KR20070039431A

KR20070039431A - 지능형 색역 관리 방법

Info

Publication number: KR20070039431A
Application number: KR1020050094663A
Authority: KR
Inventors: 엄진섭; 김문철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-08
Filing date: 2005-10-08
Publication date: 2007-04-12
Also published as: US20070081177A1; US7573610B2; KR100736939B1

Abstract

본 발명은 색상 재현 범위(Color Gamut)가 서로 다른 칼라 장치들 사이에서, 소스 장치로부터의 컬러 신호에 대해 타겟 장치의 특성에 맞도록 채도 매핑(Saturation Mapping)과 휘도 매핑(Luminance Mapping)을 분리하여 수행함에 따라 타겟 장치에 자연스러운 색 재현이 되도록 하는 지능형 색역 관리 방법에 관한 것으로서,

본 발명에 의하면, 색 재현 범위가 서로 다른 컬러 장치 사이에서 영상의 색상 왜곡을 줄이면서 자연스러운 색을 재현할 수 있게 되며, 색온도에 따라서 변하는 Secondary CMY의 색상을 보다 자연스럽게 조정할 수 있게 된다. 또한, 색역 경계를 간단히 구할 수 있어서 기존 룩업 테이블을 이용하는 방법에 비해 메모리를 줄이고 알고리즘의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.

color gamut, 색역, 색공간, 색온도, 채도, 휘도, RGB, CMY, 소스, 타겟

Description

지능형 색역 관리 방법{Intelligence type color gamut management method}

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 색역 관리 방법에서 채도를 조정하는 채도 매핑을 나타낸 도면,

도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 색역 관리 방법에서 휘도를 조정하는 휘도 매핑을 나타낸 도면,

도 2는 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기본 색역 매핑 블럭도,

도 3a는 3 채널 영역 분할과 6 채널 영역 분할을 나타낸 도면,

도 3b는 CMY 조정을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 색역 경계점에 근거한 채도 매핑을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 매핑을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에 따른 지능형 색역 관리 방법의 색역 매핑 블럭도, 그리고

도 7은 선형 함수와 비선형 함수를 이용한 이득 함수를 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

101 : 소스 채도 102 : 타겟 채도

103 : 소스 채도 축소 104, 105 : 소스 채도 확장

106, 107, 108 : secondary 109 : 백색점

110, 113 : 소스 휘도 111, 114 : 타겟 휘도

112 : 휘도 증가 115 : 휘도 감소

201 : 선형 보정부 202 : 색역 매핑부

203 : 색신호 출력부 301 : white(W)

302 : red(R) 303 : green(G)

304 : blue(B) 305 : RG region

306 : GB region 307 : BR region

308 : yellow(Y) 309 : cyan(C)

