KR100555111B1 - 에스알지비 표준 영상을 매개로 한 디지털 영상 장치 간의색관리 방법 - Google Patents
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Abstract
스캐너, 디지털 카메라, 영상표시기, 프린터 등의 디지털 영상 장치간의 색 불일치를 해결하기 위한 색관리 시스템으로, sRGB 표준 영상을 매개로 하여 장치 단독의 색보정을 할 수 있다는 특징을 지녔다. 스캐너나 디지털 카메라와 같은 입력 장치의 영상신호를 sRGB 표준 영상 신호로 변환하는 모듈1과 영상 표시기에서 sRGB 표준 영상의 색과 일치되게 재현할 수 있도록 영상 신호를 변환하는 모듈2와 프린터로 sRGB 표준 영상의 색과 일치되게 재현할 수 있도록 영상신호를 변환하는 모듈3으로 구성된다. 본 시스템을 사용하면 지정된 장소에서 뿐 아니라 네트워크나 인터넷으로 연결된 영상 장치간의 색 일치도 이룰 수 있다.
sRGB 표준 영상, 색관리 시스템, 영상 신호 변환 소프트웨어, 인터넷 영상
Description
도 1은 기존 색관리 시스템의 개념을 나타내는 블럭도
도 2는 본 발명에 따른 색관리 시스템의 전체 구성도
도 3은 도 2의 영상 변환 모듈 1의 세부 블록도
도 4는 도 2의 영상 변환 모듈 2의 세부 블록도
도 5는 도 2의 영상 변환 모듈 3의 세부 블록도
PC의 대량 보급과 인터넷 케이블 망의 전지역적 구축을 통해 디지털 정보의 교류가 활발히 이루어지고 있다. 이에 따라 아날로그 영상을 디지털화하는 디지털 카메라나 스캐너와 같은 영상 입력장비와, 디지털 이미지를 눈으로 볼 수 있게 하는 모니터나 프린터와 같은 영상 출력장비 등의 디지털 미디어의 사용이 일상화되고 있다. 스캐너나 디지털 카메라를 사용하여 피사체를 컴퓨터에 입력하여 영상표시기로 보면서 수정이나 합성 등의 편집을 한 후 프린터로 출력하기도 하고, 만 든 영상을 웹에 올리면 멀리 떨어져 있는 사람들이 다운 받아 그들의 영상표시기로 확인하고 프린터로 출력하는 일들이 빈번해지고 있다.
하지만 디지털 카메라로 촬영한 피사체의 영상을 영상표시기에 디스플레이 해보면 실제 색과 다를 뿐 아니라 이를 프린터로 출력하면 화면에서 본 색과 일치하지 않는다. 동일한 영상을 웹을 통해 다운 받은 경우는 이를 출력시키는 장치의 종류와 제조회사, 모델 등에 따라 제각각의 색을 띠게 된다. 최근에 그 수가 급증하고 있는 디지털 사진관에서는 이러한 문제로 큰 애로를 겪고 있다. 날이 갈수록 디지털 장치의 종류가 다양하게 개발되고 있어, 이러한 장치간의 색 불일치는 부정확한 정보를 전달하게 되어 사회ㆍ경제적 문제를 야기 시킬 수 있어 매우 심각한 문제로 대두되고 있다.
이러한 디지털 장치간 색 불일치의 근본적인 이유는 색의 분해 및 합성의 기준이 되는 삼원색이 동일하지 않기 때문이다. 스캐너나 디지털 카메라의 경우는 RGB 센서의 응답 특성이 제품마다 달라 서로 다른 데이터를 지닌 영상을 출력한다.
또한, 영상표시기마다 삼원색 빛의 종류나 세기가 제품마다 달라 동일한 신호의 영상이 입력되어도 화면에 표시되는 색은 제품마다 다르게 된다. 프린터의 경우도 제조회사마다 사용하는 삼원색 잉크나 종이의 색이 제품마다 달라 서로 다른 색이 출력된다. 더욱이 영상표시기와 프린터는 상반되는 색 혼합 원리를 이용하므로 표현할 수 있는 색역(색의 범위)이 근본적으로 달라 동일 신호를 지닌 영상이라도 서로 다른 색으로 출력시킨다.
