KR101348369B1

KR101348369B1 - 디스플레이 장치의 색 변환 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101348369B1
Application number: KR1020070115122A
Authority: KR
Inventors: 박주용; 박두식; 김윤태
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2014-01-07
Also published as: US20090122075A1; KR20090048982A; US8154563B2

Abstract

본 발명은 복수의 원색(multi-primary)을 가지는 디스플레이 장치의 색 변환 방법 및 장치에 관한 것으로, 입력 영상의 원색과 다른 색 좌표를 갖는 복수의 원색을 갖는 디스플레이 장치(MPD)에서 입력 영상의 채도 값에 기초한 변환 파라미터를 이용하여 색 변환을 수행함으로써, 재현성을 높임과 동시에 복수의 원색을 가지는 디스플레이 장치의 색 대역을 충분히 활용하는 효율적인 색 변환 방법 및 장치를 제안한다.

색 변환, 복수의 원색, multi-primary

Description

디스플레이 장치의 색 변환 방법 및 장치{Color conversion method and apparatus for display device}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 특히 복수의 원색(multi-primary)을 가지는 디스플레이 장치의 색 변환 방법 및 장치에 관련된다. 본 발명은 LCD, PDP 등 투과형 디스플레이 장치는 물론, OLED와 같은 자발광 시스템을 포함하는 부화소로 표현가능하고 화면 밝기를 조절할 수 있는 모든 디스플레이 장치에 적용할 수 있다.

일반적으로 디스플레이 장치는 3개의 원색(primary color)을 사용하나, 최근에는 4개 이상의 원색을 사용함으로써 디스플레이 장치가 표현할 수 있는 색 대역(color gamut)을 확장시키려는 시도가 있다.

기존의 3원색을 사용하는 RGB 디스플레이 장치보다 색 대역을 넓게 하기 위해 4개 이상의 원색을 사용함으로써 색 재현을 확장시킨 디스플레이 장치로서, 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(Multi-Primary Display: 이하 MPD로도 약칭한다)라고 일컫는다. 기존의 RGB 디스플레이 장치의 색 데이터를 새로운 원색 W(white)가 추가된 RGBW 디스플레이 장치의 색 데이터로 변환하는 경우가 대표적인 예이다.

일반적으로 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 경우 RGB의 값을 기초로 새로운 원색 W의 값을 추출하거나 결정하는 방식을 사용한다. 그러나 이러한 방식은 이론적으로 하나의 RGB조합을 두 개 이상의 RGBW조합으로 표시할 수 있는 가능성을 애초에 배제함으로써 원색의 수가 증가함에 따른 리던던시(redundancy)를 충분히 활용하지 못하는 문제점이 있다.

또한 RGBW의 원색이 RGB와 다른 색 좌표를 가진 경우 이를 일치시키기 위한 보정을 필요로 한다는 불편함이 따른다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 복수의 원색을 가지는 디스플레이 장치(MPD)의 효율적인 색 변환 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입력 영상의 원색과 다른 색 좌표를 갖는 복수의 원색을 갖는 디스플레이 장치(MPD)에서 입력 영상의 채도 값에 기초한 변환 파라미터를 이용하여 색 변환을 수행함으로써, 재현성을 높임과 동시에 복수의 원색을 가지는 디스플레이 장치의 색 대역을 충분히 활용하는 효율적인 색 변환 방법 및 장치를 제안한다.

보다 구체적으로 본 발명은, 디스플레이 장치의 색 변환 방법에 있어서, 입 력 영상을 분석하여 변환 파라미터를 결정하는 단계; 변환 파라미터를 기초로 색 변환을 위한 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하여 입력 영상의 색 변환을 위한 룩업테이블을 산출하는 단계; 및 산출된 룩업테이블을 입력 영상에 적용하여 색 변환을 수행하는 단계;를 포함하는 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 색 변환 방법을 제공한다.

여기서, 변환 파라미터를 결정하는 단계는, 입력 영상의 채도를 분석하여 고채도 영역의 비율 또는 저채도 영역의 비율에 기초하여 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하기 위한 변환 파라미터를 산출하는 것이 바람직하다.

이때 적어도 둘 이상의 룩업테이블은 타겟 디스플레이 장치와 가장 가까운 색을 표현하도록 구성한 제1 룩업테이블 및 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 모든 색 대역을 표현할 수 있도록 구성한 제2 룩업테이블을 포함하며, 룩업테이블을 산출하는 단계는, 변환 파라미터에 기초하여 고채도 영역의 비율이 상대적으로 높은 영상은 제1 룩업테이블의 적용비율을 높이고, 저채도 영역의 비율이 상대적으로 높은 영상은 제2 룩업테이블의 적용비율을 높이도록 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하는 것이 특히 바람직하다.

