KR20080025593A

KR20080025593A - 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20080025593A
Application number: KR1020060090274A
Authority: KR
Inventors: 곽영신; 찌아오 카이다; 박두식
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2006-09-18
Publication date: 2008-03-21
Also published as: CN101150654B; CN101150654A; US20080069439A1; EP1901565A1; US8953879B2

Abstract

디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치 및 방법이 제공된다. 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치는 현재 디스플레이 되는 제 1 영상과 상기 제 1 영상이 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성 차이를 기초로 변환 또는 보정에 필요한 다수의 파라미터를 계산하는 파라미터 계산 모듈, 상기 계산된 다수의 파라미터를 사용하여 상기 제 1 영상의 제 1 특성을 변환하는 제 1 특성 변환 모듈 및 상기 변환된 제 1 특성으로 인해 변경된 제 2 특성을 복원하는 제 2 특성 복원 모듈을 포함한다.

색조, 채도, 명도, 색 보정, CIECAM02, CIELAB

Description

디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for color corrections of display images}

도 1은 RGB 컬러 모델을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치의 구성을 도시한 블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 색 변환 파라미터 계산 모듈(201)의 기능을 도시한 도면이다.

도 4는 HSV 컬러 모델을 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 색상 변환 모듈(202)의한 색상 변환의 결과를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 채도 변환 모듈(203)의한 채도 변환의 결과를 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 명도 보정 모듈(204)의한 명도 보정의 결과를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법의 흐름을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

201 : 파라미터 계산 모듈

202 : 제 1 특성 변경 모듈

202a : 색상 변환 모듈

203 : 제 2 특성 보정 모듈

203a : 채도 변환 모듈

203b : 명도 변환 모듈

204 : 메모리 모듈

205 : 색 공간 변환 모듈

본 발명은 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 알고리즘을 이용하여 현재 사용 디스플레이가 목표로 하는 타겟 디스플레이와 유사한 색감을 표현하면서 현재 사용 디스플레이의 최대 밝기 및 채도를 유지하도록 하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 동일한 색상도 주변의 여건에 따라 사람이 인지하는 색에 대한 느낌의 차이는 다양하게 나타날 수 있다.

이러한 색에 대한 주관적인 인식은 칼라를 제어하기 위한 가장 어려운 부분으로 표출될 수 있으며, 색에 대한 객관적인 자료를 제공하지 못하고 주관적인 정 보만을 전달할 가능성이 많다.

색에 대한 객관적인 평가 방법으로 모든 색에 대해 주파수 대역을 측정하고 해당 결과를 그래프로 나타내어 사용하는 방법이 있을 수 있지만, 실제로 이런 방법을 사용하는 것은 많은 어려움이 있다.

그래서 특정한 상황에서 색상을 설명하는 컬러 모델(Color Model) 또는 색 공간(Color Space)과 같은 다양한 방법이 개발되었고, 최근 디스플레이 영상에서 HSV 컬러 모델을 이용하여 색보정을 하는 방법으로, 보정하고자 하는 영상의 색상 성분(H)을 HSV 컬러 모델의 색상 성분에 맞춰 변경시키는 방법이 사용되고 있다.

그러나 HSV 공간에서 보정하고자 하는 영상의 색상 성분을 변경함에 따라 모니터에 출력되는 색은, 색상이 변경되어 보이는 것뿐만 아니라 밝기까지 변경되어, 원하는 색상으로 변경되지 않은 것처럼 보이는 문제점이 있었다.

본 발명은 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치 및 방법을 통하여 현재 사용중인 디스플레이가 목표로 하는 타겟 디스플레이와 유사한 색감을 가지면서, 현재 사용중인 디스플레이의 최대 밝기 및 채도를 유지하도록 하여, 사용자에게 자연스러운 영상을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치는 현재 디스플레이 되는 제 1 영상과 상기 제 1 영상이 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성 차이를 기초로 변환 또는 보정에 필요한 다수의 파라미터를 계산하는 파라미터 계산 모듈, 상기 계산된 다수의 파라미터를 사용하여 상기 제 1 영상의 제 1 특성을 변환하는 제 1 특성 변환 모듈 및 상기 변환된 제 1 특성으로 인해 변경된 제 2 특성을 복원하는 제 2 특성 복원 모듈을 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법은 현재 디스플레이 되는 제 1 영상과 상기 제 1 영상이 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성 차이를 기초로 변환 또는 보정에 필요한 다수의 파라미터를 계산하는 파라미터 계산 단계, 상기 계산된 다수의 파라미터를 사용하여 상기 제 1 영상의 제 1 특성을 변환하는 제 1 특성 변환 단계 및 상기 변환된 제 1 특성으로 인해 변경된 제 2 특성을 복원하는 제 2 특성 복원 단계를 포함한다.

