KR19980072857A - 영상표시기기의 채도 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 티브이를 시청할 때, 주위 밝기가 어두울수록 시청자가 느끼는 채도가 감소하는 것을 보정하기 위한 접근으로 주위 배경 밝기의 변화에 따른 시청자가 느끼는 채도의 정도가 달라지는 정도를 조사하고 이러한 채도 변화를 티브이 수신기 회로 감마 및 색 신호 이득을 조정하여 보정하는 기술에 관한 것이다.

종래의 기술에서 사용되고 있는 수상기의 디스플레이 감마는 대부분 2.6-2.8로써 수상기 각각의 디스플레이 감마에 대응하여 티브이 수상기의 밝기, 명암 및 색농도만을 조절하는 것은 실용적이지 못하다. 또한 시청자가 주위 배경의 밝기에 충분히 순응된 후의 주위 배경의 밝기에 따른 시청자가 느끼는 정확한 채도의 변화량을 고려하지 못 하였다.

본 발명은 주위 배경밝기의 변화에 따른 시청자가 느끼는 채도의 정도가 달라지는 정도를 조사하는 제 1단계와, 상기 채도 변화를 주위 밝기 정도를 세 가지로 구분(밝을 때, 어두침침할 때, 완전히 어두울 때)하여 주위 배경의 밝기에 적합한 시스템 감마가 되도록 수신기내의 회로 감마를 조정하는 제 2단계와, 상기의 시스템 감마 조정만으로도 부족한 채도 보정을 색차신호의 색신호 이득을 조정하여 재보정함으로서 시청조건이 달라도 시청자가 피사체의 원래의 채도에 가까운 채도를 느끼는 효과가 있다.

Description

영상표시기기의 채도보정장치

본 발명은 티브이를 시청할 때 주위 배경 밝기의 변화에 따른 시청자가 느끼는 채도의 정도가 달라지는 정도를 조사하고, 이러한 채도 변화를 티브이수신기 회로 감마 및 색 신호 이득을 조정하여 보정하는 기술에 관한 것이다.

티브이 모니터상에 정확한 색 재현을 하기 위해서는 일반적으로 송수신기 전체 즉, 카메라와 수상기 디스플레이 전체의 시스템 감마 Υs는 1이어야 한다.

그러나 시각 특성의 감마는 해상도나 주위 배경의 밝기에 의해서 영향을 받는다.

티브이 주위 배경의 밝기에 따른 시청자가 티브이 테스트 화면을 가장 자연스럽게 느끼도록 하는 송.수신기 시스템 감마는 실험에 의하면 주위 배경이 밝으면 시스템 감마를 1로 하고 어둠침침하면 1.2로 완전히 어두운 상태에서는 1.5로 하는 것이 좋다고 알려져 있다.

이와 같이 종래기술에 대하여 전반적으로 살펴보면 다음과 같다.

L.E.DeMarsh는 화면의 밝기가 20ftㆍL인 티브이 칼라 모니터를 주위 배경이 밝은 곳(25ftㆍL),어둠침침한 곳(3ftㆍL), 및 완전히 어두운 곳에 배치한 후 시청자로 하여금 티브이 테스트 화면이 가장 자연스럽게 보이도록 티브이 수상기의 밝기(brightness), 명암(contrast) 및 색농도(saturation)를 조정하는 실험을 하였다.

이 실험의 결과에 의하면 주위 배경이 밝으면 시스템 감마를 1로 하고 어둠침침하면 1.2로 완전히 어두운 상태에서는 1.5로 하는 것이 티브이를 볼 때 가장 자연스러운 것으로 나타났다.

이러한 결과는 시청자의 시각의 감마가 떨어지는 것을 보상하는 것에 기인하며, 또한 시스템 감마가 1보다 크면 신호적으로 채도가 높아지므로 주위 조명이 어두워짐으로 인한 시각적으로 느끼는 채도 감소량을 어느 정도 보상하기 때문이다.

종래 기술 및 본 발명에 대한 문헌

1. S.Herman, TheDesign of Television Color Rendition,J.of SMPTE, vol. 84,pp. 267-273,1975.

2. S. B. Novick,Tone Reproduction from Colour Television Systcms, J. British Kinematography Sound And Television, 51 : 342, 1969.

3. L. E. DcMarsh, Color Reproduction in Color Television, in M.Peason(ed), Proc. ISCC Conf Optimum Reproduction of Color, Williamsburg, Va., 1971.

