KR100800736B1 - 엘씨디와 씨알티 표시부들을 구비하는 장치들 간의 컬러 정합 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘씨디 표시부를 구비하는 장치와 씨알티 표시부를 구비하는 장치들 간의 컬러 정합을 위한 기술이다. 본 발명은 엘씨디 표시부에 대한 특성화(characterization)와 씨알티 표시부에 대한 특성화를 수행하며, 이들 표시부들을 구비하는 그리고 두 종류의 디스플레이 장치 간에 물리적인 휘도 및 색도 차이를 보상하기 위한 색역 사상(gamut mapping) 기술을 포함함으로써 동일한 입력 영상을 서로 다른 특성을 갖는 디스플레이 장치에 출력할 때 나타나는 색차를 최소화하는 기술이다.

표시부, 컬러 정합, 색역사상

Description

엘씨디와 씨알티 표시부들을 구비하는 장치들 간의 컬러 정합 방법{METHOD FOR MATCHING COLOR OF DISPLAY UNIT BETWEEN DEVICES USED LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND CATHOD TUBE RAY DISPLAY}

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따라 CRT 모니터에서 패치를 측정하는 구조 및 패치를 측정하는 절차를 도시하는 도면

도 2는 GOG모델을 이용한 CRT모니터의 특성화 과정에서 예측한 휘도(밝기값, luminance, Y)과 측정된 휘도(luminance, Y)을 도시하는 도면

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 LCD 모니터에서 패치를 측정하는 구조 및 패치를 측정하는 절차를 도시하는 도면

도 4a는 개선된 S-curve모델을 이용한 LCD모니터의 특성화 과정에서 예측한 X (CIEXYZ좌표계의 X)값과 분광광도계 (CS-1000)로 측정된 X값을 도시하는 도면

도 4b는 개선된 S-curve모델을 이용한 LCD모니터의 특성화 과정에서 예측한 Y (CIEXYZ 좌표계의 Y)과 분광광도계 (CS-1000)로 측정된 Y값을 도시하는 도면

도 4c는 개선된 S-curve모델을 이용한 LCD모니터의 특성화 과정에서 예측한 Z (CIEXYZ 좌표계의 Z)값과 분광광도계 (CS-1000)로 측정된 Z값을 도시하는 도면

도 5는 RGB 채널간의 발생하는 channel interaction 문제를 보상하기 위하여 임의의 디지털 입력에 대한 색자극을 마스킹 방법으로 도시하는 도면

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단말장치 표시부의 룩업테이블 구조를 도시하는 도면

도 7a는 모바일 디스플레이 중 PDA LCD 패널의 색역을 모니터의 색역과 비교하여 도시하는 도면

도 7b는 모바일 디스플레이 중 휴대폰 LCD 패널의 색역을 모니터의 색역과 비교하여 도시하는 도면

도 8은 색역 사상에 대한 특성을 도시하는 도면

도 9는 CRT 화면에 원색이 많은 과일 영상을 띄우고 CRT 앞에 놓인 PDA 화면에 동일한 과일 영상을 출력하여 디지털 카메라로 촬영한 영상을 도시하는 도면

도 10은 비교를 위해 도 9의 영상을 확대한 영상을 도시하는 도면

도 11은 본 발명의 실시예에 따라 컴퓨터의 모니터와 휴대단말기의 표시부 간에 컬러를 정합하는 절차를 도시하는 도면

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 sRGB신호를 사용하는 컴퓨터의 모니터와 휴대단말기의 표시부 간에 컬러를 정합하는 절차를 도시하는 흐름도

본 발명은 표시부를 구비하는 장치들 간의 영상정합 장치 및 방법에 관한 것 으로, 특히 엘시디 표시부를 가지는 장치와 씨알티 표시부를 가지는 장치들 간의 컬러를 정합하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 다양한 입출력 장치들 간에 재현되는 컬러를 정합하기 위한 연구는 국제적인 컬러 표준화 기구인 ICC에 의해 많이 연구되고 있다. 상기 ICC에서는 장치 프로파일에 대한 정의로부터 각 입출력 장치에 대한 전달 특성 정의(특성화), 장치 독립적 색 공간인 PCS(profile connection spaces)의 정의, 이러한 색 공간에서의 색 변환에 대한 정의, 프로파일 요소 구조 및 내장된 프로파일에 대한 정의를 하고 이를 통해 다양한 입출력 장치간의 칼라 정합을 가능하게 하는 기술을 표준화하고 있다.

일반적으로 CRT(Cathod Ray Tube)를 사용하는 장치와 LCD(Liquid Crystal Display)를 사용하는 장치 간에는 표시되는 영상화면의 색역차로 인해 동일한 영상화면이 각 장치에서 서로 다른 색자극을 나타낸다. 이하의 설명에서는 상기 CRT 표시부를 사용하는 장치는 컴퓨터로 가정하며, LCD를 사용하는 장치는 휴대단말기로 가정하여 설명한다. 여기서 상기 휴대단말기는 전력문제로 인해 LCD 밝기가 모니터용 디스플레이 장치, 즉 컴퓨터에 비해 많이 낮으며, 이로인해 휴대단말기에 재현되는 영상이 색역이 매우 좁다. 따라서 휴대단말기의 컨텐츠 제작자가 컴퓨터의 모니터를 기준으로 공들여 만든 캐릭터나 일반 영상이 휴대단말기의 표시부에 재현하는 경우, 상기 컴퓨터의 모니터에 재현된 영상에 비해 밝기나 색이 많이 달라지게 된다. 따라서 컴퓨터 및 휴대단말기에 대한 특성화와 색역 사상 기술을 이용하여 휴대단말기의 표시부의 제한된 색역 범위 안에서 상기 컴퓨터의 모니터에 재현된 색에 가장 유사한 색 재현이 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 컴퓨터의 표시되는 영상을 휴대단말기의 표시부에 표시할 때, 상기 휴대단말기의 표시부의 색 충실도 (color fidelity)를 높이는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명의 목적은 엘씨디 표시부를 가지는 장치와 씨알티 표시부를 가지는 장치들 간의 컬러를 정합할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 엘씨디 표시부를 가지는 장치와 씨알티 표시부를 가지는 장치의 입출력 특성을 모델링할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 엘씨디 표시부를 가지는 장치와 씨알티 표시부를 가지는 장치의 특성화 방법을 개선하여 색자극의 예측 오차를 줄일 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 엘씨디 표시부를 가지는 장치와 씨알티 표시부를 가지는 장치의 색역 사상 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 엘씨디 표시부를 가지는 휴대용 단말장치의 그래픽 유저 인터페이스 소프트웨어 구현을 위한 칼라 보정 데이터를 생성할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 엘씨디 표시부를 사용하는 휴대 단말장치와 씨알티 표시부를 사용하는 디스플레이 장치에 각각 적용되는 컬러 재현 기술(특성화)과 서로 다른 출력장치의 색역 차이를 보상하는 색역 사상 기술을 제공하며, 이로 인 해 두 표시부 간의 컬러를 보정할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