색에 대한 객관적인 평가 방법으로 특정한 상황에서 색상을 설명하는 대표적인 컬러 모델로는 CIE, CIELab, RGB, CMY, CMYK, HSV 등이 있으며, 이는 디스플레이 장치나 프린터와 같은 출력장치를 위해 사용되거나 사람의 직관적인 색지정을 위해 사용된다.

이하, 대표적인 컬러 모델들에 대해 간단히 설명하기로 한다.　

1) CIE 컬러 모델과 CIELab 컬러 모델

　1931년 국제조명위원회(Commission Internationale de L'Eclairage, 이하 CIE라 칭한다)에서 제정한 CIE 컬러 모델은 세 가지 색을 기본으로, 다른 모든 색상을 지정하기 위한 목적으로 만들어졌다.

가시영역의 세 가지 기본색으로는 모든 색상을 나타낼 수 없기 때문에 CIE 모델의 기본색은 실존하는 색이 아닌 가상색을 기본으로 정의하고 있다.

　CIE 컬러 모델은 색상에 대한 표준을 제공하는 모델로 서로 다른 장치간에 색상 영역을 비교해 보는데 편리하다.

예를 들어 프린터의 세 가지 잉크색과 모니터의 RGB색의 색역을 CIE에 표시해 보면 어떤 색을 출력할 수 없는지 등을 판별해 볼 수 있다.

한편, CIELab 컬러 모델은 서로 다른 모니터와 프린터에서 색상을 똑같이 재생하기 위한 목적으로 만들어졌으며, CIE 모델을 기반으로 1976년 CIE Lab 이란 이름으로 정립되었다.

CIELab 컬러 모델은 밝기(Lightness)와 두 개의 색 영역(a와 b)으로 정의되는데, a의 색 영역은 녹색에서 적색, b의 색 영역은 청색에서 황색(Yellow)에 분포되어 있다.

　또한, 특정 컬러 모델(RGB, CMYK 등)이 표현할 수 있는 색상의 영역을 전역(Gamut)이라고 하는데, CIELab 컬러 모델은 CMYK 나 RGB 등을 모두 포함하는 전역을 가지기 때문에 포토샵 내부에서 컬러 모델을 바꿀 때 중간 단계로 사용한다.

2) RGB 컬러 모델

　RGB 컬러 모델은 우리 눈의 망막에서 세 가지 시색소(Visual Pigment)의 흥분 정도에 따라 색을 감지하는 시각의 3자극 원리를 이용한 모델이다(우리 눈의 망 막에 있는 시색소는 파장이 각각 630mm(적색), 530mm(녹색), 450mm(청색)에서 극대 광도를 갖는다).

RGB 컬러 모델은 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 세 가지 색상값을 이용해 다른 색을 표시한다.

예를 들어 R = 1, G = 1, B = 0, 즉 (1, 1, 0)은 황색(Yellow)이 된다.

RGB 컬러 모델에서는 RGB 각 값의 범위를 0~1까지의 소수를 사용하기도 하지만 실제 대부분의 그래픽 소프트웨어에서는 0~255까지의 값을 사용한다.

또한 RGB 컬러 모델은 색상 영역 전체를 정육면체로 나타낼 수 있으며

해당 내용은 도 1에 도시되어 있다.

원점 (0, 0, 0)은 검정색이고, 좌표 (1, 1, 1)은 흰색을, 나머지 각 꼭지점은 RGB의 원색과 RGB 색이 각각 합성된 색을 나타낸다.

예를 들어, 회색의 음영(Gray Scale)은 (0, 0, 0)과 (1, 1, 1)을 잇는 선상에 나타난다. 즉 R, G, B 의 세 값이 모두 같으면 회색의 음영의 값이 되는 것이다.

