KR20130076068A - 색역 맵핑 방법과 이를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

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송규익
김학량
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 일실시예에 의한 색역 맵핑을 수행하는 디스플레이 장치는, 제 1 색역의 RGB 데이터를 입력받는 네트워크 디바이스와, 먼셀(Munsell)의 등색상 궤적 데이터를 저장하는 메모리와, 상기 먼셀(Munsell)의 등색상 궤적 데이터를 이용하여 상기 입력받은 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정하는 궤적추정부와, RGB 데이터를 CIE 색도도(chromaticity diagram)에 표시하기 위하여 좌표값으로 변환하고, CIE 색도도의 좌표값에 따라 RGB 데이터로 변환하는 변환부 및 상기 추정된 RGB 데이터의 등색상 궤적을 이용하여 상기 입력받은 RGB 데이터를 제 2 색역의 RGB 데이터로 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

색역 맵핑 방법과 이를 이용한 디스플레이 장치{COLOR GAMUT MAPPING METHOD AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 색역 맵핑 방법과 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인간의 시각 특성을 고려하여 선명하고 자연스런 색감을 표현하도록 색역을 맵핑하는 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다. 상기 디스플레이 장치는, 예를 들어 네트워크 TV, 스마트 TV, HBBTV(Hybrid Broadcast Broadband Television), 인터넷 TV, 웹 TV, IPTV(Internet Protocol Television) 등에 해당한다.
최근, 디스플레이의 색역을 넓게 하는 이른바 광색역(wide gamut) 디스플레이 장치를 많이 출시하고 있다. 이는 보다 진한 색감을 구현할 수 있게 해주고, 보다 자연의 색에 가까운 색을 표현할 수 있는 기반이 된다.
하지만, 디스플레이 장치에 입력되는 입력 신호의 색역이 BT.709나 NTSC 등의 표준을 따르는 신호들이므로, 광색역 디스플레이를 통해 재현되는 색은 왜곡이 일어나게 된다. 이러한 왜곡으로 입력 신호에 비해 과한 채도나 다른 색상이 나타나게 된다. 이 중 과한 채도는 소비자들로 하여금, 색 표현이 풍부하다는 느낌을 줄 수 있지만, 색상의 왜곡은 인간에게 민감한 색상들이 많은 영상에서 어색함을 유발한다. 즉, 광색역 디스플레이 장치는 채도를 증가시켜 보다 진한 색을 출력해주지만, 디스플레이 원색의 좌표에 따라 채도 증가의 방향성이 정해지게 된다. 이 방향은 채도뿐만 아니라, 색상에도 영향을 주게 된다는 문제점이 있다. 따라서, 광색역 디스플레이 장치를 개발함에 있어서, 채도의 확장으로 인한 장점은 취하면서, 색상의 왜곡은 최소화하는 색역 맵핑 방법이 필요한 실정이다.
또한, 광색역을 갖는 디스플레이 장치더라도, 경우에 따라서는 더 좁은 색역을 갖는 표준 신호에 대응하는 색좌표의 출력이 필요할 때가 있다. 그런데 이런 경우에도, 중간 색들이 기존 색감과 다르게 변경되어 부자연스럽게 보인다는 문제점이 있다.
본 발명의 일실시예는, 채도가 확장되더라도 색상의 왜곡은 최소화하는 색역 맵핑 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예는, 좁은 색역을 갖는 표준 신호에 대응하여 광색역을 갖는 디스플레이 장치로 색역을 맵핑하는 경우, 인간의 시각 특성을 고려하여 자연스러운 색감이 디스플레이되는 색역 맵핑 방법 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 일실시예는, 임의의 RGB 데이터에 대응하는 먼셀의 등색상 궤적 데이터를 정의하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 의한 색역 맵핑을 수행하는 디스플레이 장치는, 제 1 색역의 RGB 데이터를 입력받는 네트워크 디바이스와, 먼셀(Munsell)의 등색상 궤적 데이터를 저장하는 메모리와, 상기 먼셀(Munsell)의 등색상 궤적 데이터를 이용하여 상기 입력받은 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정하는 궤적추정부와, RGB 데이터를 CIE 색도도(chromaticity diagram)에 표시하기 위하여 좌표값으로 변환하고, CIE 색도도의 좌표값에 따라 RGB 데이터로 변환하는 변환부 및 상기 추정된 RGB 데이터의 등색상 궤적을 이용하여 상기 입력받은 RGB 데이터를 제 2 색역의 RGB 데이터로 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의한 디스플레이 장치의 색역 맵핑 방법은, 제 1 색역의 RGB 데이터를 입력받는 단계와, 상기 RGB 데이터를 CIE 색도도(chromaticity diagram)에 표시하기 위하여 제 1 좌표로 변환하는 단계와, 먼셀(Munsell)의 등색상 궤적 데이터를 이용하여 상기 변환된 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정하는 단계와, 상기 추정된 등색상 궤적과 제 2 색역의 색역 외곽선과 만나는 교차점을 계산하는 단계와, 상기 교차점의 채도값을 이용하여 채도 비율을 계산하는 단계와, 상기 채도 비율을 이용하여, 상기 RGB 데이터의 제 2 좌표를 계산하는 단계와, 상기 제 2 좌표를 이용하여 상기 RGB 데이터를 제 2 색역의 RGB 데이터로 변환하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 색역 맵핑시 채도가 확장되더라도 색상의 왜곡을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예에 의하면, 좁은 색역을 갖는 표준 신호에 대응하여 광색역을 갖는 디스플레이 장치로 색역 맵핑시, 인간의 시각 특성을 고려하여 자연스러운 색감이 디스플레이되도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 일실시예에 의하면, 임의의 RGB 데이터에 대응하는 먼셀의 등색상 궤적 데이터를 정의할 수 있다.
