KR101136345B1

KR101136345B1 - 컬러 이미지 데이터를 처리하기 위한 방법

Info

Publication number: KR101136345B1
Application number: KR1020067023407A
Authority: KR
Inventors: 마테우스 예이. 헤. 람메르스; 뻬뜨루스 엠. 데 그레에프; 베이 뻬. 레에; 에리끄 베. 반 데르 똘; 미치엘 아. 끌롬？호우베르; 에르노 하. 아. 랑엔디예이끄
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2005-05-04
Publication date: 2012-04-24
Anticipated expiration: 2025-05-04
Also published as: JP4668986B2; US20070223018A1; WO2005109854A1; EP1747665B1; US8026953B2; CN1951101A; TW200610381A; JP2007537645A; KR20070010051A; EP1747665A1

Abstract

본 발명의 컬러 이미지 데이터를 처리하는 방법은, 타깃 디바이스 위에서 컬러 이미지를 최적으로 렌더링하는 것을 가능하게 한다. 이러한 방법은 색역 맵핑 단계를 구체화하고, 이러한 색역 맵핑의 양은 적어도 입력 픽셀의 컬러 포화 값에 따라 동적으로 적응된다. 바람직하게, 입력 픽셀의 휘도 값도 사용된다. 적응성 색역 맵핑은 포화도의 정정을 포함하고, 바람직하게는 이미지 데이터의 색조와 흰색 포인트를 포함한다. 타깃 디바이스의 색역은, 입력 이미지의 가장 크게 포화된 영역에서의 국부적인 세부 사항을 클리핑하고 잃어버리는 것을 크게 방지하면서, 가능한 가장 최대로 사용된다.

Description

컬러 이미지 데이터를 처리하기 위한 방법{METHOD FOR PROCESSING COLOR IMAGE DATA}

본 발명은, 모바일 애플리케이션용 LCD 패널과 같은 타깃 디바이스 위에 디스플레이될 컬러 이미지 데이터를 처리하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 그러한 방법에 따라 컬러 이미지 데이터를 처리하기 위한 회로를 구체화하는 디스플레이 구동기와, 그러한 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

컬러 이미지 데이터로 컬러 디스플레이 디바이스를 구동하는 것이 관련 분야에 공지되어 있고, 이러한 컬러 이미지 데이터는 예컨대 카메라 또는 비디오 처리기에 의해 생성되며, 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스에 공급된다. 그러한 컬러 이미지 데이터는 이미지를 보는 뷰어의 흥미를 가능한 많이 끌도록 처리될 수 있다. 예컨대, 이러한 목적을 위해 이미지 데이터의 컬러 포화도를 증가시키는 것이, 이미지 데이터의 컬러 포화도를 적응시키는 것이 보통 수동 제어로서 구현되는 가장 초창기의 텔레비전 시스템 이후로 알려져 왔다.

또한, 특정 타깃 디스플레이 디바이스 위에서의 이미지 렌더링이 개선되는 방식으로 컬러 이미지 데이터를 처리하는 것이 알려져 있다. 이를 위해, US 6,711,289호는 RGB 형태로 이미지 데이터를 변환하는 방법을 개시한다. 이미지 데이터의 모든 프레임의 포화는, 그 포화도 값이 타깃 디스플레이 디바이스에 의해 렌더링될 수 있는 포화도 값의 미리 결정된 임계치의 약간 아래까지의 포화도 값을 가지는 이미지 데이터의 부분에 관해서는 변경되지 않도록 처리된다. 하지만, 상기 임계치와 같거나 상기 임계치보다 큰 포화도 값을 가지는 이미지 데이터에 관해서는, 포화도 값이 그러한 이미지 데이터를 타깃 디바이스에 의해 다시 만들어질 수 있게 렌더링하도록 비선형 방식으로 압축된다.

하지만, 많은 타깃 디바이스에 있어서, 위의 방법을 사용하여 이미지 데이터를 변환한 결과는 만족스럽지 않은 것으로 나타난다. 모바일 전화기, PDA 또는 디지털 스틸(still) 카메라와 같은 모바일 애플리케이션에 관해 사용된 LCD 패널에서의 경우에서처럼, 타깃 디바이스의 컬러 렌더링 능력이 비교적 제한된다면, 비교적 큰 범위의 포화도 값이 타깃 디바이스에 대한 비교적 제한된 개수의 컬러로 압축된다. 그 결과, 중간 내지 높은 컬러 포화도를 가지는 이미지의 영역에서 국부적인 세부 사항이 손실된다. 이들은 명확히 바람직하지 않는 포화된 컬러의 편평한 영역으로서 타깃 디바이스 위에 출력된다.

본 발명의 목적은, 모바일 애플리케이션용의 LCD 패널과 같이 비교적 제한된 컬러 렌더링 능력을 가지는 디바이스 위에 개선된 이미지 렌더링을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 독립 청구항인 제1항에 명시된 것과 같은 본 발명에 따른 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 특별히 색역 맵핑으로 알려진 컬러 이미지 데이터를 처리하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법에서, 이미지 데이터는 입력 픽셀 데이터와 연관된 소스 색역으로부터, 타깃 디바이스와 연관된 타깃 색역으로 상기 입력 픽셀 데이터를 전환함으로써 처리된다. 전술한 바와 같이, 많은 유형의 타깃 디바이스는 제한된 컬러 렌더링 능력을 가지는데, 즉 타깃 색역이 일반적으로 본래의 색역에 관해 제한된 크기를 가진다.