한편, TV, 음극선관(Cathode-Ray Tube, CRT) 및 액정화면(Liquid Crystal Display, LCD)과 같은 컴퓨터 모니터를 포함한 많은 디스플레이 장치가 RGB 컬러 모델에 근거해 만들어진다.

이들 모니터 스크린 안쪽에는 3색의 전자총이 있는데, 여기서 발사된 전자가 스크린 안쪽 색세포의 형광면에 충돌하면서 빛이 만들어진다.

만일　세 개의 전자총에서 동시에 전자를 최대의 강도로 색세포에 주사한다면 이 점은 흰색으로 보이게 되며, 반대로 색세포에 전자를 전혀 주사하지 않는다면 모니터의 해당 좌표는 검정색으로 보이게 된다.

하나의 전자총에서 256단계의 세기로 전자가 발사되고 세 개의 전자총에서 각각 R, G, B 색이 색세포에 발사되어 한 점의 색이 만들어지므로 이론적으로는 256x256x256 가지(1천 6백만 이상)의 서로 다른 색을 화면에 표시할 수 있다.

이는 육안으로 식별할 수 있는 40만가지 색을 훨씬 넘어서는 범위로, 사람의 눈에 보이는 세계를 표현하기에는 충분한 색상수이다.

이때 한 점의 색상값을 저장하기 위해서는 R, G, B 각각 8비트, 총 24비트가 필요한데, 이를 가리켜 '24비트 트루컬러(True Color)' 라고 부르는 것이다.

상술한 RGB 컬러 모델을 사용하고 있는 디스플레이 장치의 색보정 방법으로 영상의 콘트라스트(Contrast)를 조절하는 방법이 있다.

콘트라스트는 이미지의 특정 영역에서 그레이 레벨 값의 차이나 휘도의 차이를 의미하는 것으로 콘트라스트의 조정은 g(x,y)= T[f(x,y)]와 같은 선형 또는 비선형 변환 T(예를 들어 log 변환)를 통해 변경하거나, 영상의 히스토그램 h(g)(휘도값 g를 갖는 픽셀들의 개수)를 추출하여 히스토그램의 수치가 높은 값과 낮은 값들을 약화시켜 전체적으로 평활화 된 영상을 제공하는 균일화 (Histogram Equalization) 방법을 사용한다.

그러나 RGB 컬러 모델에서 영상의 콘트라스트를 증대시키는 방법은 영상 전체에 걸쳐 컬러의 왜곡 현상이 발생하게 되는 문제가 있다.

3) CMY, CMYK 컬러 모델

CMY 컬러 모델은 각각 청록색(Cyan), 진홍색(Magenta), 황색(Yellow)을 기본색으로 사용하는 컬러 모델로서, RGB 컬러 모델을 대각선상으로 마주보도록 위치를 변경한 모양을 하고 있다.

RGB 컬러 모델은 R, G, B의 세 가지 색을 더하면 흰색(1, 1, 1)이 되는 가산 혼합(Additive Process)인데 반해, CMY 컬러 모델은 C, M, Y 세 가지 색을 더하면 검정색(1, 1, 1)이 되는 감산 혼합(Subtractive Process) 체계이다.

C, M, Y 세 가지 색의 잉크를 실제 섞으면 진한 회색이 되는데, 검정색 잉크를 사용하면 어두운 색을 표현할 때 C, M, Y 의 컬러 잉크를 절약할 수 있기 때문에 실제 출력을 위해서는 CMY 컬러 모델에 검은색 K를 추가한 CMYK 컬러 모델을 쓴다(검정색 잉크가 컬러 잉크에 비해 훨씬 저렴한 이유도 있다).

참고로, CMY 컬러 모델은 프린터와 같이 잉크를 사용하여 하드 카피되는 장치의 출력 색상으로 주로 사용된다.

4) HSV 컬러 모델

RGB 컬러 모델과 CMY 컬러 모델은 각각 디스플레이 장치와 인쇄장치를 위해 만들어진 컬러 모델이지만, HSV는 사용자에게 보다 직관적인 색지정 방법을 제공하기 위해 만들어진 컬러 모델이다.

