KR101183456B1 - 색역 확장 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

색역폭 확장 시스템으로서: 화소 색상 정보를 입력하는 신호입력 유닛; 상기 화소 색상 정보를 선형 Lab 색상 공간에서의 L, a, b 값으로 변환하도록 구성되는 순방향 변환 유닛; 색역 확장 계수를 수신하고 선형 Lab 색상 공간에서 상기 색역 확장 계수에 따라 상기 순방향 변환유닛이 제공하는 L, a, b 값을 새로운 L, a, b 값으로 변환하는 색역 확장 유닛; 확장된 L, a, b 값을 넓은 색역의 화소 색상 정보로 변환하도록 구성되는 역방향 변환 유닛; 및 상기 넓은 색역에서의 화소 색상정보를 출력하도록 구성되는 신호 출력 유닛을 포함하는 시스템이 제공된다. 본 발명은 대응하는 색역 확장방법이 제공된다.

Description

색역 확장 시스템 및 방법{METHOD AND SYSTEM FOR EXTENDING COLOR GAMUT}

본 발명은 디스플레이 분야, 특히 디스플레이 분야에서의 색역 확장 기술에 관한 것이다.

넓은 색역 디스플레이 장치는 기존 디스플레이 장치에 비해, 예를 들면 보다 짙은 적색과 같은, 보다 많은 색상 콘텐츠를 디스플레이 할 수 있다. 하지만 현재 이미지 색상 표준과 이러한 색상 표준을 적용한 비디오 콘텐츠의 색역이 작기 때문에 넓은 색역 디스플레이 장치가 비디오 콘텐츠를 재생하는 경우, 넓은 색역 디스플레이 장치는 자신의 풍부한 색상 디스플레이 기능을 충분히 발휘될 수 없게 된다.

실행가능한 방안의 하나로, 원래 색상 표준에서 규정된 색역이 넓은 색역 디스플레이 장치로 맵핑되는 색역 확장 기술이 적용될 수 있다. 기존기술에서 이런 색역 확장을 실현하는데 흔히 사용하는 방법은 3차원 검색 테이블과 보간법(interpolation)을 결합한 기술로, 이는 색상 관리 단계에서 중요한 표준이다. 이 방법에 따르면 색상의 디스플레이 효과는 3차원 검색 테이블의 명세와 테이블에서의 데이터 및 적용한 보간방법에 따라 결정된다. 색상 관리 시스템은 다수개 3차원 검색 테이블이 있을 수 있고, 이들 각각은 색역 확장 방안에 대응된다. 사용자는 원하는 디스플레이 효과를 얻기 위한 색역 확장 솔루션을 선택한다. 3차원 검색 테이블과 보간법을 기초로하는 색역 매핑방법이 개방성과 일정한 유연성을 제공하지만, 아래의 몇가지 단점을 가진다: 1) 사용자에게 가용한 색상 디스플레이 효과는 원가를 고려하여 한정된 3차원 검색 테이블에서의 수에 대응하기 때문에, 3차원 검색 테이블의 수도 한정되어 있고 사용자에 가용한 색상 디스플레이 효과의 수는 제한되고 연속하여 조정할 수 없다; 2) 범용성이 높지 않다. 즉 디스플레이 장치에 적용된 상기 검색 테이블의 데이터는 다른 디스플레이 장치에 만족할 정도로 적용될 수 없다; 3) 상기 검색 테이블에서의 데이터를 저장하는 상당수의 메모리 자원이 점유되고, 하드웨어 비용이 상승된다. 4) 색역 확장에 대해, 색상 확장 효과에 대한 사용자의 느낌은 사용자의 선호도에 따라 결정되며 이는 사용자별로 같지 않기 때문에, 한정된 수의 검색 테이블로는 상이한 사람들의 선호도를 만족하기 어렵다. 따라서, 3차원 검색 테이블과 보간법에 기초한 색역 매핑 방법은 자유도, 범용성, 하드웨어 비용에 대해 몇가지 문제점을 가진다.

추가로, 다수의 기존의 디스플레이 장치에 채도조절장치와 방법이 제공되지만, 이러한 장치 및 방법에 대해 정의된 채도는 주로 매트릭스 변환에 기초한 색채 신호이다. 예를 들면 YCbCr신호는 RGB 색상신호를 1개의 휘도 신호, Y와 두개 색채신호, Cb 및 Cr로 분해하고, 채도조절은 두개의 색채신호를 조절하는 것을 통하여 실현된다. 상기 색채신호는 균일한 색상공간에서 정의한 것이 아니기 때문에 이런 채도조절장치와 방법은 조절의 정밀성이 낮고, 색역 확장에 사용될 경우 뚜렷한 뚜렷한 색상편차가 나타난다. 이른바 균일한 색상공간은 해당 공간내에서 육안으로 보는 동일한 기하학적 차이로 동일한 색상차를 인지하는 색상 공간이다.