본 발명에 따른 처리 방법은 컬러 이미지 데이터에 대해 직접 작용하는데, 즉 컬러 이미지 데이터의 픽셀이 수신되고, 타깃 디바이스 위에 디스플레이될 출력 픽셀 데이터로 직접 맵핑된다. 바람직하게, 그러한 맵핑은 픽셀 주파수에서 실행되고, 따라서 모든 컬러 픽셀이 그것이 수신된 후 직접 처리된다.

US 6,711,289호에서처럼, 이미지 데이터의 전체 프레임을 모아 저장할 필요는 없다. 그러므로, 본 발명에 따른 방법은 비교적 저렴하고 효율적인데, 이는 디스플레이 데이터의 프레임을 저장하기 위해 메모리가 필요하지 않기 때문이다.

바람직하게, 색역 맵핑은 입력 픽셀 데이터를 소스 및 타깃 색역의 특성에 의해 정의되는 연산자로 처리하는 것을 포함한다. 이후 이러한 맵핑 연산자는 현재 입력 픽셀의 컬러 포화도 값에 따라 적응 가능하다. 즉, 인입 픽셀의 컬러 포화도 값이 결정되고, 그것에 따라 그러한 픽셀에 대해 수행된 색역 맵핑 연산의 강도가 결정된다. 본 발명의 이러한 특징은 또한 이후 '적응성 색역 맵핑'이라고 부른다.

낮은 컬러 포화도를 가지는 픽셀에 있어서는(즉, 흰색이나 회색에 가까운 픽셀 컬러들), 소스와 타깃 색역의 특성에 의해 정의된 바와 같은 완전 맵핑 연산자가 사용되어, 그러한 픽셀은 그것의 의도된 컬러에 가능한 가까운 맵핑 컬러로 타깃 디바이스 위에서 렌더링된다. 이로 인해, 일반적으로 컬러 포화도는 증대된다. 하지만, 포화도 값이 증가함에 따라 완전한 맵핑 연산자를 사용하는 것은 타깃 디바이스 위에서 디스플레이될 수 있는 컬러 범위 밖에 출력 픽셀 값이 있게 한다. 종래 기술과 유사하게, 그러한 출력 픽셀 값은 클리핑을 일으켜 큰 영역의 편평한 포화된 컬러와 국부적인 세부 사항들의 손실을 가져온다.

그러므로 포화도 값을 증가시키기 위해서, 본 발명에 따른 방법은 강도가 감소된 색역 맵핑을 허용한다. 이를 위해, 완전한 맵핑 연산자가 인입 픽셀 데이터의 컬러 포화도 값에 따라 적응 가능하게 된다.

바람직하게, 크게 포화된 컬러에 있어서는 어떠한 색역 맵핑도 전혀 실행되지 않는다. 크게 포화된 컬러 값을 가지는 픽셀에 있어서는, 출력 픽셀 데이터가 일반적으로 입력 픽셀 데이터와 동일하다. 그러므로, 본 발명에 따른 적응 색역 맵핑은, 출력 픽셀 값이 타깃 색역 밖에 있게 하지 않는다. 출력 픽셀 값의 클리핑은 방지되고, 국부적인 세부 사항은 타깃 디바이스 위에서 렌더링된 이미지 전체를 통해 가능한 높게 된다. 세부적인 사항은 크게 포화된 컬러의 영역에서 더 잘 보존된다.

적응 색역 맵핑 공정은, 바람직하게 픽셀 데이터의 포화도 뿐만 아니라, 동시에 픽셀 데이터의 색조 값을 정정한다. 이는, 예컨대 3원색을 사용하는 최신(state of the art) 디스플레이 기술의 장점인데, 이는 모든 타깃 디바이스가 그래픽과 비디오 신호에 관한 sRGB와 EBU 표준과 동일한 원색 포인트들을 가지는 것이 아니기 때문이다. 특히, 모바일 애플리케이션에 관한 디스플레이는 종종 약간 녹색을 띠는 청색, 즉 청록색에 가까운 청색을 가진다. 그러한 디스플레이에서, 색조 정정은 사람의 얼굴, 녹색 잔디 또는 청색 하늘과 같은 인지 가능한 컬러를 담고 있는 이미지에 있어 특히 중요하다. 그러한 컬러는 가능한 자연스럽게 타깃 디바이스 위에서 렌더링되어야 한다. 하지만, 색조 정정은 클리핑과 같은 이미지 아티팩트를 일으켜서는 안된다.

본 발명에 의해, 색조 정정은 포화되지 않은 입력 픽셀에 관해 수행될 수 있어, 그러한 픽셀은 그것들의 의도된 컬러에 가능한 가까운 컬러로 타깃 디스플레이 위에서 보여질 수 있다.

다시, 컬러 포화 값을 증가시키기 위해서, 색역 맵핑의 양은 타깃 컬러 색역의 밖에 출력 픽셀 값이 있는 것을 방지하고 국부적인 세부 사항의 손실을 방지하도록, 감소된다. 크게 포화된 입력 픽셀은 처리되지 않고, 타깃 디바이스의 컬러 포인트들에 가깝게 렌더링된다. 그러므로 그러한 픽셀은 클리핑 아티팩트를 방지하도록 색조에 관해 정정되지 않는다.

바람직한 일 실시예에서, 맵핑 연산자는 또한 입력 픽셀 데이터의 휘도 값에 따라 적응 가능하다. 적응성 컬러 색역 맵핑 공정은 이후 흰색 포인트의 적응성 정정을 허용할 수 있다.