310 : magenta(M) 311 : YR region

312 : YG region 313 : CG region

314 : CB region 315 : MB region

316 : MR region 401 : 소스 채도

402 : 타겟 채도 403 : 백색점

404 : 색역 경계점 405 : 타겟 경계점

406, 413 : 현재점 407, 414 : 매핑점

408 : 소스 색역 409 : 타겟 색역

410 : 백색점 411 : 소스 경계점

412 : 타겟 경계점 501, 507 : 소스 휘도 경계

502, 508 : 타겟 휘도 경계 503, 509 : 소스 휘도 경계점

504, 510 : 타겟 휘도 경계점 505, 511 : 현재점

506, 512 : 매핑점 601 : 제1 색신호 변환부

602 : 제2 색신호 변환부 603 : 제1 합성부

604 : 색역 선택부 605 : CMY 조정부

606 : 색역 경계점 산출부 607 : 표시 색역 선택부

608 : 표시 색역 경계점 산출부 609 : 채도 매핑부

610 : 제2 합성부 611 : 휘도 매핑부

본 발명은 지능형 색역 관리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 색상 재현 범위(Color Gamut)가 서로 다른 칼라 장치들 사이에서, 소스 장치로부터의 컬러 신호에 대해 타겟 장치의 특성에 맞도록 채도 매핑(Saturation Mapping)과 휘도 매핑(Luminance Mapping)을 분리하여 수행함에 따라 타겟 장치에 자연스러운 색 재현이 되도록 하는 지능형 색역 관리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 모니터, 스캐너, 프린터 등과 같은 색을 재현하는 장치는, 각각의 사용 분야에 따라 서로 다른 색공간(Color Space), 혹은 칼라 모델을 사용하고 있다. 예컨대, 칼라 영상의 인쇄 장치에서는 CMY 색공간을 사용하고, 칼라 CRT 모니터나 컴퓨터 그래픽 장치에서는 RGB 색공간을 사용하며, 색상, 채도, 명도를 각각 다루어야 하는 장치들은 HSI 색공간을 사용한다. 또한, 어느 장치에서나 정확하게 재생될 수 있는, 이른바 장치 독립적 컬러를 정의하기 위해 CIE 색공간이 사용되기도 하는데, 대표적으로 CIE-XYZ, CIE L*a*b, CIE L*u*v 색공간 등이 있다.

한편, 색을 재현하는 장치들 간에는 이러한 색공간 외에도, 색역(Color Gamut)이 서로 상이할 수도 있다. 색공간이 색을 정의하는 방법, 즉 어떤 색과 다른 색들과의 관계를 나타내는 방법을 의미하는 반면에, 색역은 색상 재현 범위를 의미한다. 따라서, 입력되는 색신호와 이 입력 색신호를 재현하는 장치 간에 색역이 상이한 경우에는, 서로의 색역이 매칭될 수 있도록 입력되는 색신호를 적절하게 변환시켜 색 재현력을 향상시키는 색역 매핑(Gamut Mapping)이 필요하다.

상이한 칼라 장치(Color Device)들 사이의 색역 매핑은 입력 색신호의 색공간을 변환한 후, 색상(Hue)을 변화시키지 않은 상태에서 밝기와 채도를 매핑하는 방법이 주로 이루어졌다. 구체적으로는, 입력 색신호를 RGB, CMYK 등과 같은 장치 종속적인 색공간(DDCS: Device Dependent Color Space)에서 CIE-XYZ, CIE-LAB 등과 같은 장치 독립적인 색공간(DICS: Device Independent Color Space)으로 변환한 후, 장치 독립적인 색공간을 다시 색상(hue), 명도(lightness), 채도(chroma)를 나타내는 LCH 좌표계로 변환한 후에 색상이 일정한 평면 상에서 명도와 채도에 대하여 색역 매핑을 한다. 또한, 색역 매핑은 명도를 유지하면서 채도를 매핑하는 방법과, 명도와 채도를 동시에 변화시키는 벡터 매핑 방법이 많이 사용되며, 이를 기초로 변형된 방법들이 사용된다.

그런데, 색역 매핑을 하기 위해서는 다른 두 칼라 장치 간의 매핑 정도를 결정하기 위해 색역의 경계(Boundry) 정보를 이용한다. 보통 색역 매핑은 색상을 일정하게 유지하기 위해 일정 색상 평면(Constant Hue Plane)에서 이루어지므로, 각 색상에서의 명도와 채도에 대한 색역 경계가 필요하게 된다. 하지만, 이 색역 경계를 구하는 것은 복잡한 계산 과정이 필요하며, 특히 CIE L*a*b, CIE L*u*v와 같이 비선형 함수를 사용하는 좌표계의 경우에 더 복잡하다. 따라서, 실시간으로 색역 경계 정보를 구하는 것을 어렵고, 보통 경계 정보를 룩업 테이블(LUT:Look-Up Table)로 저장하여 매핑에 사용하거나, 색역 매핑 자체를 3D LUT의 형태로 변환하여 사용한다. 따라서, 이와 같은 경우 룩업 테이블(LUT)을 사용하기 위해 메모리의 용량이 많이 필요하다는 단점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 색상 재현 범위(Color Gamut)가 서로 다른 칼라 장치들 사이에서, 소스 장치로부터의 컬러 신호에 대해 타겟 장치의 특성에 맞도록 채도 매핑과 휘도 매핑을 분리하여 수행함에 따라 타겟 장치에 자연스러운 색 재현이 되도록 하는 지능형 색역 관리 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지능형 색역 관리 방법은, 소스 장치로부터의 비선형 색신호를 선형 색신호로 변환하여 타겟장치에 재현하는 지능형 색역 관리 방법에 있어서, (a) 상기 선형 색신호를 XYZ 색공간의 xy 색신호로 변환하는 단계; (b) 상기 xy 색신호에 대해 색신호 영역을 분할하고, 색역 경계점을 산출하는 단계; (c) 상기 색역 경계점을 근거로 채도 매핑을 수행하는 단계; 및 (d) 상기 선형 색신호와 상기 xy 색신호를 근거로 휘도 매핑을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 (a) 단계는, 상기 선형 색신호를 3 × 3 행렬을 이용하여 장치 독립 좌표계 CIE-XYZ 좌표의 색신호로 변환하고, 상기 CIE-XYZ 좌표의 색신호를 상기 xy 색신호로 변환하는 것을 특징으로 한다..