4. C. J.Bartlcson. Change in Color Apprearance with Variations in Chromatic Adaptation, Color Res. Appl., Vol 4, pp. 119-138, Fall 1979.

5. G. Wyszecki and W. S Stile, Color Science, John Wiley Sons, 1982.

6. K, Blair Bonson and Jerry C. Whitaker, Telebision Englineering Handbook, McGraw-Hill, 1992.

상기와 같은 종래의 기술에서 주위 밝기에 적합한 티브이 수상기의 밝기, 명암, 및 색농도 등을 조절하였다.

그러나 현재 사용되고 있는 수상기의 디스플레이감마는 대부분 2.6-2.8로써 수상기 각각의 디스플레이 감마에 대응하여 티브이 수상기의 밝기, 명암 및 색농도 만을 조절하는 것은 실용적이지 못하다.

또한 시청자가 느끼는 정확한 채도의 변화량을 고려하지 못 하였다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 Bartleson의 실험을 통하여 주위 밝기에 따른 시청자가 느끼는 채도의 변화량을 조사하고, 수신기내에서 전압신호에 대하여 회로적으로 보정할 수 있는 회로 감마Υckt를 채용하여 시스템 감마를 조정하고, 부족한 채도량을 색차신호의 색신호 이득을 조절하여 변화된 채도를 보정하였다.

도 1은 본 발명 실현을 위한 구성도.

도 2는 Bartleson의 실험에 의한 주위 배경의 밝기에 따른 절대 채도.

도 3은 일반 가정의 조명 밝기에 따른 절대 채도.

도 4는 모의 실험에 사용한 형광체 및 기준 백색의 xy좌표.

도 5는 모의 실험에 사용된 샘플 색의 u'v'좌표.

도 6은 회로 감마의 가변에 의한 송수신 감마 특성.

도 7은 시스템 감마가 1.2일 때의 채도 변화.

도 8은 시스템 감마가 1.5일 때의 채도 변화.

도 9는 주위 조명 밝기의 변화에 따른 본 발명의 채도 오차 보정도.

도 10은 본 발명의 감마와 색 신호 이득에 의한 채도 오차 보정도.

도 11은 주위 조명이 어두침침해진 경우의 시스템 감마에 따른 회로 감마 조정만에 의한 색 농도 보정.

도 12는 주위 조명이 어두침침해진 경우의 시스템 감마에 따른 히로 감마 조정 및 색 신호 이득 조정에 의한 색 농도 보정.

도 13은 주위 조명이 완전히 어두워진 경우의 시스템 감마에 따른 회로 감마 조정만에 의한 색 농도 보정.

도 14는 주위 조명이 완전히 어두워진 경우의 시스템 감마에 따른 회로 감마 조정 및 색 신호 이득 조정에 의한 색 농도 보정.

도 15는 주위 배경 밝기에 따라 필요한 시스템 감마에 따른 회로 감마 및 채도 저하량을 보정하기 위해 필요한 색 신호 이득량.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 영상표시기기의 채도보정은 티브이를 시청할 때 주위 배경 밝기의 변화에 따른 시청자가 느끼는 채도의 달라지는 정도를 조사하는 제 1단계와, 상기 채도 변화를 주위 밝기 정도를 세가지로 구분(밝을 때, 어두침침할 때, 완전히 어두울 때 )하여 주위 배경의 밝기에 적합한 시스템 감마가 되도록 수신기내의 회로 감마를 조정하는 제 2단계와, 상기의 시스템 감마 조정만으로도 부족한 채도 보정을 색차신호의 색신호 이득을 조정하여 재보정하는 제 3단계로 이루어 진다.

상기 각 단계로 이루어진 방법을 수행하기 위한 구성은, 제 1단계에서 조사된 채도의 변화량을 도 1에 도시된 바와 같이 송신측에서 전송된 복합영상신호를 복조한 후 주위 밝기의 정도에 적합한 시스템 감마를 얻기 위해 전압 신호에 대하여 회로적으로 감마 보정하고, 부족한 채도 보정을 색차 신호의 색신호 이득을 조정하여 재보정하도록 구성된다.

