KR20190008936A - 3차원(3d) 가능 디스플레이들 상에서의 넓은 색 영역의 2차원(2d) 이미지들의 렌더링 - Google Patents

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Abstract

이미지 데이터를 디스플레이하기 위한 디스플레이는 광원과 연관된 복수의 원색 디스플레이 색상들에 기초해 가상 색 영역들을 정의하는 것을 포함한다. 가상 색 영역들 중 적어도 하나는 확립된 색 영역을 근사하기 위해 정의된다. 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들이 수신된 비디오 데이터에 기초해 생성되고, 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들은 광원의 원색들을 위한 구동 값들을 생성하기 위해 사용된다. 하나 이상의 가상 색 영역을 사용하는 디스플레이가 또한 개시된다.

Description

3차원(3D) 가능 디스플레이들 상에서의 넓은 색 영역의 2차원(2D) 이미지들의 렌더링
본 발명은 일반적으로 이미지 데이터를 디스플레이하기 위한 디바이스들 및 디스플레이들에 관한 것이고, 더 구체적으로는 3D 가능 디스플레이들(3D capable displays) 상에서의 2D 이미지들의 디스플레이에 관한 것이다.
3차원(3D) 이미지들을 디스플레이하는 것이 가능한 디스플레이들이 존재한다. 예를 들어, 그러한 디스플레이들은 함께 보면 3D 이미지의 외관을 제공하는 좌안 이미지 및 우안 이미지를 디스플레이한다. 좌안 이미지는 3개의 원색 광원들(3 primary-color light sources)(예를 들어, 적1, 녹1, 및 청1)을 사용해 생성될 수 있고, 우안 이미지는 각각 유사한 색상의 대응 광원과 약간 다른 파장을 갖는 3개의 상이한 원색 광원들(예를 들어, 적2, 녹2, 및 청2)을 사용해 생성될 수 있다. 시청자(viewer)는 디스플레이된 이미지들을 좌측 렌즈 및 상이한 우측 렌즈를 포함하는 아이웨어(eyewear)를 통해 본다. 좌측 렌즈는 좌안 이미지를 통과시키고 우안 이미지를 차단하며, 우측 렌즈는 우안 이미지를 통과시키고 좌안 이미지를 차단한다.
종래의 2차원 이미지들은 3D 디스플레이들에 의해 각각의 원색 광원 쌍을 동일한 데이터로 구동하여 디스플레이될 수 있다. 예를 들어, 2D 적색 데이터 값들은 적1 및 적2 원색들 둘 다를 구동하기 위해 사용된다. 유사하게, 2D 녹색 데이터 값들은 녹1 및 녹2 원색들 둘 다를 구동하기 위해 사용되고, 2D 청색 데이터 값들은 청1 및 청2 원색들 둘 다를 구동하기 위해 사용된다. 시스템은 유효한 결합된 원색들로 캘리브레이팅되고(calibrated), 정확한 이미지들이 생성될 수 있다. 그러나, 결과 색 영역(color gamut)은 요구되는 색 영역(예를 들어, 확립된 Rec 2020 영역)에 대하여 현저히 제한될 수 있다.
본 발명은 2차원(2D) 비디오 데이터를 3차원(3D) 디스플레이 상에 디스플레이하기 위한 개선된 수단을 제공함으로써 종래 기술과 연관된 문제들을 극복한다.
이미지 데이터를 디스플레이하기 위한 예시 방법은 미리 정의된 수의 원색들에 의해 정의되는 확립된 색 영역을 식별하는 단계, 및 광원과 연관된 다수의 원색 디스플레이 색상들을 식별하는 단계를 포함하고, 광원과 연관된 원색 디스플레이 색상들의 수는 확립된 색 영역을 정의하는 원색들의 수를 초과한다. 예시 방법은 확립된 색 영역을 근사하기 위해 광원과 연관된 원색 디스플레이 색상들의 조합에 기초해 제1 가상 색 영역을 정의하는 단계를 더 포함한다. 광원과 연관된 원색들의 수(예를 들어, 6개)보다 적은 수의 색상들(예를 들어, 3개)에 대응하는 강도 값들을 포함하는 비디오 데이터가 수신된다. 예시 방법은 비디오 데이터에 기초해 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계, 및 제1 가상 색 영역과 연관된 생성된 강도 값들에 기초해 광원의 원색 디스플레이 색상들과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계를 더 포함한다. 다음으로, 원색 디스플레이 색상들과 연관된 강도 값들은 공간 광 변조기(spatial light modulator)에 제공된다.
구체적인 예시 방법은 제2 가상 색 영역을 정의하는 단계, 비디오 데이터에 기초해 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계, 및 원색 디스플레이 색상들과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계에 있어 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 사용하는 단계를 더 포함한다. 제2 가상 색 영역은 제1 가상 색 영역을 정의한 후, 광원의 잔여 전력에 기초해 정의된다. 구체적인 예시 방법에서, 비디오 데이터는 확립된 색 영역과 연관된 형식을 갖는다.
구체적인 예시 방법에서, 원색 디스플레이 색상들의 수는 비디오 데이터의 강도 값들에 대응하는 색상들의 수의 2배이다. 더 구체적인 예시 방법에서, 원색 디스플레이 색상들의 수는 6개이고, 비디오 데이터는 3개보다 많지 않은 색상들에 대응하는 강도 값들을 포함한다.