본 발명의 목적은 상기 단점을 개선하고 연속조절이 가능한 색역 확장 시스템과 방법을 제공하는 것이다.

상기 발명목적을 실현하기 위해 본 발명은 신호입력 유닛, 순방향 변환 유닛, 색역 확장 유닛, 역방향 변환 유닛와 신호 출력 유닛을 포함한 색역 확장 시스템을 제공했다;

상기 신호 입력 유닛은 화소 색상 정보를 입력하도록 구성된다;

상기 순방향 변환 유닛은 상기 화소 색상 정보를 선형 Lab 색상 공간 중의 L, a, b 값으로 변환하도록 구성된다.

상기 색역 확장 유닛은 색역 확장 계수에 따라 선형 Lab 색상 공간에서 상기 순방향 변환 유닛이 제공하는 L, a, b값을 새로운 L, a, b 값으로 확장하도록 구성된다.

상기 역방향 변환 유닛은 변환된 L, a, b값을 큰 색역의 화소 색상 정보로 변환하도록 구성된다.

상기 신호 출력 유닛은 상기 큰 색역의 화소 색상 정보를 출력하도록 구성된다.

그중, 상기 색역 확장 시스템에는 중요한 색상(important color) 관리유닛이 포함되며, 상기 중요한 색상관리 유닛은 현재 색상이 중요한 색상 범위에 포함되는 지를 판단하고 판단결과에 따라 약화 계수를 연산하는 데에 사용된다.

상기 색역 확장 유닛은 상기 약화 계수를 수신하고, 선형 Lab 색상공간에서 상기 색역 확장 계수와 약화 계수에 따라 상기 순방향 전환 유닛이 제공하는 L, a, b 값을 새로운 L, a, b 값으로 확장하도록 구성된다.

상기 색역 확장 시스템은 사용자가 색역 확장 계수를 입력하는데 사용되는 색역 확장 계수 입력 유닛을 더 포함한다.

상기 색역 확장 시스템은 사용자가 상기 순방향 전환 유닛와 역방향 전환 유닛의 입력 파라미터로서 사용되는 색온도값을 선택하도록 하는 색온도 선택 유닛을 더 포함한다.

상기 중요한 색상 관리 유닛은, 현재 색상 색도 좌표를 연산하는데 사용되는 색도(Chromaticity) 좌표 연산 유닛과 현재 색상의 색도 좌표에 따라 현재 색상이 중요한 색상 범위에 속하는지를 판단하고 판단결과에 따라 약화 계수를 연산하도록 구성된 약화 계수 연산 유닛을 포함한다.

상기 화소 색상 정보는 RGB 신호이다.

상기 순방향 변환 유닛은 XYZ 색도 시스템 순방향 변환 유닛과 선형 Lab 색상공간 순방향 변환유닛을 포함하는데, 상기 XYZ 색도 시스템의 순방향 변환 유닛은 RGB 시스템의 R, G, B 삼자극치(tristimulus)를 XYZ 시스템의 X, Y, Z 삼자극치로 변환시키고; 상기 선형 Lab 색상공간 순방향 변환 유닛은 X, Y, Z 삼자극치를 선형 Lab 색상 공간의 L, a, b 값으로 변환하도록 구성된다.

상기 역방향 변환 유닛은 선형 Lab 색상 공간 역방향 변환 유닛과 넓은 색역 XYZ 역방향 변환 유닛을 포함하고, 상기 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛은 확장된 L, a, b 값을 XYZ 시스템의 넓은 색역 X, Y,Z로 변환하도록 구성되고, 상기 넓은 색역 XYZ 역변환 유닛은 상기 넓은 색역 X, Y, Z 삼자극치를 넓은 색역 RGB 시스템의 R, G, B 삼자극치로 변환하도록 구성된다.

본 발명의 한 측면은 하기의 단계를 포함하는 색역 확장방법을 제공한다:

1) 화소 색상 정보를 입력하는 단계;

2) 상기 화소 색상 정보를 선형 L, a, b 색상 공간 중의 L, a, b 값으로 변환하는 단계;

3) 선형 Lab 색상공간에서 색역 확장계수에 따라 상기 단계 2)에 의해 제공되는 L, a, b값을 새로운 L, a, b 값으로 확장하는 단계;

4) 확장된 L, a, b값을 넓은 색역의 화소 색상정보로 변환하는 단계; 및

5) 상기 넓은 색역의 화소 색상 정보를 출력하는 단계.