즉, 피사체(1)의 영상신호(X,Y,Z의 3자극치 신호)를 변환수단(2)에서 색신호로 변환하고, 이 색신호를 보정수단(3)에서 감마보정한 다음 엔코더(4)를 통해서 합성 영상신호로 출력하며, 디스플레이 기기에서 합성 영상신호는 분리수단(5)에서 휘도신호와 칼라신호로 분리되고, 증폭수단(6)에서 주위 밝기(13)에 따른 증폭을 수행하여 복조수단(7)에서 색차신호를 복조하고 가산수단(8)에서 휘도신호와 가산되며, 보정수단(9)에서 회로적으로 감마보정되고, 또 보정수단(10)에서 픽쳐튜브 감마보정된 다음 변환수단(11)에서 3자극치 신호로 변환되어 디스플레이(12)된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 원리 및 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

Bartleson은 중심 테스트 자극을 1°시야로 하고 주위 배경을 30.4°시야로 한 상태에서 매 측정마다 밝기를 달리한 주위 배경의 관찰자를 20분 동안 순응시킨후 주위 배경의 밝기에 따른 관찰자가 느끼는 채도의 변화량을 실험하였다.

이때 주위 배경의 조명광은 연중 평균 주광의 스펙트럼 분포와 동일한 스펙트럼의 광원인 D65 로 하고 그 밝기를 달리 하였을 때 관찰자가 느끼는 테스트 색의 채도 변화를 도 2에 나타내었다.

도 2에서 주위 배경의 밝기가 1000cd/m2일 때 관찰자가 느끼는 테스트 색의 채도에 대하여 주위 배경의 밝기를 500cd/m2, 200cd/m2로 변화시켰을 때 관찰자가 느끼는 채도는 낮아짐을 알수 있다.

이러한 실험의 결과로 부터 Bartleson은 절대 채도(absolute saturation) (SL= 0.223L0.217)을 주위 배경의 밝기 L의 함수로써 나타내었다.

주위 배경의 임의의 밝기에서의 절대 채도란 주위 배경의 밝기가 1000cd/m2일 때 동일하게 느껴지는 채도를 나타낸다.

따라서 주위 배경의 임의의 밝기에서의 절대채도(SL= 0.223L0.217)에서 구한 SL값에 주위 배경의 밝기가 1000cd/m2일 때의 채도를 곱함으로써 구할 수 있다.

상기의 결과로 부터 일반 가정에서 티브이 주변의 배경 휘고(L)을 밝을 때 25ftㆍL(85.6cd/m2), 어둠침침할 때 3ftㆍL(10.3cd/m2) 및 완전히 어두울 때의 세가지 경우에 대해서 Bartleson에서 구한 절대 채도(SL= 0.223L0.217)를 주위 배경의 휘도가 1000cd/m2일 때의 채도와 비교한 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에서 주위 조명이 밝을 때의 기울기는 0.59이며 어둠침침할 때의 기울기는 0.37이므로 이로 부터 일반 가정에서 주위 배경이 밝은 상태에서 어둠침침한 상태로 되면 시청자가 느끼는 채도는(1-0.37/0.59)×100=37% 감소된다고 할 수 있다.

또한 완전히 어두울 때의 기울기는 0.29정도이므로 주위 조명이 밝은 상태에서 완전히 어두운 상태로 되면 시청자가 느끼는 채도는(1-0.29/0.59)×100=51% 감소되다고 할 수 있다.

그러므로 주위 배경이 밝을 경우에 시청자가 느끼는 채도의 정도를 20이라고 한다면 어둠침침해지면 12.6으로 감소하게 되고, 완전히 어두운 상태로 되면 9.8로 감소하게 된다.

따라서, 주위 조명이 밝은 상태에서 어두워짐으로 인하여 시청자가 느끼는 채도가 x% 감소하였다면 신호적으로 증가시켜야 할 채도량(SC=[x/100-x]×100%)이 주어진다.

상기 채도량(SC=[x/100-x]×100%)으로 부터 주위 배경이 밝은 상태에서 어춤침침한 상태로 될 경우, 신호적으로 채도를 증가시켜 31.8이 되도록 하면 시청자는 주위 조명이 밝은 상태에서와 같은 채도를 느끼게 된다.

또한 완전히 어두운 상태로 될 경우에 신호적으로 채도를 증가시켜 40.8이 되도록 하면 역시 시청자가 주위 배경이 밝은 상태에서와 같은 채도를 느끼게 될 것이다.

한편 시스템 감마의 변화에 따라서 티브이 디스플레이의 채도 변화를 알아보기 위하여 도 1에서와 같은 티브이의 송.수신 전체블럭 다이어그램 및 도 4에 제시된 형광체 좌표 및 D65 광원 사용하여 모의 실험을 하였다.

