KR20060081903A

KR20060081903A - 색역 사상 방법

Info

Publication number: KR20060081903A
Application number: KR1020050002349A
Authority: KR
Inventors: 이명욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2006-07-14

Abstract

본 발명은 각 디바이스 별로 재현된 색들이 서로 다르게 보이는 문제를 해결하기 위한 색역 사상(Gamut Mapping) 방법에 관한 것으로, 특히 각각 다른 색으로 표현되는 방송 포맷들을 동일한 색으로 표현하기 위한 색역 사상(gamut mapping)수행 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 색역 사상(gamut mapping)수행 방법은, 색역 사상 수행을 위한 제 1 기준점을 설정하는 단계; 색역 사상 수행을 위한 제 2 기준점을 설정하는 단계; 및 상기 제 2 기준점이 상기 제 1 기준점보다 큰 값인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 사상에 따른 급격한 밝기의 변화 또는 급격한 색의 왜곡에 의한 화질 열화 요소를 제거하여 색역 사상을 충실히 수행할 수 있도록 하였다.

색역 사상(Gamut Mapping), 색역 절단 방법, 선형 압축 방법, 색역 사상 방법

Description

색역 사상 방법{The Method for Gamut Mapping}

도 1 은 종래기술에 따라 같은 디지털 값에 대해 각각 다른 색으로 표현하는 방송 포맷을 나타낸 도면

도 2 는 종래기술에 따른 색역 사상 방법중 색역 절단 방법을 나타낸 도면

도 3 은 종래기술에 따른 색역 사상 방법중 선형 압축 방법을 나타낸 도면

도 4 는 종래기술에 따른 색역 사상시 어두운 영역에서의 밝기 불일치를 나타낸 도면

도 5 는 종래기술에 따른 선형 압축 사상시 두 색역 간 밝기를 일치시킨 경우를 나타낸 도면

도 6 은 종래기술에 따른 채도 사상 방법을 나타낸 도면

도 7 은 종래기술에 따른 다양한 채도 사상 방법의 예를 나타낸 도면

도 8 은 본 발명에 따른 색역 사상 방법을 나타낸 도면

도 9 는 본 발명에 따른 색역 사상 방법을 나타낸 흐름도

본 발명은 각 디바이스 별로 재현된 색들이 서로 다르게 보이는 문제를 해결하기 위한 색역 사상(Gamut Mapping) 방법에 관한 것으로, 특히 각각 다른 색으로 표현되는 방송 포맷들을 동일한 색으로 표현하기 위한 색역 사상(gamut mapping)수행 방법에 관한 것이다.

사용자들의 요구를 만족시키기 위해서 색을 나타내는 장치의 기능이 다양화, 고품질화, 그리고 저가격화 되어지고 있다. 그러나 이들 장치의 색역의 차로 인해 색역이 넓은 장치의 칼라 영상을 색역이 좁은 장치로 재현하면 좁은 장치의 색역 밖에 놓이는 색이 원래의 정확한 색으로 재현되지 않는다.

도 1 은 종래기술에 따라 같은 디지털 값에 대해 각각 다른 색으로 표현하는 방송 포맷을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 HDTV 와 NTSC 방송 포맷은 색역의 특성이 서로 다르기 때문에 동일한 색으로 표현하기 위해서는 색역 밖의 색을 색역의 안쪽으로 처리해 색의 차를 줄이는 색역사상이 요구된다. 색역 사상에는 여러 방법이 있다. 일반적으로 많이 사용되는 방법은 색역 절단(color gamut clipping), 선형 압축(linear compression), 비선형 압축(nonlinear compression) 등이 있다.

도 2 는 종래기술에 따른 색역 사상 방법중 색역 절단 방법을 나타낸 도면이다.

색역 절단 방법은 색역 밖의 색을 색역의 경계 영역으로 사상하는 방법이다. 즉, 색역밖의 영역을 색역의 가장자리(gamut boundary)의 한 점으로 사상한다. 색 역 절단 방법에 따르면 색역의 안쪽에 있는 색에는 아무 변화가 일어나지 않는다. 따라서 색역 밖의 색을 재현할 때 색역 안쪽에 있는 색과 색역 밖의 색의 관계는 비선형 관계가 형성된다는 문제점이 있다. 그러나 사상된 색역의 최대 채도 값을 유지하는 장점을 가진다.