보다 구체적인 발명의 효과에 대해서는, 이하 목차에서 상세히 후술하도록 하겠다.
도 1은 영상 신호를 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 도 1의 이미지 프로세서에서 영상 신호를 처리하는 기능 블록도이다.
도 3은 먼셀(Munsell)의 색상환표를 도시한 도면이다.
도 4는 상대 휘도에 따른 먼셀(Munsell)의 명도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 먼셀(Munsell)의 등색상 및 등채도 궤적을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 도 5의 등색상 궤적을 이용하여 색역 맵핑을 하는 일실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 디스플레이 장치의 기능 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 RGB 데이터를 디스플레이 장치의 특성에 맞도록 보정하기 위하여 매트릭스를 사용하는 일실시예를 도시한 도면이다.
도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정하는 과정의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 8 bit 이미지 프로세싱을 하는 일실시예를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 디스플레이 장치의 색역 맵핑 방법의 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 색역 맵핑 방법을 이용하여 룩업 테이블을 계산하기 위한 사용자 인터페이스의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 제 1 색역보다 제 2 색역이 작은 경우 색역을 맵핑하는 일실시예를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
한편, 본 명세서에서 기술되는 디스플레이 장치는, 예컨대 방송 수신 기능에 컴퓨터 지원 기능을 추가한 지능형 네트워크 TV로서, 방송 수신 기능에 충실하면서도 인터넷 기능 등이 추가되어, 수기 방식의 입력 장치, 터치 스크린 또는 공간 리모콘 등보다 사용에 편리한 인터페이스를 갖출 수 있다. 그리고 유선 또는 무선 인터넷 기능의 지원으로 인터넷 및 컴퓨터에 접속되어, 이메일, 웹브라우징, 뱅킹 또는 게임 등의 기능도 수행 가능하다. 이러한 다양한 기능을 위해 표준화된 범용 OS가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명에서 기술되는 디스플레이 장치는, 예를 들어 범용의 OS 커널 상에, 다양한 애플리케이션이 자유롭게 추가되거나 삭제 가능하므로, 사용자 친화적인 다양한 기능이 수행될 수 있다.
더욱이, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
도 1은 영상 신호를 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치의 기능 블록도로, 도 1을 참조하여 영상 신호를 디스플레이 장치에서 디스플레이하는 과정을 설명한다.
디스플레이 장치(100)는 외부 영상 신호 또는 디코딩된 영상 신호를 수신하면 스케일러(Scaler, 110)를 통하여 디스플레이 어댑터의 이미지 해상도를 디스플레이 장치에 맞도록 조절하여 스크린 이미지를 확대 또는 축소한다.
이미지를 확대 또는 축소하는 과정에서 기존 색감이 다르게 변경되어 부자연스럽게 보일 수 있다. 따라서, 확대 또는 축소된 스크린 이미지에 대하여 이미지 프로세서(120)에서 색역을 맵핑하는 이미지 프로세싱 과정을 거친다. 그 후, 그래픽 OSD & UI 처리부(130)에서 그래픽 OSD 및 UI에 대한 처리를 하고 디스플레이 패널(140)로 전송하여 디스플레이한다.
도 2는 도 1의 이미지 프로세서에서 영상 신호를 처리하는 기능 블록도로, 도 1에서 이미지 프로세서로 입력되는 RGB 신호값을 변환하여 색역을 맵핑하는 이미지 프로세싱 과정을 거쳐, 새로운 R'G'B' 신호값으로 출력하는 과정을 도시한 블록도이다.
