이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 색 온도를 신속하게 자동 조정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 2차원의 색도 좌표 및 색 온도에 관한 통계 도표를 나타낸 도면이다. 이하 도 1에 아래의 수식을 결합하여 설명하기로 한다. 2차원의 색도 좌표는 3차원의 관계를 나타낼 수 있기 때문에, 3차원 X, Y, Z는 색상 정보를 표시하는 에너지값을 나타내고, 다른 하나의 3차원 관계인 x, y, z는 색도를 나타낸다. 따라서 형성된 좌표는 색도 좌표이다. 색상 정보 X, Y, Z와 색도 X, Y, Z의 관계는 다음 수식으로 표시된다.
x = X/X + Y + Z,
y = Y/X + Y + Z, 및
z = Z/X + Y + Z = 1 - x - y
도 1에서 수치 "475", "500" 등은 단위가 nm인 단일 파장이며 수치에 단위가 포함된 "5,000K", "D65" 등은 색 온도를 나타내고, 3차원 정보 X, Y, Z는 3자극값(tri-stimulus value)이라고도 한다. 따라서 본 발명은 아래의 특성에 따라 조정을 진행한다.
1. 인접한 RGB의 에너지 변화와 3자극값의 변화는 선형 관계에 가깝다. 도 2는 RGB의 에너지 변화와 3자극값의 변화의 관계를 나타낸 곡선 통계 도표이다. 여기서 가로축은 계조를 표시하고 세로축은 상대 휘도를 표시한다. 검정색 선은 R+G+B의 혼합값인 화이트를 나타낸다.
2. 목표 색 온도는 상대적 휘도가 비교적 큰 곳에서 이루어지는 것이 바람직하다.
3. R 에너지를 변화시킬 때, 대응하는 3자극값에서 X의 변화가 크고, G 에너지를 변화시킬 때, 대응하는 3자극값에서 Y의 변화가 크며, B 에너지를 변화시킬 때, 대응하는 3자극값에서 Z의 변화가 크다. 도 3은 파장과 에너지의 대응 관계를 나타낸 곡선 통계 도표이다.
4. 관련 색 온도의 색도 좌표는 연산을 통하여 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 색 온도를 조정하는 단계는 4개의 조정 특성에 따라 진행하게 된다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 색 온도를 신속하게 자동 조정하는 방법의 각 단계를 나타낸 도면으로, 상세히 설명하면 다음과 같다.
(1) 조정을 시작한다.
(2) 목표 색 온도 CCT, 휘도 Y0를 설정하고 CCT가 대표하는 색상 정보 x0, y0를 연산함과 동시에 색상 정보에 기초하여 X0, Y0, Z0 로 표시되는 3자극값을 연산한다. 여기서 R, G, B의 최대 설정값은 Rmax, Gmax, Bmax로 표시할 수 있다.
(3) 휘도가 높은 화이트 프레임 W1을 출력한 후 이 프레임을 측정하여 휘도 및 색상 정보 x1, y1, Y1를 얻고, 이에 기초하여 X1, Y1 Z1로 표시되는 3자극값을 연 산한다. 예를 들면, 고휘도 화이트 프레임 W1 에서 R, G, B는 각각 R1=Rmax, G1=Gmax, B1=Bmax 로 설정되고 X1, Y1, Z1는 측정하여 얻은 3자극값이다.
(4) 비교적 낮은 휘도의 화이트 프레임 W2를 출력한 후 프레임 W2을 측정하여 휘도 및 색상 정보 x2, y2, Y2를 얻고, 이에 기초하여 X2, Y2 Z2로 표시되는 3자극값을 연산한다. 예를 들면, 비교적 낮은 휘도 화이트 프레임 W2에서 R, G, B는 각각 R2=C×Rmax, G2=C×Gmax, B2=C×Bmax로 설정되고, X2, Y2, Z2는 측정하여 얻은 3자극값이다. 여기서 C는 0.9, 0.7 등의 계수를 표시한다.
(5) 단위당 에너지 변화에 의해 생성되는 색상 정보의 3자극 차이값을 아래 식에 따라 연산한다.
△X1=(X1-X2)/(R1-R2)
△Y1=(Y1-Y2)/(G1-G2)
△Z1=(Z1-Z2)/(B1-B2)
(6) R, G, B의 조정값을 아래 수식에 따라 연산하고, 조정값에 따라 R, G, B 에너지를 G3=G1 -△G1 , R3=R1 -△R1 , B3=B1 -△B1 로 조정한다.
△G1 or △G3 ≒ [(Y1 or Y3-Y0)/△Y1 or △Y3],
△R1 or △R3 ≒ [(X1 or X3-X0)/△X1 or △X3],
△B1 or △B3 ≒ [(Z1 or Z3-Z0)/△Z1 or △Z3].
(7) 조정 후의 프레임을 측정하여 본 시점에서의 휘도 및 색상 정보 x3, y3, Y3를 얻고, 이에 기초하여 X3, Y3, Z3으로 표시되는 3자극값을 연산한다.