또한, 변환 파라미터를 기초로 영상의 전체 휘도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것이 특히 바람직하다. 즉, 전체 밝기를 조절하는 단계는, 산출된 룩업테이블이 제1 룩업테이블에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 많이 증가시기고, 제2 룩업테이블에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 적게 증가시키는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 다른 양상에 따르면 전술한 목적은, 디스플레이 장치의 색 변환 장치에 있어서, 입력 영상을 분석하여 변환 파라미터를 결정하는 파라미터 결정부; 변환 파라미터를 기초로 색 변환을 위한 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하여 입력 영상의 색 변환을 위한 룩업테이블을 산출하는 룩업테이블 산출부; 및 산출된 룩업테이블을 입력 영상에 적용하여 색 변환을 수행하는 룩업테이블 적용부;를 포함하는 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 색 변환 장치에 의해 달성된다.

또한, 변환 파라미터를 기초로 영상의 전체 휘도를 조절하는 휘도 조절부;를 더 포함하는 것이 특히 바람직하다.

본 발명은 기존의 RGB 데이터를 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)에 맞는 색 데이터로 변환하는 방법 및 장치를 제안한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 복수의 원색을 가진 출력 디스플레이 장치(MPD)의 원색에 대한 3차원 벡터의 선형조합으로 기존 RGB 데이터에서의 원색을 표현한다. 여기서 3차원 벡터는 XYZ 벡터 또는 CIELAB 벡터 등이 대표적이 예이나 이에 한정되지는 않는다. 이 경우 4개 이상의 3차원 벡터의 선형조합을 이용하여 3차원 벡터 하나를 표시하게 되므로 리던던시(redundancy)가 발생한다. 복수의 선택가능한 3차원 컬러 벡터 조합 중, 표현하고자 하는 타켓 컬러 벡터와의 거리를 최소화하도록 최적화하여 하나의 컬러 벡터 조합을 선택한다. 이에 따라 각 원색들을 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치가 표현할 수 있는 가장 가까운 컬러로 재현할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 임의의 색에 대한 3차원 벡터값을 제시하여 색 변환을 수행할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 원색의 개수와 색 좌표가 모두 다른 디스플레이 장치 사이에 데이터 변환을 한번에 수행할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어 adobe RGB 또는 sRGB와 같이 사용자가 원하는 색 좌표를 표현하는 복수의 원색(multi-primary) 조합을 얻을 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 방법을 이용하면, 임의의 RGB조합으로 이루어지는 색을 복수의 원색 조합으로 나타낼 수 있고, 룩업테이블(Lookup Table: 이하 LUT라 약칭한다)를 이용하여 각 노드들을 전술한 방법으로 변환함으로써 룩업테이블을 기반으로 하는 색 변환 시스템을 구축할 수 있다. 이에 따라, 기존 RGB 디스플레이 장치의 색을 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)에서 재현할 수 있다.

한편, 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)를 사용하는 목적은 채도나 휘도에서 기존 디스플레이 장치보다 이득을 보기 위함이고, 이를 달성하기 위해서는 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)가 표현할 수 있는 최대한의 영역을 색 변환 함수의 치역으로 설정할 필요가 있다.

그러나 일반적으로 휘도의 증가를 목적으로 하는 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 방식은 순색의 채도저하를 야기할 수 있다. 원색의 개수가 증가하면서 각 원색의 면적이 줄고 이에 따라 휘도도 함께 감소하기 때문이다. 감소한 휘도는 추가된 원색(예를 들면 W)으로 보완할 수 있다. 그러나 순색의 경우 추가된 원색을 이용하여 휘도를 보완하면 채도가 감소하게 되는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여 본 발명에서는 전술한 색 변환 방법으로 RGB 디스플레이 장치의 색을 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)에서 재현하되, 전체 밝기를 증가시켜줌으로 인해 휘도를 확보하는 방법을 제안한다. 즉, 복수의 매핑 방법을 절충하고 화면 전체 밝기를 적절히 증가시켜줌으로써, 영상 전체의 본래 휘도비를 유지하고 색 표현도 충실히 하면서 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)의 장점도 충분히 살릴 수 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)의 색 대역을 설명하기 위한 참고도이다.