일반적으로 촬상 장치나 디스플레이 장치는 인간이 감지할 수 있는 자연색에 비해 제한된 색상만을 촬상하거나 재현할 수 있다. 보통 원색(primary color) 좌표에 의해서 재현할 수 있는 색의 범위가 결정되며, 이러한 색재현 범위를 색역(color gamut)라고 한다. 일반적으로 디스플레이 장치에서는 RGB 색공간(color space)을 사용하며, 서로 가산될 수 있는 빨강(red), 초록(green) 및 파랑(blue)의 3개의 원색을 사용하여 색역을 형성한다.
그런데, 출력하는 디스플레이 장치와 입력하는 촬상 장치들 간의 색역이 다르면, 입력된 이미지의 색상과 출력된 색상이 동일하지 않게 된다. 또한, 동일한 입력에 대해서도 색역이 다른 디스플레이 장치를 통해 출력된다면 출력된 영상의 색이 다르게 표현된다. 이렇게 색역이 다른 장치간의 색재현 시에 의도하는 재현이 되도록 데이터를 조정할 필요가 있고, 이를 색역 맵핑(gamut mapping)이라 한다. 따라서, 입력되는 영상 신호의 RGB 데이터를 변환하여 디스플레이 장치의 색역 범위에 적합하게 맵핑시켜 새로운 RGB 데이터를 출력하여 디스플레이할 필요가 있다.
이를 위하여, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 입력되는 RGB 색공간의 색신호를 독립적인 색공간인 CIE - XYZ 색공간의 색좌표값으로 변환하여 이미지 프로세싱 과정을 거쳐 다시 새로운 R'G'B' 값으로 출력하여 색역 범위에 적합하게 맵핑한다. 이때 RGB와 CIE - XYZ 색공간의 색좌표값 간의 변환을 위하여 매트릭스(MD, M-1 OLED)를 이용할 수 있다. 이에 대해서는, 다시 설명하기로 한다.
또한, 입력 색신호는 NTSC(National Television System Committee), PAL(Phase Alternation by Line system), SMPTE-C와 같은 방송규격, 혹은 IEC(Internation Electro-Technical Commission)의 Rec.709(sRGB)와 같은 표준 규격에 의한 색신호 등의 될 수 있으며, 이하에서 입력 색신호가 RGB 표준 색신호인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
본 발명은 먼셀(Munsell)의 표색체계를 이용하여 인간의 시각 특성을 고려하여 자연스런 색감을 표현하는 색역 맵핑 방법을 그 특징으로 한다. 먼셀의 표색계는 미국의 화가 A.H. Munsell이 제창한 색의 배색법으로 색의 심리량을 기준으로 색상, 채도, 명도의 3속성으로 정의하는데, 도 3 및 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 도 3은 먼셀(Munsell)의 색상환표를 도시한 도면이고, 도 4는 상대 휘도에 따른 먼셀(Munsell)의 명도와의 관계를 나타낸 그래프이다.
먼셀은 색의 차이를 구별하는 속성으로서 색상(hue)를 정의하며 H로 약기한다. 먼저, R(red), Y(yellow), G(green), P(purple)의 다섯 가지의 식을 기본 색상으로 하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 이들을 하나의 원(색상환) 상에 5등분 하여 배열한다.
상기 다섯 가지의 기본 색상의 중간에 YR, GY, BG, PB, RP가 되는 색을 배치하고, 마지막으로 이웃하여 만나는 색상의 사이를 10등분하여 전체적으로 100가지 색상을 구성한다. 이때, 각 색상은 기본 색상의 기호 R, Y, G, B, P 및 이들의 중간 색상 기호 중간에 YR, GY, BG, PB, RP와 1부터 10까지의 숫자를 조합하여 부르며, 기본 색상과 중간 색상에는 모두 숫자 5가 붙여져 5R, 5YR, 5Y 등으로 나타낸다.
한편, 색의 밝기를 나타내는 척도로서 명도(value)를 정의하고 V로 표시한다. 반사율이 0%인 이상적인 black의 명도를 0, 반사율 100%의 이상적인 white를 명도 10으로 하고, 그 사이의 명도를 심리적으로 10 등분하여 0, 1, 2, 3, …, 10과 같이 수치로 나타낸다. 표기 방법은 '/' 앞에 명도 값을 붙여, 2/, 5/ 등으로 나타낸다.
일반적으로 인간 시각의 밝기 감각은 반사율에 비례하지 않는다. 예를 들면, 인각 시각은 반사율이 약 20% 정도의 것을 중간 밝기로 인식한다. 먼셀의 명도 척도는 거의 반사율의 평방근에 비례하고 있다. 그에 따라, 상대 휘도에 따른 먼셀의 명도를 도 4와 같이 도시하였다.