모든 타깃 디바이스가 sRGB와 EBU 표준에서 정의된 D65 흰색 포인트와 동일한 흰색 포인트를 가지지는 않는다. 밝고 포화되지 않은 픽셀이 그것들의 컬러가 다소 더 청색을 띄도록 만들어질 때 더 밝게 인식된다. 이러한 이유로 인해, 모바일 애플리케이션용 LCD 패널은 종종 D65 흰색 포인트에 비해 약간 청색인 흰색 포인트를 가진다.

그러므로 낮은 휘도와 낮은 컬러 포화도를 가지는 픽셀인 회색 픽셀에 있어서, 적응성 색역 맵핑은 그러한 픽셀이 의도된 컬러에 가능한 가까운 컬러로 타깃 디바이스 위에서 렌더링되는 것을 보장한다. 그러므로, 흰색 포인트는 D65 흰색 포인트 쪽으로 정정될 수 있다.

비교적 높은 휘도를 가지나 낮은 컬러 포화도를 가지는 픽셀, 예컨대 흰색 픽셀에 있어서, 색역 맵핑의 양은 감소되거나 어떠한 색역 맵핑도 전혀 수행되지 않아, 흰색 픽셀은 타깃 디바이스의 흰색 포인트에서 렌더링된다. 그러므로 그러한 픽셀의 가장 높은 가능한 인지된 휘도가 보장된다.

포화된 컬러에 있어서는, 흰색 포인트 정정이 사용되지 않는데, 그러한 픽셀이 흰색 포인트 정의에 적절하지 않기 때문이다.

그러므로, 본 발명에 따른 방법에 의해, 색역 맵핑은 인입 픽셀 데이터에 대해 온-더-플라이(on the fly) 수행될 수 있어, 그러한 입력 픽셀 데이터는 포화를 위해 적응 가능하게 정정될 수 있고, 바람직한 실시예에서는 색조와 흰색 포인트에 관해서도 정정될 수 있다. 타깃 디바이스와 연관된 타깃 색역은 높은 컬러 포화도를 가지는 영역에서도, 가능한 높은 국부적인 컬러 세부 사항으로 인입 컬러 이미지 데이터를 렌더링하기 위해 최적으로 사용될 수 있다.

색역 맵핑이 실제 인입 픽셀 데이터의 컬러 포화도 값에 따라 적응 가능한, 본 발명의 특징은 색역 맵핑 단계가 타깃 색역의 밖에 있는 출력 픽셀 값을 초래하는 것을 대부분 방지한다. 그러므로 출력 픽셀 데이터를 클리핑하는 것이 방지되고, 타깃 디바이스 위의 이미지의 포화된 영역에서의 국부적인 세부 사항의 연관된 손실은 거의 더 이상 관찰 가능하지 않게 된다.

본 발명에 따른 방법은, 하드웨어로 구현될 수 있는데, 바람직하게는 필립스사의 PCF8833 또는 PCF8881과 같은 LCD 패널 구동기나 하드웨어로 구현될 수 있는데, 필립스사의 PNX4000 Nexperia 모바일 이미지 처리기와 같은 이미지 처리 칩에는, 적응성 색역 맵핑을 수행하기 위한 전용 회로가 제공된다.

대안적으로, 적응성 색역 맵핑은 컴퓨터 프로그램에 의해 실행될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 타깃 디스플레이 디바이스에 비디오 데이터를 출력하는 개인용 컴퓨터에 로딩될 소프트웨어일 수 있지만, 바람직하게는 이동 전화기, PDA 또는 디지털 카메라와 같은 이동 디바이스의 펌웨어이다.

이제, 본 발명의 방법이 첨부 도면을 참조하여 설명되고 더 분명해진다.

도 1은 CIE 컬러 공간에서 디스플레이된 소스 및 타깃 색역의 일 예를 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 방법의 제 1 실시예를 도시하는 블록도.

도 3a 내지 도 3c는 제 1 실시예에서의 색역 맵핑의 강도를 적응시키는데 사용된 포화 및 휘도 함수를 도시하는 도면.

도 4는 제 1 실시예에서 소스 색역의 어느 부분이 처리되는지를 도시하는 도 면.

도 5는 본 발명에 따른 방법의 제 2 실시예를 도시하는 블록도.

도 1에서는, CIE 1931 색도 도면이 도시되어 있다. 이 도면은 CIE 1931 관찰자의 시각적인 반응에 기초한 일정한 강도의 컬러의 2차원 구성으로, 이는 사람의 색조감각의 생리적인 측정치에 의해 결정된다. 도 1에서, 소스 색역(110)과 타깃 색역(120)이 표시된다. 소스 색역(110)은 EBU 컬러 삼각형에 대응하고, 따라서 RGB 이미지 데이터의 형태로 입력 픽셀 데이터가 제공된다. 타깃 색역(120)은 이동 전화기에 사용된 것과 같은 이동 LCD 디스플레이와 연관된 통상적인 컬러 삼각형에 대응한다.

타깃 색역(120)은 EBU 컬러 공간보다 더 제한된 크기를 가지고, 따라서 이동 LCD 디스플레이는 EBU 컬러 공간의 모든 컬러를 적절히 렌더링할 수 있는 것이 아니라는 점을 알 수 있다. 이동 LCD 디스플레이는 일반적으로 제한된 컬러 렌더링 능력을 가지는데, 이는 사용된 백라이트의 스펙트럼과, 충분한 투과를 얻기 위해 요구되는 컬러 필터의 제한된 두께로 인한 것이다.

이미지 데이터의 임의의 처리가 없다면, 이는 디스플레이 위에서의 컬러 재생에 있어 몇 가지 아티팩트를 초래한다.

모든 컬러는 덜 포화된다. 예컨대, 타깃 디스플레이 위에서 렌더링된 사람의 얼굴은 창백하게 보인다.

