KR20040067959A - 투영화상 표시 방법, 화상 컬러-보정 방법 및 디스플레이장치 - Google Patents

투영화상 표시 방법, 화상 컬러-보정 방법 및 디스플레이장치 Download PDF

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Abstract

소망화상의 화상 데이터를 제공하는 단계(36)와, 소망화상을 표면으로 투영하여 반사화상을 생성하는 단계(42)와, 반사화상을 화상 데이터와 비교하여 식별된 차이를 결정하는 단계(50)와, 투영화상을 개량하여 식별된 차이를 감소시키는 단계(60)를 포함하는 투영화상의 컬러-보정 방법이 개시된다.

Description

투영화상 표시 방법, 화상 컬러-보정 방법 및 디스플레이 장치{CORRECTION OF A PROJECTED IMAGE BASED ON A REFLECTED IMAGE}
본 발명은 일반적으로는 프로젝터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 투영화상을 표시하는 방법, 화상 컬러-보정 방법 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
이미지 프로젝션 시스템은 정지 화상 또는 동화상을 확대하거나, 다수 혹은 소수의 청중이 화상을 동시에 관람할 수 있게 하는 데 사용될 수 있다. 시스템을 구동하는 데 사용되는 프로젝션 장치 및 개인용 컴퓨터가 모두 점점 더 소형화되고 휴대가 편리해짐에 따라, 이전에는 이용하기 곤란했던 장소에서 정교한 시각적 프레젠테이션(presentation)이 가능해지고 있다. 현대의 프로젝션 장비는 파워 소켓(power socket)만을 필요로 하고 있지만, 유감스럽게도, 대부분의 장소에는 알맞은 프로젝션 면이 없을 수 있다. 그러나, 프로젝션 스크린을 지니고 다니는 것은 현대의 프로젝션 장치의 이동성을 떨어뜨릴 수 있다. 다른 방안(화상을 약하게 착색된 벽에 투영)은 프레젠테이션의 컨텐츠를 손상시킬 수 있다. 따라서, 능동적으로 프로젝션의 컬러 특성을 보상하는 프로젝션 시스템이 요망된다.
소망화상의 화상 데이터를 제공하고, 소망화상을 표면에 투영하여 반사화상을 생성하고, 반사화상을 화상 데이터와 비교하여 식별된 차이(observed difference)를 결정하고, 투영화상을 개량하여 식별된 차이를 감소시키는 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 시스템의 등축도(isometric view),
도 2는 도 1의 디스플레이 시스템의 개략도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 투영화상을 컬러-보정(color-correct)하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 프로젝터 16 : 디스플레이 표면
18 : 컴퓨터 20 : 라이트 엔진
24 : 메모리 30 : 광학소자
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이 시스템이 통상적으로 참조 번호(10)로 나타내어진다. 상세히 말하면, 도 1은 디스플레이 표면(16)에 화상(14)을 생성하는 데 적합한 프로젝터(12)를 포함하는 디스플레이 시스템을 도시한다. 프로젝터(12)는 일반적으로, 랩탑 컴퓨터(18)로서 도 1에 나타낸 화상 데이터의 소오스에 연결된다. 이와 같이, 프로젝터(12)는 컴퓨터(18)로부터 수신된 화상 데이터로부터 얻어지는 화상(14)을 디스플레이 표면(16)에 투영하도록 구성될 수 있다.
프로젝터는 디지털 프로젝터 또는 다른 적합한 프로젝션 장치의 형태를 취할 수 있다. 많은 종류의 프로젝션 시스템이 본원의 목적에 적합할 수 있음이 이해되어야 한다. 프로젝터 자체는 디지털 오버헤드 프로젝터(digital overhead projector), 액티브 액정 디스플레이 (LCD) 프로젝션 장치 및 마이크로미러-기반 프로젝션 장치(micromirror-based projection device)를 포함하지만, 이것으로 제한되지는 않는다. 화상 프로젝터에 의해 투영되는 화상은 정지 화상 또는 동화상을 포함할 수 있다. 본원에서, 정지 화상 및 동화상은 모두 간단히 투영화상이라고 지칭될 것이다.
프로젝터(12)는 일반적으로 라이트 엔진(light engine)(20)을 포함한다. 라이트 엔진(20)은 일반적으로 빛의 방향을 정하고 빛을 디스플레이 표면(16)으로 전송하여, 컴퓨터(18)로부터 수신된 화상 데이터로부터 얻어져 화상 데이터에 대응하게 되는 투영화상을 생성하게 한다. 라이트 엔진(20)은 디스플레이 표면(16)을 광학적으로 어드레스하도록 적응된 단일 백색광원 (머큐리 램프, 플라즈마 램프, 백열 램프 등) 및/또는 백색 또는 단색광원(발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드 등)을 포함하는 임의의 적합한 조명원(illumination source)을 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터(12)는 광학소자(optics), 공간 광 변조기(spatial light modulator), 스캐닝 미러(scanning mirror), 포커싱 장치(focusing device), 컬러 발생 장치(color generation device), 제어기 등을 포함하여, 디스플레이 표면상에서의 다중-컬러 화상의 생성을 조절할 수도 있다.