또한, 색의 신선도의 정도를 나타내는 척도로서 채도(chroma)를 정의하며, C로 표기한다. 각 색상, 명도마다 무채색(회색)을 채도 0으로 정의하고, 가장 신선한 색(단색광, single spectrum의 광)까지를 심리학적으로 등 간격으로 구분하여 표현한다. 표기 방법은 /4, /8, 등으로 나타낸다.
따라서, 채도를 중심으로부터의 거리로 나타낸 색상환을 명도마다 작성하고, 이것을 명도가 낮은 것부터 순서대로 동심원상에 겹치면, 먼셀의 속성은 원통형의 색 입체로서 표현할 수 있다. 모든 물체색은 이 색 입체의 어느 곳인가에 위치하며, 그 색은 먼셀의 3 속성에 의해 HV/C, 즉 5R4/3과 같이 규정된다.
도 5는 먼셀(Munsell)의 등색상 및 등채도 궤적을 도시한 도면으로, xy 색도도상에 먼셀계의 등색상 궤적과 등채도 궤적을 도시하였다. 도 5에서 동심원 형태를 띄는 것은 등채도 곡선이며, 방사선 형태를 띄는 것은 등색상 궤적을 나타낸다. 먼셀의 등색상 궤적 데이터는 value 0 내지 9까지의 10 단계가 존재하지만, 도 5에서는 명도(value) 5의 경우를 일실시예로서 표시하였다.
도 6은 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 도 5의 등색상 궤적을 이용하여 색역 맵핑을 하는 일실시예를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 임의의 입력 RGB 신호에 대응하는 좌표(610, 630)가 있을 때, 등색상 궤적과 유사한 형태로 곡선(600a)을 따라 움직여서 디스플레이 장치의 해당 좌표(620, 640)로 맵핑된다. 이와 같이, 등색상 궤적과 유사한 형태의 곡선을 따라 색역 맵핑이 되기 때문에, 색역 맵핑시 색상은 유지하면서 채도는 확장할 수 있다는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 디스플레이 장치의 기능 블록도로, 도 7을 참조하여 디스플레이 장치에서 등색상 궤적과 유사한 형태의 곡선을 생성하여 색역을 맵핑하는 방법을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 도 7은 본 발명을 설명하기 위한 일실시예이며, 당업자의 필요에 따라 일부 구성 모듈을 삭제하거나, 새로운 구성 모듈을 추가하는 것도 본 발명의 권리 범위에 속한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 디스플레이 장치(700)는 방송수신부(710), 네트워크 인터페이스(720), 외부장치 인터페이스(730), 변환부(740), 메모리(750), 궤적추정부(760), 컨트롤러(770), 유저 인터페이스(780), 디스플레이부(790), 오디오출력부(791) 및 전원공급부(793)를 포함한다.
방송수신부(710)는 튜너, 복조부 및 네트워크 인터페이스(720)를 포함할 수 있다. 물론, 필요에 따라, 튜너와 복조부를 구비하면서 네트워크 인터페이스(720)는 포함하지 않도록 설계하는 것도 가능하며, 반대로 네트워크 인터페이스(720)를 구비하면서 튜너와 복조부를 포함하지 않도록 설계하는 것도 가능하다.
튜너는, 안테나를 통해 수신되는 RF(Radio Frequency) 방송 신호 중 사용자에 의해 선택된 채널 또는 기저장된 모든 채널에 해당하는 RF 방송 신호를 선택한다. 복조부는 튜너에서 변환된 디지털 IF 신호(DIF)를 수신하여 복조 동작을 수행한다.
복조부에서 출력한 스트림 신호는 컨트롤러(770)로 입력될 수 있다. 컨트롤러(770)는 역다중화, 영상/음성 신호 처리 등을 수행한 후, 디스플레이부(790)에 영상을 출력하고, 오디오출력부(791)로 음성을 출력한다.
외부장치 인터페이스(730)는 외부 장치와 디스플레이 장치(700)를 접속할 수 있다. 이를 위해, 외부장치 인터페이스(730)는 A/V 입출력부(미도시) 또는 무선 통신부(미도시)를 포함할 수 있다.
외부장치 인터페이스(730)는 DVD(Digital Versatile Disk), BD(Blu-ray Disc, 블루레이 디스크) 플레이어, 게임기기, 카메라, 캠코더, 컴퓨터(노트북) 등과 같은 외부 장치와 유/무선으로 접속될 수 있다. 또한, 외부장치 인터페이스(730)는 인접하는 외부 장치 내의 애플리케이션 또는 애플리케이션 목록을 수신하여, 컨트롤러(770) 또는 메모리(750)로 전달할 수 있다.
네트워크 인터페이스(720)는, 유선 네트워크와의 접속을 위해, 예를 들어 이더넷(Ethernet) 단자 등을 구비할 수 있다. 또한, 무선 네트워크와의 접속을 위해, 예를 들어 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 통신 규격 등을 이용할 수 있다. 또한, 네트워크 인터페이스(720)는 네트워크를 통해, 공중에 공개(open)된 애플리케이션 중 원하는 애플리케이션을 선택하여 수신할 수 있다.