상기 단계 3)에서는 현재 색상의 색도좌표를 연산하고, 현재 색상이 중요한 색상범위에 속하는지를 판단하고, 판단결과에 따라 약화 계수를 연산하고, 색역 확장 계수를 수신하며, 상기 색역 확장계수와 상기 약화 계수로부터 보정된 색역 확장 계수를 연산하는 것을 포함하고; 선형 Lab 색상 공간에서 보정된 색역 확장 계수에 따라 상기 단계 2)가 제공하는 L, a, b 값을 새로운 L, a, b 값으로 확장하는 것을 포함한다

상기 단계 3)에서 상기 색역 확장 계수는 사용자가 입력한다.

상기 단계 2)는 사용자가 색온도값을 선택하고, 해당 색온도값에 따라 화소 색상정보를 선형 Lab 색상 공간 중의 L, a, b 값으로 변환하는 것을 포함한다. 상기 단계 4)는 상기 색온도값에 따라 확장된 L, a, b 값을 넓은 색역의 화소 색상 정보로 변환하는 것을 포함한다.

상기 화소 색상의 정보는 RGB 신호이다.

상기 단계 2)는 아래의 서브 단계를 포함한다.

21）RG B시스템의 R, G, B 삼자극치를 XYZ 시스템의 X, Y, Z 삼자극치로 변환하는 단계;

22) X, Y, Z 삼자극치를 선형 Lab 색상 공간중의 L, a,b 값으로 변환하는 단계.

상기 단계 4)에는 아래의 서브 단계가 포함된다.

41) 확장된 L, a, b 값을 XYZ 시스템의 넓은 색역 X, Y, Z 삼자극치로 변환하는 단계;

42) 상기 넓은 색역 X, Y, Z 자극치를 넓은 색역 RGB 시스템의 R, G,B 삼자극치로 변환하는 단계.

상기 단계 3)에서 현재 색상이 중요색상 범위에 속하는 여부를 판단하는 단계는 아래를 포함한다:

31) 모든 중요한 색상에 대해 색도 좌표 벤치마킹 값을 설정하는 단계.

32) 색도좌표계에서 현재 색상 색도좌표가 색도좌표 벤치마킹 값을 중심으로 하고, 미리 설정된 임계값에 의해 한정된 특정한 크기를 가지는 기하학적 영역내에 있을 경우, 현재 색상은 중요한 색상범위에 있는 것으로 판정하고; 그렇지 않을 경우 현재 색상이 중요한 색상 범위에 포함되지 않는 것으로 판정한다.

상기 단계 32)에서 상기 기하학적 영역은 정방형이고 해당 정방형의 변은 색도 좌표계의 좌표축에 평행이거나 수직이다.

상기 단계 32)에서 상기 기하학적 영역은 정방형이고 정방형의 변은 색도좌표계의 좌표축과 45°의 각도를 형성한다.

상기 단계 3)에서 상기 약화 계수와 보정된 색역 확장 계수를 연산하는 단계는 하기를 포함한다:

33) 현재 색상이 중요 색상 범위에 속하지 않을 경우, 약화 계수 K=1를 취하고; 현재 색상이 중요한 색상범위에 속할 경우, 각각의 색도좌표 벤치마킹 값에 대하여 상기 색도 좌표 벤치마킹 값을 중심으로 하면서 현재 색상의 색도좌표점을 지나는 정방형을 만들고; 최소 정방형의 변의 길이와 상기 임계값에 의해 한정된 정방형의 변의 길이 비율을 약화계수 K로 취하는 단계;

34) 약화 계수 K와 설정된 색역 확장 계수 VGE를 이용하여 공식 VGE_NEW=(VGE-1)*K+1에 따라 보정된 색역 확장 계수를 산출하는 단계.

본 발명이 갖고 있는 유익한 기술효과는 다음과 같다:

1. 본 발명에 따른 색역 확장 시스템과 방법은 색역 확장 계수를 연속하여 조정할 수 있다.

2. 본 발명에 따른 색역 확장 방법은 연산 효율이 높고, 시스템 자원에 대한 요구가 낮으며 대용량 데이터를 가진 비디오 신호의 실시간 처리 요구를 보다 훌륭히 만족할 수 있다.

3. 본 발명에 따라 선형 Lab 색상 공간에서 색역 확장 처리가 수행되고, 이는 색상 편차 현상의 발생을 효과적으로 방지하고 보다 높은 정밀도와 정확성을 갖게 할 수 있다.

4. 본 발명에 따른 색역 확장 시스템과 방법에 중요한 색상관리 프로세스가 도입되어, 중요한 색상이 색역 확장 과정에서 지나친 왜곡이 방지되도록 한다.

