KR100355377B1 - 칼라표시장치에 있어서 주변 조명광을 고려한 색온도결정방법 - Google Patents

칼라표시장치에 있어서 주변 조명광을 고려한 색온도결정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 칼라표시장치에 있어서 주변 조명광을 고려한 색온도 결정방법에 관한 것으로서, 각 조명광하에서 임의의 참조 패치와 동일한 색으로 보이는 조건등색 쌍 패치로 이루어지는 조건등색 색패치 세트를 생성하는 패치 세트 생성단계, 조건등색 색패치 세트 중 동일하게 보이는 패치의 쌍으로 부터 주변 조명광을 시각적으로 검출하는 조명광 검출단계, 검출된 조명광의 영향을 고려하여 해당 표시장치의 백색 색도를 재결정하는 백색 색도 재결정단계로 이루어진다. 따라서, 조건등색 색패치 세트를 사용하여 시각적으로 주변광을 검출하고, 검출된 주변광의 영향을 고려하여 표시장치의 색온도를 재결정함으로써, CMS등의 색정합 시스템에서 요구하는 표시장치의 프로파일을 생성할 때, 주변광의 영향을 고려한 표시장치의 색온도 즉, 백색 색도 정보를 제공할 수 있다.

Description

칼라표시장치에 있어서 주변 조명광을 고려한 색온도 결정방법
본 발명은 칼라표시장치에 관한 것으로서, 특히 임의의 칼라표시장치의 주변 조명광을 시각적으로 검출하고, 검출된 주변 조명광을 고려하여 해당 표시장치의 색온도를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
칼라표시장치 예를 들어, CRT(Cathode Ray Tube) 혹은 LCD(Liquid Crystal Display)는 현재 그래픽 정보를 전달하는 매체로서 가장 널리 사용되고 있다. 그래픽 아트(graphic arts), 선전(advertising), 옷감설계(textile design), 자동차설계 등과 같은 응용분야에 있어서, 칼라표시장치는 특정한 색을 정확하게 재현하도록 요구되며, 이를 위해서 해당하는 색을 색도 파라미터(colorimetic parameters)로 나타내는 방법이 흔히 사용된다. 뿐만 아니라 이러한 색을 잉크, 염료(dyes) 혹은 페인트 등의 다른 매체로 재현하기 위하여 똑같은 색도 파라미터를 사용한다. 이러한 파라미터로는 국제조명위원회(Commission Internationale de l'Eclairage)에 의해 정의된 이미 잘 알려진 CIEXYZ, CIELAB 등이 있다.
하나의 칼라표시장치에 임의의 특정색(특정한 색도 파라미터를 가진색 혹은 XYZ 색공간에서의 한 점)을 정확하게 표현하기 위해서는 먼저 해당 표시장치의 색재현특성을 파악하는 것이 필요하다. 해당 표시장치의 색재현특성 즉, 표시장치의 전달함수가 파악되면, 그것의 역함수를 이용하여 임의의 특정색을 표시장치에서 정확하게 재현하기 위해 필요한 적절한 전압값 혹은 전류값으로 변환하는 것이 가능하다. 이러한 임의의 특정색을 하나의 표시장치에서 정확하게 재현하도록 하는 일련의 과정을 색보정(color correction) 혹은 색정합(color matching)이라 한다. 이러한 색정합은 하나의 색을 다른 색으로 변환하는 과정으로 이루어지며, 그 결과로서의 색정합의 정확도는 색변환의 정확도에 의존한다. 색변환은 각 입출력장치의 색재현특성의 정의를 이용하여 이루어지기 때문에, 색재현 특성을 정확하게 정의하는 것이 필요하다. 최근 다양한 입출력장치간의 색정합(최소한의 색오차를 가진 색정합)을 위해 특별히 색관리시스템(Color Management System:이하 CMS라 약함)이 등장하였고, 이는 색정합을 위해 각 입출력장치의 색재현특성을 정의하는 프로파일(profile)을 요구한다. 이때, 표시장치의 백색점의 색도 즉 색온도는 CMS의 프로파일 작성시 중요한 색도 파라미터의 하나이다.