도 2에 개략적으로 도시한 바와 같이, 또한 디스플레이 시스템(10)은 화상 데이터 소오스(18)로부터 화상 데이터를 수신하고, 화상 데이터를 라이트 엔진(20)을 구동하는 데 적절한 커맨드(command)로 변환하도록 구성되는 프로세서(22)를 포함할 수 있다. 프로세서(22)는, 도시한 바와 같이 프로젝터(12)에 포함되거나, 프로젝터에 연결된 독립적인 프로세서일 수 있다. 프로세서(22)는 교정 정보(calibration information), 컬러 정보 및 프로세서(22)에서 필요로 하는 기타 정보와 같은 데이터를 일시적으로(또는 긴 기간 동안) 기억하는 메모리(24)와 통신하여, 프로젝터(12)를 운영한다.
화상 데이터 소오스(18)는 노트북 컴퓨터, 개인용 휴대정보 단말기와 같은 개인용 컴퓨터, 또는 파일 서버와 같은 메인프레임 컴퓨터일 수 있으나, 제한사항은 아니다. 화상 데이터 소오스와 프로젝터 프로세서 사이의 데이터 커넥션은 고정배선(hardwire) 커넥션이거나, 또는 무선 데이터 커넥션일 수 있다. 근거리 정보통신망(local area network) 또는 광역 정보통신망(large area network)에서, 데이터커넥션이 고정배선 커넥션일 경우, 고정배선은 케이블일 수 있다. 또는, 데이터 커넥션은 변조된 방사물(modulated radiation), 일반적으로는, 적외선 또는 무선(RF) 신호를 이용하는 무선 커넥션일 수도 있다. 또는, 프로젝터(12)는, 예를 들어, 메모리(24)를 사용하는 프로젝터에 의해 내부적으로 저장되는 화상 데이터로부터 투영화상을 생성하여 외부 데이터 소오스와의 커넥션을 불필요하게 할 수 있다. 유사하게, 프로젝터(12)가 디스크 드라이버 또는 다른 보조 메모리 장치를 포함하여 화상 데이터가 프로세서(22)에 의해 직접적으로 수신되게 할 수도 있다.
프로세서로부터의 커맨드에 대한 응답으로, 라이트 엔진(20)은 일반적으로 투영화상(26)의 형태로 가시광의 방향을 정하고 디스플레이 표면(16)으로 전송하여, 반사화상(28)을 생성하며, 반사화상(28)은 미러화상으로써 투영화상에 근소하게 관련된다. 그러나, 이러한 관계는 라이트 엔진(20)이 프로젝터에 의해 수신된 화상 데이터에 의해 정의된 컬러 특성을 완벽하게 생성하고, 디스플레이 표면(16)이 완벽하게 중성적인 반사하는 디스플레이 표면이라는 것을 전제로 한다. 이것은 모든 경우에 반드시 그러한 것도 아니다.
여기에서 사용된 바와 같이, 컬러 특성은 화상의 모든 부분 또는 일부분의 색상(hue), 강도(intensity) 및 명도(brightness)를 포함할 수 있다. 이러한 컬러 특성은 특정 컬러 스페이스의 좌표를 참조하여 표시되고 올바르게 정의될 수 있다. 컬러 스페이스는 일반적으로 컬러 정보를 수치적으로 설명하고 또는 도식적으로 구상할 수 있게 하는 수학적 구성물이다. 각종 컬러 스페이스는 그 중에서도 색상(hue), 명도(lightness), 휘도(brightness), 명도(value),반사도(reflectance), 선명도(vividness), 채도(saturation) 또는 색도(chroma)와 같은 컬러 값을 참조할 수 있다.
컬러 스페이스 중에서, 이러한 선택된 컬러 스페이스는 HVC(먼셀) 컬러 스페이스, RGB 컬러 스페이스, HSV 컬러 스페이스, HSL 컬러 스페이스, YCC 컬러 스페이스, XYZ 컬러 스페이스, L*a*b*컬러 스페이스, L*u*v*컬러 스페이스, Lhs 컬러 스페이스, Lhc 컬러 스페이스, YXY 컬러 스페이스, CMY 컬러 스페이스, 또는 CMYK 컬러 스페이스를 포함할 수 있다. 이들 컬러 스페이스는 일반적으로, 선택된 컬러 스페이스에 대해 다음의 표 1에 제시한 바와 같이, 선택된 컬러 값을 정의하는 독립 축의 사용으로 특징지어진다.
화상 파일에 저장된 컬러 데이터는 선택된 컬러 스페이스에서의 좌표를 참조하여 정의될 수 있다. 특정 컬러 스페이스에서의 좌표는 일반적으로 적절한 수학적 변환치를 사용하여 다른 컬러 스페이스에서의 좌표로도 변환될 수 있다. 프로젝션 장치가 일반적으로 적색광, 청색광 및 녹색광의 적절한 조합(추가적인 컬러 조합)을 투영하여 소망 컬러를 생성함에 따라, 프로젝터로 전송되는 화상 데이터는 RGB컬러 스페이스에서의 컬러 정보를 포함하거나, 또는 라이트 엔진에 의해 투영화상이 생성되기 전에 RGB 컬러 스페이스로 변환될 수 있다.
상술한 바와 같이, 이상적인 라이트 엔진은 화상 데이터에 의해 정의된 컬러 특성에 정확하게 일치하는 컬러 특성을 갖는 투영화상을 생성할 수 있어야 한다. 유사하게, 이상적인 디스플레이 표면은 화상 데이터에 의해 지정된 컬러 특성을 갖는 반사화상을 생성해야 한다. 그러나, 실질적으로, 반사화상(28)의 컬러 특성은 프로젝터가 수신하는 화상 데이터에 의해 정의된 컬러 특성과는 탐지 가능할 정도로 상이할 수도 있다. 이러한 차이를 유발하는 원인은, 예를 들어, 라이트 엔진(20)에 대한 커맨드로의 화상 데이터 변환 시의 에러, 라이트 엔진 동작 시의 고장 또는 결함, 프로젝터의 광 경로 결함, 및/또는 색채 상으로 중간색이 아닌 디스플레이 표면에서의 반사화상을 포함할 수 있다. 하나 이상의 이러한 요인으로 인해 가능한 결과는 반사화상(28)의 컬러 특성이 화상 데이터에 의해 지정된 것들과는 탐지 가능할 정도로 상이할 수 있다는 것이다.
