KR100800699B1

KR100800699B1 - 컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 방법

Info

Publication number: KR100800699B1
Application number: KR1020060009715A
Authority: KR
Inventors: 원석진; 조성대; 정영민; 오윤제
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2008-02-01
Also published as: KR20070079190A; US7826111B2; US20070177174A1

Abstract

본 발명은 컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환시, 각 컬러의 변환전과 변환후의 각 채널값 차이에 대한 정보로써 상기 컬러 룩업 테이블을 생성하는 과정과, 생성한 컬러 룩업 테이블을 이용하여 컬러 변환을 수행하는 과정을 수행한다. 이때 컬러 룩업 테이블을 생성하는 과정은, 각 채널값의 차이값에 부호 비트를 부가하는 단계와, 최대 차이값을 확인하여 최대 차이값에 요구되는 비트수로만 정보 저장 필드를 형성하는 단계를 수행하여 1차 압축 테이블을 생성하는 동작과, 1차 압축 테이블의 각 차이값의 적절한 상위 비트가 0인지 확인하는 단계와, 검사 비트가 모두 0인 경우에는 이를 제거하며, 제거 대상인 상위 비트 안에 하나라도 1을 포함하고 있는 경우, 별도의 보조 컬러 테이블에 변환후 채널값을 저장하고 해당 차이값으로는 보조 컬러 테이블에 대한 인덱스를 저장하는 단계와, 각 차이값으로 저장된 정보가 이러한 인덱스를 나타내는지의 여부에 대한 타입 정보를 각각 부가하는 단계를 수행하여 2차 압축 테이블을 생성하는 동작을 수행한다.

색변환, 컬러, CLUT

Description

컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 방법{METHOD FOR COLOR LOOK-UP TABLE GENERATION}

도 1은 일반적인 컬러 룩업 테이블을 사용하는 컬러 변환 방식을 설명하기 위한 도면

도 2는 본 발명의 컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 동작을 수행하는 일 예시 컬러 변환 장치의 개략적인 블록 구성도

도 3은 본 발명의 컬러 룩업 테이블의 생성시 1차 압축 테이블의 생성 방식을 설명하기 위한 컬러 차이값 저장 포맷도

도 4는 본 발명의 컬러 룩업 테이블의 생성시 2차 압축 테이블의 생성 방식을 설명하기 위한 컬러 차이값 저장 포맷도

도 5는 본 발명의 컬러 룩업 테이블의 생성시 2차 압축 테이블의 생성을 위한 컬러 차이값의 비트 검사 순서를 나타낸 도면

도 6은 본 발명의 컬러 룩업 테이블의 생성 동작의 전체 흐름도

도 7은 본 발명의 컬러 룩업 테이블을 이용한 컬러 변환 동작의 전체 흐름도

본 발명은 적절한 표시장치 또는 출력장치에 표시/출력해야할 컬러를 생성하기 위해 컬러 룩업 테이블(CLUT: Color Look-Up Table)을 이용한 컬러를 변환 기술에 관한 것으로, 특히 컬러 룩업 테이블의 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 방법에 관한 것이다.

스캐너, 프린터, 모니터, 또한 최근 들어서는 모바일 LCD 등과 같은 컬러를 재현하는 다양한 장치는 사용자들의 다양한 요구를 충족시키기 위해, 그 기능의 다양화, 고품질화, 그리고 저가격화 되어가고 있으며, 각각의 사용 분야에 따라 서로 다른 색공간(color space), 또는 컬러 모델을 사용하고 있다. 예컨대, 컴퓨터 모니터를 사용하는 분야에서는 RGB 색공간을 사용하고, 인쇄분에서는 CMYK(Cyan-Magenta-Yellow-Black) 색공간을 사용한다. 또한 어느 장치에서나 정확하게 재생될 수 있는, 이른바 장치 독립적 컬러를 정의하기 위해 CIE(Commission Internationable de I'Eclairage) 색공간이 사용되기도 한다. CIE 색공간은 CIE-XYZ, CIE L*a*b*, CIE LUV 색공간 등으로 분류될 수 있다. CIE 색공간은 컴퓨터에서 사용하기 쉽고 광범위한 컬러를 표현할 수 있기 때문에 널리 사용되고 있다.

디지털 영상에서의 색의 표현은 RGB 컬러 모델이 주로 사용되지만 RGB 컬러 모델은 장치 독립적이지 않으며, 정확한 색보정이 어려우므로, 이를 CIE L*a*b* 컬러 모델 등으로 변환하는 컬러 변환 작업이 통상적으로 수행된다.