최근에 이러한 문제를 해결하기 위하여 각 영상 장치의 색재현 특성에 맞게 영상 데이터를 수정해 줌으로써 출력기의 종류가 달라도 같은 색을 나타낼 수 있게 하는 색관리 시스템이 도입되고 있다. 사용할 입·출력 장치의 색 특성을 미리 앎으로써, 스캔된 영상의 RGB 데이터로부터 실제 대상체의 색좌표 XYZ를 복원해 낸 후, 출력되는 색의 좌표가 이와 일치되도록 출력 영상의 RGB 데이터를 변환시키는 것이다
도 1은 기존 색관리 시스템의 구조를 나타내는 블럭도이다. 입ㆍ출력 장치의 색 특성이 저장된 ICC 프로파일들과 RGB 색공간과 XYZ 색공간 간의 변환이 이루어지는 색 일치 모듈(CMM)로 이루어져 있다. 스캔된 입력 영상의 신호 를 출력물의 색이 대상체의 XYZ와 일치되도록 출력 장치의 특성에 맞게 변환시킨다. 영상표시기로 보내지는 출력 영상의 신호는 로, 프린터로 보내지는 출력 영상의 신호는 로 표시하였다. 여기서 각 장치의 색 특성이 저장된 ICC 프로파일의 구조와 데이터 기록 형식 등은 ICC (International Color Consortium )에 의해 표준화 되어 있다.
인쇄물 출판에서와 같이 사용될 입ㆍ출력 장치가 지정되어 있는 경우는 도 1의 시스템으로 대상체의 원래색과 일치하는 색이 출력될 수 있다. 즉, 인쇄에 사용될 스캐너, 영상표시기, 프린터 등이 지정되어 있으므로, 비록 출력 장치가 지리적으로 멀리 떨어져 있다 하더라도 상관없다. 이와 같은 상황을 tightly-coupled 되어 있다고 표현한다.
그러나 웹 환경과 같이 예측할 수 없을 만큼 다양한 입ㆍ출력 장치가 사용되 는 loosely-coupled 되어 있는 상황에서는 기존 색관리 시스템으로는 색 일치가 어렵다. 영상을 전송하는 경우, 다양한 종류의 출력 장치에 대해 일일이 변환 영상을 만든다는 것이 불가능하고, 영상을 다운 받는 경우에도 어떤 입력 장치로 만들어진 영상인지를 알 수가 없으므로 색관리가 불가능하다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 sRGB 색공간을 기준 색공간으로 사용하여 tightly-coupled된 환경뿐 아니라 loosely-coupled된 환경에서도 색일치가 가능한 색관리 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
도 2는 본 발명에 따른 색 관리 시스템의 전체 구성도이고, 도 3은 도 2의 영상 변환 모듈 1의 세부 블록도이며, 도 4는 도 2의 영상 변환 모듈 2의 세부 블록도이며, 도 5는 도 2의 영상 변환 모듈 3의 세부 블록도이다.
본 발명에서 기준 색공간으로 사용한 sRGB 색공간은 1996년 HP사와 MS사를 중심으로 제정된 영상표시기의 표준 규격이다. sRGB 표준 영상표시기의 색역은 HDTV 규격인 ITU-R BT.709로, 관측조건은 ISO 규격, 그리고 관측자나 측정방법은 CIE/IEC 규격에 따라 명확하고 객관적으로 정의되어 있다. 또한 sRGB 색공간과 XYZ 색공간 간의 변환에 관련된 행렬식들도 정의되어 있다.
본 발명에 따른 색관리 시스템의 전체 구성은 도 2에 나타낸 바와 같이 입 력영상의 신호 를 출력 장치의 종류나 특성에 무관하게 sRGB 표준 영상의 신호로 변환시키는 영상 변환 모듈1과 sRGB 표준 영상의 신호 를 대상 영상표시기에 적합한 영상 신호 로 변환시키는 영상 변환 모듈2, 그리고 sRGB 표준 영상의 신호 를 대상 프린터에 적합한 영상 신호 로 변환시키는 영상 변환 모듈3 으로 구분된다.
영상 변환 모듈1에서는 도 3과 같이 컴퓨터에 입력되는 스캐너 영상의 신호 가 다중회귀 행렬 연산과정, 백색변환 행렬 연산과정, 그리고 sRGB 변환행렬 연산과정의 순서로 연산되어 sRGB 표준 영상의 신호 로 변환된다. 다중회귀 행렬은 기존 색관리 시스템에서 사용되는 수학식 1을 사용하므로, 다중회귀 행렬 연산 과정은 기존 색관리 시스템과 동일하다. 여기서 행렬 상수는 스캐너 ICC 프로파일에서 불러 들여진다. 본 발명에는 기준백색 변환행렬 연산과정과 sRGB 변환행렬 연산과정이 추가된 부분으로 수학식 2, 수학식 3a,수학식 3b로 표현된다. 은 D50 표준조명 하에서 나타내는 색 좌표를 의미한다. 물체의 색은 비추어지는 조명의 상태에 따라 달라지므로 국제적으로 CIE 표준광원 D50을 기준으로 한다.