도 3 은 종래기술에 따른 색역 사상 방법중 선형 압축 방법을 나타낸 도면이다.

선형 압축 방법은 원 색역의 밝기나 채도의 최대, 최소값을 사상될 색역의 밝기와 채도 값의 최대, 최소값으로 맞추고 나머지 값들은 선형적으로 사상하는 방법이다. 다시 말하면, 두 색역에 대해 선형적으로 일대일 사상을 수행하는 방법을 말한다. 비선형 압축 방법은 사상에 쓰이는 비선형 함수를 찾아내어 그 함수에 따라 사상하는 방법으로서, 색역을 비선형적인 방법으로 사상하는 방법을 말한다.

선형 압축 방법에 따른 색역 사상 방법은 다음과 같다.

먼저 입력된 RGB를 L*a*b* 색공간으로 변환한 뒤 색역 사상을 수행하게 된다. 이 때 색역 사상 수행시 구성요소는 크게 색, 밝기, 채도로 나누어지는데, 보통 색역 사상을 할 때는 밝기 사상, 채도 사상에 대해 고려해 준다.

밝기 사상은 원 색역의 최대, 최소 밝기의 L*a*b*값을 동일하게 만드는 과정으로 일부 영역 절단 사상, 선형 또는 비선형 밝기 사상이 있다. 일부 영역 절단 사상은 사상된 영역밖에 존재하는 값들은 경계에서 절단 사상하는 방법으로 수행 속도가 빠르고 내부 색의 변형 방지는 가능하나 색역 사상시 발생하는 밝기 변화를 보상해 줄 수 없다. 선형, 비선형으로 밝기를 사상하는 경우 작업 수행 속도는 빠 르나 색역의 특성을 고려할 수 없는 단점이 있다.

도 4 는 종래기술에 따른 색역 사상시 어두운 영역에서의 밝기 불일치를 나타낸 도면이고, 도 5 는 종래기술에 따른 선형 압축 사상시 두 색역 간 밝기를 일치시킨 경우를 나타낸 도면이다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 원 색역과 목표 색역의 최대 밝기를 일치시킨 후 두 색역의 밝기 영역을 보면 어두운 영역에서 밝기의 불일치가 일어나는 것을 알 수 있다.

도 5 는 서로 다른 두 시스템간의 최대와 최소를 일치시킨 후 선형적 압축 사상을 이용하여 두 색역 간의 밝기를 일치시켰을 때를 나타낸다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 선형적 밝기 사상을 적용하면 밝기 범위가 축소됨을 알 수 있다. 또한 밝기 사상된 색역의 평균 밝기 값 증가로 두 색역의 최대 채도값을 가지는 밝기값들의 차이가 커짐을 알 수 있다. 따라서 각 색상과 밝기 값에 따라 색 분포가 많은 차이를 나타냄을 알 수 있다.

한편, 채도 사상 알고리즘은 일반적으로 두 단계로 이루어진다. 즉, 밝기 사상을 먼저 수행한 다음 색도 사상을 수행한다. 채도 사상을 수행하는 방법은 많이 제시되어 있는데, LLIN방법은 일정한 밝기의 색역을 따라서 채도를 선형적으로 사상하고, LCLIP방법은 일정한 밝기의 색역을 따라서 색역 밖의 색을 색역의 경계면을 기준으로 절단하여 사상하고 색역 안의 색은 변화 없이 그대로 1:1 사상한다. SLIN방법은 닻점(Anchor) 포인트가 L*=50인 지점에서 시행되고 CUSP방법에서의 닻점은 주어진 색상에서 최대의 채도를 가지는 점으로 설정된다.

도 6 은 종래기술에 따른 채도 사상 방법을 나타낸 도면이다.