도 1을 참조하면, 도면부호 300으로 표시한 영역이 사람이 지각할 수 있는 색 대역(gamut)을, 도면부호 400으로 표시한 영역이 기존의 3원색을 사용하는 디스 플레이 장치의 색 대역(TARGET 색 대역)을, 도면부호 500으로 표시한 영역이 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 색 대역(DEVICE 색 대역)을 각각 나타낸다.

도시된 바와 같이, 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치는 기존의 3원색을 사용하는 디스플레이 장치에 비하여 색 대역이 확장된다. 즉, 표준 색 데이터를 사용하는 기존의 디스플레이 장치의 색 대역(400)과 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 색 대역(500)은 서로 일치하지 않으므로, 표준 색 데이터를 그대로 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치에서 재현시키는 경우 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치가 표현할 수 있는 전체 색 대역을 충분히 활용할 수 없게 된다.

따라서, 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 확장된 색 대역을 충분히 활용하기 위해서는 입력되는 표준 색 신호의 색 대역과 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 색 대역이 매칭될 수 있도록 입력되는 표준 색 신호를 변환시키는 색 변환 과정이 필요하다.

본 발명은 기존의 RGB 데이터를 복수의 원색(multi-primary)을 가진 디스플레이 장치에 맞는 색 데이터로 변환하는 방법 및 장치를 제안한다.

이를 위하여 먼저, 입력 영상의 3차원 색 좌표(XYZ 또는 CIELAB 등) 값을 측정 또는 계산을 통해 구한다. 입력 영상의 3차원 색 좌표를 타겟 색 좌표(target XYZ)라고 부른다. 다음으로 타겟 색 좌표와 가장 가까운 색 좌표값을 형성하는 출력 데이터를 얻는다.

즉, 3차원 색 공간에서의 거리 차이를 최소화하는 최적화를 이용하여 하나의 입력색을 하나의 출력색으로 변환할 수 있다. 복수의 원색을 가지는 디스플레이 장 치에서는 하나의 3차원 색 좌표값을 얻기 위한 원색(primary)의 조합이 한 개 이상 나올 수 있기 때문이다. 이때 타겟 색 좌표와 색상, 밝기, 채도가 가장 유사한 조합을 선택하기 위한 최적화 과정을 통해 입력 데이터가 의미하는 색을 가장 가깝게 재현할 수 있다.

전술한 최적화 과정은 다음과 같은 수학식을 통해 표현할 수 있다.

여기서 x는 복수의 원색 조합값(아날로그의 경우는 0~1 범위의 값, 디지털의 경우는 0~255 범위의 값)을 의미한다.

는 x를 일반적인 3차원 색공간(예를 들어 XYZ, CIELAB 등)으로 변환하는 함수를,

는 타겟 색 좌표를

가 매핑하는 공간으로 변환한 값을 나타낸다.

와

는 x의 하단, 상단 바운드 값을 나타내며, h는 색상(hue) 값을 구하는 함수를,

는 타겟 색 좌표의 색상값을,

는 색상 오차의 허용값을 각각 의미한다.

수학식 1에 표현된 최적화 문제를 이용하면 상단과 하단이 바운드된 공간에서 색상이 허용오차 이내이면서 타겟 색 좌표와의 색 차이를 최소로 하는 복수의 원색 조합값을 얻을 수 있다.

그러나 실제 영상 데이터를 처리할 때 한 노드의 컬러값을 복수의 원색 조합 값으로 변환하기 위하여 매번 최적화문제를 푼다면 영상 데이터의 실시간 변환이 어렵다. 이를 해결하기 위하여 서로 다른 원색 조합(primary set)을 가지는 두 색 공간의 변환에는 룩업테이블(LUT)을 이용한 구간별 선형보간을 사용할 수 있다. 이 경우 룩업테이블의 노드에 해당하는 점들에 대하여 복수의 원색 조합값을 미리 구하면 이들의 선형보간을 이용하여 노드의 사이값들을 결정할 수 있다. 따라서 미리 결정된 모든 노드들에 대해 전술한 최적화 문제를 적용하여 복수의 원색 조합값들을 미리 구하여 놓는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 색 변환을 위한 룩업테이블 생성 장치(2) 구성의 일 예를 도시한다.

도 2를 참조하면, 룩업테이블 생성 장치(2)의 룩업테이블 생성부(90)는 타겟 원색을 장치 원색으로 변환하기 위한 복수의 룩업테이블(60)을 미리 생성한다. 이때, 생성된 복수의 룩업테이블(60)은 디스플레이 장치의 저장부(미도시)에 저장되어 후술하는 색 변환 장치(1)에서 사용된다. 룩업테이블 생성 장치(2)는 설계자의 의도에 따라 색 변환 장치(1)와 함께 디스플레이 장치에 구비될 수도 있고, 디스플레이 장치와는 별도의 장치로 구성될 수도 있다.