예를 들어, 디스플레이 표면은 노란 색조와 같이 비중성적인 표면 컬러를 띨 수 있다. 이러한 디스플레이 표면으로 백색광을 투영하면, 벽의 안료가 입사되는 백색광의 노란 색이 아닌 파장의 일부를 흡수하고 노란색 파장을 과다하게 반사함에 따라, 노란 색조를 띠는 반사화상을 생성할 것이다. 이러한 경우의 최종 결과는 원래의 화상 데이터에 의해 지정되었던 것보다 더 큰 노란색 성분을 포함하는 반사화상일 수 있다.
더욱 복잡한 예를 들어, 디스플레이 표면은 예를 들어, 벽지 도안에 나타날수 있는 것과 같은 하나 이상의 무늬를 포함할 수 있다. 이러한 비균질 디스플레이 표면으로의 화상 투영은 만족스럽지 못한 반사화상을 생성하며, 이러한 가시적 무늬의 존재는 관람자가 투영화상의 컨텐츠에 집중하지 못하게 만들 수도 있다.
디스플레이 표면의 컬러를 보상하기 위해, 디스플레이 시스템(10)은 라이트 엔진(20)의 출력이 디스플레이 표면의 컬러 특성을 적어도 부분적으로 보상하도록 개량하게 하는 피드백 시스템을 포함한다. 반사화상과 소망화상 사이의 탐지가능한 차이점을 식별하기 위해, 피드백 시스템은 일반적으로 반사화상과 화상 데이터에 의해 정의된 바와 같은 소망화상을 비교하도록 구성될 수 있다. 일단 탐지가능한 차이점이 식별되면, 투영화상은 식별된 탐지가능한 차이를 적어도 부분적으로 보상할 수 있도록 개량될 수 있다.
피드백 시스템은 프로젝터(12)에 내장되거나, 프로젝터(12)에 연결된 개별적인 장치에 내장될 수 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 프로젝터는 반사화상의 광학 특성을 탐지하도록 구성된 광학소자(30)를 포함할 수 있다. 광학소자(30)는 센서를 포함할 수 있으며, 센서는 반사화상의 컬러 특성을 탐지하도록 구성될 수 있다. 일반적으로, 광학소자는 카메라를 포함하지만, 소망 컬러 특성을 탐지할 수 있는 센서라면 본원의 목적에 적합한 센서이다. 광 센서는 전하 결합 소자(CCD), 포토다이오드 또는 다른 감광 소자일 수 있다.
광학소자는 프로젝터 자체에 내장되거나, 또는 프로젝터와는 별개의 것으로서 프로젝터에 연결될 수 있다. 광학소자가 프로젝터와는 별개인 경우, 광학소자는 실질적으로는 프로젝터에 매우 가깝게 위치하는 카메라일 수 있고, 임의의 각도에서 반사화상을 보기 때문에 유발될 수 있는 화상의 왜곡을 최소화할 수 있다.
프로젝터 내에 있다 해도, 광학소자는 광학소자와 반사화상의 조망 영역의 차이를 최소화할 수 있도록 설치된다. 사실상, 디지털 화상 프로젝터와 광학소자는 프로젝션 및 화상 감지에 모두 동일한 광학소자(optics)를 활용할 수 있다. 이것은 예를 들어, 디지털 프로젝터의 광 경로에 빔스플리터(beamsplitter)를 설치함으로써 수행되어, 프로젝터의 라이트 엔진에 의해 생성된 투영화상이 빔스플리터를 통과하게 하는 반면, 디스플레이 표면으로부터 반사된 빛의 일부는 빔스플리터에 의해 반사되어 광학소자로 방향을 정하게 한다. 프로젝션 및 화상 감지용 렌즈의 단독 세트의 사용은 디스플레이 시스템의 셋업을 단순화하고, 또한 광학소자의 교정을 용이하게 할 수도 있다.
일단 광학소자가 반사화상의 컬러 특성을 탐지 및/또는 기록하면, 디스플레이 시스템은 반사화상과 화상 데이터를 비교할 수 있다. 많은 방법과 계획이 반사화상과 수신된 화상 데이터 사이의 의미있는 비교를 수행하기 위해 채용되고 있으나, 일실시예에서, 특정 서브유닛(또는 서브유닛)의 컬러 특성을 비교하기 위해 특정 화상 데이터를 다수의 화상 서브유닛으로 분할함으로써, 분석이 용이하게 될 수 있다. 서브유닛의 실질적인 개수를 엄밀하게 정할 필요는 없지만, 계산 속도 또는 결과적인 컬러 보정의 품질을 위해 선택될 수도 있다. 예를 들어, 화상 데이터를 작은 서브유닛으로 분할하면 컬러 보정의 정확성 및 보정화상의 해상도를 개선할 수 있는 반면, 데이터 처리가 느려지게 되어 리프레시(refresh) 속도 및 특히 주목할 만한 동화상의 특성을 저하시킨다. 반대로, 화상 데이터를 큰 서브유닛(그러므로, 상대적으로 적은 수의 서브유닛)으로 분할하면 처리 시간을 증가시킬 수 있으나 적용되는 보정 인자의 해상도가 낮을 수도 있기 때문에, 불량한 컬러 보정을 초래할 수 있다. 만족할 만한 컬러 보정 및 적절한 처리 시간은 필수적인 컬러 비교 및 컬러 보정 동작 수행을 위한 전용 다중 고속 병렬 프로세서를 사용하여 이루어질 수도 있다. 이러한 처리 시스템의 사용은 실시간 컬러 보정을 수행할 수 있게 한다.