하기에서, 본 발명은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연속으로 조정 가능한 색역 확장 장치의 개략도이다;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연속으로 조정 가능한 색역 확장 장치의 개략도이다;
도 3은 색도좌표 시스템에서의 중요한 색상의 범위에 관한 하나의 모델이다;
도 4는 색도좌표 시스템에서 중요한 색상의 범위에 관한 하나의 대안의 모델이다;
도 5는 색도좌표 시스템에서 입력신호의 색도 좌표점으로부터 중요한 색상의 색도 좌표점에 이르는 거리를 연산하는 개략도이고, 이 경우 중요한 색상범위는 예시로서 도 3의 모델을 취한다; 및
도 6은 색도 좌표시스템에서 입력신호의 색도 좌표점으로부터 중요한 색상의 색도 좌표점에 이르는 거리를 연산하는 개략도이고, 이 경우 중요한 색상범위는 예시로서 도 4의 모델을 취한다.

(실시예 1)

첨부도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 연속으로 조절가능한 색역 확장 장치의 개략도이다. 상기 장치는 사용자 선택 유닛(2)과 컨트롤 시스템(1)을 포함한다. 상기 컨트롤 시스템(1)은 사용자 선택 유닛(2)으로부터 전송된 신호를 수신하고 색역 확장을 완성한다. 사용자 선택 유닛(2)은 사용자가 색온도값을 선택할 수 있는 색온도 선택 유닛(108) 및 사용자가 색역 확장계수를 자유로 설정할 수 있는 색역 확장계수 입력 유닛(109)을 포함한다. 색온도선택 유닛(108)은, 사용자가 선택할 수 있도록, 예를 들면, 5400K, 6500K, 9300K와 같은 다수의 색온도값을 제공한다. 컨트롤 시스템(1)은 RGB 신호 입력 유닛(101), XYZ 색도 시스템의 순방향 변환 유닛(102), 선형 Lab 색상공간 순방향 변환 유닛(103), 색역 확장 유닛(104), 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(105), 넓은 색역 XYZ 역방향 변환 유닛(106), 및 RGB 신호 출력 유닛(107)을 포함한다. RGB 신호는 비디오 데이터에서의 화소 색상 정보를 표시하는 디지털 신호이다. RGB 신호 입력 유닛(101)은 미리 정해진 색상 코딩 표준(이를테면 Rec.ITU-R BT.709 표준)을 만족하는 비디오 신호를 수신한다. 상기 비디오 신호에서의 각 화소 포인트는 R, G, B 삼자극치(tristimulus value)이라고 하는, 적, 녹, 청색 삼자극치의 정보를 포함한다. XYZ 색도 시스템 순방향 변환 유닛(102)은 R, G, B 삼자극치를 XYZ 색도 시스템의 삼자극치로 변환한다. 상기 변환 프로세스는 색온도에 따라 변한다. 색온도값은 사용자가 색온도 선택 유닛(108)을 통하여 선택한다. 선형 Lab색상 공간 순방향 변환 유닛(103)은 XYZ 삼자극치를 선형 Lab 색상 공간중의 L, a, b 값으로 변환한다. 상기 변환 프로세스는 또한 색온도값에 의해 결정된다. 상기 선형 Lab 색상공간의 정의 및 XYZ 삼자극치를 선형 Lab 색상 공간중의 값으로 변환하는 프로세스는 2004년에 출판된 "Evaluation of smoothness tonal change reproduction on multi-primary display: Comparison of color conversion algorithm, Proc. SPIE, Vol.5289, pp:275-283(2004)"라는 참조문헌에서 개시되어있다. 색역 확장유닛(104)은 사용자가 색역 확장계수 입력 유닛(109)을 통해 자유롭게 설정한 값을 수신하여, a와 b값에 대한 색역 확장연산을 수행하여 a_new과 b_new 값을 취득한다. 그런다음 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(105)이 a_new와 b_new 및 L 값을 다시 XYZ 시스템의 자극치 X_{new ,} Y_new과 Z_new로 변환한다. 넓은 색역 XYZ 역방향 변환 유닛(106)은 X_new, Y_new과 Z_new를 넓은 색역 RGB 시스템의 R_{new ,} G_new과 B_new로 변환하고 RGB 신호 출력 유닛(107)을 통해 R_new, G_new와 B_new 신호룰 출력한다.

(실시예 2)

본 발명의 제 2 실시예에 따라 연속 조절이 가능한 색역 확장 방법이 제공된다. 구체적으로, 상기 방법은 하기를 포함한다:

단계(201): RGB 신호 입력 유닛(101)은 미리정해진 색상 코딩 표준에 따른 비디오신호를 입력하고, 비디오 신호에서의 각각의 화소 포인트는 R, G, B 삼자극치라고 하는, 적, 녹, 청색의 삼자극치를 포함한다.

단계(202): 사용자는 사용자 선택유닛(2) 상의 색온도 선택 유닛(108)을 통하여 복수의 색온도값 중에서 하나를 선택한다.

단계(203): XYZ 색도 시스템의 순방향 변환 유닛(102)은 대응하는 색상 코딩 표준에 따라 사용자에 의해 선택된 색온도값에 기초하여 R, G, B 삼자극치를 X, Y, Z 자극치로 변환한다.