예시 방법에서, 비디오 데이터에 기초해 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계, 및 비디오 데이터에 기초해 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계 중 적어도 하나는 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨(예를 들어, 비디오 데이터와 연관된 각각의 색상에 대한 별도의 강도 레벨)을 결정하는 단계, 및 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨에 기초해 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나와 연관된 강도 값들을 생성하는 단계를 포함한다. 방법은 추가적으로 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨(예를 들어, 비디오 데이터와 연관된 각각의 색상에 대한 별도의 미리 결정된 강도 레벨)을 초과하는지 결정하는 단계를 포함한다. 만약 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨을 초과하지 않는다면, 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들이 비디오 데이터에 기초해 생성되고, 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들이 0으로 설정된다. 다른 한편으로는, 만약 비디오 데이터에 표시되는 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨을 초과한다면, 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값이 미리 결정된 강도 레벨에 기초해 생성되고, 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값이 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨을 초과하는 정도에 기초해 생성된다.
하나의 예시 방법에서, 제2 가상 색 영역은 비디오 데이터의 강도 값들이 광원의 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 들어맞도록 스케일링된다(scaled). 스케일링은, 예를 들어 제2 가상 색 영역을 흰색을 향해 압축함에 의해 달성된다.
다른 방법은 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나의 강도 값들을 광원의 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 들어맞도록 클립핑(clipping)하는 단계를 포함한다. 선택적으로(optionally), 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나의 강도 값들은 흰색을 향해 클리핑된다. 다른 선택지로, 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나의 강도 값들은 음의 원색(negative primary)의 방향으로 달성 가능한 색 영역 볼륨의 에지(edge)를 향해 클립핑된다.
다른 예시 방법은 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 달성 가능한 색 영역 볼륨을 모델링(modeling)하는 단계, 및 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 생성된 강도 값들이 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞는지 결정하는 단계를 포함한다. 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞는 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 강도 값들은 수정되지 않은 채로 남겨진다. 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞지 않는 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 강도 값들은 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞도록 수정된다. 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 강도 값들을 수정하는 하나의 예시 방법은 수정된 강도 값들의 색 균형(색도)을 보존하는 단계, 및 수정된 강도 값들의 강도(예를 들어, 크기(magnitude))를 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 들어맞도록 감소시키는 단계를 포함한다. 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 강도 값들을 수정하는 다른 예시 방법은 수정된 강도 값들의 강도(예를 들어, 크기)를 보존하는 단계, 및 수정된 강도 값들의 색도를 달성 가능한 색 영역 볼륨에 들어맞도록 화이트 포인트(white point)를 향해 조정하는 단계를 포함한다. 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 강도 값들을 수정하는 또 다른 예시 방법은 수정된 강도 값들의 강도(예를 들어, 크기)를 감소시키는 단계, 및 수정된 강도 값들의 색도를 화이트 포인트를 향해 조정하여 이로써 강도 값들이 달성 가능한 색 영역 볼륨의 표면을 향해 조정되도록 하는 단계를 포함한다.
예시 디스플레이는 광원, 공간 광 변조기, 및 제어기를 포함한다. 광원은 확립된 색 영역을 정의하는 원색들의 수(예를 들어, 3개)를 초과하는 다수의 원색 디스플레이 색상들(예를 들어, 6개)을 포함한다. 공간 광 변조기는 광원에 의해 조명된다(illuminated). 제어기는 원색 디스플레이 색상들의 수보다 적은 수의 색상들과 연관된 강도 값들을 포함하는 비디오 데이터를 수신하도록 동작한다. 제어기는 확립된 색 영역과 연관된 형식을 갖는 비디오 데이터를 수신하도록 구성될 수 있다. 제어기는 비디오 데이터에 기초해 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성한다. 제1 가상 색 영역은 원색 디스플레이 색상들의 조합에 의해, 확립된 색 영역에 일치하도록 정의된다. 제어기는 또한 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들에 기초해 원색 디스플레이 색상들 각각에 대한 강도 값들을 생성하고, 원색 디스플레이 색상들 각각의 강도 값들을 공간 광 변조기에 제공한다.
예시 디스플레이에서, 제어기는 비디오 데이터에 기초해 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하도록 더 동작한다. 제2 가상 색 영역은 제1 가상 색 영역을 고려해 광원의 잔여 전력에 기초해 정의된다. 제어기는 비디오 데이터에 기초해 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하고, 원색 디스플레이 색상들과 연관된 강도 값들을 생성하도록 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 사용하도록 더 동작한다.
구체적인 실시예에서, 원색 디스플레이 색상들의 수는 비디오 데이터의 강도 값들에 대응하는 색상들의 수의 2배이다. 보다 구체적인 실시예에서, 원색 디스플레이 색상들의 수는 6개이고 비디오 강도 값들은 3개보다 많지 않은 색상에 대응된다.
예시 디스플레이에서, 제어기는 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨을 결정하고, 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨에 기초해 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나와 연관된 강도 값들을 생성하도록 더 동작한다. 하나의 실시예에서, 제어기는 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨을 초과하는지 결정한다. 만약 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨을 초과하지 않는다면, 제어기는 비디오 데이터에 기초해 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하고, 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 0으로 설정한다. 만약 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨을 초과한다면, 제어기는 미리 결정된 강도 레벨에 기초해 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값을 생성하고, 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨을 초과하는 정도에 기초해 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값을 생성한다.