영상 변환 모듈2에서는 도 4와 같이, sRGB 표준 영상의 신호 가 sRGB 역변환 행렬 연산과정, 삼원색과 XYZ 변환 행렬 연산과정, 그리고 TRC 역 변환 연산과정의 순서로 연산되어, 영상표시기 영상의 신호 로 변환된다. 여기서 sRGB 역변환 행렬 연산과정은 sRGB 표준 영상의 신호이 나타내는 색의 좌표를 구하기 위해, 새롭게 추가된 부분으로 수학식 4a와 수학식 4b로 표현된다.
영상표시기 삼원색 빛의 세기와 XYZ 간의 변환 행렬과 TRC 역 변환 과정은 기존의 색관리 시스템과 동일하게 수학식 5a와 수학식 5b로 표현된다. 수학식 5a의은 빨간색 원색의 색도좌표이고,는 녹색 원색의 색도좌표이며,는 파란색 원색의 색도좌표이다. 또한 수학식 5b의
은 빨간색 원색의 게인, 옵셋, 감마를, 는 녹색 원색의 게인, 옵셋, 감마를, 는 파란색 원색의 게인, 옵셋, 감마를 나타낸다. 이들 값들은 영상표시기 ICC 프로파일로부터 불러들여진다.
영상 변환 모듈3에서는 도 5와 같이 sRGB 표준 영상의 신호가 sRGB 역변환 행렬 연산과정, 백색변환 행렬 연산과정, 3D LUT 연산과정, 그리고 색역사상 연산과정의 순서로 연산되어 프린터 영상의 신호 로 변환된다. 먼저, 영상표시기 영상 신호로의 변환 때와 마찬가지로 수학식 4a와 수학식 4b를 사용하여 sRGB 표준 영상의 신호 이 나타내는 색의 좌표 를 구한다. 다음으로 프린터 출력물은 물체색을 나타내므로, 수학식 2의 역행렬인 수학식 6을 사용하여로 변환시킨다. 로부터으로의 변환과정인 3D LUT 연산과정과 색연사상 연산과정은 기존의 색관리 시스템과 동일하다. 3D LUT 연산과정은 프린터 ICC 프로파일로부터 불러 들여지고, 색역사상 연산과정은 원하는 색 일치 정도에 따라 기존의 방법들에서 적합한 방법을 택하여 사용하면 된다. 상기 3D LUT 연산과정과 색역사상 연산과정은 새로운 색역사상 방법을 개발하는 것이 아니므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 인쇄물 출판과 같이 사용할 디지털 영상 장치가 지정된 tightly-coupled된 환경뿐 아니라, 웹과 같이 사용할 디지털 영상 장치가 지정되지 않은 loosely-coupled된 환경에서도 다양한 장치간의 색일치가 가능하다. 또한, 장치 단독의 색보정 기술을 적용할 경우, 표준 스캐너, 표준 디지털 카메라, 표준 영상표시기, 그리고 표준 프린터 제작이 가능하게 된다.
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- 컴퓨터에 입력되는 스캐너 영상의 신호 가 다중회귀 행렬연산단계와, 백색변환 행렬연산단계와, 그리고 sRGB 변환행렬연산단계의 순서로 연산되어 sRGB 표준 영상의 신호로 변환되고, sRGB 표준 영상의 신호 가 sRGB 역변환 행렬연산단계, 삼원색과 XYZ 변환 행렬연산단계, 그리고 TRC 역 변환단계의 순서로 연산되어 영상표시기 영상의 신호 로 변환되는 영상변환방법에 있어서,과 수학식과 수학식
- 컴퓨터에 입력되는 스캐너 영상의 신호가 다중회귀 행렬연산단계 와, 백색변환 행렬연산단계와, 그리고 sRGB 변환행렬연산단계의 순서로 연산되어 sRGB 표준 영상의 신호 로 변환되고, sRGB 표준 영상의 신호가 sRGB 역변환 행렬연산단계, 역백색변환 행렬연산단계, 3D LUT, 그리고 색역사상단계의 순서로 연산되어 프린터 영상의 신호 로 변환되는 영상변환방법에 있어서,과 수학식과 수학식에 의해
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