종래에는 표시장치의 색온도 혹은 백색 색도를 얻기 위해 측색기가 사용되었는데, 이는 표시장치의 정확한 색온도값을 얻는데에는 유리하다. 그러나, 측색기를 이용하여 얻어진 표시장치의 색온도값은 주변 조명광이 배제된 상태의 순수한 표시장치 자체의 색온도값으로서, 이 색온도값을 그대로 표시장치의 색재현특성을 정의하는데 사용하는 경우, 주변 조명광을 제대로 반영하지 못하는 문제점이 있다. 이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
대부분의 경우 암실에서 재현된 화상을 바로 보는 것이 아니므로 실제 재현된 화상을 관찰하는 환경은 측색기를 사용하여 얻어지는 환경과 상당히 다르다. 즉, 항상 주변 조명이 존재하고, 그 아래에서 재현화상을 관찰하기 때문에 눈은 주변조명과 표시장치 두가지의 광원에 적응되고, 이때 표시장치의 색온도는 측색기에 의해 얻어진 값과 다르게 느껴진다. 따라서, 이러한 색온도에 대한 측색기와 시각의 차이를 고려하지 않으면 원하는 색정합을 이룰 수 없게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 임의의 칼라표시장치의 주변 조명광을 시각적으로 검출하고, 검출된 주변 조명광을 고려하여 해당 표시장치의 색온도를 결정하기 위한 색온도 결정방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 칼라표시장치에 있어서 본 발명에 의한 색온도 결정방법은
각 조명광하에서 임의의 참조 패치와 동일한 색으로 보이는 조건등색 쌍 패치로 이루어지는 조건등색 색패치 세트를 생성하는 패치 세트 생성단계;
상기 조건등색 색패치 세트 중 동일하게 보이는 패치의 쌍으로 부터 주변 조명광을 시각적으로 검출하는 조명광 검출단계: 및
상기 검출된 조명광의 영향을 고려하여 해당 표시장치의 백색 색도를 재결정하는 백색 색도 재결정단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 백색 색도 재결정단계는 상기 표시장치 자체의 백색 색도를 MCTxy, 상기 주변 조명광의 색도를 VIxy라 할 경우,
상기 표시장치의 백색 색도 MCTxy를 상기 MCTxy와 VIxy가 이루는 직선상에서 MCTxy로부터 VIxy의 반대방향의 임의의 점(WP)으로 소정 거리만큼 옳기는 과정; 및
상기 옳겨진 점(WP)이 색도좌표상에서 광원의 경로상에 위치하도록 상기 광원의 경로상의 임의의 점(WP')으로 매핑하고, 상기 매핑된 점(WP')을 상기 표시장치의 백색 색도로 재결정하는 과정으로 이루어지는 것이 바람직 하다.
또한, 상기 MCTxy가 상기 MCTxy와 VIxy가 이루는 직선상에서 MCTxy로부터 VIxy의 반대방향의 임의의 점으로 옮겨지는 거리는, 상기 표시장치의 백색과 조명광간의 상호작용에 따라 사람이 백색이라고 느끼게 되는 색의 변화를 색도좌표상의 두점 MCTxy와 VIxy의 거리에 대한 비로 나타낸 값과 상기 MCTxy와 VIxy간의 유클리디안 거리를 곱한 값으로 나타내어 지는 것이 바람직하다
또한, 상기 매핑된 점(WP')의 위치는 상기 WP로부터 x축과 수직하게 내린 직선과 광원의 경로상의 만나는 점을 WPxfix라 하고, 상기 WP로부터 y축과 수직하게 내린 직선과 광원의 경로상의 만나는 점을 WPyfix라 할 경우, 두 점 WPxfix와 WPyfix의 구간 선형화에 따른 중간지점으로 설정하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
사람에 의해 인식되는 하나의 색은 일반적으로 제l도에 도시된 바와 같이 CIE 1931 XYZ 3 자극(stimulus)으로 표현되는 것이 표준화되어 있다. 이는 광원의 스펙트럼 전력 분포(SPD:Spectral Power Distribution)와 물체의 자극 스펙트럼 혹은 반사도(reflectance), 사람 눈의 칼라 정합함수의 곱에 의해 결정된다. 그 과정을 도식적으로 살펴보면 제1도와 같고, 수식적으로는 다음 (1)식과 같이 나타낼 수 있다.
상기 (1)식에서 Sλ는 조명(illuminant C)의 SPD이고, Oλ는 물체(object)가 가진 고유의 반사도 특성이고,는 제1도에 나타낸 표준관찰자(standard observer)의 칼라 정합함수이다.
제1도에서와 같이 두 물체(Object 1 과 Object 2)가 서로 다른 스펙트럼 반사도를 가졌음에도 불구하고, 그 결과의 X,Y,Z 값이 같은 경우 사람은 이 두 물체의 색을 같은 것으로 인식하게 된다. 이러한 현상을 조건등색 현상(metamerism)이라 하며, 이러한 조건등색 현상을 일으키는 두 물체의 색을 조건등색(metameric) 쌍이라 한다.