기존의 컬러 변환 기법들은 CLUT(Color Look-Up Table) 기반 보간이나 다항 회귀 방정식 등과 같은 간단한 형태의 근사 방식을 사용한다. 이는 변환에 필요한 저장 공간을 줄이고, 변환 성능을 높이기 위해서이다. 도 1을 참조하면, 가장 널리 사용되는 컬러 변환 기법인 CLUT 기반 보간은 다음과 같이 동작한다. 우선 전체 컬러 공간의 변환 중에서 일부분을 샘플링하여 CLUT 형태로 저장하고, 테이블에 저장되지 않은 나머지 컬러들은 다양한 방식의 보간 방식(tetrahedral interpolation, trilinear 등)을 사용하여 변환한다.

이 때 CLUT에는 변환전과 변환후의 컬러 값의 쌍을 저장할 수 있다. 도면 1을 예로 들면, RGB 항목이 변환전 컬러이고, Lab 항목이 변환후 컬러이다. 변환전 컬러의 형식이 예측 가능할 경우에는 CLUT에 변환후 컬러만 저장하는 것이 가능하다. 예를 들어, [0, 0, 0], [0, 0, 51], [0, 0, 102] ... [204, 255, 255], [255, 255, 255]과 같이 51 간격으로 순차적으로 CLUT 내의 변환전 컬러가 정의된다면, 이를 CLUT에 저장할 필요가 없다.

그런데, 이러한 CLUT 기반 보간 방식은 다항 회귀 방정식을 이용한 방식에 비해 정확도가 높고 동작이 빠르지만, 자체 컬러 값을 저장하기 위한 큰 저장 공간을 필요로 하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 컬러 변환 속도의 저하를 최대한 발생시키지 않으면서 CLUT에 필요한 저장공간을 절약할 수 있도록 하기 위한 컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 방법에 있어서, 각 컬러의 변환전과 변환후의 각 채널값 차이에 대한 정보로써 상기 컬러 룩업 테이블을 생성하는 과정과, 상기 생성한 컬러 룩업 테이블을 이용하여 컬러 변환을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 컬러 룩업 테이블을 생성하는 과정은, 상기 각 채널값의 차이값에 부호 비트를 부가하는 단계와, 차이값들 중 최대 차이값을 확인하여, 해당 최대 차이값에 요구되는 비트수로만 정보 저장 필드를 형성하는 단계를 수행함으로써, 차이값을 1차적으로 압축하는 1차 압축 테이블을 생성과정과, 상기 1차 압축 테이블에 저장된 각 차이값 각각에 대하여 미리 설정된 비트 수의 상위 비트가 0인지 확인하여 제거 가능성을 검사하는 단계와, 상기 확인 결과 검사한 비트가 모두 0인 경우에는 해당 검사대상 비트를 제거하며, 제거 대상인 상위 비트 안에 하나라도 1을 포함하고 있는 경우, 별도의 보조 컬러 테이블에 변환후 채널값을 저장하고 해당 차이값으로는 상기 보조 컬러 테이블에 대한 인덱스를 저장하는 단계와, 상기 각 차이값으로 저장된 정보가 상기 차이값을 나타내는 타입인지 상기 인덱스를 나타내는지에 대한 타입 정보를 각각 부가하는 단계를 수행함으로써, 상기 1차적으로 압축된 차이값을 2차적으로 압축하는 2차 압축 테이블을 생성하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

도 2는 본 발명의 컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 동작을 수행하는 일 예시 컬러 변환 장치의 개략적인 블록 구성도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 입력 장치(10), 화상 처리 장치(20), 표시 장치(30)로 구성될 수 있다. 입력 장치(10)는 적절한 화상 데이터를 생성하고 생성한 화상 데이터를 화상 처리 장치(20)로 전송한다. 화상 처리 장치(20)는 이를 표시 장치(30)에서 표시될 수 있도록 컬러 변환, 보정 등과 같은 처리를 수행하여 표시 장치(30)로 출력한다.

화상 처리 장치(20)는 인터페이스(21)와, ROM(22), 메인 메모리(23), 화상 메모리(25), CPU(24), 화상 출력부(26)로 구성될 수 있다.