또한, 상기 (b) 단계는, CIE-xy 좌표계에서 white(W), red(R), green(G), blue(B)의 위치를 갖는 3 채널 영역, 또는 상기 3 채널 영역에 yellow(Y), cyan(C), magenta(M)의 위치를 더하여 얻는 6 채널 영역으로 분할하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 (b) 단계는, 소스색역 경계점(sbpx, sbpy)과 타겟색역 경계점(tbpx, tbpy)을 산출하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 (c) 단계에서, 타겟색역이 소스색역보다 넓은 경우에는 채도 스트레칭을 수행하고, 상기 타겟색역이 상기 소스색역보다 좁은 경우에는 채도 컴프레션을 수행하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 채도 스트레칭의 경우에 저채도의 색의 채도가 너무 증가하여 부자연스러워지며, 상기 채도 컴프레션의 경우에 중채도의 색의 채도가 감소하는 것을 방지하기 위해, 이득양을 조정하여 보정해 주는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이득양을 조정하여 보정하는 것은, 비선형 함수를 이용하거나, 선형함수를 이용하고, 상기 채도가 낮은 경우에 상기 이득을 줄이고, 상기 채도가 높은 경우에 상기 이득을 올려 주는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 (c) 단계에서, 매핑점(tx, ty)은 다음 식에 의해 얻어지며,

,

wx, wy는 상기 xy 색신호에서 백색점(White point)을 빼서 얻은 값이며, gsat은 gsat > 1 인 것을 특징으로 한다.

상기 (d) 단계에서, 상기 휘도 매핑은 소스색역보다 타겟색역의 휘도가 높은 경우 휘도 스트레칭을 수행하고, 상기 소스색역의 휘도가 타겟색역보다 높은 경우 휘도 컴프레션을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 휘도 스트레칭시 저휘도의 색들이 증가하여 노이즈가 증가하거나, 상기 휘도 컴프레션시 중휘도의 색들의 휘도가 낮아지는 경우에, 이득(gain)양을 조정하여 보정하되, 상기 휘도가 낮은 경우에 상기 이득양을 줄이고, 상기 휘도가 높은 경우에 상기 이득양을 높이는 것을 특징으로 한다.

상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계는 백색점(White Point)을 중심으로 수행하며, 상기 채도와 휘도의 보정시, Yellow와 Cyan 및 Magenta를 포함하는 Secondaries의 색상도 보정해 주는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 색역 관리 방법의 채도 매핑과 휘도 매핑을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 1a는 채도를 조정하는 채도 매핑을 나타낸 것으로, 101은 방송신호에 해당하는 소스색역(source gamut)을 나타내고, 102는 디스플레이에 해당하는 타겟색역(target gamut)을 나타낸다.