본 발명의 실시예는 LCD 표시부를 사용하는 장치와 CRT 표시부를 사용하는 장치의 컬러를 정합하는 것에 관한 것이다. 일반적으로 단말장치의 프로그램들 및 이에 관계되는 영상데이타들은 일반적으로 컴퓨터 등에서 만들어진 후, 단말장치에 탑재된다. 이때 상기 컴퓨터는 일반적으로 CRT 표시부들을 사용하고 있으며, 서서히 LCD 표시부로 대체되는 추세이다. 이때 상기한 바와 같이 컴퓨터의 표시부와 휴대단말기의 표시부 간에는 서로 다른 색역을 가지고 있게 되므로, 표시되는 영상의 컬러도 서로 다르게 나타난다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 컴퓨터의 표시부에서 표현되는 색상과 같은 영상이 단말장치에서도 표시될 수 있도록 영상의 컬러를 정합한다. 이하의 설명에서 상기 컴퓨터는 디스플레이 장치라 칭하기로 하며, 상기 단말장치는 모바일 장치라 칭하기로 한다.

상기와 같이 모바일 장치의 표시부와 디스플레이 장치의 표시부 간의 컬러를 정합하기 위한 과정은 크게 세 단계로 이루어진다. 그 첫 번째 단계는 디스플레이 장치 및 모바일 장치의 표시부의 특성화를 수행한다. 그리고 두 번째 단계는 디스플레이 장치의 표시부와 모바일 장치의 표시부의 색역을 구성한다. 마지막으로 세 번째 단계는 모바일 장치의 표시부 상에 표시되는 LAB 및 RGB의 룩업테이블을 만들고, 이 룩업테이블의 값들을 이용하여 정합된 컬러 영상으로 보정한다.

상기와 같은 세가지의 절차를 구체적으로 살펴본다.

먼저 첫 번째 단계의 디스플레이 장치 및 모바일 장치의 표시부 특성화 과정을 살펴본다. 여기서 상기 디스플레이 장치의 표시부는 CRT 및 LCD가 될 수 있으며, 상기 모바일 장치의 표시부는 LCD 패널로 가정한다. 상기 디스플레이 장치의 특성화에서는 입력신호 (d_r, d_g, d_b)에 대한 장치의 칼라 출력(XYZ)을 모델링 하는 것이며, 모바일 장치의 특성화는 임의의 칼라 자극 (XYZ)에 대한 모바일 장치의 입력신호 (RGB)를 역으로 예측하는 것이다. 여기서 XYZ는 국제 조명학회의 삼자극치 CIEXYZ를 의미한다.

상기 CRT모니터의 특성화를 살펴본다.

상기 CRT 모니터의 특성화단계에서는 상기 CRT 모니터의 입력 디지털 값과 그에 따라 출력되는 빛의 XYZ 값 사이의 관계를 구한다. 상기 특성화 모델링 방법으로써 GOG (gain offset gamma) 모델을 이용한다. 측정한 XYZ 값과 모델링 한 XYZ 값의 오차는 하기의 <표 1>과 같다.

상기 GOG 모델을 이용한 디스플레이 장치의 특성화 방법을 살펴보면, 먼저 입력 디지털 값과 출력되는 빛의 밝기를 각 적, 녹, 청(red, green, blue) 채널별로 하기의 <수학식 1>과 같이 모델링 한다.

이때 상기 <수학식 1>에서 d_r, d_g, d_b는 입력 디지털 값이고 N은 디스플레이 장치의 입력 디지털 값의 비트(bit) 수이다. 즉, 상기 CRT 모니터에 2^N-1을 하면 입력 디지털 값의 최대값이 된다. 상기 입력 디지털 값에 이를 나누게 되면 디지털 값이 0에서 1까지 정규화 된다. 상기 <수학식 1>에서 R, G, B는 각각 적,녹,청(red, green, blue) 채널에서의 입력 디지털 값에 따른 밝기를 나타내는 휘도(luminance) 값이다. 또한 상기 <수학식 1>에서 R_max, G_max, B_max 는 각각 적,녹,청(red, green, blue) 채널에서 입력 디지털 값이 최대일 때의 밝기 값이다. 상기 밝기 값을 0에서 1로 정규화를 시키기 위해 각 채널별로 밝기 값의 최대값으로 나누어 준다. 최적의 이득(gain, k_g), 오프셋(offset, k_o), 감마(gamma, γ) 값을 구하기 위해 각 채널별로 균등한 5개의 패치(patch)를 만들고 각각의 밝기 값을 측정하여 입력 디지털 값과 그에 따른 밝기 값을 상기 <수학식1>에 대입한다. 그리고 매트랩(Matlab)의 서치(fminsearch) 함수를 사용하여 가장 최적화 된 파라미터 값을 찾으므로써 상기 CRT 특성화의 모델링은 종료된다. 모델링 후의 결과는 도 2와 같이 나타난다.