도 6 에 도시된 바와 같이, 종래기술에서는 원 영상의 최대 채도가 재현되는 시스템에서도 동일하게 유지되도록 하기 위해 두 시스템간의 색역의 두 첨두치를 연결하는 선과 L*축이 만나는 곳을 닻점으로 설정하여 사상을 수행하게 된다. 그러나 이러한 닻점의 위치가 중간 부분이 아닐 경우에는 밝은 부분과 어두운 부분에서 사상된 색의 오차가 다르게 나타나게 된다.

닻점이 중간에서 점점 더 멀게 되면 두 영역에서 색의 오차는 점점 심해져 두 영역의 중간부분에서 색이 갑자기 변하는 현상이 일어나게 된다. 또한 종래기술에 따른 절단방법을 사용하는 경우 색역 안의 색은 그대로 유지하면서 색역 밖의 색만 닻점을 향하여 사상을 수행하기 때문에 닻점을 향한 급격한 사상은 색역의 경계 부분에서 심한 색의 불연속을 만들게 된다. 따라서 절단방법에 의한 변수적 색역 사상에서는 급격한 색의 변화가 위의 두 영역에서뿐만 아니라 재현될 시스템의 색역 밖 영역과 색역 안 영역의 경계부분에서도 심하게 나타나게 된다.

도 7 은 종래기술에 따른 다양한 채도 사상 방법의 예를 나타낸 도면으로서, (a)는 SLIN 방법을, (b)는 CUSP 방법을, (c)는 LLIN 방법을, (d)는 LCLIP 방법을 나타낸다.

한편, Johnson 방법은 도 6 과 같이 사상하고자 하는 두 색역 간의 관계에 따라 세가지 방법으로 사상한다. 넓은 생역이 좁은 색역을 완전히 포함하고 넓은 색역의 최대 채도값을 가지는 밝기값이 좁은 색역의 최대 채도값을 가지는 밝기값과 비슷할 경우(a)와 같이 밝기값을 유지하면서 선형적으로 채도값을 사상한다.

넓은 색역이 좁은 색역을 완전히 포함하고 넓은 색역의 최대 채도값을 가지는 밝기값과 좁은 색역의 최대 채도값을 가지는 밝기값의 차이가 클 경우 (b)와 같이 색역간의 최대 채도값의 두 정점을 이은 직선과 밝기축이 만나는 점을 닻점으로 설정하고 선형적으로 사상한다. 마지막으로 두 색역이 어느 한쪽을 포함하지 않을 경우에는 닻점을 밝기값의 중심에 놓고 선형적으로 사상한다.

도 7 에 도시된 바와 같이, 종래기술에 있어서는 한 개의 닻점을 이용하기 때문에 사상과정에서 색역 밖의 색을 재현 장치의 색역안으로 포함시키기 위해 과도하게 밝기를 변화시키게 된다. 따라서 사상의 영상의 밝기 대조가 감소하게 되어, 화질 열화의 원인이 될 수도 있다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 방송 포맷에 따른 별개의 색역을 일치시키기 위해 수행되는 색역 사상(Mapping)수행 방법에 있어서, 사상에 따른 급격한 밝기의 변화 또는 급격한 색의 왜곡에 의한 화질 열화 요소를 제거하여 색역 사상을 충실히 수행하는 알고리즘을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의내려진 용어들로서 이는 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에 의한 색역 사상(gamut mapping)수행 방법은, 색역 사상 수행을 위한 제 1 기준점을 설정하는 단계; 색역 사상 수행을 위한 제 2 기준점을 설정하는 단계; 및 상기 제 2 기준점이 상기 제 1 기준점보다 큰 값인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 기준점이 상기 제 1 기준점보다 작은 값인 경우에는 원래영역(original gamut)은 제 1 기준점을 향하여 사상(mapping)을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 기준점이 상기 제 1 기준점보다 큰 값인 경우에는 원래영역(original gamut)은 제 2 기준점을 향하여 사상(mapping)을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 기준점은 가변적인 값임을 특징으로 한다.