HSV 컬러 모델은 RGB 컬러 모델에서는 표현 할 수 없는 색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Value)를 나타낼 수 있기 때문에, 디스플레이 영상에서 자연스러운 색상을 표현하기 위한 색보정에 많이 이용된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있 다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의한 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치 및 방법을 설명하기 위한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑제되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다.

또, 몇 가지 대체 실행예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다.

예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

참고로, 현재 디스플레이 되는 제 1 영상에서, 목표로 하는 제 2 영상과 비슷한 색감을 표현하기 위해 제 1 영상의 색상을 변환하는 경우, 색상뿐만 아니라 채도 또는 명도 중 하나 이상의 특성도 함께 변하게 되는 경우가 있다.

또한, 목표로 하는 제 2 영상과 비슷한 밝기를 표현하기 위해 제 1 영상의 명도를 변환하는 경우, 명도뿐만 아니라 색상 또는 채도 중 하나 이상의 특성 역시 함께 변하게 되는 경우가 발생할 수 있고, 이는 사용자가 원치 않는 결과를 가져오게 된다.

본 발명에서는 현재 디스플레이 되는 제 1 영상에서, 목표로 하는 제 2 영상과 비슷한 영상을 표현하기 위해, 색상, 채도 및 명도 중 변환하기 원하는 적어도 하나 이상의 특성을 제 1 특성이라 하고, 상술한 색상, 채도 및 명도 중 제 1 특성을 제외한 나머지 특성을 제 2 특성이라고 한다.

즉, 제 2 특성은 제 1 특성의 변환으로 인해 원하지 않게 변경된 특성을 의미하며, 본 발명에서는 상술한 제 2 특성을 복원하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

예를 들어, 변환 되는 제 1 특성이 색상이라면 복원 되어야 할 제 2 특성은 색상 변환으로 인해 변경된 명도 또는 채도 중 어느 하나 이상이 되며, 변환 되는 제 1 특성이 색상 및 채도라면 복원 되어야 할 제 2 특성은 명도가 되는 것이다.

따라서, 제 1 특성과 제 2 특성은 다양한 실시예에 따라 얼마든지 변경이 가능하며 본 발명에서는 설명의 편의상 제 1 특성이 색상, 제 2 특성이 채도 및 명도인 경우를 실시예로 설명하도록 한다.

즉, 현재 디스플레이 되는 제 1 영상에서, 목표로 하는 제 2 영상과 비슷한 색감을 표현하기 위해 제 1 영상의 색상을 변환하는 경우, 색상뿐만 아니라 채도 또는 명도 중 하나 이상의 특성도 함께 변하게 되는 경우이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치(200)는 현재 디스플레이 되는 제 1 영상과 제 1 영상이 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성 차이를 기초로 변환 또는 보정에 필요한 다수의 파라미터를 계산하고 해당 결과를 메모리 모듈(205)에 저장하는 파라미터 계산 모듈(201), 계산된 다수의 파라미터를 사용하여 상기 제 1 영상의 제 1 특성을 변환하는 제 1 특성 변환 모듈(202), 변환된 제 1 특성으로 인해 변경된 제 2 특성을 복원하는 제 2 특성 복원 모듈(203), 변환에 필요한 파라미터들이 저장되는 메모리 모듈(204) 및 색 공간을 변환하는 색 공간 변환 모듈(205)을 포함한다.

또한 제 1 특성 변환 모듈(202)은 색상 변환을 수행하는 색상 변환 모듈(202a)을 포함하며. 제 2 특성 복원 모듈(203)은 채도 변환 및 명도 변환을 수행하는 채도 변환 모듈(203a) 및 명도 변환 모듈(203b)을 포함한다.

이때 색상 변환 모듈(202a)은 파라미터 계산 모듈(201)에서 계산된 파라미터들을 사용하여 제 1 영상의 색상 성분을 변환하고, 채도 변환 모듈(203a)은 색상 성분의 변환 정도 및 계산된 파라미터들을 이용하여 제 1 영상의 특정 색상 영역 내의 채도 성분을 증가 또는 감소시키다.

그리고 명도 변환 모듈(203b)은 색상 별 최대 밝기 정보를 이용하여 색상 성분 변환으로 인해 변경된 밝기를 보정한다.

본 발명의 실시예에서 사용되는 '~모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~모듈'은 어떤 역할들을 수행한다.

그렇지만 '~모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다.