청색으로 의도된 대부분의 컬러는 실제로 청록색으로 렌더링된다. 청색 하늘 을 적절히 묘사하는 것이 어렵다.

회색은 청색을 띄게 보인다. 이는 렌더링된 이미지의 전반적인 엷은 인상을 증가시킨다.

이들 문제점을 감소시키기 위해서, 색역 맵핑이 적용될 수 있고, 이 경우 RGB 입력 데이터는 RGB 출력 데이터로 변형되어 타깃 색역과 더 나은 매칭이 이루어진다. 하지만, 이러한 경우 가혹한(severe) 클리핑이 일어날 수 있는데, 이는 색역 맵핑 작동이 변형될 입력 이미지 데이터의 부분들을 실제 타깃 색역 밖에 있게 할 수 있기 때문이다. 이는 포화된 넓은 '편평한(flat)' 영역 또는 밝은 컬러 및 오직 작은 국부적인 세부 사항의 존재에 의해, 그렇게 처리된 출력 이미지에서 관찰될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은, 적어도 상기 입력 픽셀 데이터의 컬러 포화도 값에 따라 적응 가능한 색역 맵핑에 의해, 입력 픽셀 데이터를 처리하는 것을 제안한다. 바람직하게, 색역 맵핑은 또한 입력 픽셀 데이터의 휘도 값에 따라 적응 가능하다.

실제 입력 픽셀 값에 기초하여, 적용될 색역 맵핑의 최적의 강도가 결정된다. 그러한 이미지 처리를 수행함으로써, 클리핑을 초래하지 않으면서 의도된 컬러에 가능한 가깝게 입력 픽셀 데이터가 렌더링되는데, 이는 그렇게 하지 않으면 타깃 색역 밖으로 맵핑되는 포화된 컬러에 관해서는 정정이 덜 적용되기 때문이다. 적응성 색역 맵핑은, 비교적 큰 범위의 입력 컬러가 의도된 것처럼 타깃 디바이스 위에서 렌더링될 수 있는 것을 보장하면서, 타깃 디바이스와 연관된 타깃 색역이 가능한 최대 한도로 사용되는 것을 허용한다.

본 명세서의 나머지 부분에서는, 본 발명에 따른 방법의 실시예가 도 1의 색역 예를 참조하여 설명된다. 하지만, 임의의 하나의 색역으로부터의 임의의 하나의 타깃 색역으로의 적응성 색역 맵핑 처리를 제공하기 위해 본 발명의 방법이 쉽게 수정될 수 있다는 것이 명확하게 될 것이다. 이는 본래의 색역에 관해 타깃 색역이 그 크기에 있어 제한되는 것에 있어 특히 유리하다.

색역 맵핑에 사용된 맵핑 연산자는 소스 및 타깃 색역의 특성에 의해 정의된다. 본 예에서처럼, CIE 컬러 시스템을 거쳐 처리가 이루어질 때, 맵핑 연산자는 원색의 x, y 좌표와 소스 및 타깃 색역의 흰색 포인트에 의해 정의된다.

입력 픽셀 데이터와 출력 픽셀 데이터는 일반적으로 RGB 데이터의 형태로 되어 있는데, 이러한 특별한 예에서는 24비트의 RGB 데이터이다. 알려진 방식으로, 이러한 RGB 데이터는 3 ×3 변형 매트릭스에 의해 디바이스 독립 CIE 컬러 시스템과 연관된 XYZ 데이터로 변형될 수 있다. 그러므로 입력 RGB 데이터는 원색과 EBU 컬러 공간에 관해 정의된 것과 같은 흰색 포인트에 의해 결정된 매트릭스(M_EBU)에 의해 디바이스 독립 XYZ 데이터로 변형되고, 출력 RGB 데이터는 유사하게 원색과 전형적인 이동 LCD 패널의 흰색 포인트에 의해 결정된 매트릭스(M_dis)에 의해 디바이스 독립 XYZ 데이터로 변형될 수 있다.

색역 맵핑에서 사용된 맵핑 연산자(M)는 이후 3 ×3 매트릭스로서 표현될 수 있고, 다음과 같이 얻어진다.

M = (M_dis)^-1?M_EBU

색역 맵핑 연산은 이후 다음과 같이 표현될 수 있다.

이러한 연산에 의해, 입력 RGB 픽셀 데이터(RGB_in)는, 입력 픽셀이 의도된 컬러에 가능한 가까운 컬러로 타깃 디바이스 위에서 렌더링되는 식으로, 출력 RGB 픽셀 데이터(RGB_out)로 변형된다. 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 연산은 포화된 입력 컬러에 관한 가혹한 클리핑 아티팩트를 초래할 수 있어, 본 발명에 따르면 이러한 입력 픽셀 데이터는 컬러 포화도 값과 바람직하게는 실제 입력 픽셀 데이터의 휘도 값에 따라 달라지는 전체 색역 맵핑 매트릭스(M)으로부터 동적으로 계산되는 매트릭스(M_A)로 대신 처리된다.

본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 나타내는 블록도가 도 2에 도시되어 있다.

감마 함수(212)에 의해 입력 픽셀 데이터(RGB_in)가 먼저 처리되고, 이후 적응성 색역 맵핑이 블록(210)에서 수행된다. 즉, 입력 픽셀 데이터는 적응된 매트릭스(M_A)로 처리된다.

