KR20140081693A

KR20140081693A - 영상 처리 장치 및 영상 처리 방법

Info

Publication number: KR20140081693A
Application number: KR1020130157377A
Authority: KR
Inventors: 세이키 타카하시; 히로시 오이시
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-07-01
Also published as: JP2014140160A; US20140176595A1

Abstract

종래의 기술은 광색역으로부터 협색역으로 색 변환을 할 때에, 오버플로우를 발생시키지 않기 위해서 블렌드 계수를 어떻게 설정하면 좋을지 명확히 되지 않고 있었다.
일 실시 형태에 따른 영상 처리 장치는, 입력 신호를 리니어한 제 1 색역의 제 1 영상 신호로 변환하는 신호 입력부, 제 1 색역보다도 넓은 제 2 색역을 제 1 색역의 영상 출력 장치에 있어서 표시하기 위한 제 2 영상 신호로 변환하는 색역 변환부, 입력 신호로부터 얻을 수 있는 명도 및 채도로부터 제 1 영상 신호와 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 블렌드 계수 설정부, 제 1 영상 신호와 제 2 영상 신호를, 설정된 블렌드 계수에 따른 비율로 합성한 합성 영상 신호를 생성하는 색합성부를 포함하고, 블렌드 계수 설정부는, 명도 또는 채도의 값이 오버플로우를 발생시키지 않는 경계값 이상의 경우는 제 1 블렌드 계수를, 명도 및 채도의 값들이 오버플로우를 발생시키지 않는 경계값 미만의 경우는 제 2 블렌드 계수를 설정한다.

Description

영상 처리 장치 및 영상 처리 방법 {IMAGE PROCESSING DEVICE AND METHOD THEREOF}

본 발명은, 색역 변환을 행하는 영상 처리 기술에 관한 것이다.

액정 모니터 등의 색 표시 기술의 향상에 따라, 디스플레이의 색재현 영역이 확대하고 있다. 최근의 LED 백라이트를 사용한 액정 모니터, 유기 EL 디스플레이 등에서는, 종래의 RGB 규격보다 넓은 색재현 영역을 실현하고 있다. 디스플레이의 국제 표준 규격 등에 있어서는, 종래의 sRGB 규격이나 Adobe(등록상표) RGB 규격보다 넓은 색역의 규격화가 행해지고 있다.

예를 들어, 슈퍼 하이비전 및 텔레비젼의 국제 규격(ITU-R 권고 BT. 2020: Parameter values for UHDTV systems for production and international programme exchange)에 있어서, UHDTV의 색 규격이 규정되어 있다. 이후는 이 색 규격에 준한 광색역의 영상 콘텐츠가 방송 등에 의해 제공되게 된다고 예상된다. 그 경우, 종래의 sRGB 규격이나 Adobe RGB 규격에 상당하는 디스플레이에 있어서도, 그러한 광색역의 영상 콘텐츠를 표시 할 필요가 있다. 이를 위해서는, 광색역 대응의 신호를 협색역 대응의 디스플레이에 입력한 경우에 양호한 표시를 실현하기 위한, 광색역에서 협색역으로의 색 변환 기술이 중요해진다.

여기에서, 광색역으로부터 협색역으로의 색 변환 기술로서, 입력 데이터로부터 색상(H), 채도(S), 명도(V)의 값을 구하고, 그 값에 따라서 입력 데이터를 협색역으로 변환한 데이터 값과, 입력 데이터 값을 합성하여 출력 데이터를 생성하는 방식이 개시되어 있다(특허문헌 1, 2).

단, 이 방식에서는, 색 변환 후의 데이터가 원래 상정하고 있는 0으로부터 1의 범위에는 포함되지 않고, 0보다 작은 값 또는 1보다 큰 값을 취하는 경우가 있고, 소위 오버플로우(overflow) 현상이 일어날 가능성이 있다. 오버플로우가 있으면, 회로 동작상 데이터는 0 이하일 때는 0으로, 1 이상일 때는 1로 고정되어버리고, 원래 변화되어야 할 영상이 같아져서 정확한 표시를 할 수 없는 문제가 발생한다. 특허문헌 1 및 2에서 개시되는 방식에서는, 이 문제의 발생을 회피하기 위해서, 2개의 데이터 값의 합성 비율(r)을 채도 값(S값)에 의해 결정할 경우에, r=0.5로 되는 S값을 문턱값이라 하였을 때, 그 문턱값을 광색역과 협색역의 색역의 차에 따라서 변화시키도록 하고 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌1] 일본국 특허 공개 제 2009-218961호 공보

[특허문헌2] 일본국 특허 공개 제 2010-245709호 공보

그러나, 종래의 색 변환 기술에 따르면, 합성 후의 데이터 값이 확실히 오버플로우를 발생시키지 않게 하기 위해서, 색상(H), 채도(S), 명도(V)의 값에 따라서 입력 데이터를 협색역으로 변환한 데이터 값과 입력 데이터 값을 어떤 비율로 합성하면 좋을지 밝혀져 있지 않다는 문제가 있었다.

본 발명의 일 실시 형태는, 광색역의 영상 신호를 협색역의 디스플레이 등의 영상 출력 장치에 입력하여 영상을 표시시킬 경우라도, 오버플로우를 발생시키지 않고, 포화도가 높은 색 표시를 실현하는 것을 목적으로 한다.

영상을 나타내는 입력 신호를 리니어한 제 1 색역의 제 1 영상 신호로 변환하는 신호 입력부; 상기 제 1 색역보다도 넓은 제 2 색역을 상기 제 1 색역의 영상 출력 장치에 있어서 표시하기 위한 제 2 영상 신호로 변환하는 색역 변환부; 상기 입력 신호로부터 얻을 수 있는 명도 및 채도에 기초하여 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 블렌드 계수를 설정하는 블렌드 계수 설정부; 및 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를, 상기 설정된 블렌드 계수에 따른 비율로 합성한 합성 영상 신호를 생성하는 색합성부를 포함하고, 상기 블렌드 계수 설정부는, 색역 경계에 상당하는 상기 제 2 영상 신호에 대하여 상기 제 1 영상 신호로부터 상기 제 2 영상 신호로의 변환의 역변환을 행하고, 얻어진 데이터로부터 상기 합성 영상 신호가 0으로부터 1의 범위에 포함되지 않는 상태인 오버플로우를 발생시키지 않는 명도 경계값 및 채도 경계값을 구하고, 상기 명도의 값이 상기 명도 경계값 이상 또는 상기 채도의 값이 상기 채도 경계값 이상인 경우는 제 1 블렌드 계수를 설정하고, 상기 명도의 상기 값이 상기 명도 경계값 미만 및 상기 채도의 상기 값이 상기 채도 경계값 미만인 경우는 상기 제 1 블렌드 계수 이상 1 이하인 제 2 블렌드 계수를 설정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치가 제공된다..

이 영상 처리 장치에 따르면, 제 1 영상 신호와 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 제 1 블렌드 계수와 제 2 블렌드 계수가 명확히 설정되어, 합성 영상 신호의 오버플로우를 방지할 수 있다.

다른 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제 2 블렌드 계수는, 상기 명도의 상기 값 또는 상기 채도의 상기 값에 따라서, 선형 함수, 지수 함수 또는 시그모이드 함수에 의해 0으로부터 1의 범위에서 변화되도록 설정하여도 좋다.