'~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

따라서, 일 예로서 '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다.

구성요소들과 '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.

파라미터 계산 모듈(201)은 현재 디스플레이 되는 제 1 영상과 상기 제 1 영상이 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성 차이를 기초로 변환 또는 보정에 필요한 다수의 파라미터를 계산하고 해당 결과를 메모리 모듈(205)에 저장한다.

여기에서 '다수의 특성'은 적색, 녹색, 청색과 같은 주요 색상(Primary Color)들과 흰색(White)의 삼자극치(Tri-Stimulus Value) 또는 톤 커브(Tone Curve) 특성 즉, 감마 특성 중 하나 이상을 포함하는 것으로, 이 값들은 스펙트럼 라디오미터(Spectral Radiometer) 또는 색도계(Colorimeter)와 같은 장비를 통하여 사용자가 직접 측정하거나 모니터 프로파일(Monitor Profile)을 사용하여 파악할 수 있다.

참고로 삼자극치란 컬러 및 빛을 과학적으로 표현함에 있어, 인간의 눈감도와 일치시키기 위해 적색, 녹색, 청색의 3가지 함수로 나타내고, 각각 x, y, z로서 특성을 갖는 컬러 매칭 함수(Color Matching Function) x(

), y(

), z(

) 에 근거를 두어 결정되는 것이다.

삼자극치 값이 갖는 의미는 어떤 광원이나 물체색이 포함하고 있는 컬러 중 그 속에 포함되어 있는 적색, 녹색, 청색의 양을 의미하는 것으로, 그 기호로서 각각 대문자 X, Y, Z로 나타내고 있으며 해당 식은 아래 식 (1)과 같다.

식 (1)

여기서 S(

)는 조명광의 상대 분광 분포이고 x (

), y (

), z (

)는 컬러

매칭 함수이며, A(

)는 광원의 경우는 1, 반사색의 경우는 반사율 R(

), 투과색의 경우 투과율 T (

)가 된다.

여기서 K는 비례상수로서 식 (2)로 나타낼 수 있다.

식(2)

따라서 측정된 X값이 다른 값(Y, Z)에 비해 상대적으로 크다면, 측정된 색상 중 적색 성분의 양이 많다는 것을 의미하고, Y값이 상대적으로 크다면 녹색 성분의 양이 많다는 것을, 그리고 Z값이 상대적으로 크다면 청색의 양이 많다는 것을 의미한다.

또한 감마 특성은 영상 신호를 빛 신호에서 전기 신호로 또는 전기 신호를 빛 신호로 변환할 때, 출력 신호가 입력 시의 신호에 대해 몇 배로 비례하는가를 나타내는 것으로 로 표현한다.

통상 ＝1이 성립하고 있는 경우는 입출력 특성이 직선이며, 1보다 큰 값이 되었을 때는 콘트라스트가 강해지고, 1보다 작은 경우는 콘트라스트가 약해져 화면이 흐려진다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파라미터 계산 모듈(201)의 기능을 도시한 도면이다.

색 변환 파라미터 계산 모듈(201)은 상술한 현재 디스플레이 되는 제 1 영상과 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성 차이와, CIECAM02와 같은 색상 표현 모델(Color Appearance Model)을 사용하여 전역 경계 컬러(Gamut Boundary Color)들의 색상(H), 명도(J), 채도(C)를 계산한다.

색상 표현 모델은, 기존의 3차원 기반 컬러 데이터 처리에 사람의 색 지각에 영향을 미치는 사람 주변 환경 변화와 관련된 일부의 인자(factor)까지 함께 고려한 수식 모형으로, CIECAM02는 Colour Appearance Model 2002의 약어이며, CIE　업적(Publication)으로서 2004년에 발행된 색의 외관 모델이다.

CIECAM02는 조명 광원이나 그 밝음 등의 관찰 조건에 의해 관찰 대상의 색이 어떻게 변화하는지를 추정할 수 있으며, 그 결과 값으로서 밝음(Q), 명도(J), 색상 각(h), 색상 성분(H), 채도(C), 포화도(s) 등을 파악할 수 있다.