여기서, 채도 매핑(Saturation Mapping)은 백색점(white point:109)을 중심으로 103과 같이 소스색역 채도(101)가 타겟색역 채도(102)의 바깥 쪽에 있는 경우는 그 양만큼 축소하고, 또한 104 및 105와 같이 타겟색역 채도(102)가 소스색역 채도(101)의 바깥쪽에 있는 경우는 그 양만큼 확장하는 방법이다. 그리고, 도 1a에서 106, 107, 108은 secondary인 yellow, cyan, magenta에 대해 영상의 색을 개선 할 목적으로 변화시키는 방법이다.

도 1b는 휘도를 조정하는 휘도 매핑을 나타낸 것으로, 휘도 매핑(Luminance Mapping)은 110의 소스색역의 휘도가 111의 타겟색역의 휘도보다 낮은 경우는 112와 같이 휘도를 증가시키고, 또한, 113의 소스색역이 114의 타겟색역의 휘도보다 높은 경우는 115와 같이 휘도를 감소시키는 방법이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기본 색역 매핑 블럭도를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 색역 매핑 블럭도(Gamut Mapping Block Diagram)는 선형 보정부(201), 색역 매핑부(202), 및 색신호 출력부(203)를 포함한다.

여기서, 선형 보정부(201)는 입력되는 표준 비선형(Nonlinearize) R_NG_NB_N 색신호에 대하여 2.2 감마(Gamma)를 통해 선형 보정하여 선형(Linearize) R_LG_LB_L 색신호로 출력한다.

또한, 색역 매핑부(202)는 색역을 벗어난 선형 R_LG_LB_L 색신호를 도 1에 도시된 바와 같이 채도 매핑과 휘도 매핑을 수행한다.

그리고, 색신호 출력부(203)는 색역 매핑이 이루어진 선형 R_LG_LB_L 색신호를 감마 보정하여 타겟 장치로 출력한다.

즉, 본 발명에 따른 색역 관리 장치는, 소스 장치(Source device)로부터 입력되는 표준 방송 신호인 비선형 R_NG_NB_N 색신호를 선형 보정부(201)에서 2.2 Gamma 를 이용하여 선형 R_LG_LB_L 색신호로 변환한다. 이어, 색역 매핑부(202)에서는 선형 R_LG_LB_L 색신호를 입력받아 색역 매핑을 수행한 후 타겟 장치(Target device)의 선형 R_LG_LB_L 색신호로 출력한다. 그리고, 색신호 출력부(203)에서 선형 R_LG_LB_L 색신호에 대해 Gamma보정을 하여 비선형 R_NG_NB_N 색신호를 타겟 장치로 출력한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 색역 관리 방법은 도 6에 도시된 색역 매핑 블럭도의 순서로 이루어지게 된다.

도 6에서, sRGB는 소스 장치(source device)이고 Display는 타겟 장치(target device)이다. 색역 매핑 블럭도에서, 601은 제1 색신호 변환부, 602는 제2 색신호 변환부, 603은 제1 합성부, 604는 색역 선택부, 605는 CMY 조정부, 606은 색역 경계점 산출부, 607은 표시 색역 선택부, 608은 표시 색역 경계점 산출부, 609는 채도 매핑부, 610은 제2 합성부, 611은 휘도 매핑부이다.

도 6의 입력 R_L,G_L,B_L 색신호는 선형 RGB 값을 의미한다. 표준 방송 신호는 감마 보정된 비선형 RGB 값을 가진다. 이에 대해, 도 2의 선형 보정부(201)는 비선형 RGB 값을 선형 RGB 값으로 변환하며, 선형화는 소스 장치(source device)에 따라 결정된다. 방송 표준 규격인 ITU-R 권고 BT 계열(ITU-R Recommendations BT Series)의 709 규격의 감마(gamma) 보정은 다음의 수학식 1과 같다.

마찬가지로, G, B도 수학식 1과 같은 과정으로 구할 수 있다. 따라서, 선형화는 수학식 1의 역변환을 사용하며, 다음 수학식 2와 같다.

이렇게 하여 선형화된 RGB 값은 도 6의 입력이 되며, 도 6의 602에서 RGB의 장치 독립 좌표계인 CIE-XYZ 좌표로 변환된다. RGB 색신호에서 CIE-XYZ 색신호로의 변환은 ITU-R 권고 BT 계열의 709 규격에 따라 다음 수학식 3 과 같이 3×3 행렬을 이용한다.

