KR20080016362A - 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼라 디스플레이 장치에서의 색변환 방법에 관한 것으로, 특히 광색역 색 공간을 사용하여 출력하는 칼라 디스플레이 장치에서 직접 출력을 하는 경우의 색변환 방법에 관한 것으로, 소정의 광색역 색공간의 데이터를 다른 광색역 색공간을 지원하는 디스플레이 장치를 통해 출력하는데 있어서 색 공간의 변환 과정에서 색역 절단이 없도록 처리함으로써 광색역 색공간의 특성을 유지할 수 있도록하기 위하여 상기 소정의 광색역 색 공간의 데이터를 RGB 색 공간으로 변환하는 제 1 단계; 상기 변환된 RGB 색 공간의 데이터가 RGB 색 공간의 표현 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 제 2 단계; 상기 RGB 색 공간의 표현 범위를 벗어나는 경우, 상기 RGB 색 공간의 데이터를 일정 영역으로 확장하여 클립핑하는 제 3 단계; 및 상기 확장하여 클립핑된 데이터를 소정의 영역으로 나누고, 각각의 영역에 대해 매핑하는 제 4 단계를 제공함.

광 색역, YCC, RGB, CMY

Description

광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법{Color translation method for color-space with wide-color range}

도 1 은 종래의 기술에 따라 칼라 프린터에서 Direct Printing 기능을 통해 영상물을 출력하는 과정을 도시한 예시도.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법의 일실시예 흐름도.

도 3 은 본 발명의 실시예에서 사용되는 YCC-RGB 색 공간의 맵핑 함수의 예시도.

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 출력물과 기존의 방법에 따른 출력물을 예시한 예시도.

본 발명은 칼라 디스플레이 장치에서의 색변환 방법에 관한 것으로, 특히 광색역 색 공간을 사용하여 출력하는 칼라 디스플레이 장치에서 직접 출력을 하는 경우의 색변환 방법에 관한 것이다.

현재 광색역 색 공간을 사용하는 칼라 디스플레이 장치에서 jpeg 파일과 같 은 칼라 영상 데이터를 다른 매개 장치(예컨데, PC)를 사용하지 않고 직접 출력하는 경우가 많이 발생하게 된다. 예컨데, 컬러 프린터에 사진이 저장된 메모리 카드를 삽입하여 이를 그대로 출력하는 경우이다. 이러한 기능을 Direct Printing 기능이라고 한다.

이와 같이, 광색역 색 공간을 사용하는 칼라 디스플레이 장치에서 이러한 Direct Printing 기능을 사용하는 경우에, JPEG 데이터와 같은 영상 데이터인 광색역 색공간의 YCC 영상 데이터로부터 3x3 행렬을 곱해서 0에서 255의 범위(일반적인 8비트 색상을 가정할 경우)로 Clipping하여 RGB 색 공간의 영상 데이터로 변환한 후 RGB-CMY LUT를 이용하여 최종 광색역 색 공간인 CMY 색 공간의 데이터로 출력된다.

도 1 은 종래의 기술에 따라 칼라 프린터에서 Direct Printing 기능을 통해 영상물을 출력하는 과정을 도시한 예시도이다.

도 1에 도시된 바에 따르면, 카메라(10) 등을 통해 만들어진 JPEG 파일(11)에 인코딩(encoding)된 YCC 데이터(12)로부터 하기의 <수학식 1>을 사용하여 RGB 데이터로 변환한다(13). 이러한 <수학식 1>은 RGB 색 공간으로의 변환을 위하여 색역을 변환하는 것이다.

그리고, 변환된 RGB 데이터(14)는 RGB-CMY linked LUT를 적용하여(15) 칼라 프린터(17)가 적용되는 색 공간인 CMY 색공간으로 변환한 후(16) 영상물을 출력한다.