예시로서, 단계(203)의 구체적 절차는 다음과 같다:

단계(2031): 적, 녹, 청색에 각각 대응하는 3개의 1차원 검색테이블을 통하여 R, G와 B 삼자극치를 선형 칼러 데이터 Rs, Gs와 Bs로 변환하며 변환관계는 적용된 색상 코딩 표준 이를테면 BT.709 표준에 따라 결정된다. BT.709 표준에 대해, 공식(1-1)을 적용한다:

(공식 1-1)

여기서, M은 정규화된 신호 강도이고, V는 선형 데이터 결과이다. RGB 색상신호를 n 비트를 포함하는 바이너리 데이터로 표시하면, M=R/2ⁿ일 때, V=Rs; M= G/2ⁿ일 때, V=Gs; M= B/2ⁿ일 때, V=Bs이고, 여기서, R, G, B의 값 범위는 0~(2ⁿ-1)이고, 모든 값 V는 미리 연산되고 검색테이블의 형태로 XYZ 색도 시스템 순방향 변환 유닛(102)의 메모리에 저장된다.

단계(2032): XYZ 색도 시스템의 순방향 변환 유닛(102)은 색온도 선택 유닛(108)을 통해 선택할 수 있는 모든 색온도값과 대응하는 순방향 변환 매트릭스를 저장하고, 사용자가 선택한 색온도값을 통해 XYZ 색도 시스템 순방향 전환 유닛(102)은 색온도값에 대응되는 순방향 변환 매트릭스

를 찾을 수 있고, 하기의 공식(1-2)을 통해 X, Y, Z를 획득한다.

(공식 1-2)

예를 들면, 사용자 설정한 색온도가 6500K일 경우, 그의 순방향 변환관계는:

(공식 1-3)

이다.

단계(204): 선형 Lab 색상공간 순방향 변환 유닛(103)은 하기의 공식(1-4)에 따라 X, Y, Z 삼자극치를 선형 Lab 색상공간중의 L, a, b 값으로 변환한다.

(공식 1-4)

여기서, 상이한 색온도는 상이한 T_Lab에 대응한다. 사용자가 색온도 선택 유닛(108)을 통하여 선택하고 설정한 각각의 색온도값은 하나의 T_Lab에 대응한다. 모든 T_Lab는 선형 Lab 색상공간 순방향 변환 유닛(103)에 저장된다. 선형 Lab 색상 공간 순방향 변환 유닛(103)은 사용자가 설정한 색온도값을 판독하여 대응하는 T_Lab를 용이하게 찾을 수 있다. T_Lab중의 X_n, Y_n, 및 Z_n은 하기의 방식으로 결정되고, 사용자가 설정한 각각의 색온도값은 색도좌표에 대응한다. 예를 들면, 사용자가 설정한 색온도값은 T_A이고, T_A가 대응하는 색도좌표는 (x_A, y_A, z_A)이고, Xn, Yn, 및 Zn은 하기의 공식(1-5)으로부터 연산된 것이다.

(공식 1-5)

예를 들면, 사용자 설정 색온도가 6500K이고 그의 색도좌표계가 (0.3127, 0.3290, 0.3583)일 때, 공식(1-5)으로부터 (X_n, Y_n, Z_n)=(95.04, 100, 108.89)이 획득되고, 이로부터 XYZ 색도 시스템을 상기 색온도에서의 선형 Lab 색상공간으로 변환하기 위한 공식(1-6)이 공식(1-4)으로부터 획득될 수 있다:

(공식 1-6)

본 실시예에 따르면, 선형 Lab 색상공간에서 색역 확장이 수행된다, 선형 Lab 색상 공간은 국제조명위원회(CIE)가 정의한 균일한 색상공간이고 색상관리 흐름 중의 표준작업공간인 표준 Lab 색상공간과 매우 비슷하다. 소위 균일한 색상공간은 해당 공간내에서 각각의 동일한 기하학적 차이에서 육안으로 동일한 색상 차이를 인지하는 색상공간이다. 하지만 비디오의 색상 신호를 Lab 색상 공간으로 변환하는 알고리즘이 매우 복잡하고, 실시간 처리에 불리하기 때문에, 본 실시예에서의 색역 확장방법은 작업공간을 선형 Lab 색상공간으로 정의한다. 이는 변환 알고리즘을 현저하게 단순화시켰고 연산량을 감소시켰다. 또한, 본 실시예는 균일한 색상공간에 근사한 선형 Lab 색상공간에서 색역 확장 알고리즘을 수행하기 때문에, 색차신호를 기초로 하는 조정방법에 비하면, 색상 편차가 효과적으로 방지되고, 정밀성과 정확성이 보다 높다.