(8) 이 시점에서의 휘도 및 색상 정보가 소정의 허용 범위 내에 속하는지 여부를 판단해서, 허용 범위 내에 속하면 단계 (10)을 수행하고, 그렇지 않으면 단계 (9)를 수행한다.
(9) 단위당 에너지 변화에 의해 생성되는 색상 정보의 3자극 차이값, 즉 △X1'=(X1-X3)/(R1-R3), △Y1'=(Y1-Y3)/(G1-G3), △Z1'=(Z1-Z3)/(B1-B3)을 다시 연산하여 얻고, X3, Y3, Z3로 X1, Y1, Z1를 대체하여 조정값을 다시 연산하고, R3, G3, B3으로 원래의 R1, G1, B1 위치를 대체하여 다시 조정한 후 단계 (6)을 수행한다.
(10) 조정을 종료한다.
이러한 구체적인 단계에 기초하여, 이하 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 색 온도를 신속하게 자동 조정하는 방법의 각 단계를 도시한 도면이다. 이하, 구체적인 수치를 결합하여 본 실시예의 각 단계를 상세하게 설명한다.
(1') 조정을 시작한다.
(2') 목표 색 온도는 CCT=6500K(D65)로, 휘도는 Y0=240nits로, 허용 범위는 x, y=±0.005, Y=±5nits로, 3자극값은 X0=228.33, Y0=240, Z0=261.16으로 설정하였 다. 도 6은 본 실시예의 단계에서 실제로 설정한 인터페이스를 나타낸 도면이다.
(3') 휘도가 비교적 높은 화이트 프레임 W1=100인 에너지를 출력한 후 휘도 및 색상 정보 x1=0.2992, y1=0.3287, Y1=270.71를 얻고 이 값에 기초하여 3자극값을 연산하였다. 3자극값은 X1=246.37, Y1=270.71, Z1=306.39로 표시되었다.
(4') 휘도가 비교적 낮은 화이트 프레임 W2=70인 에너지를 출력한 후 휘도 및 색상 정보 x2=0.2862, y2=0.3122, Y2=224.63를 측정하고 이들 값에 기초하여 3자극값을 연산하였다. 3자극값은 X2=205.88, Y2=224.63, Z2=288.94로 표시되었다.
(5') 단위당 에너지 변화에 의해 생성된 색상 정보의 3자극 차이값을 아래와 같이 구하고 전술한 단계와 비교하였다. 여기서 3자극 차이값은
△X1 = (X1-X2)/(W1-W2) = (246.37-205.88)/(100-70) = 1.3497,
△Y1 = (Y1-Y2)/(W1-W2) = (270.71-224.63)/(100-70) = 1.536,
△Z1 = (Z1-Z2)/(W1-W2) = (306.39-288.94)/(100-70) = 0.5817
이며, 전술한 단계와 비교할 때 R1=G1=B1=W1, R2=G2=B2=W2이다.
(6') R,G,B의 조정값을 아래와 같이 연산하고 그 조정값에 의해 R, G, B를 G3=100-20=80, R3=100-13=87, B3=100-78=22가 되도록 조정하였다. 여기서 R1=G1=B1=W1이다.
△G=[(270.71-240)/1.536]=[19.99]≒20,
△R=[(246.37-228.33)/1.3497]=[13.37]≒13,
△B=[(306.39-261.16)/0.5817]=[77.75]≒78
(7') 조정된 프레임을 측정하여 본 시점에서의 휘도 및 색상 정보 x3=0.3146, y3=0.3496, Y3=231.73을 얻고 이들 값에 기초하여 3자극값을 연산하였다. 3자극값은 X3=208.56, Y3=231.73, Z3=222.56로 표시되었다.
(8') 판단을 통해, 본 시점에서의 휘도 및 색상 정보가 소정의 허용 범위 내에 속하지 않은 것으로 확인되었다. 도 7은 본 실시예에 따른 각 단계에서 조정을 거친 후 1차 측정에 따른 휘도 및 색상 정보를 실제로 보여준 인터페이스를 도시한 도면이다.
(9') 단위당 에너지 변화에 의해 생성된 색상 정보의 3자극 차이값을 아래와 같이 다시 구하였다.
△X1' = (X1-X3)/(R1-R3) = (246.37-208.56)/(100-87) = 2.9085,
△Y1' = (Y1-Y3)/(G1-G3) = (270.71-231.73)/(100-80) = 1.949,
△Z1' = (Z1-Z3)/(B1-B3) = (306.39-222.56)/(100-22) = 1.0747
(10') R,G,B의 조정값을 아래와 같이 구하고, R,G,B를 G4=G3-△G=80+4=84, R4=R3-△R=87+7=94, B4=B3-△B=22+36=58이 되도록 조정하였다.