화상 데이터가 예를 들어, 100개의 서브유닛 ×100개의 서브유닛의 어레이(array)로 분할되어, 10,000 개의 개별 화상 세그먼트를 생성하게 된다. 개시된 컬러 보정 프로세스를 구현하기 위해 선택되는 서브유닛의 개수는 주어진 프로젝터에서 이용할 수 있는 속도 및 처리 능력에 따라 제한될 수 있으며, 적합한 계산 수단으로, 화상 데이터가 640 ×480 서브유닛(307,200 세그먼트) 또는 1,600 ×1,200 서브유닛(1,920,000 세그먼트) 정도의 더 큰 어레이로 분할할 수도 있음을 이해해야 한다.
일단 화상 데이터가 분할되면, 프로세서는 각 서브유닛의 평균 컬러 값을 추출할 수 있다. 일반적으로, 추출된 컬러는 그 서브유닛의 평균 컬러 강도를 나타내는 선택된 컬러 스페이스의 수치에 대응한다. RGB 컬러 스페이스를 이용하는 예를 들면, 선택된 서브유닛이 전체 서브유닛에 대한 평균 적색 값, 평균 녹색 값 및 평균 청색 값을 갖는 것을 알 수 있다. 평균 컬러 강도는 서브유닛 영역 전체에서 산출된 컬러 강도의 산술적 평균을 취함으로써 결정될 수도 있다. 예를 들어, 10개의 화소를 포함하는 화상 데이터의 선택된 서브유닛을 취하자. 만일 서브유닛 화소의절반이 RGB 컬러 스페이스에서의 컬러 값 (R,G,B)=(100,100,200)을 갖고 서브유닛 화소의 절반이 컬러 값(R,G,B)=(200,100,150)을 갖는다면, 서브유닛의 평균 적색 강도가 서브유닛에 대한 평균에 의해 얻어지며, 선택된 서브유닛의 평균 산출 컬러 값(R,G,B)=(150,100,175)을 갖게 된다.
평균 컬러 값이 특정 컬러 스페이스에 의해 결정되지 않으며, 유사한 계산법이 다른 좌표 시스템에서도 수행될 수 있음이 이해되어야 한다.
유사하게, 평균 컬러 값은 화상 데이터의 각 서브유닛에 대해 추출될 수 있고, 이러한 평균 값은 메모리(24)에 저장될 수 있다. 원 화상 데이터는 라이트 엔진으로 투영화상을 생성하는 데 사용될 수 있다. 그러면, 광학소자(30)는 생성된 반사화상을 탐지할 수 있다. 또한, 반사화상의 컬러 특성이 메모리(24)에 저장될 수 있다. 프로세서(22)가 반사화상의 컬러 특성과 산출된 평균 컬러 값을 의미 있게 비교하도록 하기 위해서, 탐지된 반사 컬러 특성이 원 화상 데이터의 서브유닛에 일반적으로 대응하는 서브유닛으로 분할될 수도 있다. 즉, 반사화상에 대해 탐지된 컬러 데이터는 화상 내의 동일 번호, 상대적인 크기 및 상대적인 위치로 분할될 수 있다. 그러면, 상기 평균 화상 데이터 컬러 강도의 산출과 유사하게, 각 반사 서브유닛에 대한 평균 컬러 강도가 산출될 수 있다.
프로세서(22)는 각 반사 서브유닛의 평균 컬러 강도와 대응 화상 데이터 서브유닛의 산출된 평균 컬러 강도를 비교할 수 있다. 반사 서브유닛이 산출된 평균 컬러 강도와 다른 평균 컬러 값을 나타내는 경우, 프로세서는 이러한 탐지 가능한 차이를 나타내는 각 서브 유닛에 대한 화상 데이터에 보정 인자를 적용할 수 있다.
보정이 적용되지 않는 소정 임계 차이 값이 있을 수 있음이 이해되어야 한다. 반사화상 컬러와 산출된 화상 컬러가 약간만 다른 경우, 예를 들어, 평균 뷰어(average viewer)의 탐지 임계치보다 작은 양만 다른 경우, 투영화상의 보정이 불필요하게 되어 적용될 필요가 없을 수 있다.
보정이 필요한 경우, 보정 인자는 프로젝션 값, 즉, 투영화상을 생성하는 데 사용되는 하나 이상의 파라미터에 적용될 수도 있다. 예를 들어, 보정 인자는 데이터 소오스(18)로부터 수신된 화상 데이터에 적용되어, 화상 데이터에서 정의된 컬러 값이 소망화상과 반사화상 사이의 차이를 감소시키도록 개량되게 할 수 있다. 또는, 보정 인자는 라이트 엔진으로의 명령(instruction)에 대응하는 화상 데이터로부터 얻어지는 특정 라이트 엔진 커맨드에 적용되어, 특정 화상을 투영할 수 있다. 또 다른 방안으로, 보정 인자는 라이트 엔진에 의해 수신된 특정 커맨드와 별개로 라이트 엔진의 동작 파라미터에 직접 적용되어, 예를 들어, 라이트 엔진의 출력 강도를 증감시키거나 광 출력의 대비를 증가시킬 수 있다. 어쨌든, 보정인자는 식별된 차이(observed difference)를 생성하는 라이트 엔진 또는 디스플레이 표면의 특성을 보상하기 위해 선택될 수 있다. 이에 따라, 보정 인자의 적용은 화상 데이터에 의해 표현된 소망되거나 예상되는 컬러 특성에 관련된 반사화상 컬러 값에서의 식별된 차이를 축소시킬 수 있다.
