 바다 영상의 평균 명도를 도시하고 있다.

또한, 참조부호 531은 숲 영상에 대한 실험 결과를 도시하고, 참조부호 532는 바다 영상에 대한 실험 결과를 도시하며, 참조부호 533은 사슴 영상에 대한 실험 결과를 도시하고, 참조부호 534는 필드 영상에 대한 실험 결과를 도시하고 있다.

한편, 참조부호 540은 참조부호 531 내지 534에 도시된 실험 결과를 종합한 실험 결과를 도시하고 있다.

보다 구체적으로, 참조부호 540에 도시된 실험 결과를 살펴보면, 숲 영상의 경우, 사용자가 원본 영상과 수정 영상 사이의 차이를 인지하기 시작하는 임계 지점(Threshold)의 감소 비율은 약 0.45%이고, 평균 명도는 67%인 것으로 나타났다.

또한, 바다 영상의 경우, 사용자가 원본 영상과 수정 영상 사이의 차이를 인지하기 시작하는 임계 지점의 감소 비율은 약 0.29%이고, 평균 명도는 61%인 것으로 나타났다.

또한, 사슴 영상의 경우, 사용자가 원본 영상과 수정 영상 사이의 차이를 인지하기 시작하는 임계 지점의 감소 비율은 약 0.63%이고, 평균 명도는 52%인 것으로 나타났다.

또한, 필드 영상의 경우, 사용자가 원본 영상과 수정 영상 사이의 차이를 인지하기 시작하는 임계 지점의 감소 비율은 약 0.89%이고, 평균 명도는 48%인 것으로 나타났다.

즉, 전술한 실험 결과에 따르면, 사용자의 시점을 중심으로 시야각이 10°되는 영역의 명도를 원본 영상의 명도를 유지하고, 시야각이 10°가 되는 영역으로부터 시야각이 1° 증가할 때마다 명도를 0.3% 내지 0.9%의 범위에 포함되는 비율 중 어느 하나의 감소 비율로 단계적으로 감소시키는 경우에, 사용자는 밝기 변화를 인지하지 못하는 것으로 나타났다.

또한, 디스플레이 화면에 출력되는 영상이 밝은 영상일수록 감소 비율을 낮게 설정해야 사용자의 인지율이 감소하는 것으로 나타났다.

도 6은 일실시예에 따른 디밍 제어 방법을 도시하는 도면이다.

다시 말해, 도 6은 도 1을 통해 설명한 일실시예에 따른 디밍 제어 장치(100)를 이용한 디밍 제어 방법을 설명하는 도면으로서, 이하에서 도 6을 통해 설명하는 내용 중 도 1에서 설명한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 6을 참조하면, 610단계에서 일실시예에 따른 디밍 제어 방법은 시점 감지부에서 디스플레이 화면 상에서 사용자의 시점을 감지할 수 있다.

다음으로, 620단계에서 일실시예에 따른 디밍 제어 방법은 시점 영역 결정부에서 감지된 시점을 중심으로 형성되는 사용자의 시야각을 기반으로 하는 시점 영역을 결정할 수 있다.

일측에 따르면, 620단계에서 일실시예에 따른 디밍 제어 방법은 시점 영역 결정부에서 감지된 시점을 중심으로 시야각이 10°일 때 형성되는 영역을 시점 영역으로 결정할 수 있다.

다음으로, 630단계에서 일실시예에 따른 디밍 제어 방법은 디밍 제어부에서 시야각의 변화에 기초하여 시점 영역 이외의 영역인 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어할 수 있다.

일측에 따르면, 630단계에서 일실시예에 따른 디밍 제어 방법은 디밍 제어부에서 감지된 시점을 중심으로 시야각의 변화에 따라 형성되는 복수의 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 제어할 수 있다.

일측에 따르면, 630단계에서 일실시예에 따른 디밍 제어 방법은 디밍 제어부에서 시점 영역을 결정하는 시야각이 1° 증가할 때마다 동심원 영역들을 형성할 수 있다.

또한, 630단계에서 일실시예에 따른 디밍 제어 방법은 디밍 제어부에서 시야각의 증가에 따라 형성되는 동심원 영역들의 명도(Lightness)를 0.3% 내지 0.9%의 범위에 포함되는 비율 중 어느 하나의 비율을 적용하여 단계적으로 감소시킬 수 있다.