블록(220)에서는, 현재 입력 픽셀(RGB_in)에 관한 휘도 값(L)과 컬러 포화도 값(S)이 결정된다. 상이한 모델이 이를 위해 사용될 수 있지만, 바람직한 실시예에서는 휘도 값(L)이 R_in, G_in 및 B_in의 평균값이고, 포화도 값(S)은 R_in, G_in 및 B_in의 극한값의 가중치 평균값이다. 그러므로,

이들 값은 3개의 파라미터인 스케일(scale), 로테이트(rotate) 및 시프트(shift)를 생성하기 위해 사용된 블록(230)에 공급된다.

파라미터 스케일은 컬러 포화도 값(S)에 대응하는 룩업 테이블(233)에 저장된 함수(FSS)의 값과 같다. 이 파라미터는 적응 포화도 정정에 관한 색역 맵핑의 양을 적응시키는데 사용된다.

파라미터 로테이트는 컬러 포화도 값(S)에 대응하는 룩업 테이블(232)에 저장된 함수(FSR)의 값과 같다. 이 파라미터는 다른 정정 파라미터, 즉 적응성 색조 정정과 적응성 흰색 포인트 정정에 관한 색역 맵핑의 양을 적응시키는데 사용된다.

유사하게, 파라미터 시프트는 휘도 값(L)에 대응하는 룩업 테이블(234)에 저장된 함수(FL)의 값과 같다. 이 파라미터는 오직 실행된 흰색 포인트 정정의 양을 적응시키는데 사용된다.

일반적으로, 함수(FL, FSS 및 FSR)는 입력 픽셀의 휘도 및 컬러 포화도에 관 한 특정 임계값으로 전체 색역 맵핑을 하는 것을 허용하도록 선택된다. 즉, 입력 픽셀이 둘 다 함수(FL, FSS 및 FSR)에서의 각각의 임계값보다 낮은 휘도(L)와 컬러 포화도(S)를 가진다면, 블록(230)에 의한 2개의 파라미터 출력은 1과 같고, 적응성 색역 맵핑에 관해 사용된 매트릭스(M_A)는 완전한 매트릭스(M)와 같다.

적합한 함수(FSS, FSR)의 특별한 예가 각각 도 3a와 도 3b에 도시되어 있다. 현재 픽셀 값의 특정 포화도 값(S)에 있어, 파라미터 스케일은 함수 FSS의 값과 같고, 파라미터 로테이트는 함수 FSR의 값과 같다. 제 1 임계치(th1) 아래에서, 파라미터 스케일과 로테이트는 둘 다 1과 같다. 제 1 임계치(th1) 위에서는, 파라미터 스케일이 그것이 최대 포화도에서 0이 될 때까지 포화도에 따라 선형으로 감소하고, 파라미터 로테이트는 그것이 제 2 임계치(th2)에서 0이 될 때까지 포화도에 따라 선형으로 감소한다. 그러므로, 임계치(th1, th2) 사이에서, 파라미터 로테이트는 포화도에 따라 선형으로 감소하고, 제 2 임계치(th2) 위에서, 파라미터 로테이트는 0과 같다.

임계치(th1)는 타깃 디스플레이 흰색 포인트에 가장 가까운 타깃 디스플레이 컬러 삼각형의 변들 중 하나에 있는 포인트에 관한 포화도 값을 나타낸다. 그러므로, 그것은 타깃 디스플레이 컬러 삼각형의 밖에서 결과 출력 값이 끝나지 않고, 완전한 색역 맵핑이 수행될 수 있는 가장 큰 값이다. 임계치(th2)는 대응하는 EBU 원색 포인트와 흰색 포인트 사이의 거리에 비해, 타깃 디스플레이 원색 포인트와 그것의 흰색 포인트 사이의 거리의 가장 큰 값을 나타낸다. 현재 포화도 값이 임계 치(th2) 보다 클 때는, 임의의 픽셀 처리를 행할 필요가 더 이상 없다.

적합한 함수(FL)의 특별한 일 예가 도 3c에 도시되어 있다. 파라미터 시프트는 현재의 픽셀의 특정 휘도 값에 관한 함수(FL)의 값과 같다. 도 3c로부터 명확한 바와 같이, 파라미터 시프트는 휘도 임계치(th3)까지 1과 같다. 그러므로 더 큰 휘도 값, 즉 밝은 픽셀에 관해서는, 그 파라미터가 휘도에 따라 선형적으로 감소한다. 파라미터 시프트는 입력 픽셀이 최대 휘도를 가질 때, 즉 흰색 픽셀에 관해서는 0과 같다.

포화도 함수(FSS, FSR)에 관한 임계치(th1, th2)의 위치가 도 4에 표시되어 있다. 영역(410)에서, 입력 픽셀 데이터는 색조와 포화도에 관해 완전히 정정된다. 흰색 포인트 정정도, 입력 픽셀의 휘도가 전술한 바와 같이 휘도 임계치(th3) 위에 있지 않은 한, 완전히 행해진다. 유사하게, 영역(420)에서는 입력 픽셀 데이터가 포화도와 색조 둘 다에 관해 부분적으로 정정되고, 영역(430) 내의 입력 픽셀은 포화도에 관해서만 부분적으로 정정된다.

매트릭스(M_A)의 동적인 계산은 블록(240)에서 수행되고, 상기 매트릭스의 요소는 3개의 파라미터인 스케일, 로테이트 및 시프트에 따라 동적으로 적응된 매트릭스(M)의 요소로부터 생성된다.

더 상세하게는, 계산이 스케일, 로테이트 및 시프트가 모두 1과 같을 때, 즉 픽셀 포화도가 임계치(th1) 아래에 있고, 픽셀 휘도가 임계치(th3) 아래에 있을 때, 적응된 매트릭스(M_A)가 완전한 색역 매트릭스(M)와 같게 되는 식으로 행해진다. 원색 중 하나, 즉 (3) L=1/3 및 S=1에 따른, 완전히 포화된 픽셀에 관해서는, 어떠한 처리도 행해지지 않고, 적응된 매트릭스(M_A)가 단일 매트릭스와 같아야 한다. L=1이고, S=0인 흰색 픽셀에 관해서는, 적응된 매트릭스(M_A) 연산이 흰색 출력 픽셀을 초래한다.