또한, 채도 매핑을 위해서는 채도 성분이 필요하므로, 602에서 CIE-XYZ 색신호로부터 CIE-xy 값을 얻어 내며, 그 변환은 다음 수학식 4와 같다.

여기서, 매핑은 백색점(white point)을 기준으로 진행되므로 603의 (x,y) 값에서 white point의 (xw,yw) 값을 빼서 (wx,wy)가 사용된다. 따라서 603 이후 604부터 610까지의 모든 블록에서 사용되는 CIE-xy값은 white point (xw,yw)가 offset 되어 있는 값이다.

또한, 604는 현재 (wx,wy)가 소스 장치(source device)의 어느 영역인지 판단하는 부분으로서, 도 3과 같이 수행한다.

도 3a는 3 채널 영역 분할과 6 채널 영역 분할을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 3a에서 301, 302, 303, 304는 CIE-xyY 좌표계에서 장치의 white(W), red(R), green(G), blue(B)의 위치를 나타내며, 각각 (xw,yw), (xr,yr), (xg, yg), (xb, yb)이다. 모두 white offset되어 있으므로 white (xw,yw)은 (0,0)이다. 305는 △WRG로 이루어진 RG region, 306은 △WGB로 이루어진 GB region, 307은 △WBR로 이루어진 BR region이다. 현재 (wx, wy)에 대해 영역 인덱스 iRegion은 다음 수학식 5와 같이 설정된다.

수학식 5의 과정은 직선 성질을 이용하여 구할 수 있다. 도 3a의 RGB Region Division에서 임의의 한 점이 RG 영역에 있을 경우 그 점은 직선 WR의 위쪽과 직선 WG의 오른쪽 즉, 아래에 있게 된다. 이 성질을 이용하여 영역은 다음 수학식 6과 같이 구한다.

또한, 도 3a에서 308, 309, 310은 Y,C,M의 CIE-xy 좌표계에서의 위치를 나타내며, 각각 (xy, yy), (xc, yc), (xm, ym)으로 표시된다. 마찬가지로 white offset 되어 있다. 이에 따라서 311은 △WYR로 이루어진 YR region, 312는 △WYG로 이루어진 YG region, 313은 △WCG로 이루어진 CG region, 314는 △WCB로 이루어진 CB region, 315는 △WMB로 이루어진 MB region, 316은 △WMR로 이루어진 MR region 으로 나뉘어진다. 영역의 선택은 다음 수학식 7과 같은 과정으로 이루어진다.

또한, Secondary 영역 설정도 위와 같이 설정할 수 있는데, 다음 수학식 8과 같이 이루어진다.

여기서, yellow, cyan, magenta의 경우에 x의 위치가 양수 또는 음수에 따라 그 판단이 바뀌므로 이를 고려하였다.

도 3b는 CMY 조정을 도시한 도면이다.

도 3b에서, 317은 Y의 보정을 나타낸 것으로 Y는 RG 라인 위에 존재하며 Y는 R 또는 G 방향으로 선상에서 움직인다. 318은 C의 보정을 나타낸 것으로 C는 GB 라인 위에 존재하며 C는 G 또는 B 방향으로 선상에서 움직인다. 319는 M의 보정을 나타낸 것으로 M은 BR 라인 위에 존재하며 M은 B 또는 R 방향으로 선상에서 움직인다. 320은 Y가 R방향으로 움직인 경우이다. 320을 Y'라면 321의 △WYG내 모든 색은 G를 기준으로 322와 같이 △WY'G로 확장되고, 323의 △WYR의 모든 색은 R을 기준으로 324와 같이 △WY'R로 축소된다. 이와 같은 기능을 이용하여 display의 색온도가 높을 경우 yellow가 green으로 이동하면서 사람의 얼굴색 등이 부자연스러워지는 것과, 색온도가 낮을 경우에도 cyan이 green쪽으로 이동하면서 하늘색 등이 green 쪽으로 이동하여 부자연스러워지는 것을 보정할 수 있다.