따라서 파라미터 계산 모듈(201)은 현재 디스플레이 되는 제 1 영상과 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성 차이를 CIECAM02와 같은 색상 표현 모델과 비교하여 색상(H), 명도(J), 채도(C)와 같은 컬러 표현 값을 계산하고, 해당 결과 값은 색상 변환, 채도 변환 및 명도 변환을 위한 파라미터 계산에 이용된다.

이때 색상 변환을 위한 파라미터는 색상 범위(Hue Range)와 현재 모니터의 색상 각, 타겟 모니터의 색상 각을 포함하며, 채도 변환을 위한 파라미터는 색상 범위와 채도의 증가 정도를 나타내는 비율을 포함한다.

그리고 명도 변환을 위한 파라미터는 색상 별 최대 밝기를 포함하고, 상술한 각 파라미터들은 파라미터 계산 모듈(201)에 의해 메모리 모듈(204)에 각각 저장된 다.

한편, 본 발명에서 색 변환은 색상 성분을 포함하는 색 공간에서 이루어 지며, 알고리즘의 단순화를 위해 CIECAM02 또는 CIELAB과 같은 기기 독립적 공간(Device-Independent Space)이 아닌, HSV 컬러 모델과 같은 기기 종속적 공간(Device-Dependent Space)에서 이루어진다.

본 발명에서는 설명의 편의상 기기 종속적 공간의 실시예로 HSV 컬러 모델을 사용하나, 기기 종속적 공간은 HSV 컬러 모델로 한정되지 않는다.

도 4는 HSV 컬러 모델을 도시한 도면이다.

HSV 컬러 모델은 도 1에 도시된 RGB 모델을 흰색(1, 1, 1) 위치에서 원점(0, 0, 0)을 바라보는 모형에서 유도된 것으로, HSV 컬러 모델에서 색상은 수직축을 중심으로 회전하는 회전각으로 표시된다.

즉, 색상 값은 1~360도까지의 값을 갖게 되며, 특정 색에 대한 보색은 180도, 즉 해당 색의 반대편에 위치하게 되므로 현재 색상 값에서 180도를 더하면 보색이 된다.

채도는 0~1 사이의 값으로 표현되며 중심축에 가까울수록 채도가 0 에 가까워지고, 바깥쪽으로 나올수록 채도가 1에 가까워진다.

참고로 대부분의 소프트웨어에서는 0~100%로 표시한다.

명도는 육각뿔의 꼭지점에서 최상부까지 0~1(0% ~ 100%) 값을 갖는다. 따라서 V=1(100%), S=1(100%) 이면 순수한 색상이 되며 V=1(100%), S=0(0%) 이면 흰색이 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 HSV 색상 공간에서 색상 변환 모듈(202a)의한 색상 변환의 결과를 도시한 도면이다.

색상 변환 모듈(202a)은 메모리 모듈(204)에 저장된 색상 범위 및 제 1 영상의 색상 성분, 제 2 영상의 색상 성분과 같은 변환 파라미터를 사용하여 목적하는 색상 성분 변환이 되도록 제 1 영상의 색상 성분을 변환한다.

메모리 모듈(204)에 저장된 파라미터들 중, 색상 범위를 h1(범위 시작) 및 h2(범위 끝), 제 1 영상의 최대 색상 성분 변환을 ho, 제 2 영상의 최대 색상 성분 변환을 hd, 입력 색상 성분을 h, 출력 색상 성분을 h' 라고 하면 식 (3)을 통해 출력 색상 성분, 즉 색상 성분의 변환 정도를 계산할 수 있으며 도 5의 (b) 그래프에서 색상 성분의 변환은 선형적으로 변화됨을 알 수 있다.

식 (3)

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 채도 변환 모듈(203a)의한 채도 변환의 결과를 도시한 도면이다.

채도 변환 모듈(203a)은 메모리 모듈(204)에 저장된 색상 범위 및 색상 범위 내의 채도 성분 변경 비율을 이용하여 현재 모니터의 특정 색상 범위(영역) 내의 채도 성분을 증가 또는 감소시킨다.

메모리 모듈(204)에 저장된 파라미터들 중 색상 범위를 h1 및 h2, 색상 범위 내의 채도 성분을 hs1 및 hs2, 채도 성분의 최대 증가 비율을 S_R_Max(기본 값으로 1.5), 채도 성분 증가 비율을 S_Ratio, 입력 채도 성분을 S 라고 하면, 채도 성분의 증가 또는 감소 정도를 나타내는 출력 채도 성분 S'는 식 (4)를 통해 계산할 수 있다.