상기 제 1 기준점을 설정하는 단계는 원래 색역의 최대 채도값과 바뀌어진 색역의 최대 채도값을 연결하는 직선 n 을 구성하는 단계; 및 직선 n 의 중심점에 해당하는 밝기 축 값을 제 1 기준점으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 기준점을 설정하는 단계는 직선 n 의 중심점을 바뀌어진 색역의 최대 밝기값과 연결하는 직선 m 을 구성하는 단계; 직선 m 과 기울기가 직각인 직선 l 를 구성하는 단계; 및 직선 l 가 L* 축과 만나는 점들인 L*l 점을 제 2 기준점으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 8 은 본 발명에 따른 색역 사상 방법을 나타낸 도면이다.

본 발명은 원 색역과 대상 색역의 최대 채도를 서로 연결한 뒤 그 중앙을 L*의 최대값과 연결하고 그 직선의 직각을 이루는 가상의 직선을 만들어 낸다. 그 직선이 임의의 m이라는 기울기 값을 가진다면 원색역의 각 값들은 기울기 m으로 L*축에 이르게 되고 L*축과 만나는 점이 그 값의 닻점(L*anchor)이 된다. 닻점(L*anchor)은 본 발명에서 사상 수행을 위한 기준점이 된다.

이를 좀 더 상세히 살피면 다음과 같다. 도 8 에 도시된 바와 같이 점선은 원래 색역을 나타내고, 실선은 바뀌어진 색역을 나타낸다. 이때, 원래 색역의 최대 채도값은 C*omax, 바뀌어진 색역의 최대 채도값은 C*rmax 이 된다. C*omax 와 C*rmax 를 서로 연결하는 직선 n을 구성한다. 이 직선의 중심점과 L*축의 연결점을 닻점(L*anchor)으로 정의한다.

이 직선 n의 중심점을 바뀌어진 색역의 최대 밝기값인 L*rmax과 서로 연결한다. 이 직선을 m이라 했을 때, 이 직선과 기울기가 직각인 직선 l을 만들 수 있다. 이 직선이 닻점(L*anchor)과 만날 때 까지, 원래 색역은 직선 l 로 바뀌어진 색역 방향으로 향해간다. 이 때 직선 l 이 L*축과 만나는 점을 L*l 이라 한다. L*l 점이 닻점(L*anchor)보다 작아지면, 원래 색역은닻점(L*anchor)를 향해 나가게 된다.

다시 말하면, L*l 점은 직선 l 와 L*축과 만나는 점들로서, L*l 점들은 점 점 작아지다가 결국에는 닻점(L*anchor)보다 작아지게 된다. 닻점(L*anchor)은 전술한 바와 같이 n직선의 중심점이 L*축과 만나는 점이다.

즉, L*l 점들이 닻점(L*anchor)보다 크면 원래영역(original gamut)은 L*l 점을 향하여 사상(mapping)되고 L*l점이 만약 닻점(L*anchor)보다 작게 되면 그때부터 원래영역은 닻점(L*anchor)을 향하여 사상된다.

결국, 본 발명은 원래영역을 바뀐영역으로 사상을 수행함에 있어서, L*축에서 닻점(L*anchor)을 기준으로 사상을 수행하는 것을 특징으로 한다. 따라서, L*l 점이 닻점(L*anchor)보다 크면 L*l 점을 기준으로 사상을 수행하고, L*l 점이 닻점(L*anchor)보다 작으면 닻점(L*anchor)을 기준으로 사상을 수행하게 된다.

도 9 는 본 발명에 따른 색역 사상 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 8 에 도시된 바와 같이, 원래 색역의 최대 채도값을 C*omax, 바뀌어진 색역의 최대 채도값을 C*rmax 라고 할 때 C*omax 와 C*rmax 를 서로 연결하는 직선 n 을 구성한다(S10). 이때, 이 직선의 중심점과 L*축의 연결점 즉, 직선 n 의 중심점에 해당하는 밝기 축 값을 닻점(L*anchor)으로 정의한다(S20).

이 직선 n 의 중심점을 바뀌어진 색역의 최대 밝기값인 L*rmax 과 서로 연결하는 직선 m 을 구성한다(S30). 직선 m 이 구성되면, 직선 m 과 기울기가 직각인 직선 l 를 구성한다.