이때, 샘플 색은 u'v'좌표상에서 기준 백색의 좌표로 부터 NTSC 표준 100% 칼러바 신호에 대응하는 좌표까지를 등 간격으로 나누어 샘플 하였으며, 이를 도 5에 나타내었다.

샘플 색의 채도는 기준 백색의 좌표와 가장 가까운 곳으로 부터 각각 20, 40, 60 및 80%로 정의 하였다.

상기 실험을 위하여 도 1의 수신기 내에서 전압 신호에 대하여 회로적으로 보정할 수 있는 회로 감마 Υckt를 채용하여 시스템 감마를 조정하게 되면, 송,수신 전체의 시스템 감마(Υs=Υc×Υckt×Υd)를 나타낼 수 있다.

그러므로 카메라 감마가 0.45이고 디스플레이 감마가 2.8인 경우 시스템 감마가 1, 1.2, 및 1.5가 되도록 할려면 회로 감마는 각각 0.79, 0.95 및 1.19가 되어야 하며, 카메라 감마, 디스플레이 감마, 및 회로 감마의 가변범위를 도 6에 나타내었다.

상기 실험에서 회로 감마만을 조정하여 주위 조명이 어춤침침할 때 시스템 감마를 1.2로 하고, 완전히 어두울 때는 시스템 감마를 1.5가 되도록 하여 샘플 색을 재현한 결과는 도 7 및 도 8에서와 같다.

각각의 도에서 화살표의 꼬리 부분은 시스템 감마가 1일 때의 좌표이며 화살표의 머리부분은 도 7에서는 시스템 감마가 1.2일 때의 좌표를 나타내며 도 8에서는 시스템 감마가 1.5일 때의 좌표를 나타낸다.

상기 도 7 및 도 8에서 시스템 감마가 커지면 채도가 높아짐을 알수 있다.

이러한 채도의 증가 정도를 구하기 위해서는 기준이 필요한데, 만약 채도가 50%증가된다면 채도 20,40,60 및 80인 색은 각각의 채도가 30,60,90 및 120이 되어야 하지만, 채도 120은 실질적으로 존재하지 않으므로 구현이 불가능 하다.

또한 눈의 특성이 고채도 영역에서는 둔감한 것을 고려하여 본 발명에서는 민감한 저채도 영역인 20%에서의 보정을 기준으로 하였다.

기준 백색으로 부터 가장 가까운 채도 20%인 색에 대해서 채도의 변화량은 시스템 감마가 1.2 및 1.5로 되면 각각 24 및 30이 되어 시스템 감마가 1일 때 보다 각각 20% 및 50% 증가한다.

그러나 Bartleson의 실험으로 부터 티브이 시청 밝기에 따른 채도의 변화를 구하면 채도량(SC=[x/100-x]×100%)으로 부터 배경이 밝은 상태에서 어둠침침한 상태로 될 경우와, 완전히 어두운 상태로 도리 경우에 각각 신호적으로 채도를 증가시켜 31.8 및 40.8이 되도록 하여야 시청자는 주위 조명이 밝은 상태에서와 같은 채도로 느끼게 된다.

그러므로 주위 조명이 밝은 상태에서 어춤침침한 상태로 될 경우와 완전히 어두운 상태로 될 경우에 각각 시스템 감마만을 1.2 및 1.5로 보정하여서는 주위 배경이 어두워질 때 시청자가 느끼는 채도의 감소를 충분히 보상할 수 없다.

따라서 시스템 감마 증가로 인한 채도 증가분이 주위 배경 밝기에 따라 시각 특성에 의한 채도 저하량을 보상하지 못할 때는 색신호 이득을 적당히 증가시켜서 부족한 채도를 보상할 필요가 있다.

본 발명에서는 주위 배경의 밝기 상태를 세 가지로 구분(밝을 때, 어둠침침할 때, 완전히 어두울 때)하여 주위 배경의 밝기에 적합한 시스템 감마가 되도록 회로 감마를 조정한 후 그 때의 채도 변화량을 구하고, 부족한 양을 색신호 이득을 조정하여 재보정하는 방법을 제안하였다.

제안한 색 농도 보정 방법의 원리를 도 9에 나타내었다.

도 9에서 흰 점은 테스트 색으로서 주위 조명이 밝을 경우에 시청자가 느끼는 채도를 나타내고, 둥근 모양의 검은 점은 주위 조명이 어두워짐으로 인하여 시각적으로 느끼는 감소된 채도를 타나낼 때, 미리 감소될 양 만큼 신호적으로 보상하여 네모 모양의 검은 점의 채도를 발하게 한다.