단계(205): 색역폭 확장 유닛(104)는 사용자가 색역 확장 계수 입력 유닛(109)을 통하여 자유롭게 설정한 색역 확장 계수 VGE를 수신하고, 선형 Lab 색상공간에서 a, b를 확장하여 a_new과 b_new를 획득한다. 연산 방법은 공식(1-7)을 적용한다:

(공식 1-7)

단계(206): 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(105)은 L, a_new, 및 b_new를 XYZ공간에 있는 값으로 변환하여 하기의 공식(1-8)을 이용하여 X_new, Y_new, 및 Z_new를 획득한다:

(공식 1-8)

여기서, T_Lab ^{- 1}는 단계(204)의 T_Lab의 역방향 매트릭스이기 때문에 상이한 색온도 값이 상이한 T_Lab ^-1에 대응하고, 모든 T_Lab ^{- 1}는 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(105)의 메모리에 저장되고, 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(105)은 사용자가 설정한 색 온도 값에 따라 대응하는 T_Lab ^-1을 판독하고 공식(1-8)을 이용하여 설정된 색온도에서의 X_new, Y_new 및 Z_new를 획득한다.

단계(207): 넓은 색역 XYZ 역방향 변환 유닛(106)은 X_new, Y_new 및 Z_new를 RGB 시스템중의 삼자극치 R_new, G_new과 B_new로 다시 변환시킨다.

상기 단계(207)의 자세한 과정은 다음과 같다:

단계(2071): 넓은 색역폭 디스플레이 장치 XYZ 색도 시스템에 대한 역 변환 매트릭스

가 사용된다. 상기 매트릭스는 넓은 색역 디스플레이 장치의 3가지 색상 색도좌표와 해당 디스플레이 장치에서 가장 밝은 백색필드와 대응하는 색온도에 의해 결정된다. 그의 연산 방법은 관련 색도에 관한 지식에서 취득할 수 있다. 하기의 공식(1-9)을 이용하여, X_new, Y_new 및 Z_new가 선형 색상 데이터 R_snew, G_snew, B_snew로 변환된다.

(공식 1-9)

단계(2072): 선형 Lab 색상 공간에서의 삼자극치를 RGB 시스템에서의 삼자극치로 맵핑하기 위한 미리 구축된 검색 테이블을 이용하여, R_snew, G_snew, 및 B_snew가 RGB 시스템의 삼자극치 R_new, G_new및 B_new로 변환된다.

상기 변환 프로세스에서 단계(206)와 단계(207)를 1개의 단계로 합성하여 완성할 수 있다.

단계(208): RGB 신호 출력 유닛(107)은 R_new, G_new 및 B_new를 출력한다.

본 실시예의 색역 확장 시스템 및 방법에서 변환 프로세스가 필요한 모든 매트릭스는 미리 연산되고 메모리에 저장할 수 있기 때문에, 연관된 매트릭스의 승법연산은 몇개의 선형 연산만 필요로 한다. 또한, 본 실시예에 따라 비선형 연산이 알고리즘에는 필요 없으므로, 연산 효율이 매우 높고, 데이터량이 큰 비디오의 실시간 처리의 요구를 만족할 수 있다.

본 실시예에서 입력된 화소 색상 정보는 RGB 신호이지만, 당업자는 예를 들면, YCbCr 신호와 같은 기타 신호를 본 발명에서의 화소 색상 정보로서 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.

(실시예 3)

도 2는 본 발명에 따른 제3 실시예를 도시한다. 하기는 도면을 참조하여 본 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예는 중요한 색상이란 개념과 연관된다. 먼저, 중요한 색상에 대하여 간단한 소개를 진행한다.

중요한 색상이란 대개 육안으로 보이는 육안에 대하여 비교적 민감한 색상이다. 예를 들면, 육안이 피부색에 민감한데, 이로부터 디스플레이 기술이 보다 양질의 피부색 구현능력을 가질 것을 요구한다. 따라서, 중요한 색상관리는 디스플레이 효과를 더 개선시킬 수 있다.

중요한 색상관리를 위해, 먼저 중요한 색상의 영역과 중요하지 않은 색상의 영역을 식별하거나, 또는 중요한 색상의 경계가 판정되어야 한다. 색상은 3차원 물리량이고, 관심있는 중요한 색상영역은 대개 색상공간에서 밀폐된 불규칙적인 입체 형태로 존재하며, 따라서 그의 경계를 정확하게 판정하는 것은 매우 복잡한 작업이다. 일반적으로, 상이한 색상공간(예를 들면, RGB 공간, Lab공간, YCbCr 공간과 같은)에서 상이한 판단형식의 통합된 결과로 표시된다. 또한, 하나 이상의 중요한 색상영역이 있을 수 있고, 상이한 중요한 색상영역은 상이한 형상을 가질 수 있다. 입력된 색상 포인트가 중요한 색상영역에 속하는 여부를 연산하는 작업의 복잡도가 증가될 수 있다.