복수의 룩업테이블(60)은 3차원 색 공간에서의 거리 차이를 최소화하는 최적화를 이용하여 하나의 입력색을 하나의 출력색으로 변환하도록 매핑된 테이블로서, 입력색과 출력색의 색상(hue) 차이가 미리 정의된 허용범위 내에 포함되도록 최적화되는 것이 바람직하다. 3차원 색 공간은 XYZ 색 공간 또는 CIELAB 색 공간 등을 포함한다.

한편, 복수의 원색 조합을 사용하는 이유는 디스플레이 장치가 표현할 수 있는 색 대역을 넓히거나 또는 보다 밝은 디스플레이 장치를 구현하기 위해서이다. 여기서 보다 밝은 디스플레이 장치를 구현하기 위해 높은 휘도를 갖는 원색을 추가했을 때 추가된 원색은 채도가 낮을 확률이 높다. 높은 채도를 갖는 원색을 구현하기 위해서는 진한 컬러필터를 사용해야 하는데 이 경우 높은 휘도를 갖기 어렵기 때문이다.

밝은 디스플레이 장치를 구현하기 위한 복수의 원색 조합의 대표적인 예로 흰색을 원색으로 추가한 RGBW 디스플레이 장치가 있다. RGBW 디스플레이 장치의 경우 흰색을 원색으로 추가하여 휘도의 이득을 볼 수 있으나, 채도관점에서 불리하다.

예를 들어, R, G, B 모두를 가진 색 데이터의 경우 W가 추가됨으로써 밝기가 증가하고 채도가 감소하는 효과를 볼 수 있다. W의 추가로 인하여 R, G, B 원색의 면적이 감소하게 되어 휘도가 감소하며, 또한 W의 추가로 저채도 고휘도 바탕의 고채도 영역의 경우, 보다 커진 휘도차로 인해 실제 채도보다 낮은 채도로 보이는 시감적(視減的) 효과를 갖는다.

이를 보상하기 위하여 본 발명에서는 입력 영상의 채도 성분을 분석하고, 분석결과 고채도 영역이 많은 영상의 경우에는 W를 덜 쓰고 LCD의 백라이트 증가 등을 통해 영상의 전체 휘도를 증가시켜 보상하며, 분석결과 저채도 영역이 많은 영상의 경우에는 전체 밝기를 증가시키지 않는 대신 W를 많이 써서 밝기수준을 나타내는 방법을 사용한다. 이를 위하여 입력 영상의 분석결과에 기초한 변환 파라미 터(

)를 정의하고 이를 이용하여 룩업테이블을 보간하며 영상의 전체 휘도를 증가시킨다.

이하 설명의 편의를 위하여 두 종류의 룩업테이블을 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 다만, 후술하는 예는 본 발명의 일 실시예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 종류의 룩업테이블을 사용할 수 있다.

하나는 타겟 디스플레이 장치와 가장 가까운 색을 표현하도록 구성한 컬러 매칭 룩업테이블(Color Matching LUT: 이하 제1 룩업테이블이라 한다)이며, 다른 하나는 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 모든 색 대역을 충분히 표현할 수 있도록 구성한 풀 매핑 룩업테이블(Full Mapping LUT: 이하 제2 룩업테이블이라 한다)이다.

제1 룩업테이블(Color Matching LUT)은 타겟 RGB의 룩업테이블의 각 노드를 전술한 최적화 방법으로 색 변환하여 복수의 원색 조합값을 얻는 방법으로 생성할 수 있다.

제2 룩업테이블(Full Mapping LUT)은 타겟 RGB의 룩업테이블의 각 노드에서 R, G, B중 적어도 하나는 0인 점에 대해서는 제1 룩업테이블과 동일한 방법으로 대응점을 구하고, 그렇지 않은 경우에 대하여는 해당 노드와 색 좌표는 동일하고 휘도는 r 배가 되는 점을 타겟 색 좌표(target XYZ)값으로 놓고 전술한 최적화 문제를 풀어서 생성할 수 있다.

간단히 예를 들면, (R,G,B)=(255,32,32)인 점에 대해서는

로 두면, 해당 타겟 색 좌표보다

배 밝은 점과 가장 가까운 복수의 원색 조합값을 대응점으로 얻을 수 있다. 이러한 방법으로 구성된 제2 룩업테이블은 순색의 대응점이 제1 룩업테이블과 같으나 채도가 최대가 아닌 점은 제1 룩업테이블보다 밝은 값을 갖게 된다.