일반적으로, 적용된 보정 인자는 하나 이상의 적색, 녹색 또는 청색 채널에서의 투영광 강도의 변경에 대응한다. 컬러 특성에서 결정된 차이가 라이트 엔진 자체의 결함 또는 고장 때문인 경우, 보정 인자의 적용은 결정된 차이를 실질적으로 보정할 수 있다. 예를 들어, 라이트 엔진이 투영된 녹색 및 청색 강도 레벨에 관련되는 감소된 강도에서 적색광을 투영하는 경우, 보정 인자가 전체 투영화상의 컬러 데이터에 적용되어 결함을 극복할 수 있다. 예를 들어, 산출된 평균 컬러 강도가 (R,G,B)=(120,210,195)이지만, 결정된 평균 반사 컬러 강도가 (108,211,196)인 경우, 보정 인자는 화상 데이터의 적색 값을 1.1로 곱한 것에 대응한다. 보정 인자를 전체 투영화상에 적용하도록 하기 위해 유사한 스케일링 동작이 이용될 수 있다.
컬러 특성에서의 탐지가능한 차이가 불균일한 외관을 갖는 디스플레이 표면, 예를 들어, 표면 무늬의 존재 때문인 경우, 적용되는 보정 인자가 표면 무늬의 색도 컨텐츠를 적어도 부분적으로 보상하는 데 사용될 수 있다. 표면 무늬가 서브유닛과 대략적으로 같거나 더 큰 크기를 갖는 경우, 보정 인자의 적용은 표면 무늬의 영향을 더욱 최소화시킬 것이다. 표면 무늬가 서브유닛의 크기보다 작은 경우, 컬러 보정은 서브유닛의 평균 컬러 값에 기반을 둘 것이며 이에 따라 무늬가 보정 이후 실질적으로 가시적인 상태로 남을 수 있다.
단순한 관점에서 볼 때, 우리는 디스플레이 표면이 적색 무늬를 포함하는 경우를 고려할 수 있다. 무늬 자체가 적색 영역에서 파장을 갖는 빛과는 다른 빛의파장을 흡수하기 때문에 표면 무늬는 "적색"으로 인지되어 반사된다. 프로젝터가 이러한 적색 무늬에 백색광을 투영하려고 하는 경우, (예를 들어, 백색광이 (R,G,B)=(255,255,255)로 정의된 경우에) 표면 무늬로부터의 반사광은 예를 들어, 반사된 평균 컬러(R,G,B)=(255,200,200)에 대응하는 분홍색을 나타낼 수 있다. 이러한 무늬 내의 서브유닛으로의 보정 인자의 적용은 투영화상의 서브유닛의 적색광의 강도의 해당 감쇠를 구현하는 것을 포함하여, 백색광을 투영시키기보다는 예를 들어, (R,G,B)=(200,255,255)의 컬러 품질을 갖는 빛을 표면 무늬에 투영할 수 있게 한다. 표면 무늬가 녹색 및 청색 파장을 차이 나게 흡수하지만, 실질적으로 적색을 반사하기 때문에, 결과적인 반사광은 예를 들어, (R,G,B)=(200,200,200)의 컬러 강도를 가질 수 있다. 보정된 서브유닛이 화상 데이터에 의해 지정된 바와 같이 백색으로 나타나지 않을 수도 있지만, 서브유닛은 분홍색보다는 색채 상으로 중간색인 회색을 포함하는 수정된 외관을 나타내고 이에 의해 전반적인 투영화상의 표면 무늬의 시각적 효과가 감소될 수 있다.
유사한 보정은 표면 무늬에 의해 반사된 빛의 강도를 감소시키는 것보다는 표면 무늬에 의해 흡수된 파장의 강도를 증가시킴으로써 영향을 받을 수 있음이 자명하다. 위의 예에서, 적색 파장의 출력을 감소시키는 것보다는, 청색 및 녹색 파장을 대응적으로 증가시킬 수 있다. 이 보정 모드는 추가적인 광 강도가 평가(evaluation) 이하의 특정 서브유닛에서 사용되는 프로젝터에 이용할 수 있는 경우에 유용할 수 있다.
보정 인자는 주어진 투영화상에 대해 단 한번만 결정될 수 있다. 예를 들어,프로젝터의 초기 전력 상승의 일환으로써, 라이트 엔진은 하나 이상의 컬러 교정 스크린(calibration screen)을 투영할 수 있다. 보정 인자는 교정 스크린의 예상 컬러와 교정 스크린의 탐지된 컬러의 초기 비교에 근거하여 결정될 수 있다. 그러면, 보정 인자는 프로젝터가 재교정되거나 중지될 때까지, 연속 투영화상의 투영 값에 적용될 수 있다. 이 작동 모드는 프로젝터가 고정되고 디스플레이 표면이 주어진 프레젠테이션 동안에 변화하지 않는 경우에 특히 바람직하다.