이와 같이 <수학식 1>을 사용하여 YCC 색 공간에서 RGB 색 공간으로 변환했을 때의 R,G,B의 최대값 및 최소값은 -1.201< R <1.701, -0.529< G <1.529, -0.886< B <1.886 값을 가진다. 그러나, 기존의 YCC 색 공간 출력 방법에서는 R,G,B 데이터가 모두 0에서 1로 절단된 후 변환되기 때문에 기존의 광색역 색공간에서 가지고 있는 Gradation 및 Detail을 광색역 색공간을 지원하는 프린터와 같은 디스플레이 장치에서도 제대로 표현하지 못하는 문제가 발생한다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 소정의 광색역 색공간의 데이터를 다른 광색역 색공간을 지원하는 디스플레이 장치를 통해 출력하는데 있어서 색 공간의 변환 과정에서 색역 절단이 없도록 처리함으로써 광색역 색공간의 특성을 유지할 수 있도록 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법에 있어서, 상기 소정의 광색역 색 공간의 데이터를 RGB 색 공간으로 변환하는 제 1 단계; 상기 변환된 RGB 색 공간의 데이터가 RGB 색 공간의 표현 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 제 2 단계; 상기 RGB 색 공간의 표현 범위를 벗어나는 경우, 상기 RGB 색 공간의 데이터를 일정 영역으로 확장하여 클립핑하는 제 3 단계; 및 상기 확장하여 클립핑된 데이터를 소정의 영역으로 나누고, 각각의 영역에 대해 매핑하는 제 4 단계를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 문제점을 극복하기 위해서 JPEG 파일에서 인코딩(Encoding)된 광대역 색공간의 YCC 데이터로부터 RGB 데이터로 변환하는 과정에서 색역에 대한 Clipping을 없애기 위해 Raw RGB 데이터의 범위를 -alpha에서 1+alpha로 재 설정하고, 이렇게 재 설정된 영역에 대해서 Core 영역과 Surround 영역으로 나누어서 비선형 함수를 사용하여 8 bit RGB 값으로 매핑한다. 이렇게 처리되는 경우에는 전체 색역에 대한 데이터를 RGB 변환에서도 유지를 할 수 있기 때문에 이후 출력을 위한 CMY 색공간으로의 변환시에도 광색역 색공간의 잇점을 유지시킬 수 있게 된다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법의 일실시예 흐름도이다.

도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법을 살펴보면, 우선 JPEG 파일과 같은 YCC 데이터가 입력된다(200). 이때, YCC 색 공간은 RGB 색공간에 비해 광색역 색 공간으로 알려져 있다.

이러한 YCC 데이터를 RGB 색공간의 값으로 변환하기 위해, YCC 영상 데이터 를 Sub-sampling한다(202).

그리고 Sub-sampling한 YCC 영상 데이터를 3x3 YCC-RGB 변환 행렬을 사용하여 RGB 데이터로 변환한다(204). 이 경우에 사용되는 3x3 YCC-RGB 변환 행렬은 앞서 살펴본 <수학식 1>과 같다. 이와 같이, <수학식 1>을 사용하여 YCC에서 RGB로 변환했을 때의 R,G,B의 최대값 및 최소값은 -1.201<R <1.701, -0.529<G<1.529, -0.886<B<1.886 값을 가진다. 이러한 값은 <수학식 1>이 변함에 따라 차이가 생길 수 있으나 그 영역이 0~1을 벗어날 수 있다는 점에서는 같다. 그러나, 기존의 YCC 색 공간 출력 방법을 사용하면 R,G,B 데이터가 모두 0에서 1로 절단(Clipping)된 후 변환되기 때문에 결국 CMY 광색역 색 공간을 지원하는 프린터 출력에서 gradation이나 detail을 제대로 표현하지 못하는 현상이 발생한다. 따라서, 제안한 방법에서는 YCC 색 공간의 큰 색역을 충분히 사용하기 위해서 YCC 최적 매핑 방법을 사용한다. 여기서 YCC 최적 매핑 방법에 대해서는 후술하기로 한다.

그리고 YCC 색 공간에서 RGB 색 공간으로 변환한 데이터 중에서 0~1의 범위에 속하지 않는 픽셀의 개수(%)가 t%를 넘는지를 판단한다(206). 여기서, 0~1의 범위라 함은 RGB 색 공간에 대한 Nomalized 된 값을 의미한다. 그리고 해당 범위에 속하지 않는 픽셀은 광 색역 공간으로부터 RGB 색 공간으로 변환되면서 광 색역 색공간에서 RGB 색 공간의 바깥쪽에 있던 픽셀을 의미한다. 즉, 변환된 RGB 데이터가 0~1 범위 안에 존재하면 YCC 색역 데이터가 sRGB로 변환했을 때 색역 절단되는 정보가 없는 영상이므로 기존의 YCC 처리 방법(220, 222)을 통해서 처리한다. 그러나, 계산된 RGB 값이 0~1 범위 밖에 존재하면 이 YCC 데이터를 RGB로 변환했을 때, 절단되는 데이터가 있는 영상을 의미하므로 제안한 YCC 처리 방법(208 내지 216)을 통해서 처리를 한다. 그리고, t%는 본 발명의 실시예에 따른 색 공간의 변환 방법을 사용할 지 여부를 결정하기 위한 임계값으로 시스템 또는 사용자의 설정에 따라 변경이 가능할 것이다.