이 영상 처리 장치에 따르면, 제 1 영상 신호와 제 2 영상 신호를 블렌드 하는 비율을 함수에 의해 조정할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 영상을 나타내는 입력 신호를 리니어한 제 1 색역의 제 1 영상 신호로 변환하는 신호 입력부;

상기 제 1 색역보다도 넓은 제 2 색역을 상기 제 1 색역의 영상 출력 장치에 있어서 표시하기 위한 제 2 영상 신호로 변환하는 색역 변환부;

상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 블렌드 계수를 설정하는 블렌드 계수 설정부; 및 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를, 상기 설정된 블렌드 계수에 따른 비율로 합성한 합성 영상 신호를 생성하는 색합성부를 포함하고, 상기 블렌드 계수 설정부는, 상기 제 2 영상 신호로부터 오버플로우하는 조건을 직접적으로 구하고, 상기 오버플로우를 발생시키는 경우는 제 1 블렌드 계수를 설정하고, 상기 오버플로우를 발생시키지 않는 경우는 상기 제 1 블렌드 계수 이상 1 이하인 제 2 블렌드 계수를 설정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치가 제공된다.

이 영상 처리 장치에 따르면, 입력 신호의 R, G, B 데이터로, H, S, V를 계산할 필요가 없기 때문에, 영상 표시 장치에 있어서 회로 규모가 작아지고, 계산 시간을 단축할 수 있다.

다른 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 합성 영상 신호가 상기 오버플로우를 발생시키지 않는 값인 경우에 상기 제 2 블렌드 계수는, knee 함수, 선형 함수, 지수 함수 또는 시그모이드 함수에 의해 0으로부터 1의 범위에서 변화되도록 설정하여도 좋다.

이 영상 처리 장치에 따르면, 제 1 영상 신호와 제 2 영상 신호를 블렌드하는 비율을 함수에 의해 조정할 수 있다.

다른 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제 1 블렌드 계수는, 상기 합성 영상 신호가 상기 제 1 영상 신호로 되도록 규정하여도 좋다.

이 영상 처리 장치에 따르면, 협색역의 영상 출력 장치에 있어서, 광색역 표시를 할 수 있다.

다른 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 제 2 블렌드 계수는, 상기 합성 영상 신호가 상기 제 2 영상 신호, 또는 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를 블렌드한 것으로 되도록 규정하여도 좋다.

이 영상 처리 장치에 따르면, 협색역의 영상 출력 장치에 있어서, 오버플로우를 발생시키지 않고, 표시를 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 영상을 나타내는 입력 신호를 리니어한 제 1 색역의 제 1 영상 신호로 변환하는 단계; 상기 제 1 색역보다도 넓은 제 2 색역을 상기 제 1 색역의 영상 출력 장치에 있어서 표시하기 위한 제 2 영상 신호로 변환하는 단계; 상기 입력 신호로부터 얻을 수 있는 명도 및 채도에 기초하여 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 블렌드 계수를 설정하는 단계; 및 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를, 상기 설정된 블렌드 계수에 따른 비율로 합성한 제1 합성 영상 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 블렌드 계수를 설정하는 상기 단계는, 색역 경계에 상당하는 상기 제 2 영상 신호에 대하여 상기 제 1 영상 신호로부터 상기 제 2 영상 신호로의 변환의 역변환을 행하는 단계, 얻어진 데이터로 상기 제1 합성 영상 신호가 0으로부터 1의 범위에서 포함되지 않는 상태인 오버플로우를 발생시키지 않는 제1 명도 경계값 및 제1 채도 경계값을 구하는 단계, 상기 명도의 값이 상기 제1 명도 경계값 이상 또는 상기 채도의 값이 상기 제1 채도 경계값 이상인 경우는 제 1 블렌드 계수를 설정하는 단계, 및 상기 명도의 상기 값이 상기 제1 명도 경계값 미만 및 상기 채도의 상기 값이 상기 제1 채도 경계값 미만인 경우는 상기 제 1 블렌드 계수 이상 1 이하인 제 2 블렌드 계수를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법이 제공된다.

이 영상 처리 방법에 따르면, 제 1 영상 신호와 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 제 1 블렌드 계수와 제 2 블렌드 계수가 명확히 설정되고, 합성 영상 신호의 오버플로우를 방지할 수 있다. 다른 바람직한 실시 형태에 있어서, 상기 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계는, 제2 명도 경계값을 구하는 단계 및 제2 채도 경계값을 구하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 명도 경계값을 구하는 상기 단계는, 색상을 0°로부터 360°까지 변화시켰을 때에, 각 색상에 있어서, 상기 제1 채도 경계값을 채도 경계값으로 설정하고, 그리고 상기 제1 명도 경계값을 초기 명도 경계값으로 설정하는 단계; 상기 초기 명도 경계값을 일정한 간격으로 증가시키면서, 각 명도 경계값 에서, 채도를 0으로부터 1까지 변화시켜서, 상기 제1 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계 및 상기 제2 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계를 이용하여 제2 합성 영상 신호를 계산하는 단계; 상기 제2 합성 영상 신호가 오버플로우로 판정된 경우에는, 오버플로우 직전의 명도 경계값을 상기 제2 명도 경계값으로 설정하는 단계; 및 상기 제2 합성 영상 신호에 오버플로우가 발생하지 않은 경우에는 1을 상기 제2 명도 경계값으로 설정하는 단계를 포함하고, 상기 제2 채도 경계값을 구하는 상기 단계는, 색상을 0°로부터 360°까지 변화시켰을 때에, 각 색상에 있어서, 상기 설정된 제2 명도 경계값을 명도 경계값으로 설정하고, 그리고 상기 제1 채도 경계값을 초기 채도 경계값으로 설정하는 단계; 상기 초기 채도 경계값을 일정한 간격으로 증가시키면서, 각 채도 경계값 에서, 명도를 0으로부터 1까지 변화시켜서, 상기 제1 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계 및 상기 제2 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계를 이용하여 제3 합성 영상 신호를 계산하는 단계; 상기 제3 합성 영상 신호가 오버플로우로 판정된 경우에는, 오버플로우 직전의 채도 경계값을 상기 제2 채도 경계값으로 설정하는 단계; 및 상기 제3 합성 영상 신호에 오버플로우가 발생하지 않은 경우에는 1을 상기 제2 채도 경계값으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법이 제공된다.

이 영상 처리 방법에 따르면, 오버플로우를 발생시키는 한계점까지, 블렌드 계수를 0보다 큰 값으로 설정할 수 있다. 그것에 의해, 오버플로우의 발생을 방지하면서, 보다 효과적으로 광색역에 가까운 포화도가 높은 색 표시를 행할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 영상을 나타내는 입력 신호를 리니어한 제 1 색역의 제 1 영상 신호로 변환하는 단계; 상기 제 1 색역보다도 넓은 제 2 색역을 상기 제 1 색역의 영상 출력 장치에 있어서 표시하기 위한 제 2 영상 신호로 변환하는 단계; 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 블렌드 계수를 설정하는 단계; 및 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를, 상기 설정된 블렌드 계수에 따른 비율로 합성한 합성 영상 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 블렌드 계수를 설정하는 상기 단계는, 상기 제 2 영상 신호로부터 오버플로우하는 조건을 직접적으로 구하는 단계, 상기 오버플로우를 발생시키는 경우는 제 1 블렌드 계수를 설정하는 단계, 및 상기 오버플로우를 발생시키지 않는 경우는 상기 제 1 블렌드 계수 이상 1 이하인 제 2 블렌드 계수를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법이 제공된다.