메모리(750)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 등에 의해 구현될 수 있으며, 컨트롤러(770) 내의 각 신호 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장하거나, 신호 처리된 영상, 음성 또는 데이터 신호를 저장할 수도 있다.
또한, 메모리(750)는 외부장치 인터페이스(730) 또는 네트워크 인터페이스(720)로부터 입력되는 영상, 음성, 또는 데이터 신호의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 나아가, 메모리(750)는 외부장치 인터페이스(730) 또는 네트워크 인터페이스(720)로부터 입력되는 애플리케이션 또는 애플리케이션 목록을 저장할 수도 있다.
유저 인터페이스(780)는 사용자가 입력한 신호를 컨트롤러(770)로 전달하거나, 컨트롤러(770)로부터의 신호를 사용자에게 전달한다. 예를 들어, 유저 인터페이스(780)는 RF(Radio Frequency) 통신 방식, 적외선(IR) 통신 방식 등의 다양한 통신 방식에 따라, 리모트 컨트롤러(600)로부터 전원 온/오프, 채널 선택, 화면 설정 등의 제어 신호를 수신하여 처리하거나, 컨트롤러(770)로부터의 제어 신호를 리모트 컨트롤러(600)로 송신하도록 처리할 수 있다.
디스플레이부(790)는 컨트롤러(770)에서 처리된 영상 신호, 데이터 신호, OSD 신호 또는 외부장치 인터페이스(730)에서 수신되는 영상 신호, 데이터 신호 등을 각각 RGB 신호로 변환하여 구동 신호를 생성한다. 상기 변환된 RGB 신호는 상기 변환부(740)로 전송될 수 있다.
상기 디스플레이부(790)는 PDP, LCD, OLED, 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 등이 가능할 수 있다.
오디오출력부(791)는 컨트롤러(770)에서 음성 처리된 신호, 예를 들어, 스테레오 신호, 3.1채널 신호 또는 5.1채널 신호를 입력받아 음성으로 출력한다. 상기 오디오출력부(791)는 다양한 형태의 스피커로 구현될 수 있다.
전원공급부(793)는 디스플레이 장치(700) 전반에 걸쳐 해당 전원을 공급한다. 예를 들어, 시스템 온 칩(System On Chip, SOC)의 형태로 구현될 수 있는 컨트롤러(770)와, 영상 표시를 위한 디스플레이부(790), 및 오디오 출력을 위한 오디오출력부(791)에 전원을 공급할 수 있다.
리모트 컨트롤러(600)는 사용자 입력을 유저 인터페이스(780)로 송신한다. 이를 위해 상기 리모트 컨트롤러(600)는 블루투스(bluetooth), RF(Radio Frequency) 통신, 적외선(IR) 통신, UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 방식 등을 사용할 수 있다.
특히, 색역 맵핑을 수행하는 디스플레이 장치(700)에 대해 설명하면 다음과 같다. 상기 디스플레이 장치(700)는 제 1 색역을 제 2 색역으로 맵핑하는데, 제 1 색역이 제 2 색역보다 작은 경우를 일실시예로서 설명한다.
네트워크 디바이스(720)는 제 1 색역의 RGB 데이터를 입력받는다. 또는, 상기 네트워크 디바이스(720)가 영상 신호를 수신하면, 상기 디스플레이부(790)에서 RGB 데이터로 변환할 수도 있다. 상기 입력받은 RGB 데이터는 변환부(740)를 통해 CIE 색도도(chromaticity diagram)에 표시하기 위하여 좌표값으로 변환된다.
CIE 색도도는 XYZ 표색계(2도 시야)를 기초로 물체의 색을 색도좌표 Y, x, y 로 정의하고, (x,y)에 의한 직교 좌표(CIE Yxy) 공간에서 Y(물체의 명도)가 일정한 평면을 갖는 도표를 색도 좌표로서 도식적으로 나타낸 그림이다.
한편, 도 8은 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 RGB 데이터를 디스플레이 장치의 특성에 맞도록 보정하기 위하여 매트릭스를 사용하는 일실시예를 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이 표준 카메라(810)로부터 입력되는 RGB를 표준 디스플레이 장치(820)에서 출력하는 경우, 정확한 색재현이 이루어지도록 하기 위해서는 표준 출력에 대응하는 디스플레이 장치의 특성에 맞는 매트릭스가 필요하다.
도 8에서 MCC는 색보정 매트릭스, MD는 디스플레이 특성 매트릭스, MC는 카메라 특성 매트릭스에 해당하는 것으로, 디스플레이 장치에서 디스플레이 장치의 특성에 해당하는 매트릭스 이외에 색재현을 위한 색보정 매트릭스가 필요하고, 본 발명에서는 BT 709 매트릭스를 이용할 수 있다.