판단 결과(206), t%를 넘지 않으면 종래의 방법으로 처리한다(220, 222). 즉, 원 YCC 영상으로부터 RGB 색공간으로 변환한다(220). 이 경우 YCC 영상의 모든 데이터를 RGB 색공간의 0~1사이의 값으로 Clipping 한다(222). 그리고 Clipping된 RGB 색 공간의 데이터는 RGB-CMY LUT를 이용하여 CMY 색 공간으로 변환한다(218).

한편, 판단 결과(206), t%를 넘는다면 본 발명의 실시예에 따른 RGB 색 공간으로의 변환 방법을 사용한다.

우선, 원 YCC 영상으로부터 RGB 색 공간으로 변환한다(208). 그리고 R,G,B 각각의 데이터가 동시에 p 보다 작거나 q보다 큰지를 판단한다(210). 즉, 전체 영역이 색 공간에서 위 또는 아래 방향으로 쉬프트되어 있는지를 확인한다. 그리고, 0~1 범위에 존재하는 데이터 중에서도 R,G,B 채널이 동시에 p보다 작거나 q보다 큰 범위에 있는 Black 또는 White 영역은 Black 및 White의 최적 재현을 위해서 기존의 YCC 처리 방법(220, 222)을 통해서 처리한다.

이때, R,G,B 각각의 데이터가 동시에 p보다 작거나 q보다 크다면 변환된 RGB 색 공간의 값을 0에서 1사이로 Clipping한다(222). 그리고 R,G,B 각각의 데이터가 동시에 p보다 작거나 q보다 크지 않다면, RGB 데이터를 -α에서 (1+α)의 범위로 Clipping 한다(212). 그리고 Clipping된 RGB 데이터를 Core 영역와 Surround 영역 으로 나눈다(214). 그리고, -α에서 (1+α)의 범위로 Clipping된 RGB 색 공간의 데이터를 Core 영역과 Surround 영역에 따라 각각의 매핑 함수를 이용하여 매핑한다(216).

그리고 Clipping된 RGB 색 공간의 데이터는 RGB-CMY LUT를 이용하여 CMY 색 공간으로 변환한다(218). 그리고 변환된 CMY 색공간의 데이터를 출력한다(224).

도 3 은 본 발명의 실시예에서 사용되는 YCC-RGB 색 공간의 맵핑 함수의 예시도이다.

도 3을 참조하여 YCC 최적 매핑 방법을 설명하며 다음과 같다.

우선, 도 3의 세로축은 색상의 밝기를 단계화한 값으로 본 발명의 실시예에서는 256단계(0~255)의 8비트 값을 사용한다. 또한, 가로축은 색 공간의 값을 의미하는 것으로 일반적으로 0~1까지로 정규하는데 반해 본 발명의 실시예에서는 +-alpha의 영역으로 확장을 하고 있다.

본 발명의 실시예에서 제안한 방법에서는 먼저 YCC 입력 데이터를 <수학식 1>을 사용하여 RGB로 변환한 후, 그 변환된 데이터의 특성에 따라 종래의 방법을 사용할지 YCC 최적 매핑 방법을 사용할지를 결정한다.

YCC 최적 매핑 방법을 사용하는 경우에는 Clipping 처리를 위한 R,G,B 데이터 범위 [-a, 1+a]를 결정하게 된다. R,G,B 각 채널의 입력 값이 [-a, 0] 또는 [1, 1+a]의 범위일 때는 아래 <수학식 2>를 사용하여 선형 변환을 수행한다. 여기서, a는 RGB Clipping 시에 사용된 상수이고, n은 Core 영역과 Surround 영역을 결정하는 상수이다.

또한 R,G,B 각 채널의 입력 값이 [0,1] 범위인 경우에는 그 값을 선형 함수를 사용하여 변환을 할 수도 있고, 특성에 따라 다른 함수를 사용하여 변환을 할 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 아래 <수학식 3> 의 Sigmoid 함수를 사용하여 변환을 하는 것을 예시한다.