이하에서는 전술한 예를 바탕으로 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 원색을 가지는 디스플레이 장치(MPD)의 색 변환 장치의 구성을 구체적으로 살펴본다. 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 장치는, 복수의 룩업테이블(LUT)을 이용하여 보간된 룩업테이블(LUT)을 이용하여 색 변환을 수행하는 장치로서, 미리 준비된 복수의 룩업테이블을 보간하여 입력 영상에 맞는 룩업테이블을 산출하고 산출된 룩업테이블을 기초로 영상데이터를 변환하며 변환된 영상의 전체밝기를 조절한다.

도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 색 변환 장치 구성의 일 예이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 색 변환 장치(1)는 파라미터 결정부(10), 룩업테이블 산출부(20), 룩업테이블 적용부(30)를 구비한다. 나아가, 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 색 변환 장치(1)는 휘도 조절부(40)를 더 포함할 수 있다.

파라미터 결정부(10)는 디스플레이 장치로 입력되는 입력 영상을 분석하여 변환 파라미터를 결정한다. 즉, 파라미터 결정부는 입력 영상의 채도를 분석하여 고채도 영역의 비율 또는 저채도 영역의 비율에 기초하여 복수의 룩업테이블을 보 간하기 위한 계수로서, 변환 파라미터(

)를 결정한다.

입력 영상의 대부분이 고채도 영역인 경우 제1 룩업테이블(Color Matching LUT)을 주로 사용하는 것이 바람직하며, 입력 영상의 대부분이 저채도 영역인 경우에는 제2 룩업테이블(Full Mapping LUT)을 주로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 색 재현성을 향상시키면서 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 장점을 살리기 위함이다. 따라서, 입력 영상의 채도에 따라 색 변환을 위해 사용되는 룩업테이블의 적용 비율을 달리하기 위한 계수로서 변환 파라미터를 결정한다.

전술한 변환 파라미터를 결정하기 위한 방법의 일 실시예로 채도 히스토그램을 이용하는 경우를 들 수 있다. 채도 히스토그램 상에서 상위 n%에 해당하는 채도값을

이라 하면

로 정의한다. 이때

는

이 0이면 0,

이 최대 채도값이면 1의 값을 가지는 함수이다.

룩업테이블 산출부(20)는 파라미터 결정부(10)에서 결정된 변환 파라미터를 기초로 색 변환을 위한 복수의 룩업테이블을 보간하여 입력 영상에 알맞은 룩업테이블을 산출한다. 여기서 복수의 룩업테이블(60)은 타겟 RGB 디스플레이 장치와 가장 가까운 색을 표현하도록 구성한 제1 룩업테이블 및 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 모든 색 대역을 표현할 수 있도록 구성한 제2 룩업테이블을 포함하는 것이 바람직하다.

룩업테이블 산출부(20)는 변환 파라미터에 기초하여 고채도 영역의 비율이 상대적으로 높은 영상은 제1 룩업테이블의 적용비율을 높이고, 저채도 영역의 비율 이 상대적으로 높은 영상은 제2 룩업테이블의 적용비율을 높이도록 보간하여 입력 영상에 알맞은 룩업테이블을 산출한다. 이때 제1 및 제2 룩업테이블 외에 복수의 룩업테이블을 보간하여 입력 영상에 맞는 룩업테이블을 산출할 수 있으며, 본 실시예에 한정되는 것은 아니다. 다만, 설명의 편의를 위하여 제1 룩업테이블과 제2 룩업테이블을 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.

룩업테이블 산출부(20)는 파라미터 결정부(10)에서 결정된 변환 파라미터

를 기반으로 두 개 이상의 룩업테이블을 보간하여 입력 영상에 알맞은 룩업테이블을 산출한다. 제1 및 제2 룩업테이블에는 각각

부터

까지의 각 노드에 0~1 사이의 값이 할당되고,

인 경우,

과

노드에 해당하는 두 개의 룩업테이블의 값

의 선형조합으로 입력 영상에 알맞은 룩업테이블을 산출한다. 두 개의 룩업테이블을 이용하여 보간하는 경우를 가정하면, 각각의

값은 0, 1로 두고, 이면 (0:1)의 선형조합이므로 제2 룩업테이블(Full Mapping LUT)을,

면 (1:0)의 선형조합이므로 제1 룩업테이블(Color Matching LUT)을 산출한다.