선택적으로, 비디오 데이터의 강도 값들이 제어기는 광원의 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 들어맞게 제2 가상 색 영역을 스케일하도록 동작한다. 스케일링은 제2 가상 색 영역을 흰색을 향해 압축하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 선택지로서, 제어기는 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나의 강도 값들을 광원의 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 들어맞게 클립핑하도록 동작한다. 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나의 강도 값들은 흰색을 향해 클립핑되거나, 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나의 강도 값들은 달성 가능한 색 영역 볼륨의 에지로 클립핑될 수 있다.
다른 예시 디스플레이는 모델러(modeler), 비교기(comparator), 및 수정기(modifier)를 포함한다. 모델러는 광원 능력의 관점에서, 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 달성 가능한 색 영역 볼륨을 모델링하도록 동작한다. 비교기는 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 생성된 강도 값들이 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞는지 결정한다. 수정기는 모델링된 색 영역 볼륨에 들어맞는 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 강도 값들을 수정되지 않은 채로 남겨두지만, 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞지 않는 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역의 강도 값들은, 수정된 값들이 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞도록 수정한다. 구체적인 예시 디스플레이에서, 수정기는 수정된 강도 값들의 색 균형을 보존하고 강도 값들의 강도(예를 들어, 크기)는 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 들어맞도록 감소시키도록 동작한다. 다른 구체적인 예시 디스플레이에서, 수정기는 수정된 강도 값들의 강도(예를 들어, 크기)를 보존하고, 수정된 강도 값들의 색도를 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 들어맞도록 화이트 포인트를 향해 조정하도록 동작한다. 또 다른 구체적인 예시 디스플레이에서, 수정기는 수정된 강도 값들의 강도(예를 들어, 크기)를 감소시키고, 수정된 강도 값들의 색도를 화이트 포인트를 향해 조정하여 강도 값들이 달성 가능한 색 영역 볼륨의 표면을 향해 조정되도록 동작한다.
본 명세서에서 개시된 방법들 중 임의의 것은 디스플레이 디바이스로 하여금 방법들을 수행하게 하기 위해 코드가 구현된, 일시적이지 않고 전자적으로 판독 가능한 매체에 구현될 수 있다.
본 발명은 다음의 도면을 참조해 설명되며, 유사한 참조 번호들은 실질적으로 유사한 요소들을 나타낸다.
도 1은 3D 디스플레이 시스템의 예의 블록도이다.
도 2는 도 1의 3D 디스플레이 시스템의 제어기의 블록도이다.
도 3은 다수의 디스플레이 원색 광원들과 연관된 색 영역들을 도시하는 색도 도표이다.
도 4는 다수의 디스플레이 원색 광원들과 연관된 가상 색 영역들을 도시하는 색도 도표이다.
도 5는 2D 이미지들을 3D 디스플레이 상에 디스플레이하는 방법의 예를 요약하는 순서도이다.
도 6a는 비디오 데이터를 제1 및 제2 가상 색 영역 값들로 변환하는 단계를 수행하는 방법의 예를 요약하는 순서도이다.
도 6b는 비디오 데이터를 제1 및 제2 가상 색 영역 값들로 변환하는 단계를 수행하는 방법의 다른 예를 요약하는 순서도이다.
도 6c는 비디오 데이터를 제1 및 제2 가상 색 영역 값들로 변환하는 단계를 수행하는 방법의 또 다른 예를 요약하는 순서도이다.
본 발명은 제1의 다수의 원색들을 정의하는 비디오 데이터를, 제2의 더 많은 다수의 원색 광원 색상들을 정의하는 조명 소스를 이용하여 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템 및 디스플레이를 제공함으로써 종래 발명과 연관된 문제들을 극복한다. 아래의 명세서에서, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 제시된다(예를 들어, 프로젝터 환경). 하지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 이러한 구체적인 세부사항들과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 비디오 프로세싱 실시들 및 컴포넌트들의 세부사항은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 생략되었다.
도 1은 개선된 색 영역으로 2D 비디오 데이터를 디스플레이하는 것이 가능한 예시적인 3D 디스플레이 시스템(100)의 블록도이다. 이 예시적인 실시예에서, 디스플레이 시스템(100)은 6원색 광원(102)(예를 들어, 레이저 광원들), 조명 광학계(illumination optics)(104), 분리기(separator)(106), 하나 이상의 변조기(modulator)(108), 결합기(combiner)(110), 프로젝션 광학계(projection optics)(112), 및 제어기(controller)(114)를 포함하는 프로젝터이다. 광원(102)은 6원색을 포함하는 조명 빔(illumination beam)을 생성하고, 조명 빔을 조명 광학계(104)를 통해 그리고 색 분리기(106) 내로 향하게 한다. 색 분리기(106)는 다색 빔을 6원색 빔들로 분리하고, 각각의 원색 빔을 공간 광 변조기들(spatial light modulators)(108) 중 연관된 하나로 향하게 한다. 원색 조명 빔이 변조된 이후, 프로젝션 광학계(112)는 관측 표면(viewing surface)(도시되지 않음) 상에 투영되는(projected) 이미지 빔(imaging beam)을 형성하기 위해 변조된 빔을 집중시킨다.