또는, 보정 인자는 새 보정 인자의 결정과 컬러 분석이 주기적으로 실행될 수 있는 진행 프로세스를 이용하여 결정될 수 있다. 또한, 보정 인자는 제 1 보정 인자가 적용되는 반복 프로세스를 이용하여 결정되어 결정된 보정된 투영 화상을 생성할 수 있고, 그후, 보정된 반사화상이 화상 데이터와 비교된다. 그러면, 보정된 반사화상과 화상 데이터 사이의 차이는 반사화상의 컬러 특징이 예를 들어, 소정의 허용 가능한 오차 값 이내에서 소망 컬러 특징과 일치한다거나, 프로세서가 더 이상 보정할 수 없다고 인식하게 될 때까지 반복적으로 투영 화상을 추가 보정하고 하나 이상의 보정 인자를 추가 적용시킬 수 있다.
본원에서 기술되는 컬러 보정 프로세스는 실시간으로 실시될 수 있다. 즉, 프로젝터가 프레젠테이션이 투영되는 진행 과정에서 라이트 엔진의 컬러 출력을 능동적으로 보정할 수 있다. 실시간으로 컬러를 보정하는 프로젝터의 성능은 화상 데이터와 반사화상 컬러 특징을 분석하는 데 사용되는 프로세서의 성능에 의해 제한될 수 있다. 전술한 바와 같이, 프로세서에 대한 요구는 세분화된 출입화상(outgoing and incoming image) 서브단위의 개수에 관련될 수 있다. 디스플레이 표면의 외관의 변화를 급속히 보상할 수 있는 실시간 컬러 보정은 (예를 들어, 프레젠테이션이 회전 무대 또는 이동 운반 수단과 같은 움직이는 플랫폼으로부터 투영되는 경우에) 투영 프레젠테이션이 꾸준히 또는 일시적으로 가시적인 디스플레이 표면에 디스플레이 될 수 있게 한다.
디스플레이 시스템(10)의 피드백 시스템을 이용한 투영화상의 색채-보정 방법은 일반적으로 도 3의 순서도(32)로 설명된다. 방법을 초기화하자마자(34), 프로젝터가 일반적으로 데이터 소오스로부터 화상 데이터를 수신한다(36). 그러면, 화상 데이터가 N개의 서브유닛으로 분할될 수 있고(38), 평균 컬러 값이 각 서브유닛으로부터 추출될 수 있다(40). 동시에 또는 순차적으로, 프로젝터가 화상 데이터로부터 얻어진 화상을 디스플레이 표면에 투영할 수 있다(42). 그러면, 생성된 반사화상이 기록되고(44), 화상 데이터의 분할된 서브유닛에 대응하도록 선택된 N개의 서브단위로 분할될 수 있다(46). 그러면, 평균 컬러 값이 각 반사화상 서브유닛에 대해 결정될 수 있다(48). 그후, 프로세서가 각 서브유닛의 평균 소망 컬러 값과 평균 반사 컬러 값 사이의 차이를 결정할 수 있다(50).
만일 탐지가능한 차이가 존재한다면, 프로세서는 탐지가능한 차이가 소정의 허용 가능한 차이 값보다 작거나 같은지를 판단할 수 있다(52). 탐지가능한 차이가 소정의 허용 가능한 차이 값보다 작은 경우, 반사화상의 컬러 품질이 만족스러운 것으로 간주되고 피드백 시스템이 중지된다(54). 탐지가능한 차이가 허용 가능한 차이 값보다 큰 경우, 프로세서가 보정 인자를 산출하고(56), 보정 인자를 화상 데이터, 라이트 엔진, 및/또는 디스플레이 시스템의 일부 다른 용도에 적용할 수 있다(58). 그러면 보정된 화상이 디스플레이 표면으로 투영되고(60), 생성된 반사화상이 기록되어(44), 추가적인 피드백 사이클을 초기화한다.
순서도(32)에서 설명한 컬러 보정 방법은 디스플레이 시스템 교정의 일부로써, 프레젠테이션을 초기화하는 데에 사용될 수 있다. 이에 의해 결정된 보정 인자는 다음 프레젠테이션을 통해서도 적용될 수 있다. 또는, 디스플레이 시스템은 새 화상 데이터를 수신하자마자 단일 피드백 사이클을 수행하도록, 즉, 특정 화상 데이터 세트의 단일 보정 인자를 계산하여 적용하도록 구성될 수 있다. 또 다른 방안으로, 디스플레이 시스템은 다중 피드백 반복을 수행하여, 각 사이클 동안 적용되는 보정 인자를 개량할 수 있다. 디스플레이 표면의 특성 또는 프로젝터의 제한성 때문에, 어떠한 보정 인자도 반사화상을 완전하게 보정할 수는 없다. 이 경우에 있어, 디스플레이 시스템은 투영된 프레젠테이션과의 간섭을 회피하기 위해 소정 횟수 반복된 이후에는 피드백 루프를 중지하도록 구성된다.