인터페이스(21)는 입력 장치(10)와의 인터페이스를 수행하면, CPU(24)는 인터페이스(21)를 통해 입력 장치(10)로부터 입력되는 화상 데이터를 취득하고, 취득한 화상 데이터를 메인 메모리(23)에 일차적으로 저장한다. ROM(22)은 CPU(24)의 화상 처리 동작을 비롯한 각종 동작 수행에 필요한 프로그램 등을 미리 저장한다. CPU(24)는 화상 처리 장치(20)의 전체 동작을 총괄적으로 제어하며, 특히 메인 메모리(23)에 일차적으로 저장된 화상 데이터를 적절한 처리 동작을 거쳐 화상 메모리(25)에 저장한다. 화상 출력부(26)는 화상 메모리(25)에 저장된 화상 데이터를 적절한 신호 변환 동작을 수행하여 비디오 신호를 생성하고 이를 표시 장치(30)로 출력한다.

이때 상기 화상 메모리(25)에는 화상 데이터를 저장하기 위한 화상 데이터 영역(251)과, 컬러 룩업 테이블(CLUT) 영역(252)이 구비되어 있으며, CPU(24)는 화상 데이터 영역(251)의 화상 데이터가 가리키는 CLUT 영역(252)의 CLUT의 컬러 정보에 따라 적절한 컬러 변환 동작을 수행한다.

이러한 구성에서, 상기 화상 메모리(25)의 CLUT 영역(252)에는 본 발명의 특징에 따라 변환전 컬러와 변환후 컬러의 차이값에 대한 정보를 변환후 컬러에 대한 정보 대신 CLUT 영역(252)에 저장한다. 또한 이때 이러한 차이값에 대한 정보는 본 발명의 특징에 따른 압축 방식을 적용하여 1차와 2차의 두 단계로 압축한다. 이 때 컬러의 RGB 각 채널 별로 차이 테이블을 별도로 저장할 수 있다. 이하 이러한 차이값에 대한 정보 저장 방식을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 컬러 룩업 테이블의 생성시 1차 압축 테이블의 생성 방식을 설명하기 위한 컬러 차이값 저장 포맷도이다. 도 3의 (a) 도시된 바와 같이, 현재 채널의 비트수가 N이라면, 1 + N 비트 필드(부호비트 1비트를 포함) 테이블에 변환전과 변환후의 채널값 차이를 기록한다. 이 때 차이값에서 변환전 값이 변환후 값보다 크거나 같으면 부호 비트는 0으로 설정하고, 작으면 1로 설정할 수 있다.

이와 같이, 기본적인 차이값 정보를 생성하면, 이러한 차이값 정보에서 최대 차이값을 확인하여, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 최대 차이값에 요구되는 비트수로만 정보 저장 필드를 형성하여 차이값 정보를 1차적으로 압축한다. 이때 최대 차이값(부호비트는 무시)을 M이라 하면, log₂M 비트에 차이값을 저장할 수 있다. 따 라서, 도 3의 (a)에 도시된 1 + N 비트 필드를 가지는 기본 차이값 테이블을 도 3의 (b)에 도시된 1 + log₂M 비트 필드를 가지는 1차 압축 테이블로 압축한다.

도 4는 본 발명의 컬러 룩업 테이블의 생성시 2차 압축 테이블의 생성 방식을 설명하기 위한 컬러 차이값 저장 포맷도이다. 도 4를 참조하면, 상기와 같은 1차 압축 테이블의 2차 압축 방식은 1차적으로 압축된 차이값(부호비트는 제외)의 상위 비트 제거 가능성을 검사한다. 검사 순서는 도 5에 도시된 바와 같이 상위 2비트부터 시작하여 순차적으로 하위로 1비트씩 제거하려는 비트 수를 증가시키면서 각각의 비트 수에 따른 경우를 검사한다(도 5를 참조하면, 비트 수가 각각 2, 3, 4, 5인 1~4 단계가 예로써 도시되고 있다). 보다 상세히 설명하면 각각의 제거하려는 비트 수에 해당하는 비트들을 상위 비트로부터 순차적으로 검사하여 검사한 비트가 모두 0인 경우에는 해당 검사대상 비트를 제거하게 되며, 제거 대상인 상위 비트 안에 하나라도 1을 포함하고 있는 차이의 경우, 별도의 보조 컬러 테이블에 변환후 채널값을 저장하고 차이 테이블에는 이에 대한 인덱스만을 저장한다. 이때 2차 압축에서는 해당 2차 압축된 필드가 차이값을 나타내는 타입인지 상기와 같은 인덱스를 나타내는지에 대한 1비트의 타입 정보가 추가된다. 이와 같이 1비트의 타입 정보가 추가되므로 상위 1비트만 제거할 경우에는 압축의 효과가 없게 된다.