이면 두 개의 룩업테이블 간에 선형 조합으로 입력 영상에 알맞은 룩업테이블을 산출한다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.

인 경우:

룩업테이블 적용부(30)는 산출된 룩업테이블을 입력 영상에 적용하여 색 변환을 수행한다.

이에 따라, 기존 RGB 디스플레이 장치의 색을 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)에서 재현할 수 있다. 즉, 입력 영상의 원색과 다른 색 좌표를 갖는 복수의 원색을 갖는 디스플레이 장치(MPD)에서 입력 영상의 채도값에 기초한 변환 파라미터를 이용하여 색 변환을 수행함으로써, 재현성을 높임과 동시에 복수의 원색을 가지는 디스플레이 장치의 색 대역을 충분히 활용하는 효율적인 색 변환 장치를 제공할 수 있다.

그러나 일반적으로 휘도의 증가를 목적으로 하는 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 방식은 순색의 채도저하를 야기할 수 있다. 원색의 개수가 증가하면서 각 원색의 면적이 줄고 이에 따라 휘도 도 함께 감소하기 때문이다. 감소한 휘도는 추가된 원색(예를 들면 W)으로 보완할 수 있다. 그러나 순색의 경우 추가된 원색을 이용하여 휘도를 보완하면 채도가 감소하게 되는 문제점이 있다.

이를 위하여, 휘도 조절부(40)는 변환 파라미터를 기초로 영상의 전체 휘도를 조절한다. 즉, 휘도 조절부는 보간된 룩업테이블이 제1 룩업테이블(Color Matching LUT)에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 많이 증가시기고, 제2 룩업테이블(Full Mapping LUT)에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 적게 증가시키는 방식으로 영상의 전체 휘도를 조절한다.

이를 수식으로 표현하면 최대 휘도 증가량을

라 할 때, 입력 영상에 알맞은 휘도 증가량은

로 정의할 수 있다.

이에 따라, 영상 전체의 본래 휘도비를 유지하고 색 표현도 충실히 하면서 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)의 장점도 충분히 살릴 수 있다.

이하, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 장치의 구성을 바탕으로 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 방법을 살펴본다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 방법을 설명하는 흐름도가 도시된다.

먼저, 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 색 변환을 위하여 입력 영상을 분석하여 변환 파라미터를 결정한다(S100). 이때 입력 영상의 채도를 분석하여 고채도 영역의 비율 또는 저채도 영역의 비율에 기초하여 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하기 위한 변환 파라미터를 산출하는 것이 바람직하다.

다음으로, 결정된 변환 파라미터를 기초로 색 변환을 위한 복수의 룩업테이블을 보간하여 입력 영상의 색 변환을 위한 룩업테이블을 산출한다(S110).

이때 복수의 룩업테이블은 타겟 디스플레이 장치와 가장 가까운 색을 표현하도록 구성한 제1 룩업테이블 및 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 모든 색 대역을 표현할 수 있도록 구성한 제2 룩업테이블을 포함하는 것이 바람직하다. 룩업테이블 산출부(20)는 변환 파라미터에 기초하여 고채도 영역의 비율이 상대적으로 높은 영상은 제1 룩업테이블의 적용비율을 높이고, 저채도 영역의 비율이 상대적으로 높은 영상은 제2 룩업테이블의 적용비율을 높이도록 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하여 입력 영상에 맞는 룩업테이블을 산출한다.

이제 산출된 룩업테이블을 입력 영상에 적용하여 색 변환을 수행한다(S120).

한편, 상기 변환 파라미터를 기초로 영상의 전체 휘도를 조절한다(S130). 이 때 휘도 조절부(40)는 산출된 룩업테이블이 제1 룩업테이블에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 많이 증가시기고, 제2 룩업테이블에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 적게 증가시키는 것이 바람직하다.

도 5 내지 도 7은 고채도, 무채도, 저채도 영상에서의 본 발명의 효과를 설명하기 위한 참고도이다. 도 5 내지 도 7은 각각 고채도, 무채도, 저채도 영상에서 제1 룩업테이블(Color Matching LUT)을 적용하여 색 변환한 결과와, 제2 룩업테이블(Full Mapping LUT)을 적용하여 색 변환한 결과, 그리고 본 발명에 따라 두 개의 룩업테이블을 변환파라미터를 이용하여 보간하여 색 변환한 후 전체 휘도를 조절한 결과를 비교하여 나타내고 있다.