이 예시적인 실시예에서, 각각의 원색에 대해 개개의 변조기가 있다. 그러나, 변조기들의 수는 필드 순차 변조 방식(field sequential modulation scheme)을 사용해 줄일 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 광원들, 변조기들, 및 프로젝터의 다른 컴포넌트들은 두 개의 분리된 그러나 조정된(coordinated) 프로젝터들로 분리될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 변조기들은 예를 들어 이중 변조 프로젝터에서처럼, 각각의 원색마다 복수의 변조기들을 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 3D 디스플레이 시스템의 제어기(114)의 예의 블록도이다. 제어기(114)는 광원(102)의 원색들에 대한 정보(예를 들어 캘리브레이션 데이터)를 수신 및/또는 저장하기 위한 원색 식별 모듈(Identification of Primaries Module)을 포함한다. 색 공간 변환 모듈(Color Space Transformation module)(204)은 만약 필요하다면, 들어오는 2D 비디오 데이터를 확립된 3자극 색 공간(tri-stimulus color space)(예를 들어, Rec2020)으로 변환한다. 색 영역 재정의 모듈(Gamut Redefinition module)(206)은 목표 확립된 색 영역(target established color gamut) 및 광원(102)의 원색들에 기초한 하나 이상의 가상 색 영역(virtual gamut)을 정의한다. 확립된 3자극 대 가상 색 영역 변환 모듈(Established Tri-Stimulus To Virtual Gamut Transformation module)(208)은 비디오 데이터를 가상 색 영역(들)과 연관된 강도 값들로 변환시킨다. 다음으로, 가상 색 영역 대 원색 변환 모듈(Virtual Gamuts To Primaries Transformation module)(210)은 가상 색 영역(들)의 강도 값들을 광원의 원색들에 상응하는 강도 값들로 변환시키고, 결과 강도 값들을 변조기들에 제공한다.
도 3은 다수의 디스플레이 원색 광원들 및 목표 확립된 색 영역(Rec2020)과 연관된 색 영역들을 도시하는 CIE 1931 색도 도표이다. 색 영역(302)은 Rec2020 색 영역이다. 색 영역(304)은 프로젝터가 3D 모드로 운영되고 있을 때, 우안 이미지를 위해 조명을 제공하는 제1 3개의 광원 원색들(RL, GL, 및 BL)에 의해 정의되는 색 영역이다. 색 영역(306)은 프로젝터가 3D 모드로 운영되고 있을 때, 좌안 이미지를 위해 조명을 제공하는 제2 3개의 광원 원색들(RS, GS, 및 BS)에 의해 정의되는 색 영역이다. 색 영역(308)은 좌안 원색들 및 우안 원색들을 동일한 값들로 구동하는 것에 의해 정의되는 색 영역이다. 도시된 것과 같이, 색 영역(308)은 Rec2020 색 영역(302)과 현저히 상이하다.
도 4는 다수의 디스플레이 원색 광원들로부터 생성되는 가상 색 영역들을 도시하는 색도 도표이다. 도 3의 색 영역들(302, 306, 및 304)이 또한 비교를 위해 도시된다. 가상 색 영역(402)(색 영역 A)은 Rec2020 색 영역(302)에 가깝게 근사하기 위한 6원색 광원들의 조합으로서 정의된다. 가상 색 영역(404)(색 영역 B)은 6원색 광원들의 잔여 전력(residual power)에 의해 정의된다. 다른 말로, 색 영역 B는 색 영역 A에 요구되는 광이 차감된 후에 남은 6 원색들의 광 출력에 의해 정의된다. 도시된 것처럼, 가상 색 영역(402)(색 영역 A)은 단순 합산 색 영역(308)(도 3)에 비해 Rec2020 색 영역(302)에 훨씬 더 가깝게 일치한다.
개시된 시스템은 좌안 및 우안 신호들을 상이하게 구동하여(비록 콘텐츠는 오직 2D이며 안경을 착용하지 않았더라도) 2D 이미지들을 위한 색 영역 볼륨(gamut volume)을 최적화한다. 색 영역 볼륨은 두 개의 가상 색 영역들로 나뉜다: 색 영역 A 및 색 영역 B. 각각의 색 영역은 원래 6P 원색들의 특정한 혼합인 가상 원색들을 사용한다. 'A' 색 영역은 가능한 Rec2020에 가깝게 최적화된다. 'B' 색 영역은 6원색으로부터의 잔여 에너지를 사용한다. 'A' 및 'B' 색 영역들은 도 4에 도시된다. 'A' 색 영역이 Rec2020에 매우 가까움에 유의해야 한다.
'A' 및 'B' 색 영역들 내의 값들은 다음과 같은 "혼합" 행렬들을 사용해 6P 원색들(RL, GL, BL, RS, GS, BS)로 변환될 수 있다:
Figure pct00001
및
Figure pct00002
혼합 행렬들 [BAL], [BAS], [BBL], 및 [BBS]을 위한 전형적인 값들은:
float BAL[3][3]=
{
{ 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f },
{ 0.0000f, 0.2859f, 0.0000f },
{ 0.0000f, 0.0000f, 0.9578f }
};
float BAS[3][3] =
{
{ 0.9903f, 0.0000f, 0.0000f },
{ 0.0097f, 0.7141f, 0.0422f },
{ 0.0000f, 0.0000f, 0.0000f }
};
float BBL[3][3] =
{
{ 1.0000f, 0.0000f, 0.0000f },
{ 0.0000f, 0.7141f, 0.0000f },
{ 0.0000f, 0.0000f, 0.0422f }
};
float BBS[3][3] =
{
{ 0.0097f, 0.0000f, 0.0000f },
{ 0.0000f, 0.2340f, 0.0000f },
{ 0.0000f, 0.0000f, 1.0000f }
};
'A' 색 영역은 저휘도 레벨들(lower luminance levels)에 사용되고, 'B' 색 영역은 고휘도 레벨들(higher luminance levels)을 달성하기 위해 필요한 경우 더해진다. 'A' 색 영역은 대략 50%의 휘도 범위에서 서비스를 제공하고, 그 위에서는 비선호되는 'B' 색 영역이 더해진다. 50%의 선형 휘도 범위는 지각 범위(perceptual range)의 마지막 스톱(last stop)을 제외한 모두를 표현하므로, 대부분의 지각 범위는 'A' 색 영역으로 다룰 수 있다. 그 범위 위에서는, 'B' 색 영역이 더해지고, 색 영역 볼륨이 위로 가면서 점점 가늘어진다. 그러므로, 대다수의 지각 범위는 대략적으로 Rec2020 색 영역으로 달성될 수 있고, 그럼에도 불구하고 최대 휘도 범위가 여전히 달성될 수 있다.