도 1a는 디스플레이장치의 CRT 모니터에서 패치(patch)를 측정하는 구조를 도시하는 도면이며, 도 1b는 상기 도 1a와 같은 패치 측정 장치에서 레드, 그린 및 블루 패치를 측정하는 절차를 도시하는 도면이다. 상기 도 1a 및 도 1b를 참조하면, CRT 모니터에 표시되는 디지털 영상 R,G,B 각각에 대하여 분광광도계(CS-1000)으로 측정한다. 이때 측정되는 R,G,B 패치는 모니터 전체 화면 크기의 h/5(h는 CRT 화면의 높이)로 한다. 그리고 상기 R,G,B를 측정하는 절차는 도 1b와 같이 레드 패치, 그린 패치 및 블루 패치를 측정한다.

상기 도 2는 GOG모델을 이용한 CRT 모니터의 특성화 과정에서 예측한 휘도(luminance, Y)와 측정된 휘도 (luminance, Y)를 보여준다. 가로 축은 디지털 입력 R, G, B 각각 0과 1사이로 정규화한 디지털 입력값이며, 새로 축은 측정되거 나 예측된 휘도(Y)이다. 디지털 입력 R, G, B 각각에 대해 해당하는 5개의 점은 채널별로 균등하게 나눈 디지털 입력값에 대한 분광광도계 (CS-1000)로 측정한 휘도이며, 점선으로 표현되는 3개의 곡선은 GOG모델을 이용하여 모니터의 휘도를 예측한 값이다. 이때 사용된 CRT모니터는 Samsung Syncmaster 907 DF이다.

상기와 같이 CRT 표시부의 특성화 모델을 구한 다음, 각 채널별로 구한 빛의 밝기를 하기 <수학식 2>와 같은 행렬 곱을 이용해 XYZ 값으로 변형시킨다.

상기 <수학식 2>의 행렬 내부에서 각 열의 값은 각 채널별로 가장 큰 디지털 값을 입력으로 주었을 때 출력되는 빛의 XYZ 값이다.

두 번째로 디스플레이 장치의 LCD모니터의 특성화 절차를 살펴본다.

상기 LCD 모니터의 특성단계에서는 상기 LCD 모니터의 입력 디지털 값에 대해 출력되는 빛의 XYZ 값 사이의 관계를 구한다. 특성화 모델링 방법으로써 제안한 개선된 S-curve 모델과 기존의 마스킹 모델을 병합하여 사용한다.

본 발명의 실시예에 따른 개선된 S-curve 모델을 이용한 디스플레이 장치 특성화 방법은 입력 디지털 값과 출력되는 빛의 XYZ 값을 각 R,G,B,C,M,Y,K(red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray) 채널별로 하기의 <수학식 3>과 같이 모델링 한다.

상기 <수학식 3>에서 d_r, d_g, d_b는 입력 디지털 값이고 N은 디스플레이 장치의 입력 디지털 값의 비트 수이다. 즉, 2^N-1을 하면 입력 디지털 값의 최대값이 된다. 상기 입력 디지털 값에 이를 나누게 되면, 상기 디지털 값이 0에서 1까지 정규화 된다. 상기 R, G, B, C, M, Y, K는 각각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray 채널에서의 입력 디지털 값에 따른 X 혹은 Y 혹은 Z 값이다. 그리고 상기 <수학식 3>에서 R_max, G_max, B_max, C_max, M _max, Y_max, K_max 는 각각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray 채널에서 입력 디지털 값이 최대일 때의 휘도(밝기) 값이다. 상기 밝기 값을 0에서 1로 정규화를 시키기 위해 각 채널별로 밝기 값의 최대값으로 나누어 준다. 최적의 A, α, β, C 값을 구하기 위해 각 채널별로 균등한 32개의 patch를 만들고 각각의 밝기 값을 측정하여 입력 디지털 값과 그에 따른 밝기 값을 수학식3에 대입한다. Matlab의 fminsearch 함수를 사용하여 가장 최적화 된 파라미터 값을 찾음으로써 모델링은 종료된다. 모델링 후의 결과는 도 4a, 도 4b 및 도 4c 와 같이 나타난다.

도 3a는 디스플레이장치의 LCD 모니터에서 패치(patch)를 측정하는 구조를 도시하는 도면이며, 도 3b는 상기 도 3a와 같은 패치 측정 장치에서 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우 및 그레이 패치를 측정하는 절차를 도시하는 도면이다. 상기 도 3a 및 도 3b를 참조하면, LCD 모니터에 표시되는 디지털 영상 R,G,B,C,M,Y,K 각각에 대하여 분광광도계(CS-1000)으로 측정한다. 이때 측정되는 R,G,B,C,M,Y,K 패치는 모니터 전체 화면 크기의 h/5(h는 CRT 화면의 높이)로 한다. 그리고 상기 R,G,B,C,M,Y,K를 측정하는 절차는 도 1b와 같이 레드 패치, 그린 패치,블루 패치,시안 패치, 마젠타 패치, 옐로우 패치 및 그레이 패치 순서로 측정한다.

상기 도 4a는 개선된 S-curve모델을 이용한 LCD모니터의 특성화 과정에서 예측한 X (CIEXYZ좌표계의 X)값과 분광광도계 (CS-1000)로 측정된 X값을 보여준다. LCD 특성화에서는 채널간의 간섭으로 인한 예측의 부정확성을 보상하기 위하여 R, G, B, C, M, Y, Gray의 7채널을 이용해 디지털 입력값에 대한 출력 XYZ를 각각 예 측한다. 그림에서 가로 축은 0과 1사이로 정규화된 디지털 입력값이고 세로 축은 해당하는 디지털 입력에 대한 출력 X값 (CIEXYZ 좌표계의 X)이다. 정규화된 디지털 입력에 대해 R, G, B, C, M, Y, Gray 의 7개 곡선이 있으며 각 곡선에서 32개의 점들은 각 채널별로 균등하게 분할하여 화면에 패치를 띄우고 측정한 X값이며 점선으로 표현되는 7개의 곡선은 상기 <수학식 3>, <수학식 4>, <수학식 5>를 이용하여 예측한 X값을 나타낸다. 이때 사용한 LCD모니터는 삼보노트북 DREAMBOOK(HR)의 LCD 모니터이다.