결국, 본 발명을 이용하면, 시점 영역 이외의 영역의 밝기를 단계별로 조절함으로써, 사용자가 밝기 변화를 인지하지 못하는 상태에서 화면의 밝기를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명을 이용하면, 화면의 밝기 제어를 통하여 디스플레이 장치의 수명 및 배터리 수명을 향상 시키고, 사용자가 체감하는 영상의 품질 저하 없이 소비전력을 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명은 OLED 디스플레이, micro-LED 디스플레이와 같은 자발광 디스플레이(각 픽셀이 직접 빛을 내는 방식)에 적용할 수 있으며, 이를 기반으로 한 VR(Virtual Reality) 기기 및 AR(Augmented Reality) 기기에도 활용할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다.

소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

100: 디밍 제어 장치 110: 시점 추적부
120: 시점 영역 결정부 130: 디밍 제어부

Claims

디밍 제어 장치에 있어서,
디스플레이 화면 상에서 사용자의 시점을 감지하는 시점 감지부;
상기 감지된 시점을 중심으로 형성되는 상기 사용자의 시야각을 기반으로 하는 시점 영역을 결정하는 시점 영역 결정부 및
상기 시야각의 변화에 기초하여 상기 시점 영역 이외의 영역인 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 디밍 제어부를 포함하고,
상기 디밍 제어부는
사용자가 원본 영상 및 수정 영상의 차이를 인지하기 시작하는 임계지점(Threshold)을 기설정하고 상기 임계지점에 대응되는 감소비율로 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는
디밍 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 시점 영역 결정부는
상기 감지된 시점을 중심으로 기준 각도의 범위 안에서 상기 시야각이 형성되는 영역을 상기 시점 영역으로 결정하는
디밍 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 디밍 제어부는
상기 시점 영역의 밝기는 제어하지 않고, 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는
디밍 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 디밍 제어부는
상기 감지된 시점을 중심으로 상기 시야각의 변화에 따라 형성되는 복수의 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 제어하는
디밍 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 디밍 제어부는
상기 시점 영역을 결정하는 상기 시야각이 단위 각도만큼 증가할 때마다 상기 동심원 영역들을 비시점 영역으로 형성하는
디밍 제어 장치.
제5항에 있어서,
상기 디밍 제어부는
상기 증가하는 단위 각도의 크기에 대비하는 비율을 적용하여 상기 비시점 영역의 명도(Lightness)를 감소시키는
디밍 제어 장치.
제4항에 있어서,
상기 디밍 제어부는
상기 시야각의 증가에 따라 형성되는 상기 동심원 영역들의 명도(Lightness)를 0.3% 내지 0.9%의 범위에 포함되는 비율 중 어느 하나의 비율을 적용하여 단계적으로 감소시키는
디밍 제어 장치.
디밍 제어 방법에 있어서,
시점 감지부에서 디스플레이 화면 상에서의 사용자의 시점을 감지하는 단계;
시점 영역 결정부에서 상기 감지된 시점을 중심으로 형성되는 상기 사용자의 시야각을 기반으로 하는 시점 영역을 결정하는 단계 및
디밍 제어부에서 상기 시야각의 변화에 기초하여 상기 시점 영역 이외의 영역인 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 단계를 포함하고,
상기 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 단계는
사용자가 원본 영상 및 수정 영상의 차이를 인지하기 시작하는 임계지점(Threshold)을 기설정하고 상기 임계지점에 대응되는 감소비율로 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는
디밍 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 시점 영역을 결정하는 단계는
상기 시점 영역 결정부에서 상기 감지된 시점을 중심으로 기준 각도의 범위 안에서 상기 시야각이 형성되는 영역을 상기 시점 영역으로 결정하는
디밍 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 단계는
상기 디밍 제어부에서 상기 감지된 시점을 중심으로 상기 시야각의 변화에 따라 형성되는 복수의 동심원 영역들의 밝기를 단계적으로 제어하는
디밍 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 단계는
상기 디밍 제어부에서 상기 시점 영역을 결정하는 상기 시야각이 단위 각도만큼 증가할 때마다 상기 동심원 영역들을 비시점 영역으로 형성하는
디밍 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 비시점 영역의 밝기를 단계적으로 제어하는 단계는
상기 디밍 제어부에서 상기 시야각의 증가에 따라 형성되는 상기 동심원 영역들의 명도(Lightness)를 0.3% 내지 0.9%의 범위에 포함되는 비율 중 어느 하나의 비율을 적용하여 단계적으로 감소시키는
디밍 제어 방법.