또한, 도 3b에서 325를 P(px, py), 326을 Q(qx, qy)라 하면, P와 Q는 Y가 R방향으로 움직일 때 직선 329를 따라서 R쪽으로 움직인다. 직선 329는 직선 RG와 평행하고 점 P, Q를 지나는 직선이다. 그러므로 △WYR 내의 점 Q는 직선 329와 직선 WR이 만나는 점 328을 기준으로 축소되고, △WYG 내의 점 P는 직선 329와 직선 WG가 만나는 점 327을 기준으로 점 328 방향으로 확장된다. 점 327과 점 328이 각각 기준점이 되므로 기준점을 각각(rgx, rgy), (rrx, rry)라 하면, 점 P(px,py)는 iRegion = 0이고 iSRegion = 1 이므로, 다음 수학식 9와 같이 새로운 점(new_px, new_py) red 쪽으로 이동한다.

또한, 점 Q(qx, qy)는 iRegion = 0이고 iSRegion = 0 이므로, 다음 수학식 10과 같이 새로운 점(new_qx, new_qy) red 쪽으로 이동한다.

여기서, yellow_gain1은 수학식 11과 같이 계산하고, yellow_gain2는 수학식 12와 같이 계산한다. 먼저 보정량을 rRYG라 하고 그 범위를 [-0.5, 0.5]하면 rRYG가 음수이면 yellow를 red쪽으로 보정하고, 양수이면 green 쪽으로 보정한다.

여기서, RY, YG는 red와 yellow, yellow와 green사이의 거리이다.

한편, Cyan과 magenta도 yellow와 같이 진행한다. 이와 같은 기능은 display의 색온도가 높을 경우 yellow가 green으로 이동하면서 사람의 얼굴색 등이 부자연스러워지는 것과 색온도가 낮을 경우에도 cyan이 green쪽으로 이동하면서 하늘색 등이 green 쪽으로 이동하여 부자연스러워지는 것을 보정할 수 있다.

한편, 도 6에서 606은 채도 매핑을 위해 현재 (wx, wy )의 소스 장치에 대한 색역 경계점(404)을 찾는다. 이에 대해, 도 4를 통해 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 색역 경계점에 근거한 채도 매핑을 나타낸 도면이다. 도 4에서는 타겟색역이 소스색역보다 넓은 경우에는 채도 스트레칭(Saturation Stretching)을 수행하고, 타겟색역이 소스색역보다 좁은 경우에는 채도 컴프레션(Saturation Compression)을 수행한다.

도 4에서, 소스 채도 406 S가 현재 점이라면, 현재 점(406)이 소스 장치의 RG 영역에 해당하므로 색역 경계점 404는 직선 WS와 소스장치의 직선 RG의 교점으로 구한다.

도 4에서, 406 S가 매핑되는 타겟 채도 407 T를 구하는 경우에 채도가 스트 레칭되는 경우이다.

또한, 405와 406을 각각 (sbpx, sbpy), (tbpx, tbpy)라 하고 매핑되는 점 407을 매핑점(tx, ty)이라 하면, 매핑점은 다음 수학식 13과 같다.

여기서, gsat은 다음 수학식 14와 같이 구할 수 있다.

여기서, gsat은 1 보다 큰 값을 갖는다.

한편, 413에서 414로의 매핑은 채도를 컴프레션하는 경우로, 수학식 14에서 gsat은 1보다 작은 값을 갖는다.

그런데, 도 4의 채도 스트레칭(Saturation Stretching)의 경우는 저채도의 색의 채도가 너무 증가하여 부자연스러워질 수 있으며, 채도 컴프레션(Saturation Compression)의 경우는 중채도의 색의 채도가 감소하는 부작용이 발생한다. 따라서 저채도, 중채도 영역의 색들의 경우는 gain 양을 조정하여 그 부작용을 감소시켜 보정해 주는 방안이 필요하다. 이를 위해, 도 7은 saturation gain function을 나타낸 것으로 saturation이 낮은 쪽은 gain을 줄이고 높은 쪽은 그대로 올려 주는 것이다. 701은 비선형 함수를 이용하는 방법이고, 702는 선형함수를 이용하는 것이 다. 703은 함수의 전체 gain을 조절하는 것이다. 이때, gain 함수는 다음 수학식 15와 같다.