'B' 색 영역이 'A' 색 영역 외부의 색도들을 표현할 수 있음에도 불구하고, 컬러리스트가 오직 고휘도 값들에서만 가용한 색도들을 이용하는 것은 반직관적일 것이다. 그러므로, 'B' 색 영역은 달성가능한 'B' 색 영역 및 'A' 색 영역의 교차 지점에 제한될 것이다.
산업계에서는 Rec2020 색 영역 외부의 색상들을 이용하지 않기를 바란다. 이는 Rec2020 원색들로 소스 이미지들을 RGB로 표현하고 음의 값들(negative values)을 비허용함으로써 쉽게 달성된다. 이 방법으로 컬러 그레이딩된(color-graded) 콘텐츠는 Rec2020 외부의 값들을 절대 생성하지 않을 것이다. 콘텐츠가 배포를 위해 패키징된(packaged) 경우, 그것은 CIE 1931 XYZ 3자극 값들에 의해 표현되는 DCI-호환 패키지(DCI-compliant package)로 변형된다. XYZ가 Rec2020 외부의 색상들을 표현할 수 있음에도 불구하고, 소스가 Rec2020으로 제한되어 있는 한, XYZ에서의 편위(excursion)들은 Rec2020를 넘지 않을 것이다.
이 개시의 방법들은 이를 구현하기 위한 다양한 수단들을 다룬다. 처음의 두 개의 방법들은 계산적으로 효율적이고, 간단한 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field-programmable gate array)(FPGA) 회로 내에 쉽게 구현될 수 있다. 세 번째 방법은 보다 계산 집약적이고 일반적으로 그래픽 처리 장치(graphics processor unit)(GPU) 내에 구현될 것이다.
방법 1 - 색 영역 스케일링(Gamut scaling)
이 방법에서, 두 개의 함수들이 정의된다:
Figure pct00003
모든 들어오는 3자극 픽셀 값들(R2020으로 표시됨)에 대하여, 'A' 및 'B' 색 영역 신호들은 아래와 같이 유도된다:
Figure pct00004
및
Figure pct00005
다음으로, 'A' 색 영역(RA, GA, BA)을 표시하는 신호들 및 'B' 색 영역(RB, GB, BB)을 표시하는 색 영역들은 위에서 설명된 혼합 메트릭스들 [BAL], [BAS], [BBL], 및 [BBS]에 따라 6P 원색들을 구동한다.
이 방법에서, 50% 위의 휘도 값들에 대하여, 모든 RGB 값들은 가용 색 영역 볼륨 내에 들어맞도록 흰색 쪽으로 옮겨진다.
방법 2 - 색 영역 클립핑(Gamut clipping)
이 방법에서 두 개의 함수들이 정의된다:
Figure pct00006
모든 들어오는 3자극 픽셀 값들(R2020으로 표시됨)에 대하여, 완전한 클립핑되지 않은(full unclipped) 'A' 및 'B' 색 영역 신호들은 아래와 같이 유도된다:
Figure pct00007
및
Figure pct00008
[C]A 및 [C]B 는 이후에 설명될 것과 같이 유도된다.
다음으로, 이것들은 다음과 같이 클리핑된다:
Figure pct00009
이 방법에서, 달성 가능한 색 영역 볼륨 내의 값들은 손대지 않은 채로 남고, 외부의 값들(음의 RGB 값들과 함께)은 음의 원색의 방향으로 색 영역의 에지(edge)로 클립핑된다.
대안적인 방법은 대신하여 흰색 쪽으로 클립핑한다:
Figure pct00010
다시, 다음으로, 'A' 색 영역(RA, GA, BA)을 표시하는 신호들 및 'B' 색 영역(RB, GB, BB)을 표시하는 색 영역들은 위에서 설명된 혼합 행렬들에 따라 6P 원색들을 구동한다.