다른, 또는 추가적인 디스플레이 시스템은 순서도(32)에서 설명된 것과 유사한 컬러 보정 방법을 적용할 수 있으며, 새 화상 데이터가 주기적으로 수신된다. 예를 들어, 프레젠테이션이 하나 이상의 정지 화상(static image) 또는 슬라이드를 포함하는 경우, 화상 데이터가 변할 때마다 컬러 보정이 수행될 수 있다. 프레젠테이션이 동화상, 또는 비디오 화상을 포함하는 경우, 화상 데이터는 실질적으로 꾸준히 업데이트될 수 있다. 이 경우에 있어서, 디스플레이 시스템은 컬러 보정이 소정의 주기적인 속도로 발생하거나, 또는 새로운 화상 데이터가 수신되기 전에 컬러 보정 프로세스가 단 한번 반복 수행되도록 구성될 수 있다. 새로운 화상 데이터가프로젝터에 의해 수신되므로, 본원에서 설명한 컬러 보정 방법을 수행하는 다양한 방법이 존재할 수 있음을 이해해야 한다.
디스플레이 시스템(10)이 본원에서 설명한 컬러 보정을 적절하게 달성하기 위해서, 투영화상은 메모리에 저장된 화상 데이터와 상관될 수 있다. 이러한 상관관계를 수행하기 위해, 디스플레이 시스템은 캡쳐된 반사화상과 투영화상 사이의 관계를 설립하도록 교정될 수 있다. 이러한 교정 프로세스는 전술한 바와 같이 화상 센서와 디지털 화상 프로젝터가 같은 광 경로를 이용하는 경우에 간단해질 수 있다. 그러나, 화상 센서와 디지털 프로젝터가 광 경로를 공유하지 않는 경우에, 화상 센서의 교정은 광학소자에 의해 캡쳐된 컬러 데이터의 서브유닛을 프로세서에 의해 공식화된 화상 데이터의 서브유닛에 정밀하게 맵핑하는데 유용할 수 있다.
다양한 교정 방법 및 타이밍이 활용될 수 있다. 교정은 프로젝터의 시동 시, 교정 루틴의 수동 활성화(예를 들어 프로젝터의 터치 패드와 같은 운영자 인터페이스를 사용) 시, 또는 관련 컴퓨터에서의 커맨드를 실행함으로써 자동화될 수 있다. 교정 과정 자체가 자동적일 수도 있고, 또는 운영자 입력을 요구할 수도 있다. 예를 들어, 교정 명령어의 실시 시에, 프로젝터가 선택된 컬러의 전체 스크린을 투영할 수 있고, 그 결과, 프로세서와 결합된 광학소자가 투영화상의 캡쳐된 화상을 변환(interpret)하여 투영화상의 4 모서리를 인식하고 그것들을 화상 데이터의 대응 "모서리"에 연결한다.
또는, 교정 특징을 활성화하자마자, 운영자는 순차적으로, '채색'하거나 광학소자가 캡쳐할 투영화상의 각 모서리에 포인트 광원(point light source)을 투영하여, 프로세서 가 투영화상을 해당 화상 데이터에 맵핑시킬 수 있게 한다. 본원에서 설명한 교정 방법은 본원에서 설명한 컬러 보정 프로세스가 용이하게 실시되도록 화상 데이터와 캡쳐된 색채 특성을 일치시키고자 하는 것이지만, 이러한 교정 기술은 투영화상에 영향을 미칠 수 있는 프로젝션에서의 키스토닝(keystoning) 및 다른 에러를 식별하고 디지털적으로 보상하는 데 사용될 수도 있다.
발명의 일 실시예의 방법론을 실행하게 하는 적합한 소프트웨어 명령이 컴퓨터-판독가능 매체(computer-readable media)를 통해 채용될 수 있다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, "컴퓨터-판독가능 매체"는 이미징 시스템(imaging system) 또는 이미징 장치(imaging apparatus)에서 사용되거나 또는 연결되는 이러한 명령을 포함, 저장, 통신, 전달, 또는 전송할 수 있는 수단일 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 전자적, 자기적, 광학적, 전자기적, 적외선, 또는 반도체 시스템일 수 있으나, 이것으로 제한되지는 않는다. 상세한 예를 들면, 컴퓨터-판독가능 매체는 이들 중에서 하나 이상의 와이어를 갖는 전기적 커넥션(전자적), 휴대용 컴퓨터 디스켓(자기적), 랜덤 액세스 메모리(RAM)(자기적), 판독 전용 메모리(ROM)(자기적), 소거 및 프로그램 가능 읽기용 기억 장치(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유(광학적) 및 휴대용 CD-ROM(광학)을 포함한다. 컴퓨터-판독가능 매체는 프로그램이 인쇄될 수 있는 용지 또는 다른 적합한 매체일 수 있으며, 프로그램은 용지 또는 기타 매체의 광학적 스캐닝을 통해 전자적으로 캡쳐될 수 있기 때문에, 컴파일되거나 변환되거나 또는 필요에 따라 적합한 방식으로 처리되어 컴퓨터 메모리에 저장될 수 있다.
컴퓨터-판독가능 매체의 명령어는 이전에 이용된 프로젝터 소프트웨어 수준까지의 업그레이드를 나타내며, 상술한 방법의 실행을 가능하게 하거나 또는 이러한 소프트웨어의 업그레이드된 버전을 실시할 수 있게 한다.
본원에 기재된 디스플레이 시스템은 투영화상의 실시간 컬러 보정을 수행함으로써 시스템 운영자로 하여금 이상적이지 않은 디스플레이 표면을 보상할 수 있게 한다. 디스플레이 시스템은 일반적으로 발생하는 화상 정확성의 손실없이 비표준적인 디스플레이 표면에 또는 심지어 움직이는 표면 위 또는 프로젝션 플랫폼으로부터의 프레젠테이션의 투영에 대해서도 즉각적인 프레젠테이션을 실시할 수 있다. 실시된 프레젠테이션은 다양한 프로젝션 현장에서 컬러를 재생하는 데에 향상된 정확성을 제공할 수 있다.