상기 도 4b는 개선된 S-curve모델을 이용한 LCD모니터의 특성화 과정에서 예측한 Y (CIEXYZ 좌표계의 Y)과 분광광도계 (CS-1000)로 측정된 Y값을 보여준다. LCD 특성화에서는 채널간의 간섭으로 인한 예측의 부정확성을 보상하기 위하여 R, G, B, C, M, Y, Gray의 7채널을 이용해 디지털 입력값에 대한 출력 XYZ를 각각 예측한다. 그림에서 가로 축은 0과 1사이로 정규화된 디지털 입력값이고 세로 축은 해당하는 디지털 입력에 대한 출력 Y값 (CIEXYZ 좌표계의 Y)이다. 정규화된 디지털 입력에 대해 R, G, B, C, M, Y, Gray 의 7개 곡선이 있으며 각 곡선에서 32개의 점들은 각 채널별로 균등하게 분할하여 화면에 패치를 띄우고 측정한 Y값이며 점선으로 표현되는 7개의 곡선은 상기 <수학식 3>, <수학식 4>, <수학식 5>를 이용하여 예측한 Y값을 나타낸다. 이때 사용한 LCD모니터는 삼보노트북 DREAMBOOK(HR)의 LCD모니터이다.

상기 도 4c는 개선된 S-curve모델을 이용한 LCD모니터의 특성화 과정에서 예측한 Z (CIEXYZ 좌표계의 Z)값과 분광광도계 (CS-1000)로 측정된 Z값을 보여준다. LCD 특성화에서는 채널간의 간섭으로 인한 예측의 부정확성을 보상하기 위하여 R, G, B, C, M, Y, Gray의 7채널을 이용해 디지털 입력값에 대한 출력 XYZ를 각각 예측한다. 그림에서 가로 축은 0과 1사이로 정규화된 디지털 입력값이고 세로 축은 해당하는 디지털 입력에 대한 출력 Z값 (CIEXYZ 좌표계의 Z)이다. 정규화된 디지털 입력에 대해 R, G, B, C, M, Y, Gray 의 7개 곡선이 있으며 각 곡선에서 32개의 점들은 각 채널별로 균등하게 분할하여 화면에 패치를 띄우고 측정한 Z값이며 점선으로 표현되는 7개의 곡선은 상기 <수학식 3>, <수학식 4>, <수학식 5>를 이용하여 예측한 Z값을 나타낸다. 이때 사용한 LCD모니터는 삼보노트북 DREAMBOOK(HR)의 LCD모니터이다.

상기와 같이 LCD 모니터의 특성화 모델을 구한 다음, 각 채널별로 구한 빛의 XYZ 값은 하기 하기 <수학식 4>와 같이 계산한다.

도 5는 RGB 채널간의 발생하는 채널 반응(channel interaction) 문제를 보상하기 위하여 임의의 디지털 입력에 대한 색자극을 마스킹 방법으로 표현하는 도면 이다. 즉 상기 <수학식 4>와 같이 디지털 입력값이

경우, 이러한 입력 신호에 대한 칼라 자극 (상기 <수학식 4>에서

)은 R, G, B 채널의 공통부분인 그레이(gray)로 인한 자극 (상기 <수학식 4>에서

)과 R과 G채널의 공통부분인 옐로우(yellow)에 의한 자극 (상기 <수학식 4>에서

)과 나머지 R 채널만에 의한 레드(red)의 자극 (상기 <수학식 4>에서

)으로써 표현된다는 것을 의미한다.

이때 상기 <수학식 4>에서 사용되는 각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray 값은 앞의 과정에서 모델링 한 결과 값을 이용한다. 상기 도 5와 같이 레드,블루,그린(red, blue, green) 채널에서 중첩되는 값을 그레이(gray)와 옐로우(yellow) (조건에 따라서 gray와 cyan 혹은 gray와 magenta)에 대한 XYZ 값으로 표현을 하고, 나머지를 레드(red) (조건에 따라서 green 혹은 blue)에 대한 XYZ 값으로 표현을 한다. 여기서는 d_B<d_G<d_R 이라는 조건이므로 남는 색은 블루(blue)이고 중첩되는 색은 옐로우(yellow) (green+red) 이지만 조건에 따라서 남는 색이 그린(green)이나 레드(red)가 될 수 있으며 중첩되는 색은 마젠타(magenta (red+blue))나 시안(cyan (green+blue))이 될 수 있다. 기존의 S-curve모델을 채널별로 적용한 개선된 S-curve모델과 기존의 마스킹 모델(Masking model)을 동시에 적용한 특성화 결과는 하기 <표 2>와 같다. 즉 종래의 S-curve 모델에 비해서는 제 안된 개선된 S-curve 모델이 더 나으며 최근에 발표된 마스킹 모델과 제안한 개선된 s-curve모델을 동시 적용할 경우 가장 나은 결과를 보여준다.

다음으로 모바일 장치의 표시부 특성화 동작을 살펴본다.

상기 모바일 장치의 표시부는 표시되는 영상의 비교적 비선형적인 특성 때문에 모델링에 한계가 있고, 또한 색역 사상에 유리하므로 룩업테이블(look-up table) 방법을 이용한다. 모바일 장치의 표시부의 입력 디지털 값을 레드,그린,블루(red, green, blue) 채널별로 균등하게 샘플링하여 그 조합으로써 216 (6*6*6) 개의 컬러 패치(color patch)를 만든다. 그리고 상기 패치를 디스플레이한 후 분광광도계(CS-1000)를 이용하여 XYZ 값을 측정한다. 상기 패치의 RGB 값과 측정한 XYZ 값을 바탕으로 상기 RGB와 XYZ의 룩업테이블(look-up table)을 만들고, 3차원의 사면체 보간 방법을 이용하여 입력되는 디지털 값에 대한 출력되는 빛의 XYZ 값을 구한다. 상기 측정한 XYZ 값과 룩업테이블 방법을 이용하여 구한 XYZ 값의 오차는 하기 <표 3> 및 <표 4>와 같다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 모바일 장치의 표시부에 대한 룩업테이블 구조를 도시하는 도면이다. 상기 도 6에서 각각의 점으로 표시된 부분에는 R`,G`,B`의 값들이 들어간다. 상기 도 6과 같은 구조를 가지는 룩업테이블의 예는 하기 <표 5>와 같이 구성할 수 있다.