직선 l 가 L* 축과 만나는 점을 L*l 이라 할때, 직선 l 는 닻점(L*anchor)과 만날 때 까지, 원래 색역은 직선 l 로 바뀌어진 색역 방향으로 향해간다(S40).

만일, L*l 점들이 닻점(L*anchor)보다 크면 원래영역(original gamut)은 L*l 점을 향하여 사상(mapping)을 수행하고(S50), L*l 점이 닻점(L*anchor)보다 작으면 닻점(L*anchor)을 기준으로 사상을 수행하게 된다(S60).

본 발명은 전술한 바와 같이, 원래영역에 대한 색역사상 수행에 있어서, 닻점(L*anchor)을 기준으로 사상을 수행하는 것을 특징으로 함으로써, L*l 점이 닻점(L*anchor)보다 크면 L*l 점을 기준으로 사상을 수행하고, L*l 점이 닻점(L*anchor)보다 작으면 닻점(L*anchor)을 기준으로 사상을 수행하도록 하였다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은 전술한 바와 같이 방송 포맷에 따른 별개의 색역을 일치시키기 위해 수행되는 색역 사상(Mapping)수행 방법에 있어서, 사상에 따른 급격한 밝기의 변화 또는 급격한 색의 왜곡에 의한 화질 열화 요소를 제거하여 색역 사상을 충실히 수행할 수 있도록 하였다.

Claims

색역 사상(gamut mapping)수행 방법에 있어서,

색역 사상 수행을 위한 제 1 기준점을 설정하는 단계;

색역 사상 수행을 위한 제 2 기준점을 설정하는 단계; 및

상기 제 2 기준점이 상기 제 1 기준점보다 큰 값인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 사상(gamut mapping)수행 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 2 기준점이 상기 제 1 기준점보다 작은 값인 경우에는 원래영역(original gamut)은 제 1 기준점을 향하여 사상(mapping)을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 사상(gamut mapping)수행 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 2 기준점이 상기 제 1 기준점보다 큰 값인 경우에는 원래영역(original gamut)은 제 2 기준점을 향하여 사상(mapping)을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 사상(gamut mapping)수행 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 2 기준점은 가변적인 값임을 특징으로 하는 색역 사상(gamut mapping)수행 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 기준점을 설정하는 단계는

원래 색역의 최대 채도값과 바뀌어진 색역의 최대 채도값을 연결하는 직선 n 을 구성하는 단계; 및

직선 n 의 중심점에 해당하는 밝기 축 값을 제 1 기준점으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 사상(gamut mapping)수행 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제 2 기준점을 설정하는 단계는

직선 n 의 중심점을 바뀌어진 색역의 최대 밝기값과 연결하는 직선 m 을 구성하는 단계;

직선 m 과 기울기가 직각인 직선 l 를 구성하는 단계; 및

직선 l 가 L* 축과 만나는 점들인 L*l 점을 제 2 기준점으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 사상(gamut mapping)수행 방법.
채도값 축과 밝기 축 상에서의 색역 사상(gamut mapping)수행 방법에 있어서,

원래 색역의 최대 채도값과 바뀌어진 색역의 최대 채도값을 연결하는 직선 n 을 구성하는 단계;

직선 n 의 중심점에 해당하는 밝기 축 값을 닻점(L*anchor)으로 설정하는 단계;

직선 n 의 중심점을 바뀌어진 색역의 최대 밝기값과 연결하는 직선 m 을 구성하는 단계;

직선 m 과 기울기가 직각인 직선 l 를 구성하는 단계; 및

직선 l 가 L* 축과 만나는 점들인 L*l 점이 닻점(L*anchor)보다 크면, 원래영역(original gamut)은 L*l 점을 향하여 사상(mapping)을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 사상(gamut mapping)수행 방법.
제 1항에 있어서, L*l 점이 닻점(L*anchor)보다 작으면 닻점(L*anchor)을 기준으로 사상을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 사상(gamut mapping)수행 방법.