여기서, Saturation S는 다음 수학식 16과 같이 얻는다.

수학식 15에서 γ 는 0 에서 1 의 범위이다. Gain 함수는 이외에도 여러 가지 함수가 사용될 수 있다. 따라서 수학식 14의 gsat는 다음 수학식 17과 같이 다시 쓸 수 있다.

도 6에서, 610은 white offset된 (wx,wy)값에 white의 좌표값 (xw, yw)을 더하여 CIE-xy값으로 변환하는 부분이다. 611은 휘도 매핑을 진행하는 부분으로서, 다음 도 5를 통해 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 매핑을 나타낸 도면이다. 도 5에서, 501, 507은 source device의 luminance gamut boundary를 나타내고, 502, 508은 target device의 luminance gamut boundary를 나타낸다. 도 5의 좌측은 target의 luminance가 높아 luminance가 stretching 되는 경우이고, 우측은 반대로 compression되는 경우이다. 먼저 소스장치의 luminance boundary 503 Y_SB는 원래 입력에 해당하는 R_LG_LB_L 로부터 다음 수학식 18과 같이 계산된다.

따라서, 최종적으로 매핑되는 506의 RGB 값은 다음 수학식 19와 같다.

여기서, glum은 다음 수학식 20에 의해 얻을 수 있다.

그런데, 휘도 매핑의 경우 채도 매핑과 같이 스트레칭이 될 경우 저휘도의 색들이 증가하여 노이즈가 증가할 가능성이 있으며, 컴프레션될 경우 중휘도의 색들의 휘도가 낮아져 영상의 휘도를 전반적으로 낮추는 부작용이 발생한다. 따라서 저휘도, 중휘도 영역의 색들의 경우는 이득(gain)양을 조정하여 그 부작용을 감소시키는 보정 방안이 필요하다. 따라서, 도 7과 같이 luminance가 낮은 쪽은 gain을 줄이고 높은 쪽은 그대로 올려 주게 된다. 이때, 704와 같이 비선형함수를 이용할 수 있고, 705와 같이 선형함수를 이용할 수 있다. 또한, 706은 함수의 전체 gain을 조절하는 것이다. 그리고, gain 함수는 다음 수학식 21과 같다.

여기서, L은 상대 휘도를 의미하며, 다음 수학식 22와 같이 얻을 수 있다.

또한, 수학식 21에서 γ 는 [0-1]의 범위이다. Gain 함수는 이외에도 여러 가지 함수가 사용될 수 있다. 이에 따라, 수학식 21의 glum은 다음 수학식 23과 같이 다시 쓸 수 있다.

한편, 도 6의 611에서 입력 Mode는 출력을 gamut mapping으로 할 것인지 표준색 재현을 할 것인지를 선택한다. 표준색 출력은 도 1에서 소스색역(source gamut)과 타겟색역(target gamut)이 겹치는 부분의 색을 정확히 표현하고, 소스색역이 타겟색역보다 큰 경우는 타겟색역의 boundary로 clipping 하며, 타겟색역의 남는 부분은 사용하지 않고 그대로 두는 것이다. 따라서 원래 소스장치의 색이 그대로 타겟장치에서 출력된다. 표준색 재현은 입력된 611에서 입력된 XYZ값을 다음 수학식 24의 타겟장치 변환 행렬을 이용하여 계산한다.

여기서, 출력 R_T, G_T, B_T는 [0-1]로 제한한다. 따라서 출력은 다음 수학식 25와 같은 범위의 값을 갖는다.

또한, G_L, B_L도 동일하다.