이 영상 처리 방법에 따르면, 입력 신호의 R, G, B 데이터로, H, S, V를 계산할 필요가 없기 때문에, 영상 표시 장치에 있어서 회로 규모가 작아지고, 계산 시간을 단축할 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 색 변환 후의 영상 신호가 오버플로우를 발생시키지 않기 때문에, 광색역의 영상 신호를 협색역의 영상 출력 장치로 표시시켜도, 정확한 표시를 유지하면서, 광색역에 가까운 포화도가 높은 색 표시를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 영상 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 UHDTV와 Adobe RGB의 색역의 차이를 나타내는 그래프이다.
도 3은 광색역(UHDTV)과 협색역(Adobe RGB)에 있어서의 150 조건의 색역 경계점을 S-V 좌표 상에 플롯한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 광색역(UHDTV)과 협색역(Adobe RGB)에 있어서의 150 조건의 색역 경계점을 H-S 좌표 상에 플롯한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 채도의 한계점(S1) 미만에 있어서의 블렌드의 정도를 지수 함수에 의해 설정하는 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 6은 명도의 한계점(V1) 미만에 있어서의 블렌드의 정도를 선형 함수에 의해 설정하는 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 7은 채도의 한계점(S1) 미만에 있어서의 블렌드의 정도를 선형 함수에 의해 설정하는 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 8은 채도의 한계점(S1) 미만에 있어서의 블렌드의 정도를 시그모이드(sigmoid) 함수에 의해 설정하는 일 예를 나타내는 그래프이다.
도 9는 오버플로우를 회피할 수 있는 V1의 한계값을 결정하는 순서를 나타내는 플로우챠트이다.
도 10은 오버플로우를 회피할 수 있는 S1의 한계값을 결정하는 순서를 나타내는 플로우챠트이다.
도 11은 실시 형태 2에 나타내는 순서에 의해 구해진 광색역(UHDTV)과 협색역(Adobe RGB)에 있어서의 색역 경계점S1을 H-S 좌표 상에 플롯한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 영상 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 13은 블렌드 계수(α)와 Min(Vi'', 1-Vi'')의 관계를 파라메터k에 의해 블렌드를 하는 정도를 조정할 수 있게 knee로 설정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14는 블렌드 계수(α)와 Min(Vi'', 1-Vi'')의 관계를 파라메터β의해 블렌드를 하는 정도를 조정할 수 있게 지수 함수로 설정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 블렌드 계수(α)와 Min(Vi'', 1-Vi'')의 관계를 파라메터x1에 의해 블렌드를 하는 정도를 조정할 수 있게 선형 함수로 설정한 결과를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면 등을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은 많은 다른 태양에서 실시하는 것이 가능하고, 이하에 예시하는 실시 형태의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것이 아니다.

<실시 형태 1>

본 실시 형태에서는, 오버플로우를 발생시키지 않기 위해서, 색상(H), 채도(S), 명도(V)의 값에 따라서 블렌드 계수를 어떻게 설정하는지를 명확화하기 위해서, 색 변환 후의 영상 신호가 색역 경계에 상당하는 조건일 때의 입력 RGB 데이터가 HSV 색 공간에 있어서 어떻게 분포하는지를 미리 조사한 뒤에, 블렌드 계수를 정하는 방식에 대해 개시한다.

[영상 처리 장치에 대해서]

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 영상 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도를 나타낸다. 이 영상 처리 장치는, 신호 입력부(100), 색역 변환부(102), 블렌드 계수 설정부(α설정부)(104), 색합성부(106), 및 신호 출력부(108)로 구성되어 있다.

신호 입력부(100)에는, 영상을 나타내는 신호(입력 신호(Rin, Gin, Bin))가 입력된다. 신호 입력부(100)는, 이 입력 신호(Rin, Gin, Bin)를 0~1로 규격화한다. 또한, 규격화한 후의 신호에 거듭제곱 변환을 행하여 리니어한 영상 신호(Vr, Vg, Vb)를 생성한다. 예를 들어, 입력 신호가 sRGB 규격인 경우, 그 감마(γ) 값은 2.2이므로, 2.2를 거듭제곱하여 리니어한 영상 신호(Vr, Vg, Vb)를 생성한다.

색역 변환부(102)는, 변환 매트릭스를 사용하여 신호 입력부(100)에서 생성된 영상 신호(Vr, Vg, Vb)를 좁은 색역의 영상 신호로 변환한다. 예를 들어, UHDTV로부터 Adobe RGB 색역으로 변환하는 경우가 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 색역 변환부(102)는, 변환 매트릭스를 사용하여 협색역의 영상 출력 장치에 있어서, 광색역의 규격으로 작성된 영상을 표시하기 위한 변환을 행한다. 그리고, 변환된 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를 생성한다.

블렌드 계수 설정부(104)는, 합성 영상 신호가 0으로부터 1의 범위에 포함되지 않는 상태인 오버플로우(overflow)를 발생시키지 않기 위해서, 입력 신호(Rin, Gin, Bin)로부터 얻을 수 있는 명도(V)와 채도(S)에 기초하여 블렌드 계수(α)를 설정한다. 블렌드 계수(α)는, 색합성부(106)에서 합성되는 영상 신호(Vr, Vg, Vb)와 영상 신호(Vr', Vg', Vb')의 합성 비율을 규정한다. 이 예에서는, 합성 비율은, 블렌드 계수(α)가 1이면, 영상 신호(Vr, Vg, Vb)가 100%이고, 블렌드 계수(α)가 0이면, 영상 신호(Vr, Vg, Vb)가 100%이다.

블렌드 계수 설정부(104)는, 색 변환 후의 영상 신호(Vr, Vg, Vb)가 색역 경계에 상당하는 조건일 때의 입력 RGB 데이터가 HSV색 공간에 있어서, 어떻게 분포되는지를 미리 조사한 후에, 블렌드 계수를 정한다. 여기에서는, 협색역의 영상 출력 장치에 있어서, 광색역 표시를 하기 위한 변환 매트릭스의 역변환을 행하고, 또한 거듭제곱 변환을 행하고, R, G, B 데이터를 구하여 HSV값을 계산한다. 그리고, 오버플로우를 회피할 수 있는 명도(V), 채도(S)의 값을 규정하고, 명도 및 채도가 그 규정 값 이상인지, 혹은 규정 값 미만인지에 따라 블렌드 계수(α)를 다른 값으로 설정한다. 그리고, 명도(V) 또는 채도(S)의 값이, 규정 값 이상의 경우는, 블렌드 계수(α)를 α=0으로 설정하고, 규정 값 미만의 경우는 블렌드 계수(α)를 0으로부터 1의 사이의 값으로 설정한다.

블렌드 계수 설정부(104)에서는, 명도 및 채도가 오버플로우를 회피할 수 있는 명도(V), 채도(S)의 규정 값S1, V1 미만일 때, α를 0으로부터 1의 사이에서 변화되도록 함수를 사용하여 설정할 수도 있다. 예를 들어, 채도(S)와 α의 관계에 있어서, S1 미만의 α값을, 지수 함수, 선형 함수 또는 시그모이드 함수를 사용하여 블렌드의 정도(α의 값)을 설정할 수 있다. 또한, 명도(V)와 α의 관계에 있어서, V1 미만의 α의 값을, 선형 함수를 사용하여 블렌드의 정도(α의 값)를 설정할 수 있다.

색합성부(106)는, 신호 입력부(100)에서 생성된 영상 신호(Vr, Vg, Vb)와 색역 변환부(102)에서 생성된 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를 블렌드 계수 설정부(104)에서 설정된 블렌드 계수(α)에 따른 합성 비율로 합성한다. 여기에서는, 영상 신호(Vr', Vg', Vb')가 오버플로우하는 조건에서는 α를 작게 하고, 오버플로우를 하지 않는 조건에서는 α를 크게 한다. 그리고 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 생성한다.

신호 출력부(108)에서는, 합성 후의 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 거듭제곱 변환하고, 출력 신호(Rout, Gout, Bout)를 생성한다. 예를 들어, 1/2.2의 거듭제곱 변환을 행하고, 필요한 비트 수의 Rout, Gout, Bout를 생성한다. 출력 신호(Rout, Gout, Bout)의 출력 장소는 디스플레이, 프로젝터 등의 영상 출력 장치이다.

도 1에 나타내는 영상 처리 장치에서는, 블렌드 계수 설정부(104)를 마련함으로써, 광색역의 규격으로 작성된 영상 신호를 협색역의 규격에 대응한 디스플레이 등의 영상 출력 장치에 출력하여도 자연스러운 색조로 영상을 표시시킬 수 있다. 다음에, 이러한 영상 처리를 상세히 설명한다.