즉, 변환부(740)는 RGB 데이터를 CIE 색도도의 좌표로 나타내기 위하여 제 1 좌표로 변환한다. 이때, 입력 RGB에 대응하는 xy 좌표는, 입력이 BT. 709 표준 신호이므로 BT.709 표준 디스플레이 매트릭스를 이용하여 계산할 수 있다. BT. 709 표준 디스플레이 매트릭스는 아래와 같다.
Figure pat00001
한편, 궤적추정부(760)는 먼셀의 등색상 궤적 데이터를 이용하여 제 1 좌표로 변환된 입력 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정하는데, 이에 대해서는 도 9를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 9의 (a) 내지 도 9의 (c)는 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정하는 과정의 일실시예를 도시한 도면이다. 도 9의 (a)와 같이 RGB 데이터가 변환된 제 1 좌표(900)에 대해서, 도 9의 (b)와 같이 제 1 좌표(900)를 둘러싸는 4개의 좌표(911, 913, 915, 917)를 추출한다. 그 후 도 9의 (c)와 같이 4개의 좌표를 지나는 등색상 궤적(920, 930)의 평균값을 이용하여 등색상 궤적(940)을 추정할 수 있다.
즉, 먼셀의 등색상 궤적인 두 곡선(920, 930)의 평균값을 구하여, 두 곡선 사이의 곡선을 구할 수 있고, 상기 두 곡선(920, 930) 사이에 존재하는 곡선(940)을 변환된 RGB 데이터의 등색상 궤적으로 추정하는 것이다. 이러한 과정을 임의의 RGB 데이터에 대해서 수행하면 모든 RGB 데이터에 대하여 등색상 궤적을 추정할 수 있다는 장점이 있다.
컨트롤러(770)는 추정된 RGB 데이터의 등색상 궤적을 이용하여 입력받은 RGB 데이터를 제 2 색역의 RGB 데이터로 변환하도록 상기 변환부(740)를 제어한다. 즉, 상기 추정된 등색상 궤적과 제 2 색역의 색역 외곽선과 만나는 교차점(950)의 채도값 및 제 1 색역의 색역 외곽선과 만나는 교차점(960)의 채도값을 이용하면 채도 비율을 계산할 수 있다. 이때, 제 1 좌표(900)에 상기 채도 비율을 곱한 좌표를 제 2 좌표(970)로 설정하여, 제 2 좌표(970)를 변환부(740)로 전송한다.
상기 변환부(740)는 CIE 색도도의 좌표값에 따라 RGB 데이터로 변환할 수 있으므로, 제 2 좌표값을 RGB 데이터로 변환한다. 이때, 디스플레이 장치의 특성 매트릭스의 역매트릭스를 이용하여 RGB 데이터로 변환한다. 상기 역매트릭스는 디스플레이 장치에 따라 달라질 수 있다
한편, 궤적추정부(760)에서 궤적을 추정하기 위해서는 등색상 궤적 데이터를 이용해야 하므로, 상기 메모리(750)는 먼셀의 등색상 궤적 데이터를 저장할 수 있다. 즉, 먼셀의 등색상 궤적 데이터를 임의의 RGB 데이터에 대하여 테이블 형태로 저장하고 있고, 궤적추정부(760)를 메모리(750)를 참조하여 RGB 데이터의 등색상 궤적 데이터를 추정할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 8 bit 이미지 프로세싱을 하는 일실시예를 도시한 것으로, 8bit 이미지 프로세싱을 위해서는 256x256x256 크기의 룩업 테이블이 필요함을 알 수 있다. 따라서, 10 bit 이미지 프로세싱을 하는 경우 1024x1024x1024 크기의 룩업 테이블이 필요하고, bit가 커짐에 따라 룩업 테이블이 커지게 된다.
이와 같이, bit가 커지면 메모리(750)에 부하가 커질 수 있으므로, 상기 메모리(750)는 먼셀의 등색상 궤적의 샘플링 데이터만을 저장하고, 궤적추정부(760)는 상기 샘플링 데이터를 이용하여 인터폴레이션(interpolation)하여 생성되는 먼셀의 등색상 궤적 데이터를 이용할 수 있다. 인터폴레이션은 데이터 보간법의 하나로서 원하는 픽셀의 위치와 가까운 것을 사용하여 빈 픽셀에 이웃하는 픽셀의 값을 할당하거나, 주변 픽셀들의 평균값을 계산하여 할당받지 못한 빈 픽셀에 대입시키는 방법이다.