본 발명은 이러한 조건등색 현상을 유도하는 패치 세트와 이를 이용한 주변조명광 검출 및 표시장치의 색온도를 재결정하는 방법으로 구성되어 있다.
제2도는 조명광을 검출하기 위해 사용되는 조건등색 색패치(color patch) 세트를 나타낸 것으로서, 조건등색 색패치 세트는 "ref."로 표현된 참조 패치들과, "meta."로 표현된 여러개의 조건등색 쌍 패치로 구성되어 있다. 패치의 왼쪽에 표기된 A,F2,F8,D65,F5,F7 등은 조명광을 나타낸다. 참조패치들은 특정한 하나의 색으로 각 조명광에 대해 동일하다. 즉, Aref, F2ref, F8ref, D65ref, F5ref, F7ref 패치는 동일한 색이다. 표기된 각각의 조명광에서, 각 참조 패치에 대응되는 조건등색 쌍 패치는 해당 조명광하에서 참조 패치와 동일한 색으로 보이는 조건등색 쌍이다. 하나의 조명광하에서는 단 한쌍의 참조 패치와 조건등색 쌍 패치만이 동일한 색으로 보이게 된다.
예를 들어, 어떤 관찰 환경에서 패치 "F5ref"와 패치 "F5meta"가 동일하게 보인다면, 주명 조명광은 "F5"이다. 이러한 조건등색 현상을 이용하여 표시장치의 주변 조명광을 알아내는 것이 가능하다. 제2도에 보인 것은 일예이며, 더 많은 조명을 검출하기 위해서는 더 많은 조건등색 쌍을 이용하면 된다. 이러한 조건등색 색패치 세트는 잉크 혹은 페인트 등을 사용하여 제작되며, 제작의 조건은 다음과 같다.
"Aref"와 "Ameta" 패치쌍은 표준조명 A(연관된 색온도:2856° K)하에서 동일한 색으로 보이도록 제작되고, "F2ref"와 "F2meta" 패치쌍은 표준조명 F2(연관된 색온도;4200°K) 하에서 동일한 색으로 보이도록 제작되고, "F8ref"와 "F8meta" 패치쌍은 표준조명 F8(연관된 색온도,5000°K) 하에서 동일한 색으로 보이도록 제작되고, "D65ref"와 "D65meta" 패치쌍은 표준조명 D65(연관된 색온도:6500°K) 하에서 동일한 색으로 보이도록 제작되고, "F5ref"와 "F5meta" 패치쌍은 표준조명 F5(연관된 색온도;6350°K) 하에서 동일한 색으로 보이도록 제작되고, "F7ref"와 "F7meta" 패치쌍은 표준조명 F7(연관된 색온도;6500°K)하에서 동일한 색으로 보이도록 제작된다. 이때, 각각의 조명하에서는 단 하나의 패치쌍만이 동일한 색으로 보이도록 제작된다. 또한, 각각의 패치는 동일한 농도와 동일한 광택(gloss)을 갖도록 제작된다.
한편, 조명은 색정합을 목적으로 하는 시스템의 중요한 운용환경의 하나로, 사람의 인식특성에 큰 영향을 미친다. 표시장치에 재현되는 색은 필연적으로 주변조명의 영향으로 실제 인식되는 과정에서 측색기를 사용하여 얻어진 값과는 다른 값으로 인식된다. 이와 같이 실제 색인식이 일어나는 상황을 고려하여 색처리를 하는 것이 필요하므로 조명광을 검출하는 것이 매우 중요하다. 이러한 주변 조명광을 얻는 방법은 제3도에 도시된 바와 같다.
제3도를 참조하면, 주어진 환경하에서 조명광을 얻기 위해 조건등색 색패치 세트를 사용한다. 이때, 조건등색 색패치 세트에서 동일하게 보이는 참조 패치와 조건등색 패치쌍을 찾는다. 조건등색 색패치 세트에서 동일하게 보이는 패치의 쌍으로 부터 조명광을 간단히 검출할 수 있다. 조명광의 정보는 그 패치의 왼쪽에 표기되어 있기 때문이다.