[영상 처리 방법에 대해서]

우선, 입력 신호(Rin, Gin, Bin)를 0~1로 규격화한다. 또한, 규격화한 후의 신호를 거듭제곱 변환하고, 리니어한 영상 신호(Vr, Vg, Vb)를 생성한다. 예를 들어, 입력 신호의 감마(γ)값이 2.2인 경우, 입력 신호(Rin, Gin, Bin)를 비트 수에 따른 레벨 폭으로 제산하여 규격화하고, 2.2를 거듭제곱하여 리니어한 영상 신호(Vr, Vg, Vb)를 생성한다. 레벨 폭을 8 비트라고 가정한 경우는 이하의 식 (1)과 같다.

그 다음에, 영상 신호(Vr, Vg, Vb)로부터 색 변환 후의 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를 산출한다. 여기에서, 협색역의 영상 출력 장치에 있어서, 광색역 표시를 하기 위한 변환 매트릭스[Mc]는, 식 (2), (3)에서 의해 구한다.

여기에서, [Mwc]은 광색역의 변환 매트릭스이고, [Mnc]은 협색역의 변환 매트릭스이며, [Mc]= [Mnc]^-1 [Mwc]이다.

예를 들어, 광색역을 ITU-R 권고 BT. 2020에 있어서의 UHDTV의 색규격, 협색역을 Adobe RGB 색역으로 한 경우의 예를 설명한다. 표 1은, UHDTV와 Adobe RGB의 CIE xy 좌표값을 나타내고, 그것을 CIE xy 색도도(色度圖)로 플롯한 것을 도 2에 나타낸다. 여기에서, 백색(W)은 같은 D65이다. 도 2로부터 명확한 바와 같이 UHDTV의 색역은 Adobe RGB 색역과 비교하여 넓은 색역을 갖고 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 광색역에 대한 협색역이라 함은, CIE xy 좌표값 혹은 CIE xy 색도도로 플롯한 경우에 있어서, R, G, B의 값 중에, 한 점에서라도 광색역 좌표의 내측에 좌표점이 있는 것은 협색역으로 정의한다. 예를 들어, CIE xy 색도도로부터 보아서, UHDTV의 RGB 플롯에 대하여, B에 상당하는 색도 좌표가 UHDTV의 외측에 있을지라도, R과 G에 상당하는 색 좌표가 UHDTV의 내측에 있는 경우는 협색역인 것으로 된다.

또한, UHDTV와 Adobe RGB의 변환 매트릭스 및 식 (3)에 있어서의 [Mc]의 값을 표 2~4에 나타낸다.

상기에서 얻어진 영상 신호(Vr, Vg, Vb)와 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를, 블렌드 계수(α)를 사용하여 블렌드하고, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 생성한다. 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)는, 식 (4)~ (6)에서 구한다. 또한, 블렌드 계수(α)의 상세한 설명은 후술한다.

합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)의 거듭제곱 변환을 행하고, 필요한 비트 수에 따른 출력 신호(Rout, Gout, Bout)로 변환한다. 예를 들어, 1/2.2의 거듭제곱 변환을 행하고, 필요한 비트 수의 Rout, Gout, Bout을 생성한다. 8 비트를 가정한 경우는 이하의 식 (7)과 같다.

광색역의 영상 신호를 협색역의 디스플레이 등의 영상 출력 장치에 입력하여 영상을 표시시키기 위해서 신호 변환한 때, 변환 후의 영상 신호(Vr', Vg', Vb')는 0 이하, 또는 1 이상의 값을 취하는 경우가 있다. 즉, 표 4에 나타내는 변환 매트릭스[Mc] 중에, 0 이하 또는 1 이상의 수가 있기 때문에, 이 변환 매트릭스[Mc]를 사용하여 구해지는 영상 신호(Vr', Vg', Vb')는 0 이하, 또는 1 이상으로 될 가능성이 있다.

그 결과, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)도 0 이하, 또는 1 이상의 값을 취하는 경우가 발생한다. 본 명세서에서는, 이 상태를 오버플로우라 칭한다. 오버플로우가 발생하면, 회로 동작 상, 데이터가 0 이하의 경우는 0으로, 1 이상의 경우는 1로 고정되어, 원래 변화되어야 할 영상 신호가 동일 값으로 되어버려 정확한 표시를 할 수 없는 문제가 발생한다.

이 불량을 회피하기 위해서 영상 신호(Vr, Vg, Vb)가 오버플로우한 때에 블렌드 계수(α)의 값을 작게 설정할 필요가 있다. 한편, 효과적으로 광색역으로 색 변환을 행하기 위해서는 될 수 있는 한 블렌드 계수(α)의 값을 크게 하고 싶다는 요구가 있다. 여기에서, 아래에 블렌드 계수(α)의 설정 방법에 대해서, 구체적으로 설명한다.

[블렌드 계수(α)에 대해서]

블렌드 계수(α)는 입력 신호(Rin, Gin, Bin)로부터 얻을 수 있는 명도(V)와 채도(S)에 기초하여 설정한다. 또한, 입력 신호의 RGB 데이터로부터 색상(H), 채도(S), 명도(V)는 식 (8)~ (10)에 의해 구해진다.

블렌드 계수(α)를 설정함에 있어서, 먼저, 색 변환 후의 영상 신호(Vr', Vg', Vb')가 오버플로우하는 조건을 조사한다. 이것은 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우하는 조건을 알기 위해서이다. 여기에서, 변환 후의 영상 신호(Vr', Vg', Vb')가 색역 경계에 상당하는 조건일 때의, 입력 RGB 데이터가 HSV색 공간에 있어서 어떻게 분포되는지를 이하의 순서에 의해 조사한다.

먼저, 색 변환 후의 영상 신호(Vr', Vg', Vb') 중의 어느 하나가 0 이하 또는 1 이상으로 되고, 그 이외가 임의의 값을 취하는 조건을 조사한다. 예를 들어, 임의의 값으로서 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0으로 되는 조건을 선택한다(150 조건). 또한, 여기에서는 임의의 값으로서 6개의 값, 150 조건으로 하였지만, 적용할 수 있는 값과 그 수는 실시자가 적당히 선택할 수 있다.

그 다음에, 식 (11)에 나타내는 역변환에 의해 영상 신호(Vr, Vg, Vb)를 구한다.

그리고, 1/γ=1/2.2의 거듭제곱 변환을 행하고, R, G, B의 값을 구하여 H, S, V를 계산한다. 이와 같이 하여 구해진 광색역(UHDTV), 협색역(Adobe RGB)에 있어서의 150 조건의 색역 경계점의 S-V 좌표 상의 플롯을 도 3에, H-S 좌표 상의 플롯을 도 4에 나타낸다. 또한, 도 4에 있어서, V1> 0.9의 조건은 제외하고 있다.

도 3 및 도 4에 의해, 광색역 표시에 대응한 영상 신호(Vr', Vg', Vb')가 오버플로우하지 않는 조건은, 명도(V)의 값이 0.9 미만이고, 도 4에 나타내는 색역 경계점의 약간 아래의 점(예를 들어, S=0.01만큼 아래의 점)을 연결한 선인 S1을 사용하여 채도(S)의 값이 S1 미만으로 규정할 수 있다. 여기에서, V1은 오버플로우를 회피할 수 있는 명도(V)의 경계값, S1은 오버플로우를 회피할 수 있는 채도(S)의 경계값이다.

따라서, 아래와 같이 블렌드 계수(α)를 규정함으로써, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)의 오버플로우를 회피할 수 있다.