이때, 신호적으로 미리 보상하여야 할 채도량은 주위 배경의 밝기 상태를 세가지로 구분(밝을 때, 어둠침침할 때, 완전히 어두울 때)하여 주위 배경의 밝기에 적합한 시스템 감마가 되도록 수신기내의 회로 감마를 조정한 후 그 때의 채도 변화량을 구하고, 부족한 양을 색 신호 이득을 조정하여 재보정하게 한다. 이를 도 10에 나타내었다.

주위 조명이 밝은 상태에서 어둠침침한 상태로 될 경우 시청자가 느끼는 채도를 샘플 색에 대하여 감마 조정만 한 경우와 제안한 방식에 대한 모의 실험의 결과를 도 11과 도 12에 나타내었다. 각각의 도에서 화살표의 꼬리 부분은 주위 조명이 밝을 경우에 시청자가 트꼈던 채도이고 화살표의 머리 부분은 어춤침침한 상태로 될 경우 시청자가 느끼게 되는 채도를 나타낸다.

여기서 도 11은 주위 조명이 밝은 상태에서 어춤침침한 상태로 될 경우 시각 특성을 고려하여 시스템 감마를 1.2로 했을 때 시청자가 느끼는 채도의 변화를 나타내었다.

이와 같이 회로 감마만의 조정으로는 주위 조명에 따른 시각 특성의 채도 오차를 충분히 보상해 줄 수 없음을 알수 있다.

도 12는 주위 조명이 밝은 상태에서 어둠침침한 상태로 될 경우 시각 특성을 고려하여 시스템 감마를 1.2로 하고 색 신호 이득을 1.34로 하여 보상한 경우 시청자가 느끼는 채도의 변화를 나타내었다.

도 12에서 고 채도 영역에서는 주위 조명에 따른 시각 특성의 채도 오차가 충분히 보상되지 않았다.

그러나 눈에 민감한 저채도 영역에서는 충분히 보상 가능하므로 실용상 거의 지장이 없을 것으로 판단된다.

또한 주위 조명이 밝은 상태에서 완전히 어두운 상태로 될 경우 시청자가 느끼는 채도를 샘플 색에 대하여 감마 조정만 할 경우와 제안한 방식에 대한 모의 실험의 결과를 도 13과 도 14에 나타내었다.

도 13은 주위 조명이 밝은 상태에서 완전히 어두운 상태로 될 경우 시각 특성을 고려하여 시스템 감마만을 1.5로 했을 때 시청자가 느끼는 채도의 변화를 나타내었다.

도 14는 주위 조명이 밝은 상태에서 완전히 어두운 상태로 될 경우 시각 특성을 고려하여 시스템 감마를 1.5로 하고 색 신호 이득을 1.39로 하여 보상한 경우 시청자가 느끼는 채도의 변화를 나타내었다.

이상의 실험 결과를 정리하여 티브이 주위 배경의 밝기에 따라 필요한 시스템 감마에 따른 회로 감마 및 채도 저하량을 보정하기 위해 필요한 색 신호 이득을 정리하여 도 15에 나타내었다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 티브이를 시청할 때 주위 밝기가 어두울수록 시청자가 느끼는 채도가 감소한다는 근거로 주위 배경 밝기의 변화에 따른 시청자가 느끼는 채도가 달라지는 정도를 Bartleson의 모델을 이용하여 계산하고, 주위 조명광의 밝기 정도를 세가지로 구분하여 그에 적합한 시스템 감마가 되도록 수신기 내에서 회로적으로 감마를 조정한 후 부족한 채도 보정을 색 신호 이득을 조정하여 채도를 재보정함으로서 시청자가 피사체의 원래의 채도에 가까운 채도를 느낄 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 영상표시기기주변의 밝기를 감지하는 감지하는 수단과, 밝기감지수단의 출력에 대응한 채도보정데이타를 기억하고 있는 기억수단과, 상기 밝기감지수단의 감지출력에 대해 상기 기억수단으로부터 보정테이타를 읽어와 채도보정데이타를 출력하는 제어수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 영상표시기기의 채도보정장치.
2. 제 1항에 있어서, 보정데이타는 감마조정값인 것을 특징으로 하는 영상표시기기의 채도보정장치.
3. 제 1항에 있어서, 보정데이타는 색신호이득제어값인 것을 특징으로 하는 영상표시기기의 채도보정장치.