먼저, 도 5를 참조하면, 고채도 입력 영상에 대하여 각 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과가 도시되어 있다. 고채도 영상의 경우에 제1 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과(컬러매칭모드)는 전체적으로 휘도가 낮고, 제2 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과(풀매핑모드)는 순색부분만 휘도가 낮다. 이를 보상하기 위해서 고채도 영상의 경우 본 발명에 따라 제1 룩업테이블을 적용하여 색 변환한 후 전체 밝기를 증가시킴으로써 전체적으로 휘도와 채도를 향상시킬 수 있다.

다음으로 도 6을 참조하면, 무채도 입력 영상에 대하여 각 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과가 도시되어 있다. 무채도 영상의 경우 제1 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과(컬러매칭모드)는 전체적으로 휘도가 낮고, 제2 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과(풀매핑모드)는 높은 휘도를 유지한다. 따라서, 무채도 영상의 경우 채도저하로 인하여 시감적 손실을 보는 부분이 없기 때문에 제2 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과(풀매핑모드)를 그대로 사용할 수 있다.

마지막으로 도 7을 참조하면, 저채도 입력 영상에 대하여 각 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과가 도시되어 있다. 무채도 영상의 경우 제1 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과(컬러매칭모드)는 전체적으로 휘도가 낮고, 제2 룩업테이블을 적용한 색 변환 결과(풀매핑모드)는 채도를 갖는 영역이 시감적으로 채도가 낮은 것으로 보이는 시감적 손실 부분이 발생한다. 이를 보상하기 위하여 두 개의 룩업테이블을 본 발명에 따라 적절히 보간한 결과를 이용하여 색 변환을 하고 보간한 정도에 맞게 전체 밝기를 증가시켜서 밝기와 채도를 향상시킬 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 입력 영상의 원색과 다른 색 좌표를 가지는 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치(MPD)에서 본래의 영상을 효율적으로 표현하는 방법이 제공된다.

즉, 룩업테이블을 기반으로 색 변환 과정을 거치되, 3차원 색 좌표를 기반으로 한 제1 룩업테이블을 적용한 방법(컬러매칭모드)을 이용함으로써 본래의 색과 가까운 색을 재현할 수 있으며, 또한 제2 룩업테이블을 적용한 방법(풀매핑모드)을 이용함으로써 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 특성을 충분히 살리면서 색 변환을 수행할 수 있다. 나아가, 입력 영상의 채도값에 기초한 변환 파라미터를 이용하여 두 방법을 보간하여 사용함으로써 컬러매칭모드의 낮은 휘도와 풀매핑모드의 낮은 채도를 서로 보완하여 효율적으로 휘도 및 채도를 재현할 수 있다. 또한, 변환 파라미터에 기초하여 영상의 전체휘도를 적응적으로 조절함으로써 고채도, 무 채도, 저채도 영상에 대해 각각 효과적인 밝기와 채도를 표현할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 색 대역을 설명하기 위한 참고도,

도 2는 본 발명에 따른 색 변환을 위한 룩업테이블 생성 장치 구성의 일 예,

도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 색 변환 장치 구성의 일 예,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 색 변환 방법을 설명하는 흐름도,

도 5 내지 7은 고채도, 무채도, 저채도 영상에서의 본 발명의 효과를 설명하기 위한 참고도이다.

Claims

디스플레이 장치의 색 변환 방법에 있어서,

입력 영상의 채도를 분석하여 변환 파라미터를 결정하는 단계;

상기 변환 파라미터를 기초로 색 변환을 위한 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하여 상기 입력 영상을 위한 룩업테이블을 산출하는 단계; 및

상기 산출된 룩업테이블을 상기 입력 영상에 적용하여 색 변환을 수행하는 단계;를 포함하고,

상기 적어도 둘 이상의 룩업테이블은 3차원 색 공간에서의 거리 차이를 최소화하는 최적화를 이용하여 하나의 입력색을 하나의 출력색으로 변환하도록 미리 생성되는 색 변환 방법.
디스플레이 장치의 색 변환 방법에 있어서,

입력 영상을 분석하여 변환 파라미터를 결정하는 단계;

상기 변환 파라미터를 기초로 색 변환을 위한 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하여 상기 입력 영상을 위한 룩업테이블을 산출하는 단계; 및

상기 산출된 룩업테이블을 상기 입력 영상에 적용하여 색 변환을 수행하는 단계를 포함하며,

상기 변환 파라미터를 결정하는 단계는,

상기 입력 영상의 채도를 분석하여 고채도 영역의 비율 또는 저채도 영역의 비율에 기초하여 상기 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하기 위한 변환 파라미터를 산출하는 색 변환 방법.
제2항에 있어서,