이와 같이, 등색상 궤적의 샘플링 데이터만을 이용하여 나머지 등색상 궤적 데이터를 추정할 수 있고, 이때 추정되는 데이터를 메모리(750)에 룩업테이블(LUT - Look Up Table) 형태로 저장할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 디스플레이 장치의 색역 맵핑 방법의 흐름도로, 도 11을 참조하여 색역 맵핑 방법을 설명한다.
제 1 색역의 RGB 데이터를 입력받고(S1100), 상기 RGB 데이터를 CIE 색도도에 표시하기 위하여 제 1 좌표로 변환한다(S1110). 이때, BT.709 표준 디스플레이 매트릭스를 이용할 수 있다.
먼셀의 등색상 궤적 데이터를 이용하여 상기 변환된 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정한다(S1120). 상기 먼셀의 등색상 궤적 데이터는 기저장된 먼셀의 등색상 궤적의 샘플링 데이터를 이용하여 인터폴레이션하여 생성할 수도 있고, 임의의 RGB 데이터에 대해 메모리에 테이블 형태로 저장되어 있을 수도 있다.
상기 변환된 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정하는 방법은, 먼셀의 등색상 궤적 데이터에서 상기 제 1 좌표를 둘러싸는 4개의 좌표를 추출하고, 상기 4개의 좌표를 지나는 등색상 궤적의 평균값을 이용하여 상기 등색상 궤적을 추정할 수 있다. 즉, 먼셀의 등색상 궤적인 두 곡선의 사이에 존재하는 곡선을 변환된 RGB 데이터의 등색상 궤적으로 추정하는 것이다.
상기 추정된 등색상 궤적과 제 2 색역의 색역 외곽선과 만나는 교차점을 계산하고(S1130), 교차점의 채도값을 이용하여 채도 비율을 계산한다(S1140). 추정된 등색상 궤적과 제 1 색역의 색역 외곽선이 만나는 교차점의 채도값과, 상기 등색상 궤적과 제 2 색역의 색역 외곽선이 만나는 교차점의 채도값을 이용하면 채도 비율을 계산할 수 있다. 상기 채도 비율을 이용하여 RGB 데이터의 제 2 좌표를 계산하는데(S1150), 상기 제 1 좌표에 상기 채도 비율을 곱한 좌표를 제 2 좌표로 볼 수 있다.
상기 제 2 좌표를 이용하여 입력받은 RGB 데이터를 제 2 색역의 RGB 데이터로 변환한다(S1160). 이때, 디스플레이 장치의 특성 매트릭스의 역매트릭스를 이용할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 색역 맵핑 방법을 이용하여 룩업 테이블을 계산하기 위한 사용자 인터페이스의 일실시예를 도시한 도면이다. 상술한 바와 같이, 상기 먼셀의 등색상 궤적 데이터는 기저장된 먼셀의 등색상 궤적의 샘플링 데이터를 이용하여 인터폴레이션하여 생성할 수도 있지만, 실시간으로 계산하기에는 시간이 너무 올래 걸린다는 단점이 있다. 따라서, 그러한 경우 임의의 RGB 데이터에 대해 메모리에 테이블 형태로 저장하여 이용할 수 있는데, 도 12와 같이 룩업 테이블을 계산할 수 있는 사용자 인터페이스를 제공하여 메모리에 테이블 형태로 저장할 수 있다. 특히, 디스플레이 장치보다 색역이 좁은 색역에 대하여 룩업 테이블을 생성할 때, 채도 증가(Chroma increasing, 1200) 메뉴를 이용하여 본 발명에 따른 색역 맵핑을 할 수 있다.
한편, 지금까지 상기 제 1 색역은 상기 제 2 색역보다 작은 경우를 가정하여 일실시예를 설명하였지만, 제 1 색역이 상기 제 2 색역보다 큰 경우가 있다. 즉, 광색역을 갖는 디스플레이 장치더라도, 경우에 따라서는 더 좁은 색역을 갖는 표준신호에 대응하는 색좌표의 출력이 필요한 경우가 있다. 이러한 경우를, 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13은 본 발명에 따른 디스플레이 장치에서 제 1 색역보다 제 2 색역이 작은 경우 색역을 맵핑하는 일실시예를 도시한 도면으로, 넓은 디스플레이 장치의 색역에서 좁은 BT.709 표준에 대응하는 색좌표를 출력할 수 있도록 입력 RGB 데이터를 적절한 R'G'B' 데이터로 대응시키는 일실시예이다.
도 13의 (a)는 색역을 맵핑하는 블록 다이어그램을 도시한 도면이다. 도 13의 (b)는 CIE 색도도에서 색역을 맵핑하는 개념을 도시하였다. 도 13의 (b)에서 바깥쪽 삼각형인 제 1 색역이 디스플레이 장치의 색역이고, 안쪽 삼각형인 제 2 색역이 BT.709 색역을 나타낸다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 입력 RGB 데이터에 대하여 BT.709 표준 디스플레이에서 출력될 때의 XYZ를 계산하고, 디스플레이 장치의 역매트릭스(M-1 OLED)로 상기 계산된 XYZ에 대응하는 RGB 데이터를 계산한다.