식 (4)

참고로, 도 6의 (b) 그래프에서 볼 수 있듯이 채도 성분의 증가 또는 감소는 선형적으로 변화됨을 알 수 있으며, (a) 그래프에서 채도 성분의 최대 변화는 (hs1+hs2)/2 지점의 색상 변환에서 이루어짐을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 명도 변환 모듈(203b)의한 명도 변환의 결과를 도시한 도면이다.

명도 변환 모듈(203b)은 색상 별 최대 밝기 정보를 이용하여 색상 성분 변환에 의해 변경된 밝기를 보정한다.

색상 성분 변환에 의해 변경된 밝기를 보정하는 보정 비율 JRatio , 입력 색 상 성분에서의 최대 명도를 max_J(h), 출력 색상 성분에서의 최대 명도를 max_J(h'), 입력 명도를 V, 출력 명도를 V' 이라 하면 색상 성분 변환에 의해 변경된 밝기를 보정한 출력되는 명도 V'는 식 (5)를 통해 계산될 수 있다.

식 (5)

참고로, 도 7에서는 색상 성분에 따른 최대 명도 Max_J를 알 수 있다.

스펙트럼 라디오미터(Spectral Radiometer) 또는 색도계(Colorimeter)와 같은 장비를 통하여 사용자가 직접 측정하거나 모니터 프로파일(Monitor Profile)을 사용하여 현재 디스플레이 되는 제 1 영상의 특성과, 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성을 측정한다(S801).

S801 후, 색 변환 파라미터 계산 모듈(201)은 CIECAM02와 같은 컬러 표현 모델과 S801에서 측정한 다수의 특성 값을 사용하여 컬러 표현 값을 계산한다(S802).

S802 후, 파라미터 계산 모듈(201)은 S802에서 계산된 컬러 표현 값 중 현재 디스플레이 되는 제 1 영상의 색상 성분과 목표로 하는 제 2 영상의 색상 성분을 비교하고(S803), 비교 결과가 기본 범위에 존재하는지 판단한다(S804).

S804 결과, 비교 결과가 기본 범위 내에 존재할 경우 색상 변환은 이루어 지지 않으며, 비교 결과 기본 범위를 벗어 나면 파라미터 계산 모듈(201)은 색상 변환, 채도 변환 및 명도 보정을 위한 파라미터를 계산하고, 해당 계산 결과를 메모리 모듈(204)에 저장한다(S805).

S805 후, 색 공간 변환 모듈(205)은 RGB 컬러 모델을 CIECAM02 또는

CIELAB과 같은 기기 독립적 공간(Device-Independent Space)이 아닌, HSV 컬러 모델과 같은 기기 종속적 공간(Device-Dependent Space)으로 변환한다(S806).

참고로, 기기 종속적 공간에서의 색 변환은 색상 성분을 포함하며 본 발명에서는 설명의 편의상 기기 종속적 공간의 실시예로 HSV 컬러 모델을 사용하며, 기기 종속적 공간은 HSV 컬러 모델로 한정되지 않는다.

S806 후, 색상 변환 모듈(202a)은 S805에서 메모리 모듈(204)에 저장된 색상 변환 파라미터를 사용하여 현재 디스플레이 되는 제 1 영상의 색상 성분을 변환한다(S807).

S807 후, 채도 변환 모듈(203a)은 S807에서 변환된 색상 성분의 정도와 S805에서 메모리 모듈(204)에 저장된 채도 변환 파라미터를 사용하여 제 1 영상의 특정 색상 영역 내의 채도 성분을 증가 또는 감소시킨다(S808).

S808 후, 명도 보정 모듈(203b)은 S805에서 메모리 모듈(204)에 저장된 색상 별 최대 밝기 정보를 사용하여 색상 성분 변환에 의한 밝기를 보정한다(S809).

S809 후, 색 공간 변환 모듈(205)은 HSV 컬러 모델을 RGB 컬러 모델로 변환 하고 색상이 변경된 최종 이미지, 즉 제 2 영상을 디스플레이한다(S810).