상기 적어도 둘 이상의 룩업테이블은 타겟 디스플레이 장치와 가장 가까운 색을 표현하도록 구성한 제1 룩업테이블 및 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 모든 색 대역을 표현할 수 있도록 구성한 제2 룩업테이블을 포함하며,

상기 룩업테이블을 산출하는 단계는, 변환 파라미터에 기초하여 고채도 영역의 비율이 높은 영상에는 제1 룩업테이블의 적용비율을 높이고, 저채도 영역의 비율이 높은 영상에는 제2 룩업테이블의 적용비율을 높이도록 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하는 색 변환 방법.
제1항에 있어서,

상기 변환 파라미터를 기초로 영상의 전체 휘도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색 변환 방법.
제4항에 있어서,

상기 적어도 둘 이상의 룩업테이블은 타겟 디스플레이 장치와 가장 가까운 색을 표현하도록 구성한 제1 룩업테이블 및 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 모든 색 대역을 표현할 수 있도록 구성한 제2 룩업테이블을 포함하며,

상기 전체 휘도를 조절하는 단계는,

상기 산출된 룩업테이블이 제1 룩업테이블에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 많이 증가시키고, 제2 룩업테이블에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 적게 증가시키는 색 변환 방법.
디스플레이 장치의 색 변환 장치에 있어서,

입력 영상의 채도를 분석하여 변환 파라미터를 결정하는 파라미터 결정부;

상기 변환 파라미터를 기초로 색 변환을 위한 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하여 상기 입력 영상의 색 변환을 위한 룩업테이블을 산출하는 룩업테이블 산출부; 및

상기 산출된 룩업테이블을 상기 입력 영상에 적용하여 색 변환을 수행하는 룩업테이블 적용부;를 포함하고,

상기 적어도 둘 이상의 룩업테이블은 3차원 색 공간에서의 거리 차이를 최소화하는 최적화를 이용하여 하나의 입력색을 하나의 출력색으로 변환하도록 미리 생성되는 색 변환 장치.
디스플레이 장치의 색 변환 장치에 있어서,

입력 영상을 분석하여 변환 파라미터를 결정하는 파라미터 결정부;

상기 변환 파라미터를 기초로 색 변환을 위한 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하여 상기 입력 영상의 색 변환을 위한 룩업테이블을 산출하는 룩업테이블 산출부; 및

상기 산출된 룩업테이블을 상기 입력 영상에 적용하여 색 변환을 수행하는 룩업테이블 적용부를 포함하며,

상기 파라미터 결정부는,

상기 입력 영상의 채도를 분석하여 고채도 영역의 비율 또는 저채도 영역의 비율에 기초하여 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하기 위한 변환 파라미터를 결정하는 색 변환 장치.
제7항에 있어서,

상기 적어도 둘 이상의 룩업테이블은 타겟 디스플레이 장치와 가장 가까운 색을 표현하도록 구성한 제1 룩업테이블 및 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 모든 색 대역을 표현할 수 있도록 구성한 제2 룩업테이블을 포함하며,

상기 룩업테이블을 산출부는, 변환 파라미터에 기초하여 고채도 영역의 비율이 높은 영상에는 제1 룩업테이블의 적용비율을 높이고, 저채도 영역의 비율이 높은 영상에는 제2 룩업테이블의 적용비율을 높이도록 적어도 둘 이상의 룩업테이블을 보간하는 색 변환 장치.
제6항에 있어서,

상기 변환 파라미터를 기초로 영상의 전체 휘도를 조절하는 휘도 조절부;를 더 포함하는 색 변환 장치.
제9항에 있어서,

상기 적어도 둘 이상의 룩업테이블은 타겟 디스플레이 장치와 가장 가까운 색을 표현하도록 구성한 제1 룩업테이블 및 복수의 원색을 가진 디스플레이 장치의 모든 색 대역을 표현할 수 있도록 구성한 제2 룩업테이블을 포함하며,

상기 휘도 조절부는, 상기 산출된 룩업테이블이 제1 룩업테이블에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 많이 증가시키고, 제2 룩업테이블에 가까울수록 변환 파라미터를 이용하여 영상의 전체 휘도를 적게 증가시키는 색 변환 장치.
삭제
제6항에 있어서,

상기 3차원 색 공간은 XYZ 색 공간 또는 CIELAB 색 공간을 포함하는 색 변환 장치.
제6항에 있어서,

상기 적어도 둘 이상의 룩업테이블은 입력색과 출력색의 색상(hue) 차이가 미리 정의된 허용범위 내에 포함되도록 최적화되는 색 변환 장치.