3자극 값들을 완전한 클립핑되지 않은 A 및 B 색 영역 값들로 변환하기 위해 위에서 사용된 [C]A 및 [C]B는 아래와 같이 유도된다. 위에 표시되었듯이, 가상 A 및 B 색 영역들의 3개의 원색들의 두 세트들 {RA, GA, BA} 및 {RB, GB, BB}은 아래의 혼합 행렬들에 따라 디스플레이의 긴 원색들 및 짧은 원색들 {RL, GL, BL} 및 {RS, GS, BS}에 관련된다:
Figure pct00011
및
Figure pct00012
{RL, GL, BL} 및 {RS, GS, BS}에 대한 정규화된 원색 행렬들(Normalized Primary Matrixes)을 알고서, {RL, GL, BL} 및 {RS, GS, BS} 내의 임의의 점들에 대한 XYZ 값은:
Figure pct00013
[1], [2]로 치환하면:
Figure pct00014
원색 행렬들의 항을 넣으면([PM]A 및 [PM]B는 정규화되지 않은 원색 행렬들임을 유의해야 한다. 각각의 열의 임의의 혼합들을 취하고, 따라서 [NPM]LLL 및 [NPM]SSS 의 중간 행의 각각의 합이 1이 됨에도 불구하고, [PM]A,B은 결과 중간 행의 합은 더 이상 1이 되지 않는다.):
Figure pct00015
여기에서:
Figure pct00016
유사하게:
Figure pct00017
Rec2020을 위한 주어진 정규화된 원색 행렬은,
Figure pct00018
다음으로:
Figure pct00019
, 및
Figure pct00020
.
방법 3 - 색 영역 볼륨 모델링(Gamut volume modelling)
이 방법에서, 'A' 색 영역을 저휘도 값들에서 그리고 'B' 색 영역을 고휘도 값들에서 이용하여 달성될 수 있는 색 영역 볼륨은 3자극 값들이 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 들어오는지 아닌지 결정하도록 검사될 수 있도록 모델링될 수 있다.
하나의 방법에서, 달성 가능한 색 영역 볼륨 내의 3자극 값들은 수정되지 않는다. 색 영역 볼륨 외부의 값들에 대해, RGB 값들의 비율은 보존되지만, 값들은 가용 색 영역 볼륨 내에 맞추기 위해 휘도를 감소하도록 스케일링된다.
대안적인 방법에서, 마찬가지로, 달성 가능한 색 영역 볼륨 내의 값들은 수정되지 않는다. 색 영역 볼륨 외부의 값들에 대해, 휘도는 보존되지만, 색 영역 볼륨 내에 맞추기 위해 색도가 마스터링 화이트 포인트(mastering white point)(예를 들어, D6500)를 향해 옮겨진다.
다른 방법에서, 색 영역 볼륨의 표면의 어느 문턱값 내의 3자극 값들은 색 영역 볼륨의 표면으로의 "소프트 클립(soft clip)"을 달성하기 위해 휘도가 감소되거나 화이트 포인트를 향해 옮겨진다. 이는 고휘도 포화 색상들이 많이 이용되는 경우에 아티팩트들(artifacts)을 감소시킬 수 있다.
예시 방법들을 요약하는 순서도들
도 5는 3D 디스플레이 상에 2D 이미지들을 디스플레이하는 예시 방법(500)을 요약하는 순서도이다. 제1 단계(502)에서 다수의(예를 들어, 3개의) 원색들에 의해 정의되는 확립된 색 영역이 식별된다. 다음으로, 제2 단계(504)에서 광원과 연관된 상이한 수의(예를 들어, 6개의) 원색 디스플레이 색상들이 식별된다. 다음으로, 제3 단계(506)에서 제1 가상 색 영역이 식별된 확립된 색 영역에 가깝게 근사하기 위해, 식별된 원색 디스플레이 색상들의 조합에 기초해 정의된다. 제4 단계(508)에서 제2 가상 색 영역이 원색 디스플레이 색상들에 대한 잔여 광원 전력에 기초해 정의된다. 다음으로, 제5 단계(510)에서 비디오 데이터가 제1 및 제2 가상 색 영역들의 강도 값들로 변환된다. 다음으로, 제6 단계(512)에서 제1 및 제2 가상 색 영역들의 강도 값들이 원색 디스플레이 색상들과 연관된 강도 값들로 변환된다. 다음으로, 제7 단계(514)에서 원색 디스플레이 색상들과 연관된 강도 값들이 하나 이상의 공간 광 변조기들에 제공된다.
도 6a는 비디오 데이터를 제1 및 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들로 변환하는 단계를 수행하는 예시 방법(600)을 요약하는 순서도이다. 제1 단계(602)에서, 그 이하에서 제1 가상 색 영역만으로 색상들을 표현할 수 있는 휘도 레벨(L)이 정의된다. 다음으로, 제2 단계(604)에서 비디오 데이터의 휘도 레벨이 결정된다. 다음으로, 제3 단계(606)에서 비디오 데이터의 휘도 레벨이 정의된 휘도 레벨(L) 이하인지 결정된다. 만약 비디오 데이터의 휘도 레벨이 정의된 휘도 레벨(L) 이하라고 결정된다면, 다음으로, 제4 단계(608)에서 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들이 비디오 데이터로부터 생성되고, 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들이 0으로 설정된다.
만약 제3 단계(606)에서 비디오 데이터의 휘도 레벨이 정의된 휘도 레벨(L) 초과인 것으로 결정된다면, 다음으로, 제5 단계(610)에서 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들이 휘도 레벨(L)에 대응하여 생성된다. 다음으로, 제6 단계(612)에서 제2 색 영역이 광원의 달성 가능한 색 영역 볼륨 이내로 스케일링된다. 다음으로, 제7 단계(614)에서 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 레벨들이, 비디오 데이터의 휘도 레벨이 정의된 휘도 레벨(L)을 초과하는 정도에 대응하여 생성된다.