이와 같이, 제거가능한 상위 비트들이 제거되면 2차 압축 테이블은 상위 비트들이 제거된 필드만을 사용하여 저장될 수 있다. 이때 각 제거 비트 수에 따라 행하여진 각 검사 순서마다 절약되는 저장공간을 계산하여, 최대 효과를 주는 경우로 설정하여 최종적으로 압축한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상위 비트의 제거 비트 수가 2, 3, 4, 5로 설정되는 1~4단계의 각 단계별로, 해당 비트 수의 적용시에 산출되어지는 상기 1차 압축 테이블과 상기 2차 압축 테이블 및 보조 컬러 테이블들 각각의 저장 공간의 비교를 통해 가장 절약되는 저장공간에 해당하는 경우를 확인하여, 이 경우의 1차 압축 테이블 및 2차 압축 테이블로서 최종적으로 룩업 테이블을 생성한다(물론 1차 압축 테이블 단독이 최적의 상태로 확인될 수도 있다). 이하 하기 수학식 1을 참조하여 이를 보다 상세히 설명하기로 한다.

하기 수학식 1은 각 압축 시에 필요한 저장 공간의 크기를 나타낸다. 하기 수학식 1에서 T는 CLUT에 저장되는 컬러의 수이고, L은 2차 압축 후의 차이 비트수(부호 비트 제외)이며, C는 2차 압축용 컬러 테이블에 저장되는 채널의 수이다. 이 때 2차 압축 후 컬러 테이블에 저장 가능한 채널 수는 최대 2^L개가 된다.

압축 전 차이 테이블 : S₀ = (1 + N) * T

1차 압축 후 차이 테이블 : S₁ = (1 + log₂M) * T

2차 압축 후 차이 테이블 : S₂ = (2 + L) * T + N * C

한편, S = S₁ - S₂라 할 때, 여러 L 값 중 S > 0이고 |S|가 최대이며 C <= 2^L인 값을 선택한다. 이러한 값이 있다면 2차 압축을 수행하고, 없으면 2차 압축의 효용성이 없으므로 2차 압축 동작을 수행하지 않고, 1차 압축에서 압축 과정을 종료한다.

도 6은 본 발명의 컬러 룩업 테이블의 생성 동작의 전체 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 먼저 602단계에서는 변환전과 변환후의 채널값 차이에 따른 기본 차이 테이블을 생성한다. 이후 604단계에서는 상기 생성한 기본 차이 테이블의 차이값 정보에서 최대 차이값을 확인하여 최대 차이값에 요구되는 비트수로만 정보 저장 필드를 형성하여 1차적으로 압축한 1차 압축 테이블을 생성한다. 이후 606단계에서는 상기 1차 압축 테이블을 2차로 압축하는 것이 가능한지에 대해 판단한다. 즉, 이러한 2차 압축은 1차 압축 테이블의 차이값에서 상위 비트 제거 가능성을 검사하며, 각 검사 순서마다 절약되는 저장공간을 계산하여 2차 압축의 효용성을 확인하는 것으로 이루어진다. 이때 2차 압축의 효용성이 없는 것으로 판단되면, 종료하고 효용성이 있는 것으로 판단되면, 608단계로 진행한다. 608단계에서는 2차 압축 동작을 수행하여 2차 압축 테이블을 생성한다.

상기 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 CLUT 생성 동작은 먼저 압축되지 않은 차이 테이블을 만들고, 이를 1차 압축을 수행한 후, 2차 압축의 가능성을 계산하여 보며, 필요하다면 2차 압축을 수행하는 것으로 이루어진다.