(a) S≥S1 또는 V≥V1일 때, α=0(협색역 표시)

(b) S<S1 및 V<V1일 때, α= 0~1(광색역 표시와 협색역 표시의 블렌드 표시)

또한, 여기에서는, V1=0.9로서 V <0.9의 조건에서 있어서의 H-S 좌표 상의 플롯으로부터 S1의 경계점을 구하였지만, 일반적으로는 V1=Vo로서 V<Vo의 조건에 있어서의 H-S 좌표 상의 플롯으로부터 S1의 한계점을 구하면 좋다.

상기 (a)와 (b)의 관계를, 도 5 및 식 (12)으로 나타내는 바와 같이, 파라메터를 사용하여 블렌드의 정도를 조정할 수 있도록 지수 함수로 설정한다. 또한, 식 (12)에 있어서, β계수이고, β 값이 클수록 광색역으로의 색 변환의 정도가 강한 것을 의미한다. 또한, S1은 블렌드 계수(α)가 0으로 되는 S값이다.

도 5에서는 S1=0.6으로 설정한 경우를 예시하고 있다. 도 5로부터 명확한 바와 같이, 채도(S)의 값이 0.6 이하로 되면, 블렌드 계수(α)의 값이 지수 함수적으로 증가하고, S값이 작은 영역에서 블렌드 계수(α)는 1로 포화한다. 이때, 계수(β )의 값을 조정함으로써, 블렌드 계수(α)가 증가하는 정도를 조정할 수 있다.

또한, 블렌드 계수(α)와 명도(V)의 관계를 도 6 및 식 (13)으로 나타내는 바와 같이, 파라메터V2를 사용하여 블렌드의 정도를 조정할 수 있도록 선형 함수로 설정한다. 또한, 식 (13)에 있어서, V2는 명도(V)에 관해서 블렌드를 시작하는 값이고, 본 예에서는 V2=V1-0.1로 설정하고 있다. 여기에서, V2가 클수록 광색역으로의 색 변환이 강한 것을 의미하고 있다. 또한, 도 6에 있어서, V <V2일 때의 블렌드 계수(α)는, 명도(S)에 관한 블렌드 조건으로 결정하는 것으로 하고 있다.

식 (13)에서 있어서, αv를 구하기 위한 Sv2는 식 (14)에 의해 주어진다.

도 6에서는, V1=0.9으로 한 경우를 나타내고 있다. 도 6으로부터 명확한 바와 같이, 명도(V)가 V1로부터 V2의 범위에 있어서, 직선적으로 증가하고 있고, 이 직선의 경사는 αv에 의해 조정할 수 있다.

또한, 블렌드 계수(α)와 채도(S)와의 관계를 도 7과, 식 (15) 및 식 (16)로 나타내는 바와 같이, 파라메터c를 사용하여 블렌드의 정도를 조정할 수 있도록 선형 함수로 설정하여도 좋다. 식 (16)에서는, α=1로 되는 채도의 값 S2를 S1에 대하여 규정하고 있고, S2=cS1로서 파라메터c가 클수록 광색역으로의 색 변환이 강해지는 것으로 하고 있다.

도 7로부터 명확한 바와 같이, 파라메터로서 사용한 c의 값이 커질수록 S=0.6 이하의 영역에서 직선의 상승이 가파르고, 광색역으로의 색 변환의 정도가 강해지는 것을 나타내고 있다.

또한, 모든 선형 함수들에 대해서, 도 8 및 식 (17) 시그모이드 함수로 치환하여도 좋다. 예를 들어, 식 (17)과 같이 블렌드 계수(α)와 채도(S)의 관계를 시그모이드 함수로 설정하여도 좋다. 식 (17)에서 사용하는 파라메터d는 α=0.5으로 되는 S값을 So로서, So=d×S1로 설정하고 있다.

예를 들어, 식 (17)에 있어서, S=S1일 때, α≒0이 되도록 파라메터ao=85, xo=0.54로 설정한다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 블렌드 계수(α)가 0으로부터 1로 변화되는 영역에 있어서, 파라메터d에 의해 그 변화의 정도(경사도)를 변하게 할 수 있다. 또한, 시그모이드 함수를 사용함으로써, 블렌드 계수(α)를 연속적으로 변화시킬 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, S, V와 α의 관계는, 함수로 결정하였지만, 실제로 회로 설계를 행하는 경우에는, 룩업 테이블(look-up table)을 사용하여도 좋다.

본 실시 형태에 따르면, 광색역의 영상 신호에 색 변환을 행하여 색 변환 후의 신호를 협색역의 디스플레이 등의 영상 출력 장치에 입력하여 영상을 표시시키는 경우에, 블렌드 계수(α)를 어떻게 정하면 좋은지가 명확하게 된다. 그것에 의해, 확실히 오버플로우를 방지할 수 있고, 정확한 표시를 유지하면서, 광색역에 가까운 포화도가 높은 색 표시를 실현할 수 있다.

[영상 처리 프로그램에 대해서]

본 실시 형태에 나타내는 영상 처리 방법은, 프로그램으로서 컴퓨터 등의 기기에 리드시키거나, 혹은 기기에 내장하여 CPU로 실행시킬 수 있다. 관련 프로그램은, 컴퓨터 리드가능한 기록 매체에 기록되어 있는 것도 있고, 또 통신 네트워크를 통하여 제공하는 것도 가능하다.

<실시 형태 2>

실시 형태 1에서는 광색역 표시에 대응한 영상 신호(Vr',Vg',Vb')가 오버플로우를 발생시키는 경우에 블렌드 계수(α)를 α=0으로 되도록 설정함으로써, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)의 오버플로우를 회피할 수 있다. 그러나, 실제로는 실시 형태 1에서 사용한 S1, V1의 값을 설정 값보다도 크게 하여도 오버플로우가 발생하지 않는 경우도 있을 수 있다. 여기에서, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우를 발생시키지 않는 한계점을 구하는 방법을 본 실시 형태에서 나타낸다.

본 실시 형태에서 나타내는 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우를 발생시키지 않는 한계점을 구하는 방법은, 우선 V1의 한계값을 결정하고(스텝1), 또한, S1의 한계값의 결정을 하는(스텝2) 구성을 갖고 있다. 입력 데이터는, H, S, V값의 설정을 임의로 변화시킨 테스트 패턴 및, 임의의 정지 영상을 사용한다.

[스텝1]

스텝1에서는, 색상(H)을 0°로부터 360°까지 1°간격으로 설정하면서, 채도의 값S1을 실시 형태 1에서 구한 S1로 설정하고, 각 H에서 있어서, V1을 실시 형태 1에서 구한 V1로 초기 설정하고, 그 후, V1을 Vs 만을 증가시키면서, 각 V1조건에 있어서, S를 0으로부터 1까지 Ss씩 변화시켜, 실시 형태 1에서 구하는 α에 의해 Vrb, Vgb, Vbb를 계산하고, 오버플로우하는지 여부를 확인하는 처리를 행한다.

오버플로우가 발생하는 경우는, V1-Vs를 그 H에 있어서의 한계값으로 한다. 한편, 오버플로우가 발생하지 않는 경우에는, V1을 Vs씩 증가시키고, V1의 한계값이 발견될 때까지 같은 작업을 반복한다. V1=1에 있어서, Vrb, Vgb, Vbb가 오버플로우하지 않은 경우에는, V1의 한계값을 1로서 작업을 종료한다. 이상에서 구한 V1의 한계값을 새로운 H 간격의 V1이라 한다(1°간격의 중간의 H에 있어서의 V1은 선형 보간으로 구한다).

이하, 도 9에 나타내는 플로우챠트를 참조하면서, 스텝1을 상세히 설명한다.

우선, 색상(H)의 값을 H=0으로 설정하고(S101), 채도(S)에서 관한 문턱값 S1을 실시 형태 1에서 구한 값으로 설정한다(S102). 명도(V)에 관한 문턱값 V1을 실시 형태 1에 있어서의 값으로 설정한다(S103). 그리고, V1의 값을 Vs만큼 증가시킨다(S104).