도 6b는 비디오 데이터를 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들로 변환하는 단계를 수행하는 다른 예시 방법(620)을 요약하는 순서도이다. 제1 단계(622)에서, 그 이하에서 제1 가상 색 영역으로만 색상들을 표현할 수 있는 휘도 레벨(L)이 정의된다. 다음으로, 제2 단계(624)에서 비디오 데이터의 휘도 레벨이 결정된다. 다음으로, 제3 단계(626)에서 비디오 데이터의 휘도 레벨이 정의된 휘도 레벨(L) 이하인지가 결정된다. 만약 비디오 데이터의 휘도 레벨이 정의된 휘도 레벨(L) 이하라면, 다음으로, 제4 단계(628)에서 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들이 비디오 데이터로부터 생성되고, 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들이 0으로 설정된다.
만약 제3 단계(626)에서 비디오 데이터의 휘도 레벨이 정의된 휘도 레벨(L) 초과인 것으로 결정되었다면, 다음으로, 제5 단계(630)에서 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들이 휘도 레벨(L)에 대응하여 생성된다. 다음으로, 제6 단계(632)에서 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 레벨들이 비디오 데이터의 휘도 레벨이 정의된 휘도 레벨(L)을 초과하는 정도에 대응하여 생성된다. 다음으로, 제7 단계(634)에서 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들이 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 있도록 클립핑된다.
도 6c는 비디오 데이터를 제1 및 제2 가상 색 영역 값들로 변환하는 단계를 수행하는 또 다른 예시 방법(640)을 요약하는 순서도이다. 제1 단계(642)에서 광원의 달성 가능한 색 영역 볼륨이 미리 결정된 휘도 레벨(L) 이하의 휘도 값들에 대해 제1 가상 색 영역을 사용해 모델링된다. 다음으로, 제2 단계(644)에서 비디오 데이터가 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들로 변환된다. 다음으로, 제3 단계(646)에서 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들이 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞는지 결정된다. 만약 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들이 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞는다면, 방법(640)이 종료된다. 그렇지 않으면, 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들이 다음의 선택적 단계들 중 하나에 따라 수정된다. 선택적 제4 단계(648)에서 강도 값들이 모델링된 색 영역 볼륨 내에 맞을 때까지 데이터의 원색 균형을 보존하면서 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들의 휘도가 감소된다. 선택적 제5 단계(650)에서 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들의 휘도가 보존되지만, 강도 값들이 모델링된 색 영역 볼륨 내에 맞을 때까지 색도가 화이트 포인트를 향해 조정된다. 선택적 제6 단계(652)에서 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들의 휘도가 감소되고, 제1 및 제2 가상 색 영역들과 연관된 강도 값들이 모델링된 색 영역 볼륨 내에 맞을 때까지 색도가 화이트 포인트를 향해 조정되고, 그에 따라 색 영역 볼륨의 표면으로의 "소프트 클립"이 달성된다.
본 발명의 구체적인 실시예들의 설명이 이제 완료되었다. 설명된 특징부들의 다수는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 치환되거나, 변경되거나, 생략될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시예는 프로젝터로서 도시되었다. 그러나, 본 발명의 방법들 및 컴포넌트들은 컬러 그레이딩 데스크(color grading desk) 내에서 이용될 수 있다. 다른 선택지로서, 이 개시의 방법들 및 컴포넌트들은 컬러 그레이딩 데스크 프로젝터 또는 다른 디스플레이 사이에 삽입된 중간 디바이스로 구현될 수 있다. 도시된 특정 실시예들로부터의 이러한 및 다른 변경들은 특히 전술한 설명의 견지에서 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

Claims (16)

  1. 이미지 데이터를 디스플레이(displaying)하기 위한 방법으로서,
    미리 정의된 수의 원색들(primary colors)에 의해 정의된 확립된 색 영역(established color gamut)을 식별하는 단계;
    광원과 연관된 다수의 원색 디스플레이 색상들(primary display colors)을 식별하는 단계 - 상기 광원과 연관된 상기 원색 디스플레이 색상들의 수는 상기 확립된 색 영역을 정의하는 상기 원색들의 수를 초과함 -;
    상기 확립된 색 영역을 근사하기 위해 상기 광원과 연관된 상기 원색 디스플레이 색상들의 조합에 기초해 제1 가상 색 영역을 정의하는 단계;
    상기 광원과 연관된 상기 원색들의 수보다 적은 수의 색상들에 대응하는 강도 값들(intensity values)을 포함하는 비디오 데이터를 수신하는 단계;
    상기 비디오 데이터에 기초해 상기 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계;
    상기 제1 가상 색 영역과 연관된 상기 강도 값들에 기초해 상기 광원의 상기 원색 디스플레이 색상들과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계; 및
    상기 원색 디스플레이 색상들과 연관된 상기 강도 값들을 공간 광 변조기에 제공하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가상 색 영역을 고려해 상기 광원의 잔여 전력(residual power)에 기초해 제2 가상 색 영역을 정의하는 단계;
    상기 비디오 데이터에 기초해 상기 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계; 및
    상기 원색 디스플레이 색상들과 연관된 상기 강도 값들을 생성하는 상기 단계에, 상기 제2 가상 색 영역과 연관된 상기 강도 값들을 사용하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 원색 디스플레이 색상들의 수는 상기 비디오 데이터의 상기 강도 값들에 대응하는 상기 색상들의 수의 두 배인, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 원색 디스플레이 색상들의 수는 6개이고 상기 비디오 강도 값들은 3개 이하의 색상들에 대응하는, 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 비디오 데이터에 기초해 상기 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계, 및 상기 비디오 데이터에 기초해 상기 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하는 단계 중 적어도 하나는,