두 번째로 상기와 같이 특성화된 디스플레이장치의 모니터와 모바일장치의 표시부의 색역을 구성한다.

상기 디스플레이 장치의 모니터와 모바일 장치의 표시부의 입력 디지털 값을 레드,그린,블루(red, green, blue) 채널 별로 균등하게 샘플링 하고, 그 조합으로써 216 (6*6*6) 개의 컬러패치(color patch)를 만든다. 이후 상기 만들어진 컬러 패치를 표시한 후, 분광광도계(CS-1000)를 이용하여 XYZ 값을 측정한다. 그리고 상기 측정한 값을 바탕으로 도 7a과 도 7b과 같이 CIELAB 좌표계의 색역을 구성한다. 다음, 모니터 장치와 모바일 디스플레이 장치 간에 색역 사상을 수행한다. CIELAB 공간에서 도 8과 같이 가변 다중 닻점 색역 사상 방법을 이용하여 디스플레이 모니터의 색을 모바일 디스플레이의 색역 내부로 사상시킨다.

상기 도 7a은 모바일 디스플레이 중 PDA LCD 패널의 색역을 도시하는 도면이다. 상기 도 7a에서 실선은 CRT모니터의 색역이며 내부의 solid 영역은 PDA 디스플레이의 입력 디지털 값을 R, G, B 채널별로 균일하게 샘플링 하여 그 조합으로써 216(6*6*6)의 칼라 패치를 만들어 PDA에 출력한 후 분광광도계(미놀타 CS-1000)로 측정하여 XYZ값을 얻고 이 값으로부터 CIELAB 좌표계로 변환하여 출력한 도면이다.

상기 도 7b은 모바일 디스플레이 중 휴대폰 LCD 패널의 색역을 도시하는 도면이다. 상기 도 7b에서 실선은 CRT 모니터의 색역이며 내부의 솔리드 영역(solid region)은 휴대폰 디스플레이의 입력 디지털 값을 R, G, B 채널별로 균일하게 샘플링 하여 그 조합으로써 216(6*6*6)의 칼라 패치를 만들어 휴대폰에 출력한 후 분광광도계 (미놀타 CS-1000)로 측정하여 XYZ값을 얻고 이 값으로부터 CIELAB 좌표계로 변환하여 출력한 도면이다.

상기 도 8은 색역 사상을 도시하는 도면이다. 상기 디스플레이 장치의 모니터와 상기 세 번째로 모바일 장치의 표시부 색역 안으로 사항된 LAB 갑을 이용하여 그에 대응되는 RGB 값으로 정합하여 보정한다.

상기 모바일 장치의 표시부 상에 표시되는 216(6*6*6)개의 패치의 RGB 값과 분광광도계(CS-1000)로 측정한 패치의 XYZ 값을 이용하여 LAB 값을 구하며, 상기와 같이 구한 LAB 값을 바탕으로 모바일 디스플레이에 대한 LAB와 RGB의 룩업테이블(look-up table)을 만들며, 이후 3차원의 사면체 보간 방법을 이용하여 상기 모바일 장치의 표시부의 색역 안으로 사상된 상기 LAB 값을 그에 대응되는 RGB의 값으로 바꾸어 정합된 RGB 값을 구해낸다.

상기와 같은 3단계의 절차를 통해 최종적으로 구해진 컬러 정합 방법을 적용하여 CRT모니터와 모바일 디스플레이(PDA)간의 색정합을 한 결과의 예는 도 9 및 도 10과 같다.

상기 도 9는 CRT 화면에 원색이 많은 과일(fruit) 영상을 띄우고 CRT 앞에 놓인 PDA 화면에 동일한 과일 영상을 출력하여 디지털 카메라로 촬영한 영상이다. 상단의 그림은 알고리즘을 적용하기 전 영상이고 하단 영상은 본 발명의 실시예에서 제안된 알고리즘을 적용한 후의 영상이다.

상기 도 10은 비교를 위해 상기 도 9의 영상을 확대한 영상이다. 하단의 좌측이 알고리즘 적용 전의 영상을 촬영한 것이고 하단의 우측은 알고리즘 적용 후의 영상을 촬영한 영상이다.

도 11은 본 연구의 전체 수행과정을 흐름도로 표시한 것이다.

상기 도 11을 수행하기 전에 이미 상기한 바와 같이 컴퓨터의 CRT 모니터, LCD 모니터 및 휴대단말기의 특성화 모델을 구하여야 한다. 먼저 상기 컴퓨터의 CRT 모니터의 특성화 절차를 살펴보면, 상기 CRT 모니터의 특성화단계에서는 상기 CRT 모니터의 입력 디지털 값과 그에 따라 출력되는 빛의 XYZ 값 사이의 관계를 구한다. 상기 특성화 모델링 방법으로써 본 발명의 실시예에서는 GOG (gain offset gamma) 모델을 이용한다. 상기 GOG 모델을 이용한 디스플레이 장치의 특성화 방법은 먼저 CRT 모니터의 입력디지털 값과 출력되는 빛의 밝기를 각각 적, 녹, 청(red, green, blue) 채널별로 상기 <수학식 1>과 같이 모델링 한다. 그리고 매트랩(Matlab)의 서치(fminsearch) 함수를 사용하여 가장 최적화 된 파라미터 값을 찾으므로써 상기 CRT 특성화의 모델링은 종료된다. 상기와 같이 CRT 표시부의 특성화 모델을 구한 다음, 각 채널별로 구한 빛의 밝기를 하기 <수학식 2>와 같은 행렬 곱을 이용해 XYZ 값으로 변형시킨다.