이러한 방법은, 광색역 카메라(디스플레이 장치의 역매트릭스)로 좁은 색역의 자극을 촬영한 것과 마찬가지이기 때문에 표현할 수 있는 색역이 줄어들게 되고, 도 13의 (b)에 줄어드는 색역을 도시화하여 나타내었다. 이때도, 등색상 궤적 추정을 위하여 룩업 테이블을 이용할 수 있다.
나아가, 설명의 편의를 위하여 각 도면을 나누어 설명하였으나, 각 도면에 서술되어 있는 실시 예들을 병합하여 새로운 실시 예를 구현하도록 설계하는 것도 가능하다. 그리고, 당업자의 필요에 따라, 이전에 설명된 실시 예들을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 설계하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
본 발명에 따른 색역 맵핑 방법과 이를 이용한 디스플레이 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 색역 맵핑 방법은 네트워크 디바이스에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
그리고, 당해 명세서에서는 물건 발명과 방법 발명이 모두 설명되고 있으며, 필요에 따라 양발명의 설명은 보충적으로 적용될 수가 있다.
710 방송수신부 720 네트워크 인터페이스
730 외부장치 인터페이스 740 변환부
750 메모리 760 궤적추정부
770 컨트롤러 780 유저 인터페이스
790 디스플레이부

Claims (8)

  1. 색역 맵핑을 수행하는 디스플레이 장치에 있어서,
    제 1 색역의 RGB 데이터를 입력받는 네트워크 디바이스;
    먼셀(Munsell)의 등색상 궤적 데이터를 저장하는 메모리;
    상기 먼셀(Munsell)의 등색상 궤적 데이터를 이용하여 상기 입력받은 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정하는 궤적추정부;
    RGB 데이터를 CIE 색도도(chromaticity diagram)에 표시하기 위하여 좌표값으로 변환하고, CIE 색도도의 좌표값에 따라 RGB 데이터로 변환하는 변환부; 및
    상기 추정된 RGB 데이터의 등색상 궤적을 이용하여 상기 입력받은 RGB 데이터를 제 2 색역의 RGB 데이터로 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 컨트롤러;를 포함하는, 색역 맵핑을 수행하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 색역은 상기 제 2 색역보다 작은, 색역 맵핑을 수행하는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환부는,
    BT.709 표준 디스플레이 매트릭스를 이용하여 상기 입력받은 RGB 데이터를 CIE 색도도에 표시하기 위한 좌표로 변환하는, 색역 맵핑을 수행하는 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리는,
    상기 먼셀(Munsell) 등색상 궤적 데이터를 임의의 RGB 데이터에 대하여 테이블 형태로 저장하고 하고 있는, 색역 맵핑을 수행하는 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 궤적추정부는,
    상기 메모리에 기저장된 먼셀(Munsell)의 등색상 궤적의 샘플링 데이터를 이용하여 인터폴레이션(interpolation)하여 생성되는 먼셀(Munsell) 등색상 궤적 데이터를 이용하는, 색역 맵핑을 수행하는 디스플레이 장치.
  6. 디스플레이 장치의 색역 맵핑 방법에 있어서,
    제 1 색역의 RGB 데이터를 입력받는 단계;
    상기 RGB 데이터를 CIE 색도도(chromaticity diagram)에 표시하기 위하여 제 1 좌표로 변환하는 단계;
    먼셀(Munsell)의 등색상 궤적 데이터를 이용하여 상기 변환된 RGB 데이터의 등색상 궤적을 추정하는 단계;
    상기 추정된 등색상 궤적과 제 2 색역의 색역 외곽선과 만나는 교차점을 계산하는 단계;
    상기 교차점의 채도값을 이용하여 채도 비율을 계산하는 단계;
    상기 채도 비율을 이용하여, 상기 RGB 데이터의 제 2 좌표를 계산하는 단계;
    상기 제 2 좌표를 이용하여 상기 RGB 데이터를 제 2 색역의 RGB 데이터로 변환하는 단계;를 포함하는 디스플레이 장치의 색역 맵핑 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 색역은 상기 제 2 색역보다 작은, 디스플레이 장치의 색역 맵핑 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 먼셀(Munsell) 등색상 궤적 데이터는,
    기저장된 먼셀(Munsell)의 등색상 궤적의 샘플링 데이터를 이용하여 인터폴레이션(interpolation)하여 생성되는, 디스플레이 장치의 색역 맵핑 방법.
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