도 7은 본 발명의 컬러 룩업 테이블을 이용한 컬러 변환 동작의 전체 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 먼저 702단계에서 컬러 변환 테이블을 확인하여 1차 압축 테이블인지를 확인한다. 확인결과 1차 압축 테이블일 경우에는 706단계로 진행하여 해당 테이블에 저장된 차이값을 이용하여 입력값으로부터 출력값을 계산하며, 확인결과 1차 압축 테이블이 아닐 경우, 즉 2차 압축 테이블일 경우에는 이후 704단계로 진행한다. 704단계에서는 해당 테이블의 해당 컬러 차이값의 타입 정보를 확인함으로써, 해당 차이값이 차이 인덱스인지를 확인하여 차이 인덱스가 아닐 경우에는 706단계로 진행하여 해당 테이블에 저장된 차이값을 이용하여 입력값으로부터 출력값을 계산하며, 확인결과 차이 인덱스일 경우에는 708단계로 진행한다. 708단계에서는 인덱스를 이용하여 보조 컬러 테이블에서 기 저장된 출력값을 얻게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러 변환 동작은 해당 CLUT가 1차 압축 테이블의 경우에는 입력 컬러에 차이를 더하거나 뺌으로서 출력 컬러를 구 하며, 반면, 2차 압축 테이블의 경우, 차이 타입으로 압축되었다면 1차 압축과 유사한 방식으로 출력 컬러를 구할 수 있으나, 인덱스 타입으로 압축되었다면 저장된 인덱스를 사용하여 보조 컬러 테이블에서 직접 출력값을 읽는 것으로 출력 컬러를 구하게 된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 동작이 이루어질 수 있다. 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 방식은 컬러 변환 속도의 저하를 최대한 발생시키지 않으면서 CLUT에 필요한 저장공간을 절약할 수 있으므로, 소프트웨어 및 하드웨어 구현시 비용 절감 및 공간적 효율을 가져올 수 있다.

Claims

컬러 룩업 테이블 생성 및 이를 이용한 컬러 변환 방법에 있어서,

각 컬러의 변환전과 변환후의 각 채널값 차이에 대한 정보로써 상기 컬러 룩업 테이블을 생성하는 과정과,

상기 생성한 컬러 룩업 테이블을 이용하여 컬러 변환을 수행하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 컬러 룩업 테이블을 생성하는 과정은,

상기 각 채널값의 차이값에 부호 비트를 부가하는 단계와,

차이값들 중 최대 차이값을 확인하여, 해당 최대 차이값에 요구되는 비트수로만 정보 저장 필드를 형성하는 단계를 포함하여 차이값을 1차적으로 압축하는 1차 압축 테이블을 생성함을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 컬러 룩업 테이블을 생성하는 과정은,

상기 1차 압축 테이블에 저장된 차이값 각각에 대하여 미리 설정된 비트 수의 상위 비트가 0인지 확인하여 제거 가능성을 검사하는 단계와,

상기 확인 결과 검사한 비트가 모두 0인 경우에는 해당 검사대상 비트를 제거하며, 제거 대상인 상위 비트 안에 하나라도 1을 포함하고 있는 경우, 별도의 보조 컬러 테이블에 변환후 채널값을 저장하고 상기 1차 압축 테이블에 저장된 해당 차이값으로는 상기 보조 컬러 테이블에 대한 인덱스를 저장하는 단계와,

상기 각 차이값으로 저장된 정보가 상기 차이값을 나타내는 타입인지 상기 인덱스를 나타내는지에 대한 타입 정보를 각각 부가하는 단계를 더 포함하여 상기 1차적으로 압축된 차이값을 2차적으로 압축하는 2차 압축 테이블을 생성함을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 미리 설정된 비트 수는 2이며, 상기 비트 수를 1씩 다수회 증가시키며, 각 비트 수의 적용시에 산출되어지는 상기 1차 압축 테이블과 상기 2차 압축 테이블 및 보조 컬러 테이블의 각각의 저장 공간의 비교를 통해 가장 절약되는 저장공간에 해당하는 1차 압축 테이블 또는 1차 압축 테이블 및 2차 압축 테이블로서 상기 룩업 테이블을 생성함을 특징으로 하는 방법.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 컬러 변환을 수행하는 과정은.

컬러 변환 테이블이 상기 1차 압축 테이블인지 확인하여 1차 압축 테이블일 경우에는 해당 테이블에 저장된 차이값을 이용하여 입력값으로부터 출력값을 계산하는 단계와,

상기 압축 테이블의 확인 결과 1차 압축 테이블이 아닐 경우에는 해당 차이값의 상기 타입 정보를 확인하는 단계와,

상기 타입 정보의 확인 결과, 해당 차이값이 인덱스가 아닐 경우에는 해당 테이블에 저장된 차이값을 이용하여 입력값으로부터 출력값을 계산하는 단계와,

상기 타입 정보의 확인 결과, 해당 차이값이 인덱스일 경우에는 상기 보조 컬러 테이블에 저장된 값을 출력값으로 얻는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.