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

현재 사용중인 디스플레이가 목표로 하는 타겟 디스플레이와 유사한 색감을 가지면서, 현재 사용중인 디스플레이의 최대 밝기 및 채도를 유지하도록 하여 사용자에게 자연스러운 이미지를 제공하는 장점이 있다.

Claims

현재 디스플레이 되는 제 1 영상과 상기 제 1 영상이 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성 차이를 기초로 변환 또는 보정에 필요한 다수의 파라미터를 계산하는 파라미터 계산 모듈;

상기 계산된 다수의 파라미터를 사용하여 상기 제 1 영상의 제 1 특성을 변환하는 제 1 특성 변환 모듈; 및

상기 변환된 제 1 특성으로 인해 변경된 제 2 특성을 복원하는 제 2 특성 복원 모듈을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 특성은 상기 제 1 영상에서 변환하기 원하는 색상, 채도 및 명도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
제 2항에 있어서,

상기 제 2 특성은 색상, 채도 및 명도 중 상기 제 1 특성을 제외한 나머지 특성을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
제 1항에 있어서,

상기 다수의 특성은 적색, 녹색 및 청색과 같은 주요 색상들과 흰색의 삼자 극치(Tri-Stimulus Value) 또는 감마 특성 중 적어도 하나 이상을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1 특성 변환 모듈 및 상기 제 2 특성 복원 모듈은 색상 변환, 채도 변환, 및 명도 변환 중 적어도 하나 이상의 변환 기능을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
제 1항에 있어서,

상기 변환 및 보정은 색상 성분을 포함하는 색 공간에서 이루어 지는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
제 6항에 있어서,

상기 색 공간은 기기 종속적 공간을 의미하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
제 5항에 있어서,

상기 색상 변환을 위한 파라미터들은 색상 범위, 상기 제 1 영상의 색상 성분 및 상기 제 2 영상의 색상 성분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
제 5항에 있어서,

상기 채도 변환을 위한 파라미터들은 색상 범위 또는 상기 색상 범위 내의 채도 성분 변경 비율 중 적어도 하나 이상을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
제 5항에 있어서,

상기 명도 보정을 위한 파라미터는 색상 별 최대 밝기 정보를 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 장치.
현재 디스플레이 되는 제 1 영상과 상기 제 1 영상이 목표로 하는 제 2 영상의 다수의 특성 차이를 기초로 변환 또는 보정에 필요한 다수의 파라미터를 계산하는 파라미터 계산 단계;

상기 계산된 다수의 파라미터를 사용하여 상기 제 1 영상의 제 1 특성을 변환하는 제 1 특성 변환 단계; 및

상기 변환된 제 1 특성으로 인해 변경된 제 2 특성을 복원하는 제 2 특성 복원 단계를 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.
제 11항에 있어서,

상기 제 1 특성은 상기 제 1 영상에서 변환하기 원하는 색상, 채도 및 명도 중 적어도 하나 이상을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.
제 12항에 있어서,

상기 제 2 특성은 색상, 채도 및 명도 중 상기 제 1 특성을 제외한 나머지 특성을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.
제 11항에 있어서,

상기 다수의 특성은 적색, 녹색 및 청색과 같은 주요 색상들과 흰색의 삼자극치(Tri-Stimulus Value) 또는 감마 특성 중 적어도 하나 이상을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.
제 11항에 있어서,

상기 제 1 특성 변환 단계 및 상기 제 2 특성 복원 단계는 색상 변환, 채도 변환, 및 명도 변환 중 적어도 하나 이상의 변환 단계를 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.
제 11항에 있어서,

상기 변환 및 보정은 색상 성분을 포함하는 색 공간에서 이루어 지는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.
제 16항에 있어서,

상기 색 공간은 기기 종속적 공간을 의미하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.
제 15항에 있어서,

상기 색상 변환을 위한 파라미터들은 색상 범위, 상기 제 1 영상의 색상 성분 및 상기 제 2 영상의 색상 성분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.
제 15항에 있어서,

상기 채도 변환을 위한 파라미터들은 색상 범위 또는 상기 색상 범위 내의 채도 성분 변경 비율 중 적어도 하나 이상을 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.
제 15항에 있어서,

상기 명도 보정을 위한 파라미터는 색상 별 최대 밝기 정보를 포함하는 디스플레이 영상의 색 보정을 위한 방법.