두 번째로 상기 컴퓨터의 LCD 모니터의 특성화 절차를 살펴보면, 상기 LCD 모니터의 특성화 단계에서는 상기 LCD 모니터의 입력 디지털 값에 대해 출력되는 빛의 XYZ 값 사이의 관계를 구한다. 특성화 모델링 방법으로써 제안한 개선된 S-curve 모델과 기존의 마스킹 모델을 병합하여 사용한다. 본 발명의 실시예에 따른 개선된 S-curve 모델을 이용한 디스플레이 장치 특성화 방법은 입력 디지털 값과 출력되는 빛의 XYZ 값을 각 R,G,B,C,M,Y,K(red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray) 채널별로 상기 <수학식 3>과 같이 모델링 한다. 이후 Matlab의 fminsearch 함수를 사용하여 가장 최적화 된 파라미터 값을 찾음으로써 모델링은 종료된다. 상기와 같이 LCD 모니터의 특성화 모델을 구한 다음, 각 채널별로 구한 빛의 XYZ 값을 상기 <수학식 4>와 같이 계산한다.

세 번째로 상기 휴대단말기의 LCD 표시부의 특성화 절차를 살펴보면, 상기 모바일 장치의 표시부는 표시되는 영상의 비교적 비선형적인 특성 때문에 모델링에 한계가 있고, 또한 색역 사상에 유리하므로, 룩업테이블(look-up table) 방법을 이용한다. 모바일 장치의 표시부의 입력 디지털 값을 레드,그린,블루(red, green, blue) 채널별로 균등하게 샘플링하여 그 조합으로써 216 (6*6*6) 개의 컬러 패치(color patch)를 만든다. 그리고 상기 패치를 디스플레이한 후 분광광도계(CS-1000)를 이용하여 XYZ 값을 측정한다. 상기 패치의 RGB 값과 측정한 XYZ 값을 바탕으로 상기 도 6과 같은 구조를 가지는 상기 RGB와 XYZ의 룩업테이블(look-up table)을 만들고, 3차원의 사면체 보간 방법을 이용하여 입력되는 디지털 값에 대한 출력되는 빛의 XYZ 값을 구한다.

상기 도 11을 참조하면, 111단계에서 디스플레이장치의 모니터에 RGB 영상을 입력하며, 113단계에서 상기 디스플레이장치에 입력되는 상기 RGB신호에 대한 삼자극치(tristimulus value)인 XYZ를 예측한다. 즉, 상기 컴퓨터의 모니터가 CRT인 경우에는 상기 CRT 모니터의 특성화 모델을 기반으로 CRT 모니터에 대한 RGB를 삼자극치 XYZ로 변환한다. 또한 상기 컴퓨터의 모니터가 LCD인 경우에는 상기 LCD 모니 터의 특성화 모델을 기반으로 상기 LCD 모니터에 대한 RGB를 삼자극치 XYZ로 변환한다.

상기 113단계에서 상기 컴퓨터 장치의 CRT 또는 LCD 모니터의 특성화 결과에 따 입력되는 RGB 신호에 대한 삼자극치 XYZ를 구한 후, 115단계에서 상기 XYZ 값에 의해 표현될 수 있는 색상의 3차원 칼러 좌표인 LAB로 변환한다. 즉, 상기 115단계에서는 색공간 변환(color space 휴대단말기 표시부의 색역으로 사상(mapping)시킨다.

이때 상기 컴퓨터의 모니터와 휴대단말기의 표시부 간의 색역 사상을 수행 동작을 살펴보면, 상기 CIELAB 공간에서 상기 도 8과 같이 가변 다중 닻점 색역 사상 방법을 이용하여 디스플레이 모니터의 색을 모바일 디스플레이의 색역 내부로 사상시킨다. 이때 상기 디스플레이 장치의 모니터의 색역범위가 상기 모바일 장치의 표시부 간의 색역의 범위 보다 더 넓으므로, 상기 117단계에서는 상기 도 8과 같이 색역의 범위가 더 넓은 모니터용 디스플레이 장치의 색역으로부터 모바일장치의 표시부의 색역 내부로 입력 신호의 자극을 사상시킨다. 본 발명의 실시예에서는 상기 색역 사상 방법으로는 가변 다중 닻점 색역 사상 방법을 사용함을 가정하고 있다.

상기 117단계에서 색역 사상을 수행한 후, 119단계에서 휴대단말기의 표시부 구동신호를 예측(상기 색역 사상된 L`A`B`신호에 대한 휴대단말기의 표시부의 RGB 예측신호)하고, 121단계에서 예측된 상기 휴대단말기의 표시부의 RGB신호를 출력하여 표시한다. 즉, 상기 119단계 및 121단계에서는 상기 모바일 장치의 표시부 색역 안으로 사상된 LAB 값을 이용하여 그에 대응되는 RGB 값으로 정합하여 보정한다. 상기 119단계에서는 3차원의 사면체 보간 방법을 이용하여 상기 휴대단말기의 표시부의 색역 안으로 사상된 상기 L`A`B` 값을 그에 대응되는 휴대단말기의 표시부의 RGB의 값으로 바꾸어 정합된 RGB 값을 구해낸다. 이후 119단계에서는 상기와 같은 3단계의 절차를 통해 최종적으로 구해진 컬러 정합 방법을 적용하여 CRT모니터와 모바일 디스플레이(PDA)간의 색정합을 수행한다.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컴퓨터 모니터와 휴대단말기의 표시부 간의 컬러 정합 방법을 도시하는 흐름도이다.