△G=[(231.73-240)/1.949]=[-4.24]≒-4
△R=[(208.56-228.33)/2.9085]=[-6.79]≒-7
△B=[(222.56-261.16)/1.0747]=[-35.92]≒-36
(11') 측정을 통해 x4=0.3119, y4=0.3302, Y4=239.87를 얻었다.
(12') 판단을 통해, 본 시점에서의 휘도 및 색상 정보가 소정의 허용 범위 내에 속하는 것으로 확인되었다. 도 8은 본 실시예에 따른 각 단계에서 조정을 거친 후 2차 측정에 따른 휘도 및 색상 정보를 실제로 보여준 인터페이스를 도시한 도면이다.
(13') 조정을 종료한다.
도 9는 본 발명에 따른 색 온도를 신속하게 자동 조정하는 시스템을 모듈화하여 보여준 도면이다. 도 9를 참조하면, 본 시스템(1)은 표시 장치(17)를 측정하는데 사용되며, 저장 장치(112), 제어 모듈(111), 색 온도 연산 모듈(113) 및 출력 인터페이스(114)를 포함하는 서보 연산 시스템(11); 영상 생성부(13); 및 색상 측정 장치(15)를 포함한다. 서보 연산 시스템(11)은 색도 좌표(도시하지 않음)에 기초하여 표준 휘도값(X, Y, Z)을 획득하고, 제어 모듈(111)은 영상 생성부(13)를 이용하여 비교적 큰 에너지를 갖는 출력 프레임 및 비교적 작은 에너지를 갖는 출력 프레임을 표시 장치(17)의 표시 패널(171)에 각각 출력한다. 하나의 프레임을 출력할 때마다 색상 측정 장치(15)는 표시 패널(171)을 측정하고, 색 온도 연산 모듈(113)은 측정 결과에 따라 적어도 2개의 휘도값, 즉 비교적 높은 휘도값(X1, Y1, Z1)과 비교적 낮은 휘도값(X2, Y2, Z2)을 연산하여 얻는다. 그런 다음 표준 휘도 값(X, Y, Z), 비교적 높은 휘도값(X1, Y1, Z1) 및 비교적 낮은 휘도값(X2, Y2, Z2)에 기초하여, 화이트의 이론값/G 휘도의 이론값, R 휘도의 이론값 및 B 휘도의 이론값을 연산하고 3 휘도의 이론값이 합리적인 오차 범위 내에 속하는지를 판단하고, 획득한 각 값은 출력 인터페이스(114)를 거쳐 출력되어 제어 및 저장 장치(172), 및 저장 장치(112)에 저장된다. 서보 연산 시스템(11)은 중앙처리기(115), 입력부(116) 및 표시부(117)를 더 포함하고, 중앙처리기(115)는 입력부(116)로부터 입력된 각종 정보, 서보 연산 시스템(11) 내부의 연산, 서보 연산 시스템(11) 내부, 영상 생성부(13), 색상 측정 장치(15), 측정 표시 패널(171)과 제어 및 저장 장치(172) 간의 연산을 처리하고 모든 연산과 입출력된 데이터를 표시부(117)에 표시한다.
본 발명은 또한 표시 장치의 프레임을 두 부분으로 나눌 수 있는데, 비교적 높은 휘도 및 비교적 낮은 휘도의 화이트 에너지를 각각 표시할 수 있다. 또한, 두 세트의 색상 측정 장치를 동시에 사용하여 서로 기능을 수행할 수 있다. 즉, 왼쪽의 색상 측정 장치는 색 온도 조정용으로 사용하고, 오른쪽의 색상 측정 장치는 재확인용으로 사용함으로써 신속하게 측정하여 비용을 절감하고 시간을 단축할 수 있다.
또한, 표시 장치의 프레임을 3개 부분으로 나누고 3 세트의 색상 측정 장치를 사용하여 G1, G2, G3를 동시에 출력할 수 있다. 이러한 방식을 이용하면 패턴을 형성하는 시간을 단축할 수 있다. 그 원인은 G1, G2, G3을 동시에 출력하는 경우에 는 3가지 정보를 바로 비교하여 조정할 수 있는데, 이는 2세트의 색상 측정 장치를 사용하여 먼저 G1, G2를 출력하고 연산 및 비교 단계를 진행한 후 다시 G3을 출력하여 G1, G2 중의 어느 하나의 값과 비교하여 조정하는 방식에 따를 경우 많은 시간을 소요하지만 그런 문제점이 없게 되기 때문이다.
본 발명은 발명자의 풍부한 경험과 창조적인 구상에 의해 안출된 단순하고도 종래 기술의 단점을 충분히 해결할 수 있는 발명이다. 따라서, 본 발명은 신규성 및 진보성의 특허 요건에 부합한다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만 본 발명은 이에 한정하는 것이 아니고, 후술하는 특허청구범위에 따라 진행한 균등 변화 및 변경은 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 것으로 본 발명의 또 다른 실시형태로 볼 수 있을 것이다.