여기서 매트릭스(M, M_A)의 요소들은 다음과 같이 쓸 수 있다.

그러므로, 측정된 매트릭스(M)의 요소들은 대문자로 표현되고, 적응된 매트릭스(M_A)의 요소들은 소문자로 표현된다.

측정된 매트릭스(M)의 요소들로부터, 9개의 파라미터가 계산된다. 즉,

각 원색에 관한 평균 및 차이인

과, 각 매트릭스 행에 관한 합 파라미터인

sum_r = S₁ + G₂ + B₁ -1 sum_g = R₁ + S₂ + B₂ -1 sum_b = R₂ + G₁ + S₃ -1이다.

매트릭스(M)의 요소들, 또는 더 바람직하게는 매트릭스(M)의 요소들로부터 계산되는 전술한 파라미터들은 블록(245)에서 저장된다.

본래 매트릭스(M)는 특히 그것의 원색 포인트와 흰색 포인트의 측정된 값들인 타깃 디스플레이의 특성에 기초한다. 예컨대, 이들 측정값은 디스플레이 한 매치(batch)에 대해 디스플레이 제조자에 의해 수행된다. 이후 디스플레이 제조자는, 전술한 평균, 차이 및 합 파라미터를 계산하고, 이들을 블록(245)에 저장하여 이러한 디스플레이의 특정 배치에 대한 최적의 컬러 렌더링을 보장하도록, 측정된 컬러와 흰색 포인트에 대응하는 이러한 매트릭스를 사용할 수 있다.

이후 적응된 매트릭스(M_A)의 요소들이 스케일, 로테이트 및 시프트와 함께 이들 9개의 파라미터로부터 다음과 같이 계산된다.

그러므로 M_A의 요소들이 계산되는데, 즉 s₁ _{, 2, 3}과 rgb₁ _{, 2}가 블록(210)에 입력되고, 수학식(2)에 따라 RGB 픽셀 데이터를 처리하기 위해 사용된다.

적응 색역 맵핑 단계 이후, 출력 픽셀 데이터는 하드 클리퍼 함수(216)에 의해 처리된다. 이는 R_out, G_out 또는 B_out에 관한 음의 값은 0으로 클리핑하고 24비트의 RGB 픽셀 데이터를 가정하면 255보다 큰 R_out, G_out 또는 B_out에 관한 값은 후자의 값으로 클리핑한다. 하지만, 본 발명에 따른 방법에서, 여전히 클리핑될 필요가 있는 픽셀의 개수는 종래 기술에 비해 실질적으로 감소한다.

마지막으로, 출력 픽셀 데이터는 디감마(de-gamma) 함수(214)에 의해 처리되고 타깃 디바이스에 공급된다.

예

원색 포인트와 EBU 표준의 D65 흰색 포인트에 관한 CIE 컬러 공간에서의 x, y 좌표는 다음과 같다.

x y

적색 0.6400 0.3300

녹색 0.2900 0.6000

청색 0.1500 0.0600

D65 흰색 0.3127 0.3290

이 경우에서는 이동 디바이스에 관한 LCD 패널인 타깃 디바이스의 원색 포인트와 흰색 포인트가 측정된다. CIE 컬러 공간에서의 그것들의 x, y 좌표는 다음과 같다.

x y

적색 0.5241 0.3302

녹색 0.3049 0.5261

청색 0.1521 0.1598

흰색 0.2886 0.3330

이들 좌표로부터, EBU 색역으로부터 디스플레이 색역으로 RGB 데이터의 색역 맵핑에 관해 측정된 매트릭스(M)가 계산된다.

이는 평균, 차이 및 합 파라미터에 관한 다음 값을 만들어 낸다.

avg_r = 0.110 diff_r = 0.002 sum_r = 0.418

avg_g = -0.197 diff_g = -0.082 sum_g =-0.125

avg_b = -0.055 diff_b = 0.299 sum_b =-0.073

이 예에서, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 함수(FSS, FSR, FL)가 사용된다. 이제 전술한 좌표와 매트릭스(M)를 사용하여, 임계치(th1, th2, th3)가 계산될 수 있다.

도 4에서, 타깃 디스플레이 흰색 포인트에 가장 가까운 타깃 디스플레이 컬러 삼각형의 변 중 하나 위에 있는 포인트가 청색-적색 축 위에 있는 것을 관찰할 수 있다. 위에서 주어진 타깃 디스플레이의 좌표 데이터를 사용하여, 이러한 포인트가 x=0.349, y=0.250인 좌표를 가진다는 것이 계산될 수 있다. 대응하는 포화도 값(S)은 0.564이고, 이는 제 1 임계치(th1)로서 사용된다.

또한 도 4에서, 대응하는 EBU 원색 포인트와 흰색 포인트 사이의 거리에 비해, 타깃 디스플레이 원색 포인트와 그것의 흰색 포인트 사이의 거리의 가장 큰 값이 적색에 관해 발생된다는 점이 관찰될 수 있다. 그러므로, EBU 표준에서 원색 포인트의 정의에 비해, 적색이 비교적 가장 높은 포화도를 가진다. 타깃 디스플레이의 적색 포인트는 x=0.524, y=0.330인 좌표를 가지고, 그것의 대응하는 포화도 값(S)은 0.805이며, 이 값은 제 2 임계치(th2)로서 사용된다.