상기 복잡도에 의해, 종래 디스플레이 기술은 채도에 대한 조정을 할 때, 중요한 색상에 대하여 효과적인 보호를 진행하지 않았기에 전체 디스플레이된 화면의 채도가 전체적으로 변화된다. 그 결과, 화면속에 중요한 색상(예를 들면 피부색)이 화면에 있을 때, 중요한 색상(피부색)의 명확한 편차가 인지될 수 있다. 실시예 3과 실시예 4는 중요한 색상의 관리를 포함한 색상관리 솔루션을 제공한다.

도 2는 본 실시예에 따른 연속 조정이 가능한 색역 확장 장치의 개략도이다. 상기 장치는 사용자 선택 유닛(2)과 컨트롤 시스템(1)을 포함한다. 상기 컨트롤 시스템(1)은 사용자 선택 유닛(2)이 발송한 신호를 수신한 후 색역 확장을 완성한다. 사용자 선택 유닛(2)은 사용자가 색온도값을 선택할 수 있게 하는 색온도 선택 유닛(210) 및 사용자가 색역 확장 계수를 자유롭게 설정할 수 있는 색역 확장 계수 입력 유닛(211)을 포함한다. 색온도 선택 유닛(210)은 예를 들면, 5400K, 6500K, 9300K와 같은, 다수의 색온도값을 제공하여 사용자가 선택할 수 있게 한다. 컨트롤 시스템(1)은 RGB 신호 입력 유닛(201), XYZ 색도 시스템 순방향 변환 유닛(202), 선형 Lab 색상공간 순방향 변환 유닛(203), 색도 좌표연산 유닛(205) 및 약화계수 연산 유닛(206)을 포함하는 중요한 색상관리 유닛(3), 색역 확장 유닛(204), 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(207), 넓은 색역 XYZ 역방향 변환 유닛(208) 및 RGB 신호 출력 유닛(209)을 포함한다. RGB 신호는 비디오 데이터에서의 화소 색상 정보를 표시하는 디지털 신호이다. RGB 신호 입력 유닛(201)은 Rec. ITU-R BT. 709 표준과 같은, 미리정해진 색상 코딩 표준에 따르는 비디오 신호를 수신한다. 비디오 신호에서의 각 화소 포인트는 R, G, B 삼자극치라고 하는, 적, 녹, 청색 삼자극치의 정보를 포함한다. XYZ 색도 시스템 순방향 변환 유닛(202)은 R, G, B 삼자극치를 XYZ 색도 시스템의 X, Y, Z 삼자극치로 변환시킨다. 변환 프로세스는 색온도에 따라 변화한다. 색온도값은 사용자가 색온도 선택 유닛(210)을 통해 선택한다. 선형 Lab 색상공간 순방향 변환 유닛(203)은 X, Y, Z 삼자극치를 선형 Lab 색상 공간에 있는 L, a, 및 b로 변환한다. 변환 프로세스는 색온도값에 의해 판정된다. 상기 선형 Lab 색상공간의 정의 및 XYZ 삼자극치로부터 선형 Lab 색상공간의 값으로의 변환 프로세스는 2004년 출판된 "Evaluation of smoothness tonal change reproduction on multi-primary display: Comparison of color conversion algorithm, Proc. SPIE, Vol.5289, pp 275-283(2004)"라는 참조 문헌에서 공개되었다. 본 실시예에서 상기 중요한 색상관리 유닛(3)은 현재 색상이 중요한 색상 범위에 포함되는지를 판단하고 판단결과에 따라 약화 계수를 연산하도록 구성된다. 상기 중요한 색상관리 유닛(3)은 색도 좌표 연산 유닛(205)과 약화계수 연산 유닛(206)을 포함한다. 색도 좌표 연산 유닛(205)은 X, Y, Z 삼자극치를 색도 좌표 시스템에 있는 색도 좌표(x, y)로 변환한다. 약화 계수 연산 유닛(206)은 색도 좌표(x,y)가 중요한 색상범위내에 속하는 여부를 판단하고, 판단결과에 따라 약화 계수를 연산한다. 색역 확장 유닛(204)은 약화 계수 뿐 아니라 사용자가 색역 확장계수 입력 유닛(211)을 통해 자유롭게 설정한 값을 수신하고, a와 b 값에 대하여 색역 확장 연산을 수행하여 a_new과 b_new 값을 획득한다. 그런다음, 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(207)은 a_new, b_new 및 L 값을 XYZ 색도 시스템의 삼자극치 X_new, Y_new, 및 Z_new로 다시 변환시킨다. 넓은 색역 XYZ 역방향 변환 유닛(208)은 X_new, Y_new및 Z_new를 넓은 색역 RGB 시스템의 R_new, G_new 및 B_new로 변환시키고, RGB 신호 출력 유닛(209)을 통해 R_new, G_new 및 B_new를 출력한다.