    상기 비디오 데이터에 의해 표시된 강도 레벨(intensity level)을 결정하는 단계; 및
    상기 비디오 데이터에 의해 표시된 상기 강도 레벨에 기초해 상기 제1 가상 색 영역 및 상기 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나와 연관된 상기 강도 값들을 생성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비디오 데이터에 의해 표시되는 상기 강도 레벨에 기초해 상기 제1 가상 색 영역 및 상기 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나와 연관된 상기 강도 값들을 생성하는 단계는,
    상기 비디오 데이터에 의해 표시되는 상기 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨을 초과하는지 결정하는 단계; 및
    만약 상기 비디오 데이터에 의해 표시되는 상기 강도 레벨이 상기 미리 결정된 강도 레벨을 초과하지 않는다면, 상기 비디오 데이터에 기초해 상기 제1 가상 색 영역과 연관된 상기 강도 값들을 생성하고 상기 제2 가상 색 영역과 연관된 상기 강도 값들을 0으로 설정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비디오 데이터에 의해 표시되는 강도 레벨을 결정하는 상기 단계는 상기 비디오 데이터에 의해 표현되는 상기 다수의 색상들의 각각 색상에 대한 별도의 강도 레벨을 결정하는 단계를 포함하고;
    상기 비디오 데이터에 의해 표시되는 상기 강도 레벨이 미리 결정된 강도 레벨을 초과하는지 결정하는 상기 단계는 각각의 색상에 대한 상기 별도의 강도 레벨들의 각각이 미리 결정된 강도 레벨을 초과하는지 결정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  8. 제6항에 있어서, 만약 상기 비디오 데이터에 의해 표시되는 상기 강도 레벨이 상기 미리 결정된 강도 레벨을 초과하지 않는다면,
    상기 미리 결정된 강도 레벨에 기초해 상기 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값을 생성하고,
    상기 비디오 데이터에 의해 표시되는 상기 강도 레벨이 상기 미리 결정된 강도 레벨을 초과하는 정도에 기초해 상기 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값을 생성하는,
    방법.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제2 가상 색 영역은 상기 비디오 데이터의 강도 값들을 상기 광원의 달성 가능한 색 영역 볼륨(gamut volume) 내에 맞추기 위해 스케일링되는(scaled), 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 스케일링은 제2 가상 색 영역을 흰색을 향해 압축하는 것을 포함하는, 방법.
  11. 제2항에 있어서, 제1 가상 색 영역 및 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나의 강도 값들을 상기 광원의 달성 가능한 색 영역 볼륨 내에 맞추기 위해 클립핑(clipping)하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 가상 색 영역 및 상기 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나의 강도 값들은 흰색을 향해 클립핑되는, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 가상 색 영역 및 상기 제2 가상 색 영역 중 적어도 하나의 강도 값들은 상기 달성 가능한 색 영역 볼륨의 에지(edge)로 클립핑되는, 방법.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 제1 가상 색 영역 및 상기 제2 가상 색 영역의 달성 가능한 색 영역 볼륨을 모델링(modeling)하는 단계;
    상기 제1 가상 색 영역 및 상기 제2 가상 색 영역의 상기 생성된 강도 값들이 상기 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞는지 결정하는 단계;
    상기 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞는 상기 제1 가상 색 영역 및 상기 제2 가상 색 영역의 상기 강도 값들을 수정되지 않은 채로 남겨두는 단계; 및
    상기 모델링된 색 영역 볼륨 내에 들어맞지 않는 상기 제1 가상 색 영역 및 상기 제2 가상 색 영역의 강도 값들을 수정하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
  15. 디스플레이로서,
    다수의 원색 디스플레이 색상들을 갖는 광원 - 상기 원색 디스플레이 색상들의 수는 확립된 색 영역을 정의하는 원색들의 수를 초과함 -;
    상기 광원에 의해 조명되는(illuminated) 공간 광 변조기; 및
    제어기
    를 포함하고, 상기 제어기는,
    상기 원색 디스플레이 색상들의 수보다 적은 수의 색상과 연관된 강도 값들을 포함하는 비디오 데이터를 수신하고,
    상기 비디오 데이터에 기초해 제1 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하고 - 상기 제1 가상 색 영역은 상기 원색 디스플레이 색상들의 조합에 의해 상기 확립된 색 영역에 일치하도록 정의됨 -,
    상기 제1 가상 색 영역과 연관된 상기 강도 값들에 기초해 상기 원색 디스플레이 색상들 각각에 대한 강도 값들을 생성하고,
    상기 원색 디스플레이 색상들 각각에 대한 상기 강도 값들을 상기 공간 광 변조기에 제공하도록
    동작하는, 디스플레이.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제어기는,
    상기 비디오 데이터에 기초해 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하고 - 상기 제2 가상 색 영역은 상기 제1 가상 색 영역을 고려해 상기 광원의 잔여 전력에 기초해 정의됨 -;
    상기 비디오 데이터에 기초해 상기 제2 가상 색 영역과 연관된 강도 값들을 생성하고;
    상기 원색 디스플레이 색상들과 연관된 상기 강도 값들을 생성하기 위해 상기 제2 가상 색 영역과 연관된 상기 강도 값들을 사용하도록
    더 동작하는, 디스플레이.
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