본 명세서에서 사용된 모델에서, 제 3 임계치(th3)는 다음과 같이 계산된다.

여기서, 1.419는 매트릭스(M)의 가장 높은 행 합이고, 2.2는 감마 인자이다.

이제 소수의 RGB 입력 픽셀에 관해, 전술한 예에 따른 적응성 색역 맵핑 이후에 생기는 출력 픽셀 값이 주어지고, 설명된다. 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀 값이 정규화, 즉 적색, 녹색 및 청색의 최대값이 1과 같아진다는 점이 주목된다. 포화되지 않은 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀은 분수 값으로 표시된다.

a) 포화되지 않은 청색 픽셀 (R, G, B)_in = (0, 0, 0.3)

수학식(3)을 사용하면 포화도(S)=0.3이고, 휘도(L)=0.1이 된다. 이들 값은 모든 임계치 아래에 있어, 스케일=1, 로테이트=1 및 시프트=1이 된다.

이후 (R, G, B)_out = (0.072, 0, 0.329)가 된다. 이는 픽셀의 포화도가 증가하고 색조가 정정되어 일부 적색이 이 픽셀에 추가되는 것을 알 수 있다. 그 결과는 더 자연스럽게 보이는 청색이다. 위의 예에서, G_out은 실제로 음의 수여서, G_out이 0으로 클리핑 되었다는 점을 주목하라.

b) 포화된 청색 픽셀 (R, G, B)_in = (0, 0, 1)

포화도(S)=1이고, 휘도(L)=0.333이다.

이러한 포화 값은 제 1 임계치(th1)와 제 2 임계치(th2) 보다 크지만, 그 휘 도는 제 3 임계치(th3) 보다 아래에 있다. 그러므로 스케일=0이고 로테이트=0이므로, (R, G, B)_out = (0, 0, 1)인 것을 쉽게 알 수 있다. 이러한 픽셀은 처리되지 않고, 타깃 디스플레이의 청색 원색 포인트에서 렌더링된다.

c) 어두운 회색 픽셀 (R, G, B)_in = (0.3, 0.3, 0.3)

다시 포화도 및 휘도 값이 모든 임계치 아래에 있어, 스케일 = 1, 로테이트 = 1 및 시프트 = 1이 된다. 그 결과 출력 픽셀인 (R, G, B)_out = (0.425, 0.263, 0.278)이 된다. 이러한 회색 픽셀에 대한 녹색과 청색의 기여가 적색의 기여 증가를 위해 감소된 흰색 포인트 정정이 실행되었다. 이는 회색 픽셀의 청색을 띈 렌더링을 방지하고, 전반적인 엷은 인상을 감소시킨다.

d) 흰색 픽셀 (R, G, B)_in = (1, 1, 1)

포화도(S)는 0이고, 휘도(L)는 1이며, 따라서 스케일 = 1, 로테이트 = 1, 시프트 = 0이다. 그러므로 합 파라미터는 출력 픽셀 값에 기여하지 않고, 그 결과 출력 픽셀이 다시 흰색이 되는, 즉 (R, G, B)_out = (1, 1, 1)인 식으로, 평균 및 차이 파라미터가 서로 상쇄된다.

도 5의 제 2 실시예는, 완전한 색역 맵핑 매트릭스(M)를 저장하는 블록(245)을 제외하고는 제 1 실시예와 동일하다. 이는 광 감지기(550)에 연결된 혼합기(545), 제 1 매트릭스(M_T)를 저장하는 블록(552) 및 제 2 매트릭스(M_R)를 저장하는 블록(554)으로 대체되었다.

이러한 실시예는, 예컨대 반투과성 LCD 패널에서 사용하기에 유리하다. 제 1 매트릭스는 LCD 패널의 반사성 원색 포인트와 흰색 포인트를 특징으로 하고, 제 2 매트릭스는 LCD 패널의 투과성 원색 포인트와 흰색 포인트를 특징으로 한다.

주변 광 레벨이 낮으면, 뷰어는 주로 LCD의 투과 모드를 관찰하게 되고, 따라서 혼합기(545)는 제 2 매트릭스(M_R)와 같도록 매트릭스(M)를 배치한다. 하지만 직사 태양광과 같은 밝은 주변 광 아래에서는, 뷰어가 주로 LCD의 반사 모드를 관찰하게 되고, 따라서 혼합기(545)가 제 1 매트릭스(M_T)와 같도록 매트릭스(M)를 배치한다. 구름이 낀 하늘 아래에 있는 옥외 환경과 같은 중간 광 상태에서는, 혼합기(545)가 제 1 매트릭스(M_T)의 것과 제 2 매트릭스(M_R)의 것 사이의 값을 가진 매트릭스(M)를 생성한다. 주변 광 레벨은 광 감지기(550)에 의해 검출되어, 혼합기(545)에 옮겨진다.

대안적으로, 블록(552, 554)에 저장된 상이한 매트릭스는 상이한 흰색 포인트에 대응할 수 있다. 예컨대, 제 1 매트릭스는 8500K와 같은 차가운 흰색 포인트를 사용하여 계산될 수 있고, 제 2 매트릭스는 5000K와 같은 따뜻한 흰색 포인트를 사용하여 계산될 수 있다. 이후 혼합기(545)는 광 감지기에 결합돼서는 안 되고, 사용자 제어에 결합되어, 뷰어가 흰색 포인트를 제어할 수 있고 따라서 뷰어의 개인적인 선호도에 타깃 디바이스 위에서 렌더링된 이미지를 적응시키게 된다. 적응성 색역 맵핑이 이동 디바이스의 펌웨어에서 소프트웨어로 구현될 때, 사용자 제어는 사용자 메뉴에서의 메뉴 옵션으로서 바람직하게 배치된다.