다음, 검출된 조명광에 따라 모니터의 색온도를 결정하는 방법에 대하여 설명하기로 한다
색온도의 또 다른 표현방법은 xy 색도도 상에서 백색 색도로 표현하는 것이다. 실제 표시장치의 특성화(characterization) 즉, 표시장치의 색재현특성에 대한 각종 색도 파라미터를 검출하고 파일화하는 프로파일링시에 필요한 데이타는 색온도가 아니라 백색 색도를 근거로 한 백색의 CIEXYZ 자극(X,Y,Z) 값이다.
표시장치의 백색 색도를 MCTxy라 하고, 주변 조명광의 색도를 VIxy라 가정할 경우, 이때 MCTxy는 측색기를 사용하여 표시장치의 백색 색도를 측색하여 얻어지거나, 표시장치의 세팅(setting)에 의해 결정된다. 현재, 일부 모니터 세트는 자체적으로 몇가지의 색온도에 대응가능하도록 선택될 수 있다. 한편, VIxy는 제3도에 도시된 바와 같이 조건등색 색패치 세트를 사용한 주변 조명광의 검출에 의해 결정된다. 사람의 눈으로는 표시장치의 스크린상에서 발산되는 빛과 주변 조명광이 동시에 들어오게 되고, 이 빛들의 상호작용에 따라 백색에 대한 느낌이 달라진다. 다음 (2)식은 두 빛의 상호작용에 따라 발생되는 백색에 대한 변환비를 나타낸 것이다.
상기 (2)식에서 APSR은 표시장치의 백색과 조명광간의 상호작용에 따라 사람이 백색이라고 느끼게 되는 색의 변화를 색도좌표상의 두점 MCTxy와 VIxy의 거리에 대한 비로 나타낸 것이다. α는 보통 밝기(약 60cd/㎡)의 주변광에서 1.237이며, 주변 조명광의 밝기에 따라 변화하고, 주변광이 존재하지 않는 경우에는 0이 된다. TVdist는 MCTxy와 VIxy간의 유클리디안(Euclidian) 거리를 나타낸다. 예를 들어, MCTxy의 좌표를 xt, yt라 하고, VIxy의 좌표를 xv, yv라 할 때, TVdist는 다음 (3)식과 같이 나타낼 수 있다
표시장치의 백색과 조명광간의 상호작용에 따라 사람이 백색이라고 느끼게 되는 색(제4도에서 AP'으로 표기)의 변화는 MCTxy에서 VIxy 방향으로 일어난다. 이러한 사람의 눈의 적응현상에 따라 표시장치의 백색점의 변화는 사람이 백색이라고 느끼게 되는 색의 변화가 일어나는 방향의 반대방향으로, 다시 말해서 VIxy에서 MCTxy 방향으로 APSR*TVdist만큼 일어난다.
한편, 표시장치의 색도변화는 다음과 같은 과정을 통해 결정된다.
제1단계에서는, MCTxy와 VIxy가 이루는 직선상에서 APSR*TVdist의 크기만큼 MCTxy로부터 VIxy의 반대방향으로 백색점(WP)이 옮겨지고, 제2단계에서는 이 백색점(WP)이 색도좌표상에서 광원의 경로 예를 들어, 일광의 궤적(daylight locus)상에 위치하도록 광원의 경로상의 한점(WP')으로 매핑된다. 그 매핑된 점 WP'는 재결정된 표시장치의 백색 색도이다. 이를 제4도에 도식적으로 나타내었다.
주변 조명광의 영향으로 변화되는 표시장치의 백색 색도를 결정하는 과정을 제4도에 표기된 점들의 좌표값 및 상기 (2)식과 (3)식에서 언급한 좌표값을 그대로사용하여 나타내면 다음과 같다.
다음, WP로부터 x 축으로 수직하는 직선을 내렸을때 광원의 경로와 만나는 점을 WPxfix라 하고, WP로부터 x축과 평행하는 직선과 광원의 경로와 만나는 점 중에서 WP와 가까운 점을 WPyfix라 하고, 그 점들의 좌표값을 구하는 과정은 다음과 같다. 이 점들은 광원의 경로의 한점이며, 광원의 경로는 다음 (4)식과 같이 나타낼 수 있다.
다음, WPxfix의 좌표 x,y는 다음 (5)식과 (6)식과 같이 나타낼 수 있다.
한편, WPyfix의 좌표 x,y는 다음 (7)식, (8)식 및 (9)식과 같이 나타낼 수있다.
상기 (7) 내지 (9)식으로부터 WP'의 색도좌표값은 두 좌표 WPxfix와 WPyfix의 구간 선형화에 따른 중간지점을 선택하는 다음 (10)식에 의해 결정된다.