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 색상 재현 범위가 서로 다른 칼라 장치들 사이에서 소스 장치로부터의 컬러 신호에 대해 타겟 장치의 특성에 맞도록 채도 매핑과 휘도 매핑을 분리 수행하여 타겟 장치에 자연스러운 색 재현이 되도록 하는 지능형 색역 관리 장치 및 방법을 실현할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 색 재현 범위가 서로 다른 컬러 장치 사이에서 영상의 색상 왜곡을 줄이면서 자연스러운 색을 재현할 수 있게 되며, 색온도에 따라서 변하는 Secondary CMY의 색상을 보다 자연스럽게 조정할 수 있게 된다. 또한, 색역 경계를 간단히 구할 수 있어서 기존 룩업 테이블을 이용하는 방법에 비해 메모리를 줄이고 알고리즘의 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims

소스장치로부터의 비선형 색신호를 선형 색신호로 변환하여 타겟장치에 재현하는 지능형 색역 관리 방법에 있어서,

(a) 상기 선형 색신호를 XYZ 색공간의 xy 색신호로 변환하는 단계;

(b) 상기 xy 색신호에 대해 색신호 영역을 분할하고, 색역 경계점을 산출하는 단계;

(c) 상기 색역 경계점을 근거로 채도 매핑을 수행하는 단계; 및

(d) 상기 선형 색신호와 상기 xy 색신호를 근거로 휘도 매핑을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (a) 단계는,

상기 선형 색신호를 3 × 3 행렬을 이용하여 장치 독립 좌표계 CIE-XYZ 좌표의 색신호로 변환하고, 상기 CIE-XYZ 좌표의 색신호를 상기 xy 색신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (b) 단계는,

CIE-xy 좌표계에서 white(W), red(R), green(G), blue(B)의 위치를 갖는 3 채널 영역, 또는 상기 3 채널 영역에 yellow(Y), cyan(C), magenta(M)의 위치를 더하여 얻는 6 채널 영역으로 분할하는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (b) 단계는,

소스색역 경계점(sbpx, sbpy)과 타겟색역 경계점(tbpx, tbpy)을 산출하는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c) 단계에서, 타겟색역이 소스색역보다 넓은 경우에는 채도 스트레칭(Saturation Stretching)을 수행하고, 상기 타겟색역이 상기 소스색역보다 좁은 경우에는 채도 컴프레션(Saturation Compression)을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 5 항에 있어서,

상기 채도 스트레칭의 경우에 저채도의 색의 채도가 너무 증가하여 부자연스러워지며, 상기 채도 컴프레션의 경우에 중채도의 색의 채도가 감소하는 것을 방지하기 위해, 이득(gain) 양을 조정하여 보정해 주는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 이득양을 조정하여 보정하는 것은,

비선형 함수를 이용하거나, 선형함수를 이용하고, 상기 채도가 낮은 경우에 상기 이득을 줄이고, 상기 채도가 높은 경우에 상기 이득을 올려 주는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 보정시, Yellow와 Cyan 및 Magenta를 포함하는 Secondaries의 채도도 보정해 주는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c) 단계에서, 매핑점(tx, ty)은 다음 식에 의해 얻어지며,

여기서, wx, wy는 상기 xy 색신호에서 백색점(White point)을 빼서 얻은 값이며, gsat은 gsat > 1 인 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (d) 단계에서, 상기 휘도 매핑은 소스색역보다 타겟색역의 휘도가 높은 경우 휘도 스트레칭(Luminance Stretching)을 수행하고, 상기 소스색역의 휘도가 타겟색역보다 높은 경우 휘도 컴프레션(Luminance Compression)을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 휘도 스트레칭시 저휘도의 색들이 증가하여 노이즈가 증가하거나, 상기 휘도 컴프레션시 중휘도의 색들의 휘도가 낮아지는 경우에, 이득(gain)양을 조정하여 보정하는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 휘도가 낮은 경우에 상기 이득양을 줄이고, 상기 휘도가 높은 경우에 상기 이득양을 높이는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 보정시, Yellow와 Cyan 및 Magenta를 포함하는 Secondaries의 휘도도 보정해 주는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계는 백색점(White Point)을 중심으로 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 색역 관리 방법.