상기 도 12는 입력신호가 sRGB(standard RGB)인 경우의 컬러 정합 과정을 도시하고 있다. 상기 sRGB신호는 컴퓨터의 모니터가 자체의 고유 특성에 상관없이 표준화된 RGB신호를 발생하는 것을 의미한다. 따라서 상기 sRGB신호를 발생하는 모니터들은 연결되는 컴퓨터에 상관없이 모두 표준화된 RGB신호를 발생하게 된다.

상기 sRGB신호를 삼자극치인 XYZ 값으로 변환하는 방법은 하기 <수학식 5> 및 <수학식 6>과 같이 과정을 통해 이루어진다.

상기 <수학식 6>에서 X _n , Y _n , Z _n 은 기준 백색의 삼자극치이다.

상기 <수학식 6>과 같이 구해지는 삼자극치 XYZ는 하기 <수학식 7>에 의해 LAB 값으로 변환된다.

상기 <수학식 7>에서 X _n , Y _n , Z _n 은 기준 백색의 삼자극치이다.

상기 도 12를 참조하면, 211단계에서 디스플레이장치의 모니터에 sRGB 영상을 입력하며, 213단계에서 상기 디스플레이장치에 입력되는 상기 sRGB신호에 대한 삼자극치(tristimulus value)인 XYZ를 예측한다. 이때 상기 sRGB신호를 XYZ 값으로 변환하는 방법은 상기 <수학식 5> 및 <수학식 6>과 같은 방법으로 구현한다.

상기 213단계에서 상기 컴퓨터 장치의 CRT 또는 LCD 모니터의 sRGB 신호에 대한 삼자극치 XYZ를 구한 후, 215단계에서 상기 <수학식 1>을 이용하여 상기 XYZ 값에 의해 표현될 수 있는 색상의 3차원 칼러 좌표인 LAB로 변환한다. 즉, 상기 215단계에서는 색공간 변환(color space conversion) 기능을 수행하여 상기 XYZ 값을 컴퓨터 장치의 모니터가 표현할 수 있는 색상의 컬러 좌표값으로 변환한다. 이후 217단계에서는 상기 컴퓨터의 모니터의 LAB를 단말기가 표현할 수 있는 색상의 컬러 좌표값 L`A`B`로 변환한다. 즉, 컴퓨터의 모니터 색역이 상기 휴대단말기의 표시부 색역 보다 더 넓으므로, 상기 217단계에서는 상기 컴퓨터 모니터의 색역을 상기 휴대단말기 표시부의 색역으로 사상(mapping)시킨다.

이때 상기 컴퓨터의 모니터와 휴대단말기의 표시부 간의 색역 사상을 수행 동작을 살펴보면, 상기 CIELAB 공간에서 상기 도 8과 같이 가변 다중 닻점 색역 사상 방법을 이용하여 디스플레이 모니터의 색을 모바일 디스플레이의 색역 내부로 사상시킨다. 이때 상기 디스플레이 장치의 모니터의 색역범위가 상기 모바일 장치의 표시부 간의 색역의 범위 보다 더 넓으므로, 상기 217단계에서는 상기 도 8과 같이 색역의 범위가 더 넓은 모니터용 디스플레이 장치의 색역으로부터 모바일장치의 표시부의 색역 내부로 입력 신호의 자극을 사상시킨다. 본 발명의 실시예에서는 상기 색역 사상 방법으로는 가변 다중 닻점 색역 사상 방법을 사용함을 가정하고 있다.

상기 217단계에서 색역 사상을 수행한 후, 219단계에서 휴대단말기의 표시부 구동신호를 예측(상기 색역 사상된 L`A`B`신호에 대한 휴대단말기의 표시부의 RGB 예측신호)하고, 221단계에서 예측된 상기 휴대단말기의 표시부의 RGB신호를 출력하여 표시한다. 즉, 상기 219단계 및 221단계에서는 상기 모바일 장치의 표시부 색역 안으로 사상된 LAB 값을 이용하여 그에 대응되는 RGB 값으로 정합하여 보정한다. 상기 219단계에서는 3차원의 사면체 보간 방법을 이용하여 상기 휴대단말기의 표시부의 색역 안으로 사상된 상기 L`A`B` 값을 그에 대응되는 휴대단말기의 표시부의 RGB의 값으로 바꾸어 정합된 RGB 값을 구해낸다. 이후 219단계에서는 상기와 같은 3단계의 절차를 통해 최종적으로 구해진 컬러 정합 방법을 적용하여 CRT모니터와 모바일 디스플레이(PDA)간의 색정합을 수행한다.

상술한 바와 같이, 모바일 등과 같은 단말장치의 표시용 컨텐츠 제작자를 위해 모바일 장치의 LCD 패널에 독립적인 칼라 재현이 가능하도록 하는 칼라 보정 시뮬레이터 개발이 가능하다. 즉, 컨텐츠 제작자의 모니터에 대한 특성화와 모바일 장치의 표시부에 대한 특성화 데이터를 이용하여 제안된 발명을 적용하는 경우, 컨텐츠 제작자가 최초 디자인한 컨텐츠를 색차를 최소화하며 모바일 장치의 표시부에 재현이 가능한 이점이 있다. 또한 LCD 모니터의 입출력 특성화시 예측 오차를 줄이기 위한 개선된 특성화 절차를 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 지오지(GOG: Gain Offset Gamma) 모델을 적용하여 CRT 모니터 특성화의 모델링을 수행한 후, 상기 특성화 모델들에 따라 상기 각 R,G,B채널들 별로 구한 빛의 밝기를 XYZ 값으로 변형하는 컴퓨터장치의 CRT 표시부와, 입력되는 RGB 값 및 이를 표시하여 XYZ 값을 측정하고 상기 RGB와 XYZ의 룩업테이블을 생성한 후, 3차원의 사면체 보간 방법을 이용하여 입력되는 디지털 값에 대한 출력되는 빛의 XYZ 값을 구하는 단말장치의 표시부 간의 영상신호의 컬러를 정합하는 방법에 있어서,