즉, 표시장치의 백색 색도는 MCTxy로부터 주변광의 고려에 따라 WP'로 바뀌게 된다. 이는 표시장치의 특성화에서 백색 색도를 기술하는데 사용된다.
상술한 바와 같이 칼라표시장치에 있어서 본 발명에 의한 색온도 결정방법에서는 조건등색 색패치 세트를 사용하여 시각적으로 주변광을 검출하고, 검출된 주변광의 영향을 고려하여 표시장치의 색온도를 재결정함으로써, CMS 등의 색정합 시스템에서 요구하는 표시장치의 프로파일을 생성할 때, 주변광의 영향을 고려한 표시장치의 색온도 즉, 백색 색도 정보를 제공할 수 있다. 따라서, 표시장치의 프로파일 생성시 색도 파라미터 중의 하나인 백색 색도를 본 발명에서 제시한 방법을 사용하여 얻는 경우, CMS 등을 사용하여 색정합을 이루고자 하는 다양한 응용 소프트웨어 등에서 단순히 측색기를 사용하여 얻어진 색온도 혹은 색온도의 선택이 가능한 표시장치 세트에 있어서 사용자의 선택에 의해 정해진 백색 색도를 사용하는 경우보다 시각적으로 더욱 정확한 색정합을 이룰 수 있게 한다.
제1도는 색의 인식에 대한 도식적 표현 및 조건등색 쌍을 나타낸 도면.
제2도는 본 발명에 있어서 조명광의 검출을 위해 사용되는 조건등색 색패치 세트를 나타낸 도면.
제3도는 본 발명에 의한 시각적인 조명광 검출 예시도.
제4도는 본 발명에 의한 표시장치의 백색 색도의 변화를 나타낸 그래프.

Claims (5)

  1. 각 조명광하에서 임의의 참조 패치와 동일한 색으로 보이는 조건등색 쌍 패치로 이루어지는 조건등색 색패치 세트를 생성하는 패치 세트 생성단계;
    상기 조건등색 색패치 세트 중 동일하게 보이는 패치의 쌍으로 부터 주변 조명광을 시각적으로 검출하는 조명광 검출단계; 및
    상기 검출된 조명광의 영향을 고려하여 해당 표시장치의 백색 색도를 재결정하는 백색 색도 재결정단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라표시장치에 있어서 주변 조명광을 고려한 색온도 결정방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 백색 색도 재결정단계는 상기 표시장치 자체의 백색 색도를 MCTxy, 상기 주변 조명광의 색도를 VIxy라 할 경우,
    상기 표시장치의 백색 색도 MCTxy를 상기 MCTxy와 VIxy가 이루는 직선상에서 MCTxy로부터 VIxy의 반대방향의 임의의 점(WP)으로 소정 거리만큼 옳기는 과정: 및
    상기 옮겨진 점(WP)이 색도좌표상에서 광원의 경로상에 위치하도록 상기 광원의 경로상의 임의의 전(WP')으로 매핑하고, 상기 매핑된 점(WP')을 상기 표시장치의 백색 색도로 재결정하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 칼라표시장치에 있어서 주변 조명광을 고려한 색온도 결정방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 MCTxy가 상기 MCTxy와 VIxy가 이루는 직선상에서MCTky로부터 VIky의 반대방향의 임의의 점으로 옳겨지는 거리는, 상기 표시장치의 백색과 조명광간의 상호작용에 따라 사람이 백색이라고 느끼게 되는 색의 변화를 색도좌표상의 두점 MCTxy와 VIxy의 거리에 대한 비로 나타낸 값과 상기 MCTxy와 VIxy간의 유클리디안 거리를 곱한 값으로 나타내어 지는 것을 특징으로 하는 칼라표시장치에 있어서 주변 조명광을 고려한 색온도 결정방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 매정된 점(WP')의 위치는 상기 WP로부터 x축과 수직하게 내린 직선과 광원의 경로상의 만나는 점을 WPxfix라 하고, 상기 WP로부터 y축과 수직하게 내린 직선과 광원의 경로상의 만나는 점을 WPyfix라 할 경우, 두 점 WPxfix와 WPyfix의 구간 선형화에 따른 중간지점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 칼라표시장치에 있어서 주변 조명광을 고려한 색온도 결정방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광원의 경로는 일광의 궤적을 사용하는 것을 특징으로 하는 칼라표시장치에 있어서 주변 조명광을 고려한 색온도 결정방법.
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