본 설명이 상술한 동작 원리 및 실시예를 참조하면서 기재되고 있으나, 첨부된 청구항에 정의된 기술적 사상 및 범주를 벗어남 없이 형태와 세부 사항에 다양한 변경이 가능하다는 사실은 본 분야의 당업자에게 자명하다. 본 논의는 첨부된 청구항의 범주 내에서 이러한 모든 대안, 수정 및 변경을 포괄하고자 한다.
본 발명에 따라, 소망화상의 화상 데이터를 제공하고, 소망화상을 표면에 투영하여 반사화상을 생성하고, 반사화상을 화상 데이터와 비교하여 식별된 차이를 결정하고, 투영화상을 개량하여 식별된 차이를 감소시킴으로써 보다 개선된 화상을 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 투영화상을 표시하는 방법에 있어서,
    소망화상에 대한 화상 데이터를 제공하는 단계(36)와,
    상기 소망화상을 표면으로 투영하여 반사화상을 생성하는 단계(42)와,
    상기 반사화상을 상기 화상 데이터와 비교하여 식별된 차이(observed difference)를 결정하는 단계(50)와,
    상기 투영화상을 개량하여 상기 식별된 차이를 감소시키는 단계(60)
    를 포함하는 투영화상 표시 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 화상 데이터를 다수의 서브유닛으로 분할하는 단계(38)와,
    상기 반사화상의 컬러 데이터를 다수의 해당 서브유닛으로 분할하는 단계(46)
    를 더 포함하는 투영화상 표시 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 반사화상을 상기 화상 데이터와 비교하는 상기 단계가,
    화상 데이터 서브유닛의 평균 컬러를 결정하는 단계(40)와,
    각 반사화상 서브유닛의 평균 컬러를 결정하는 단계(48)와,
    화상 데이터 평균 컬러를 적어도 하나의 서브 유닛의 반사화상 평균 컬러와 비교하여 상기 식별된 차이를 결정하는 단계(50)
    를 포함하는 투영화상 표시 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투영화상을 개량하는 상기 단계가,
    보정 인자를 결정하여 상기 식별된 차이를 감소시키는 단계(56)와,
    상기 보정 인자를 상기 화상 데이터에 적용하는 단계(58)
    를 포함하는 투영화상 표시 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 투영화상을 개량하는 상기 단계가,
    상기 보정 인자를 1) 라이트 엔진에 의해 수신된 커맨드에 적용하여 상기 투영화상을 생성하는 단계 및/또는 2) 상기 투영화상을 생성하는 데 사용되는 라이트 엔진의 하나 이상의 작동 파라미터에 적용하는 단계를 포함하는
    투영화상 표시 방법.
  6. 소망화상의 화상 데이터를 제공하는 단계(36)와,
    상기 화상 데이터로부터 얻어지는 화상을 표면에 투영하여 반사화상을 생성하는 단계(42)와,
    상기 소망화상의 서브유닛의 소망 평균 컬러를 계산하는 단계(40)와,
    상기 반사화상의 해당 서브유닛의 평균 컬러를 결정하는 단계(48)와,
    상기 소망 평균 컬러와 상기 결정된 평균 컬러 사이의 차이를 결정하는 단계(50)와,
    상기 소망화상과 상기 결정된 평균 컬러(56) 사이의 상기 결정된 차이를 감소시키도록 구성되는 보정 인자를 결정하는 단계(56)와,
    상기 보정 인자를 투영 값에 적용하는 단계(58)와,
    상기 보정된 투영 값을 이용하는 보정화상을 투영하는 단계(60)
    를 포함하는 화상의 컬러-보정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    소망 평균 값을 계산하는 상기 단계, 평균 값을 결정하는 상기 단계 및 상기 소망 평균 컬러와 상기 결정된 평균 컬러 사이의 차이를 결정하는 상기 단계가 상기 소망화상의 각 서브유닛 및 상기 반사화상의 해당 서브유닛에 대해 반복되는
    화상의 컬러-보정 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 반사된 보정화상의 상기 해당 서브섹션의 평균 컬러를 결정하는 단계와,
    상기 소망 평균 컬러와 상기 결정된 보정 평균 컬러 사이의 변경된 차이를 결정하는 단계와,
    상기 결정된 변경 차이를 감소시키도록 구성된 변경된 보정 인자를 결정하는 단계와,
    상기 변경된 보정 인자를 투영 값에 적용하는 단계와,
    상기 변경된 보정 투영 값을 이용하는 변경된 보정화상을 투영하는 단계
    를 더 포함하는 화상의 컬러-보정 방법.
  9. 화상 데이터의 소오스(18)와,
    상기 화상 데이터로부터 얻어진 화상을 표면에 투영하도록 구성된 라이트 엔진(20)과,
    상기 투영된 화상의 반사를 기록하도록 구성된 광학소자(30)와,
    상기 화상 데이터의 적어도 하나의 서브유닛의 제 1 평균 컬러를 결정하고, 상기 반사화상의 해당 세그먼트의 제 2 평균 컬러를 결정하고, 상기 제 1 및 제 2 평균 컬러 사이의 차이를 계산하고, 각각의 평균 컬러 사이의 상기 계산된 차이를감소시키도록 적용될 수 있는 보정 인자를 산출하도록 구성된 프로세서(22)
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서에 연결된 메모리를 더 포함하며, 상기 메모리가 상기 제 1 평균 컬러를 저장하도록 구성되는
    디스플레이 장치.
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