   상기 CRT 모니터의 입력디지털 값과 출력되는 빛의 밝기를 각 레드,그린,블루(red, green, blue) 채널별로 하기 <수학식 8>과 같이 모델링 하는 과정과;

   상기 모델링된 값을 매트랩(Matlab)의 서치(fminsearch) 함수를 사용하여 가장 최적화 된 파라미터 값을 탐색하여 상기 CRT 모니터의 특성화 모델링을 완료하는 과정과,

   상기 각 채널별로 구한 빛의 밝기를 하기 <수학식 9>와 같은 행렬 곱을 이용하여 삼자극치 XYZ로 변환하는 과정과,

   상기 삼자극치 XYZ를 색공간 변환하여 LAB로 변환하는 과정과,

   상기 CRT 모니터의 LAB를 상기 단말장치의 LCD 색역인 L`A`B`로 사상하는 과정과,

   상기 룩업테이블을 이용하여 L`A`B신호에 대한 상기 단말장치 LCD의 RGB신호를 예측하여 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 영상신호의 컬러 정합 방법.

   

   여기서, R, G, B는 각 적,녹,청(red, green, blue) 채널에서의 입력 디지털 값에 따른 밝기를 나타내는 빛의 휘도(luminance) 값,

   d는 각 적,녹,청(red, green, blue) 채널에서의 입력 디지털 값이고, N은 디스플레이 장치의 입력 디지털 값의 비트(bit) 수,

   

   는 각 적,녹,청(red, green, blue) 채널에서의 최적의 이득,

   

   는 각각 적,녹,청(red, green, blue) 채널에서의 오프셋.

   

   여기서, Xmax, Ymax, Zmax는 각 적,녹,청(red, green, blue) 채널에서 입력 디지털 값이 최대로 인가했을 때 측정한 빛의 색 좌표 값,

   X, Y, Z는 각 적,녹,청(red, green, blue) 채널별 Xmax, Ymax, Zmax와 R/Rmax, G/Gmax, B/Bmax를 행렬 곱을 이용해 예측한 빛의 색 좌표 값.
2. 제1항에 있어서, 상기 단말장치의 표시부의 특성화를 수행하는 과정이,

   상기 단말 장치의 표시부의 입력 디지털 값을 레드,그린,블루(red, green, blue) 채널별로 균등하게 샘플링하는 과정과,

   상기 샘플링된 신호의 조합들을 이용하여 컬러 패치들 생성하는 과정과,

   상기 생성된 컬러 패치들을 표시한 후, 분광광도계를 통해 XYZ 값을 측정하는 과정과,

   상기 패치의 RGB 값과 상기 측정된 XYZ 값을 이용하여 상기 RGB와 XYZ의 룩업테이블을 생성하는 과정과,

   상기 생성된 룩업테이블을 이용하여 3차원의 사면체 보간 방법을 이용하여 입력되는 디지털 값에 대한 출력되는 빛의 XYZ 값을 구하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 영상신호의 컬러 정합 방법.
3. 삭제
4. 입력 디지털 값에 대해 출력되는 빛의 XYZ 값 사이의 관계를 구하기 위해, S-curve 모델과 마스킹 모델을 병합하여 모델링을 수행하며, 상기 LCD 표시부의 특성화 모델을 이용하여 각 채널별로 구한 빛의 XYZ 값을 계산하는 컴퓨터의 LCD 표시부와, 입력되는 RGB 값 및 이를 표시하여 XYZ 값을 측정하고, 상기 RGB와 XYZ의 룩업테이블을 생성한 후, 3차원의 사면체 보간 방법을 이용하여 입력되는 디지털 값에 대한 출력되는 빛의 XYZ 값을 구하는 단말장치의 표시부 간의 컬러 영상을 정합하는 방법에 있어서,

   상기 컴퓨터의 LCD 모니터에 RGB 영상신호를 입력하는 과정과,

   상기 입력되는 RGB를 상기 LCD모니터의 특성화 모델에 따른 삼자극치 XYZ로 변환하는 과정과,

   상기 삼자극치 XYZ를 색공간 변환하여 LAB로 변환하는 과정과,

   상기 LCD 모니터의 LAB를 상기 단말장치의 LCD 색역인 L`A`B`로 사상하는 과정과,

   상기 룩업테이블을 이용하여 L`A`B신호에 대한 상기 단말장치 LCD의 RGB신호를 예측하여 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 영상신호의 컬러 정합 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 컴퓨터의 LCD 표시부 특성화 과정이,

   상기 S-curve 모델을 이용하여 상기 컴퓨터의 입력 디지털 값과 출력되는 빛의 XYZ 값을 각 레드, 그린, 블루, 시안, 마젠타, 옐로우, 그레이 채널별로 하기 <수학식 10>과 같이 모델링하며, 상기 모델링된 값을 매트랩(Matlab)의 탐색(fminsearch) 함수를 사용하여 가장 최적화 된 파라미터 값을 탐색하는 과정과,

   상기 LCD 표시부의 특성화 모델들에 대하여 상기 각 채널별로 구한 빛의 XYZ 값을 하기 <수학식 11>과 같이 계산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 영상신호의 컬러 정합 방법.

   

   여기서, d는 각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray채널에서의 입력 디지털 값,

   R, G, B, C, M, Y, K는 각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray 채널에서의 입력 디지털 값에 따른 휘도 값,

   Rmax, Gmax, Bmax, Cmax, Mmax, Ymax, Kmax 는 각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray 채널에서 입력 디지털 값이 최대일 때의 휘도(밝기) 값,

   A는 각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray채널에서의 최적 이득,

   

   는 각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray채널에서의 분자의 최적 감마,

   

   는 각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray채널에서의 분모의 최적 감마,

   C는 각 red, green, blue, cyan, magenta, yellow, gray채널에서의 분모의 최적 오프셋.

   

   

   여기서, d는 각 적,녹,청(red, green, blue) 채널에서의 입력 디지털 값,

   

   는 각 적,녹,청(red, green, blue) 채널별 입력 디지털 값의 함수.
6. 삭제

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