그 다음에, 채도(S)의 값을 S=0으로 설정한다(S105). 그리고, 실시 형태 1에서 구하는 블렌드 계수(α)에 의해 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 계산한다(S106). 계산의 결과 구해진 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우하고 있는지 여부를 판정한다(S107).

여기에서, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우하고 있는 경우에는 V1의 한계값을 V1-Vs로서 확정시킨다(S108). 그 후, 색상(H)이 360°도달하는 지 여부를 판정하고(S109), H가 360°미만이면, H의 값을 1°증가시키고(S110), S1의 값을 설정하는 S102로 되돌아 간다. 한편, H=360°인 경우에는 모든 H에 있어서의 V1의 한계값은 확정한 것으로 된다(S115).

한편, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우하고 있는지 여부의 판정에 있어서(S107), 오버플로우하지 않는 것으로 판단된 경우에는, S값이 1인지 여부를 판정하고(S111), S=1이 아닌 경우에는 S값을 Ss만큼 증가시키고(S114), 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 계산하는 처리(S106)로 되돌아 온다. 한편, S=1인 경우는, V1의 값이 1인지 여부를 판정하고(S112), V1=1이 아니면, V1의 값을 Vs 만큼 증가시키는 처리(S104)로 되돌아 간다. 한편, V1=1인 경우에는 V1의 한계값을 1로 확정시키고(S113), H의 값이 360°인지 여부의 판정(S109)을 행한다.

이상과 같이, 스텝1의 처리가 실행됨으로써, 모든 H에 있어서의 V1의 한계값이 확정된다.

[스텝2]

스텝2에서는, H를 0°로부터 360°까지 1°간격으로 설정하면서, V1을 스텝1의 순서로 구한 한계값으로 설정(V2=V1-0.1)하고, 각 H에서 있어서, S1을 실시 형태 1에서 구한 S1로 초기 설정하고, 그 후, S1을 Ss만큼 증가시키면서, 각 S1 조건에 있어서, V를 0으로부터 1까지 Vs씩 변화시켜서 실시 형태 1에서 구하는 α에 의해 Vrb, Vgb, Vbb를 계산하고, 오버플로우하는지 여부를 확인한다.

오버플로우가 발생한 경우는, S1-Ss를 그 H에 있어서의 한계값으로 한다. 한편, 오버플로우가 발생하지 않은 경우에는, S1을 Ss씩 증가시키고, S1의 한계값이 발견될 때까지 같은 작업을 반복한다. S1=1에 있어서, Vrb, Vgb, Vbb가 오버플로우하지 않은 경우에는, S1의 한계값을 1로서 작업을 종료한다. 이와 같이 구해진 S1의 한계값을 새로운 H 간격의 S1으로 한다(1°간격의 중간의 H에 있어서의 S1은 선형 보간으로 구한다).

이하, 도 10에 나타내는 플로우챠트를 참조하면서 스텝2를 상세히 설명한다.

우선, 색상(H)의 값을 H=0으로 설정하고(S201), 명도(V)에서 관한 문턱값 V1을 스텝1에서 구한 한계값으로 설정한다(S202). 그리고, 채도(S)에 관한 문턱값 S1을 실시 형태 1에 있어서의 값으로 설정하고(S203), S1의 값을 Ss만큼 증가시킨다(S204).

그 다음에, 명도(V)의 값을 V=0으로 설정한다(S205). 그리고, 실시 형태 1에서 구하는 블렌드 계수(α)에 의해 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 계산한다(S206). 계산의 결과 구해진 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우하는지 여부를 판정한다(S207).

여기에서, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우하는 경우에는 S1의 한계값을 S1-Ss로서 확정시킨다(S208). 그 후, 색상(H)이 360°도달하는지 여부를 판정하고(S209), H가 360°미만이면, H의 값을 1°증가시키고(S210), V1의 값을 설정하는 S202로 되돌아 간다. 한편, H=360°경우에는 모든 H에 있어서의 S1의 한계값은 확정된 것으로 된다(S215).

합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우하는지 여부의 판정에 있어서(S207), 오버플로우하지 않는 것으로 판단되는 경우에는, V값이 1인지 여부를 판정하고(S211), V=1이 아닌 경우에는 V값을 Vs 만큼 증가시키고(S214), 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 계산하는 처리(S206)로 되돌아 온다. 한편, V=1인 경우는, S1의 값이 1인지 여부를 판정하고(S212), S1=1이 아니면, S1의 값을 Ss 만큼 증가시키는 처리(S204)로 되돌아 간다. 한편, S1=1일 경우에는 S1의 한계값을 1로 확정시키고(S213), H의 값이 360°여부의 판정(S209)을 행한다.

이상과 같이, 스텝2의 처리가 실행됨으로써, 모든 H에 있어서의 S1의 한계값이 확정된다.

이상의 순서로 구한 한계값의 일 예를 나타낸다. 여기에서는, 광색역을 UHDTV, 협색역을 Adobe RGB로 한 경우의 한계값을 나타낸다. 색상(H)에 관계없이 V1=1일 때에, S1의 한계값은 도 11에 나타내는 결과를 얻을 수 있었다. 여기에서, Ss=Vs의 설정은, Ss=Vs=1/256이다. 또한, S와 α의 관계는 선형 함수로 설정하고 있고, c의 값에 의해 S1은 변화되고 있다.

이와 같이, S1을 결정함으로써, 오버플로우를 발생시키는 한계점까지 α의 값을 0보다 커지도록 설정할 수 있다. 그 결과, 오버플로우를 발생시키지 않고, 보다 효과적으로 광색역으로의 색 변환을 행할 수 있다.

또한, V1 및 S1의 한계값을 구할 때에서 최대치를 함께 1로서 구하였지만, 최대치는 1에 한정되지 않고, 이것을 무제한으로서 오버플로우가 발생할 때까지 증가시켜도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, V2=V1-0.1로 하였지만, V1보다 작은 다른 값이라도 좋다.

본 실시 형태에 나타내는 영상 처리 방법은, 프로그램으로서 컴퓨터 등의 기기에 리드시키거나, 혹은 기기에 내장된 CPU에 실행시킬 수 있다. 관련 프로그램은, 컴퓨터 리드 가능한 기록 매체에 기록되어 있는 것도 있고, 또 통신 네트워크를 통하여 제공하는 것도 가능하다.

<실시 형태 3>

본 실시 형태에서는, H, S, V의 값을 계산하지 않고, 오버플로우를 해소하기 위해, 변환 후의 영상 신호(Vr',Vg',Vb')를 이용하여 블렌드 계수(α)를 결정하는 방식에 대해서 설명한다.

[영상 처리 장치에 대해서]

도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 영상 처리 장치의 구성을 나타내는 블럭도를 나타낸다. 이 영상 처리 장치는, 신호 입력부(100), 색역 변환부(102), 블렌드 계수 설정부(α설정부)(110), 색합성부(106), 및 신호 출력부(108)로 구성되어 있다.

신호 입력부(100)에는, 영상을 나타내는 신호(입력 신호(Rin, Gin, Bin))가 입력된다. 신호 입력부(100)는, 이 입력 신호(Rin, Gin, Bin)를 0~1로 규격화한다. 또한, 규격화한 후의 신호에 거듭제곱 변환을 행하고, 리니어한 영상 신호(Vr, Vg, Vb)를 생성한다.

색역 변환부(102)는, 변환 매트릭스를 사용하여 신호 입력부(100)에서 생성된 영상 신호(Vr, Vg, Vb)를 좁은 색역의 영상 신호로 변환한다. 예를 들어, UHDTV의 색역에서 Adobe RGB 색역으로 변환하는 경우가 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 색역 변환부(102)는, 변환 매트릭스를 사용하여 협색역의 영상 출력 장치에 있어서, 광색역의 규격으로 작성된 영상을 표시하기 위한 계산을 행한다. 그리고, 변환된 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를 생성한다.