흰색 포인트에 관한 사용자 설정이 혼합기(545)에 공급되고, 이러한 혼합기(545)는 블록(552)에 있는 제 1 매트릭스와 블록(554)에 있는 제 2 매트릭스로부터의 이러한 흰색 포인트에 따라, 매트릭스(M)를 생성한다.

도면은 개략적이고, 일정 비율로 작성되지 않았다. 본 발명이 바람직한 실시예와 함께 설명되었지만, 본 발명의 보호 범주는 본 명세서에서 설명된 실시예에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 오히려, 당업자에 의해 첨부된 청구항들의 범주 내에서 이루어질 수 있는 모든 변형예를 포함한다.

요약하면, 타깃 디바이스 위에서 컬러 이미지를 최적으로 렌더링하는 것을 가능하게 하는 컬러 이미지 데이터를 처리하는 방법이 제시된다. 이 방법은, 입력 픽셀의 적어도 컬러 포화도 값에 따라, 색역 맵핑의 양이 동적으로 적응되는 컬러 색역 맵핑 단계를 구체화한다. 바람직하게는 입력 픽셀의 휘도 값도 사용된다. 적응성 색역 맵핑은 포화도의 정정을 구체화하고, 바람직하게는 이미지 데이터의 색조와 흰색 포인트도 구체화한다. 입력 이미지의 크게 포화된 영역에서의 클리핑과 국부적인 세부 사항의 손실이 대부분 방지되면서, 타깃 디바이스의 색역이 가능한 최대로 사용된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 모바일 애플리케이션용 LCD 패널과 같은 타깃 디바이스 위에 디스플레이될 컬러 이미지 데이터를 처리하는데 이용 가능하다.

Claims

타깃 디바이스 위에 디스플레이될 컬러 이미지 데이터를 처리하기 위한 방법으로서,

- 소스 색역 내의 입력 픽셀 데이터를 수신하는 단계와,

- 상기 소스 색역으로부터 상기 타깃 디바이스와 연관된 타깃 색역으로의 상기 입력 픽셀 데이터를 맵핑하는 단계를 포함하고,

상기 맵핑의 양은 상기 입력 픽셀 데이터의 컬러 포화 값에 따라, 동적으로 적응되며,

복수의 미리 결정된 색역으로부터 타깃 색역을 구성하는 단계를 더 포함하는, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 단계들은 픽셀 주파수에서 반복되는, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 맵핑 단계는 상기 입력 픽셀 데이터의 색조 값을 수정하는 단계를 포함하는, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 맵핑의 양은 상기 입력 픽셀 데이터의 휘도 값에 따라 더 적응 가능한, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 4항에 있어서, 상기 맵핑 단계는 입력 픽셀 데이터의 흰색 포인트 정정을 포함하는, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 맵핑 단계는 소스와 타깃 색역의 특성에 의해 정의되는 맵핑 연산자로 상기 입력 픽셀 데이터를 처리하는 단계를 포함하고, 상기 맵핑 연산자는 상기 입력 픽셀 데이터의 컬러 포화 값에 따라 적응 가능한, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 6항에 있어서, 상기 맵핑 연산자는 상기 입력 픽셀 데이터의 휘도 값에 따라 더 적응 가능한, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 맵핑 연산자는 디바이스에 독립적인 CIE 컬러 공간을 거쳐, 출력 RGB 픽셀 데이터로의 3 ×3 매트릭스 변형 입력 RGB 픽셀 데이터에 의해 나타낼 수 있는, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 소스 색역은 EBU 컬러 공간인, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 미리 결정된 색역은 상이한 흰색 포인트와 연관되는, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 1항에 있어서, 상기 타깃 디바이스는 모바일 애플리케이션용 LCD 패널인, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
제 12항에 있어서, 상기 LCD 패널은 반투과 LCD 패널이고, 타깃 색역은 주변 광 레벨에 따라, 상기 반투과 LCD 패널의 반사 모드와 연관된 제 1 색역과, 상기 반투과 LCD 패널의 투과 모드와 연관된 제 2 색역으로 구성되는, 컬러 이미지 데이터 처리 방법.
타깃 디바이스 위에 디스플레이될 컬러 이미지 데이터를 처리하는 디스플레이 구동기로서,

- 소스 색역 내의 입력 픽셀 데이터를 수신하는 단계;

- 상기 소스 색역으로부터 상기 타깃 디바이스와 연관된 타깃 색역으로의 상기 입력 픽셀 데이터를 맵핑하는 단계; 및

복수의 미리 결정된 색역으로부터 타깃 색역을 구성하는 단계를 수행하고,

상기 맵핑의 양은 상기 입력 픽셀 데이터의 컬러 포화 값에 따라, 동적으로 적응되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 구동기.
타깃 디바이스 위에 디스플레이될 컬러 이미지 데이터를 처리하는 디스플레이 구동기를 포함하는 디스플레이 디바이스로서,

상기 디스플레이 구동기는,

- 소스 색역 내의 입력 픽셀 데이터를 수신하는 단계;

- 상기 소스 색역으로부터 상기 타깃 디바이스와 연관된 타깃 색역으로의 상기 입력 픽셀 데이터를 맵핑하는 단계; 및

복수의 미리 결정된 색역으로부터 타깃 색역을 구성하는 단계를 수행하고,

상기 맵핑의 양은 상기 입력 픽셀 데이터의 컬러 포화 값에 따라, 동적으로 적응되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 디바이스.
삭제