여기서,

는 Sigmoid 함수를 이용한 LUT 함수, m은 LUT 크기,

는 평균,

는 표준 편차.

이상의 YCC 최적 변환 방법이 적용에 대한 결과를 도 3에서 살펴보면, Clipping으로 표시된 것은 기존의 방법에 따라 YCC에서 RGB로 Clipping 하여 변환하는 방법을 의미하고, PW linear로 표시된 것은 Core 영역과 Surround 영역으로 나눈 후 각각의 영역 모두 선형 변환하여 출력하는 방법이며, Sigmoid로 표시된 것은 Core 영역과 Surround 영역으로 나눈 후 Surround 영역에서는 선형 변환 함수를 사용하여 변환하고, Core 영역에서는 비선형 함수인 Sigmoid 함수를 사용하여 변환하는 방법을 의미한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 방법은 PW linear와 Sigmoid이다.

도 3에 도시된 결과를 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 방법을 사용하면 Surround 영역으로 표현된 영역에서 광 색역의 표현을 조밀하게 표현을 함으로써 기존과 같이 Clipping 함으로써 발생하는 일정한 영역을 벗어나는 색 성분이 하나의 색으로 매핑되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 출력물과 기존의 방법에 따른 출력물을 예시한 예시도이다.

도 4(a)는 종래의 기술에 따른 출력물이며, 도 4(b)는 본 발명의 실시예에 따른 출력물이다.

본 발명의 실시예에 따른 출력물인 도 4(b)는 광색역 색 공간(예: YCC 색 공간)을 지원하는 칼라 프린터에서 영상 출력시 YCC에서 RGB로 Core 영역와 Surround 영역을 나누어서 매핑하고 광 색역의 범위를 0~1의 한정된 영역으로 Clipping 하여 처리하지 않기 때문에 기존 방법 결과인 도 4(a)에 비해서 gradation이나 detail을 충실히 표현함으로써 자연스런 영상 출력이 가능한 장점을 지니는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치 환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 광색역 색 공간의 영상 데이터를 직접 광색역 디스플레이 장치를 통해 출력하는 경우 색성분에 대한 Clipping을 하지 않음으로써 광 색역 색 공간의 색 데이터를 모두 표시할 수 있는 효과가 있다.

또한, 광 색역의 색 데이터에 대해 gradation 및 detail을 충실히 표현할 수 있기 때문에 자연스런 영상물을 출력할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법에 있어서,

   상기 소정의 광색역 색 공간의 데이터를 RGB 색 공간으로 변환하는 제 1 단계;

   상기 변환된 RGB 색 공간의 데이터가 RGB 색 공간의 표현 범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 제 2 단계;

   상기 RGB 색 공간의 표현 범위를 벗어나는 경우, 상기 RGB 색 공간의 데이터를 일정 영역으로 확장하여 클립핑하는 제 3 단계; 및

   상기 확장하여 클립핑된 데이터를 소정의 영역으로 나누고, 각각의 영역에 대해 매핑하는 제 4 단계를 포함하는 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 단계에서 상기 RGB 색 공간의 표현 범위를 벗어나지 않는 경우,

   상기 RGB 색 공간의 데이터를 기준이 되는 영역으로 클립핑하여 처리하는 제 5 단계를 더 포함하는 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 3 단계는,

   상기 RGB 색 공간의 표현 범위를 벗어나는 경우, 상기 벗어난 표현 범위가 Black 또는 White 영역으로의 Shift인지를 판단하는 제 6 단계;

   상기 제 5 단계의 판단 결과, Shift라고 판단되면 상기 제 5 단계로 진행하는 제 7 단계; 및

   상기 제 5 단계의 판단 결과, Shift라고 판단되지 않으면 상기 RGB 색 공간의 데이터를 일정 영역으로 확장하여 클립핑하는 제 8 단계를 포함하는 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 4 단계에서 나뉘어진 소정의 영역은,

   상기 확장된 영역을 표시하기 위한 Surround 영역과 기본이 되는 영역을 표시하기 위한 Core 영역인 것을 특징으로 하는 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 4 단계에서 나뉘어진 소정의 영역은,

   상기 Surround 영역은 선형 함수를 통해 매핑하고, 상기 Core 영역은 Sigmoid 함수를 통해 매핑하는 것을 특징으로 하는 광색역 색 공간을 위한 색 변환 방법.

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