블렌드 계수 설정부(110)는, 변환된 영상 신호(Vr', Vg', Vb')에 기초하여 블렌드 계수(α)를 설정한다. 블렌드 계수(α)는, 색합성부(106)에서 합성되는 영상 신호(Vr, Vg, Vb)와 영상 신호(Vr', Vg', Vb')의 합성 비율을 규정한다. 이 예에서는, 합성 비율은, 블렌드 계수(α)가 1이면, 영상 신호(Vr', Vg', Vb')가 100%이고, 블렌드 계수(α)가 0이면, 영상 신호(Vr, Vg, Vb)가 100%이다.

블렌드 계수 설정부(110)는, 상기 제 2 영상 신호(Vr', Vg', Vb')가 오버플로우하는 조건을 직접적으로 구하고, 오버플로우를 발생시키는 경우는 제 1 블렌드 계수를 설정하고, 오버플로우를 발생시키지 않는 경우는 제 1 블렌드 계수 이상 1 이하인 제 2 블렌드 계수를 설정한다.

색합성부(106)는, 신호 입력부(100)에서 생성된 영상 신호(Vr, Vg, Vb)와 색역 변환부(102)에서 생성된 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를 블렌드 계수 설정부(110)에서 설정된 블렌드 계수(α)에 따른 합성 비율로 합성한다. 여기에서는, 영상 신호(Vr', Vg', Vb')가 오버플로우하는 조건에서는 협색역 표시로 하고, 오버플로우를 하지 않는 조건에서는 광색역과 협색역의 블렌드를 한다. 그리고, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 생성한다.

신호 출력부(108)에서는, 합성 후의 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 거듭제곱 변환하고, 출력 신호(Rout, Gout, Bout)를 생성한다. 예를 들어, 1/2.2의 거듭제곱 변환을 행하고, 필요한 비트 수의 Rout, Gout, Bout를 생성한다. 출력 신호(Rout, Gout, Bout)의 출력 장소는 디스플레이, 프로젝터 혹은 프린터 등의 영상 출력 장치이다.

이 영상 처리 장치에 따르면, 입력 신호의 R, G, B 데이터로부터, H, S, V를 계산할 필요가 없기 때문에, 영상 표시 장치에 있어서, 회로 규모가 작아지고, 계산 시간을 단축할 수 있다. 그 다음에, 이러한 영상 처리를 상세히 설명한다.

[영상 처리 방법에 대해서]

우선, 실시 형태 1과 같이 식 (1)에 따라, 입력 신호(Rin, Gin, Bin)를 0~1로 규격화하고, 규격화한 후의 신호를 거듭제곱 변환하고, 리니어한 영상 신호(Vr, Vg, Vb)를 생성한다.

그 다음에, 영상 신호(Vr, Vg, Vb)로부터 변환된 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를 산출한다. 협색역의 영상 출력 장치에 있어서, 광색역 표시를 하기 위한 변환 매트릭스[Mc]는, 실시 형태 1에서 사용한 식 (2), (3)과 같다.

상기에서 얻어진 영상 신호(Vr, Vg, Vb)와 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를, 블렌드 계수(α)를 사용하여 블렌드하고, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)를 생성한다. 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)는, 실시 형태 1에 나타내는 식 (4)~ (6)에서 구한다. 또한, 블렌드 계수(α)의 상세에 대해서는 후술한다.

합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)의 거듭제곱 변환을 행하고, 필요한 비트 수에 따른 출력 신호(Rout, Gout, Bout)로 변환한다. 예를 들어, 1/2.2의 거듭제곱 변환을 행하고, 필요한 비트 수의 Rout, Gout, Bout를 생성한다. 8 비트를 가정하는 경우는 이하의 실시 형태 1에서 나타내는 식 (7)과 같다.

[블렌드 계수(α)에 대해서]

블렌드 계수(α)는, 변환 후의 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를 사용하여 구한다. 우선, 합성 영상 신호(Vrb, Vgb, Vbb)가 오버플로우하는 조건을 찾기 위해, 영상 신호(Vr', Vg', Vb')가 오버플로우하는 조건을 조사한다. 본 실시 형태에서는, H, S, V를 계산하지 않고, 영상 신호(Vr', Vg', Vb')를 사용하므로 간단히 구할 수 있다.

영상 신호(Vr', Vg', Vb')로부터 신호(Vr'', Vg'', Vb'')를 계산한다. 우선, Vr', Vg', Vb')와 (Vr'', Vg'', Vb'')의 관계를 식 (18)과 같이 정의한다.

그 다음에, 식 (18)에서 구해지는 Vi''의 값을 사용하여 Vi''와 1-Vi''를 비교하여 그 최소값을 구한다(Min(Vi'', 1-Vi'')(i=r, g, b)). Vi''는 식 (18)에 의해, 0, 1 또는 0 이상 1 이하의 값으로 되므로, Vi''와 1-Vi''를 비교한 경우에 얻을 수 있는 값은, 0, 0.5 또는 0~0.5의 사이의 수치로 된다.

여기에서, Min(Vi'', 1-Vi'')=0이 영상 신호(Vr', Vg', Vb')가 오버플로우하는 조건이 된다. 거기에서, 다음에 나타내는 바와 같이 Min(Vi'', 1-Vi'')과 블렌드 계수(α)의 관계를 정한다.

(1) Min(Vi'', 1-Vi')=0: α=0(협색역)

(2) Min(Vi'', 1-Vi'')= 0.5(최대치): α=1(광색역으로 색 변환)

(3) Min(Vi'', 1-Vi'')=0~0.5: α=0~1(광색역과 협색역의 블렌드)

블렌드 계수(α)와 Min(Vi'', 1-Vi'')의 관계를 식 (19) 및 도 13과 같이, 파라메터k에 의해 블렌드의 정도를 조정할 수 있도록 knee 함수로 설정한다. 여기에서, 파라메터k는 xo=0.05에 있어서의 α의 값이고, k가 클수록 광색역으로의 변환이 강한 것을 의미한다.

또한, 블렌드 계수(α)와 Min(Vi'', 1-Vi'')의 관계를 식 (20) 및 도 14와 같이, 파라메터β에 의해 블렌드를 하는 정도를 조정할 수 있도록 지수 함수로 설정하여도 좋다. 식 (20)으로 부터 파라메터β가 작다는 것은 광색역으로의 색 변환이 강한 것을 의미한다.

또한, 블렌드 계수(α)와 Min(Vi'', 1-Vi'')의 관계를 식 (21) 및 도 15로 나타내는 바와 같이 파라메터x1에 의해 블렌드의 정도를 조정할 수 있게 선형 함수로 설정하여도 좋다. 식 (21)로 부터 파라메터x1이 작다고 하는 것은 광색역으로의 색 변환이 강한 것을 의미한다.

여기에서, x1은 α=1이 되는 x=Min(Vi'', 1-Vi'')이다.

또한, 다른 실시 형태로서, 식 (21) 및 도 15에 나타내는 선형 함수를 시그모이드 함수로 하여도 좋다.

본 실시 형태에 따르면, 입력 신호의 R, G, B 데이터로부터, H, S, V를 계산할 필요가 없기 때문에, 영상 표시 장치에 있어서, 회로 규모가 작아지고, 계산 시간을 단축할 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, x와 α의 관계는, 함수로 결정하였지만, 실제로 회로 설계를 행하는 경우에는, 룩업 테이블(look-up table)을 사용하여도 좋다.

100 : 신호 입력부 102 : 색역 변환부
104 : 블렌드 계수 설정부 106 : 색 합성부
108 : 신호 출력부 110 : 블렌드 계수 설정부

Claims

영상을 나타내는 입력 신호를 리니어한 제 1 색역의 제 1 영상 신호로 변환하는 신호 입력부;
상기 제 1 색역보다도 넓은 제 2 색역을 상기 제 1 색역의 영상 출력 장치에 있어서 표시하기 위한 제 2 영상 신호로 변환하는 색역 변환부;
상기 입력 신호로부터 얻을 수 있는 명도 및 채도에 기초하여 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 블렌드 계수를 설정하는 블렌드 계수 설정부; 및
상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를, 상기 설정된 블렌드 계수에 따른 비율로 합성한 합성 영상 신호를 생성하는 색합성부를 포함하고,
상기 블렌드 계수 설정부는, 색역 경계에 상당하는 상기 제 2 영상 신호에 대하여 상기 제 1 영상 신호로부터 상기 제 2 영상 신호로의 변환의 역변환을 행하고, 얻어진 데이터로부터 상기 합성 영상 신호가 0으로부터 1의 범위에 포함되지 않는 상태인 오버플로우를 발생시키지 않는 명도 경계값 및 채도 경계값을 구하고, 상기 명도의 값이 상기 명도 경계값 이상 또는 상기 채도의 값이 상기 채도 경계값 이상인 경우는 제 1 블렌드 계수를 설정하고, 상기 명도의 상기 값이 상기 명도 경계값 미만 및 상기 채도의 상기 값이 상기 채도 경계값 미만인 경우는 상기 제 1 블렌드 계수 이상 1 이하인 제 2 블렌드 계수를 설정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 블렌드 계수는, 상기 명도의 상기 값 또는 상기 채도의 상기 값에 따라서, 선형 함수, 지수 함수 또는 시그모이드 함수에 의해 0으로부터 1의 범위에서 변화되는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
영상을 나타내는 입력 신호를 리니어한 제 1 색역의 제 1 영상 신호로 변환하는 신호 입력부;
상기 제 1 색역보다도 넓은 제 2 색역을 상기 제 1 색역의 영상 출력 장치에 있어서 표시하기 위한 제 2 영상 신호로 변환하는 색역 변환부;
상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 블렌드 계수를 설정하는 블렌드 계수 설정부; 및
상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를, 상기 설정된 블렌드 계수에 따른 비율로 합성한 합성 영상 신호를 생성하는 색합성부를 포함하고,
상기 블렌드 계수 설정부는, 상기 제 2 영상 신호로부터 오버플로우하는 조건을 직접적으로 구하고, 상기 오버플로우를 발생시키는 경우는 제 1 블렌드 계수를 설정하고, 상기 오버플로우를 발생시키지 않는 경우는 상기 제 1 블렌드 계수 이상 1 이하인 제 2 블렌드 계수를 설정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 합성 영상 신호가 상기 오버플로우를 발생시키지 않는 값인 경우에 상기 제 2 블렌드 계수는, knee 함수, 선형 함수, 지수 함수 또는 시그모이드 함수에 의해 0으로부터 1의 범위에서 변화되는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 블렌드 계수는, 상기 합성 영상 신호가 상기 제 1 영상 신호로 되도록 규정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 블렌드 계수는, 상기 합성 영상 신호가 상기 제 2 영상 신호, 또는 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를 블렌드한 것으로 되도록 규정하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
영상을 나타내는 입력 신호를 리니어한 제 1 색역의 제 1 영상 신호로 변환하는 단계;
상기 제 1 색역보다도 넓은 제 2 색역을 상기 제 1 색역의 영상 출력 장치에 있어서 표시하기 위한 제 2 영상 신호로 변환하는 단계;
상기 입력 신호로부터 얻을 수 있는 명도 및 채도에 기초하여 상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 블렌드 계수를 설정하는 단계; 및
상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를, 상기 설정된 블렌드 계수에 따른 비율로 합성한 제1 합성 영상 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 블렌드 계수를 설정하는 상기 단계는, 색역 경계에 상당하는 상기 제 2 영상 신호에 대하여 상기 제 1 영상 신호로부터 상기 제 2 영상 신호로의 변환의 역변환을 행하는 단계, 얻어진 데이터로 상기 제1 합성 영상 신호가 0으로부터 1의 범위에서 포함되지 않는 상태인 오버플로우를 발생시키지 않는 제1 명도 경계값 및 제1 채도 경계값을 구하는 단계, 상기 명도의 값이 상기 제1 명도 경계값 이상 또는 상기 채도의 값이 상기 제1 채도 경계값 이상인 경우는 제 1 블렌드 계수를 설정하는 단계, 및 상기 명도의 상기 값이 상기 제1 명도 경계값 미만 및 상기 채도의 상기 값이 상기 제1 채도 경계값 미만인 경우는 상기 제 1 블렌드 계수 이상 1 이하인 제 2 블렌드 계수를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계는,
제2 명도 경계값을 구하는 단계 및 제2 채도 경계값을 구하는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 명도 경계값을 구하는 상기 단계는,
색상을 0°로부터 360°까지 변화시켰을 때에, 각 색상에 있어서, 상기 제1 채도 경계값을 채도 경계값으로 설정하고, 그리고 상기 제1 명도 경계값을 초기 명도 경계값으로 설정하는 단계;
상기 초기 명도 경계값을 일정한 간격으로 증가시키면서, 각 명도 경계값 에서, 채도를 0으로부터 1까지 변화시켜서, 상기 제1 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계 및 상기 제2 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계를 이용하여 제2 합성 영상 신호를 계산하는 단계;
상기 제2 합성 영상 신호가 오버플로우로 판정된 경우에는, 오버플로우 직전의 명도 경계값을 상기 제2 명도 경계값으로 설정하는 단계; 및
상기 제2 합성 영상 신호에 오버플로우가 발생하지 않은 경우에는 1을 상기 제2 명도 경계값으로 설정하는 단계를 포함하고,
상기 제2 채도 경계값을 구하는 상기 단계는,
색상을 0°로부터 360°변화시켰을 때에, 각 색상에 있어서, 상기 설정된 제2 명도 경계값을 명도 경계값으로 설정하고, 그리고 상기 제1 채도 경계값을 초기 채도 경계값으로 설정하는 단계;
상기 초기 채도 경계값을 일정한 간격으로 증가시키면서, 각 채도 경계값 에서, 명도를 0으로부터 1까지 변화시켜서, 상기 제1 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계 및 상기 제2 블랜드 계수를 설정하는 상기 단계를 이용하여 제3 합성 영상 신호를 계산하는 단계;
상기 제3 합성 영상 신호가 오버플로우로 판정된 경우에는, 오버플로우 직전의 채도 경계값을 상기 제2 채도 경계값으로 설정하는 단계; 및
상기 제3 합성 영상 신호에 오버플로우가 발생하지 않은 경우에는 1을 상기 제2 채도 경계값으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
영상을 나타내는 입력 신호를 리니어한 제 1 색역의 제 1 영상 신호로 변환하는 단계;
상기 제 1 색역보다도 넓은 제 2 색역을 상기 제 1 색역의 영상 출력 장치에 있어서 표시하기 위한 제 2 영상 신호로 변환하는 단계;
상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호의 합성 비율을 규정하는 블렌드 계수를 설정하는 단계; 및
상기 제 1 영상 신호와 상기 제 2 영상 신호를, 상기 설정된 블렌드 계수에 따른 비율로 합성한 합성 영상 신호를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 블렌드 계수를 설정하는 상기 단계는, 상기 제 2 영상 신호로부터 오버플로우하는 조건을 직접적으로 구하는 단계, 상기 오버플로우를 발생시키는 경우는 제 1 블렌드 계수를 설정하는 단계, 및 상기 오버플로우를 발생시키지 않는 경우는 상기 제 1 블렌드 계수 이상 1 이하인 제 2 블렌드 계수를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.