(실시예4)

본 발명의 네번째 실시예에 따라 연속 조정이 가능한 색역 확장 방법을 제공한다. 특히, 상기 방법은 하기를 포함한다:

단계(401): RGB 신호 입력 유닛(201)은 미리정해진 색상 코딩 표준을 따르는 비디오 신호를 입력하고, 비디오 신호에서의 각각의 화소 포인트는 R, G, B 삼자극치라고하는 적, 녹, 청색 자극치의 정보를 포함한다.

단계(402): 사용자는 사용자 선택 유닛(2) 상에서의 색온도 선택 유닛(210)을 통하여 복수의 색온도 값 중에서 하나를 선택한다.

단계(403); XYZ 색도 계통 순방향 변환 유닛(202)은 사용자가 선택한 색온도 값에 기초하여 대응하는 색상 코등 표준에 따라 R, G, B 삼자극치를 X, Y, Z 삼자극치로 변환시킨다.

상기 단계(403)는 하기의 구체적인 단계절차를 포함한다:

단계(4031): 대응된 적, 녹, 청색에 대한 3개의 1차원 검색 테이블을 통하여 R, G와 B 삼자극치를 선형 색상 데이터 Rs, Gs와 Bs로 변환한다. 변환관계는 예를 들면, BT.709 표준과 같은 적용한 색상 코딩 표준에 따라 결정된다. BT.709 표준에 대하여 공식(2-1)을 적용한다.

(공식 2-1)

여기서, M은 정규화된 신호 강도이고, V는 선형 데이터 결과이다. RGB 색상신호를 n 비트를 포함하는 바이너리 데이터로 표시하면, M=R/2ⁿ일 때, V=Rs; M=G/2ⁿ일때, V=Gs; M=B/2ⁿ일 때, V=Bs이고, R, G, B 값의 범위는 0~(2ⁿ-1)이고, 모든 V값은 미리 연산되어 검색 테이블의 형태로 XYZ 색도 시스템 순방향 변환 유닛(202)의 메모리에 저장된다.

단계(4032): XYZ 색도 시스템 순방향 변환 유닛(202)은 색온도선택 유닛(210)을 통해 선택가능한 모든 색온도값이 대응하는 순방향 변환 매트릭스를 저장하고, 사용자가 선택한 색온도 값을 통해, XYZ 색도 시스템의 순방향 변환 유닛(202)은 색온도 값과 대응한 순방향 변환 매트릭스

를 찾을 수 있고, 공식(2-2)으로부터 X, Y와 Z를 취득할 수 있다.

(공식 2-2)

예를들면, 사용자가 설정한 색온도가 6500K일 경우의 순방향 변환 관계는 다음과 같다.

(공식 2-3)

단계(404): 선형 Lab 색상공간 순방향 변환 유닛(203)은 공식(2-4)에 따라 X, Y, Z 삼자극치를 선형 Lab 색상공간에 있는 L, a, b 삼자극치로 변환한다.

(공식 2-4)

여기서, 상이한 색온도는 상이한 T_Lab에 대응한다. 색온도 선택 유닛(210)을 통해 사용자에 의해 선택되고 설정된 각각의 색온도값은, 하나의 T_Lab에 대응한다. 모든 T_Lab는 선형 Lab 색상공간의 순방향 변환 유닛(203)에 저장된다. 선형 Lab 색상공간 순방향 변환 유닛(203)은 사용자가 설정한 색온도 값을 판독함으로써 용이하게 대응하는 T_Lab를 취득한다. T_Lab에서의 X_n, Y_n, 및 Z_n는 하기의 방식으로 판정되고, 사용자가 설정한 각각의 색온도값은 색도 좌표에 대응한다. 예를 들면 사용자가 색온도값을 T_A로 설정할 경우, T_A가 대응하는 색도 좌표는 (x_A, y_A, z_A)이고, X_n, Y_n, 및 Z_n은 공식(2-5)을 통해 연산된다.

(공식 2-5)

예를 들면, 사용자 설정온도가 6500K이고 그의 색도좌표가 (0.3127, 0.3290, 0.3583)일 경우, 공식(2-5)으로부터 (X_n, Y_n,Z_n)=(95.05, 100, 108.91)가 얻어지고, 이로부터 XYZ 색도 시스템으로부터 상기 색온도값에서의 선형 Lab 색상 공간으로의 변환을 위한 공식(2-6)이 공식(2-4)으로부터 하기와 같이 획득될 수 있다.

(공식 2-6)

본 실시예에 따르면, 선형 Lab 색상 공간에서 색역 확장이 수행된다. 선형 Lab 색상 공간은 국제조명위원회(CIE)가 정의한 균일한 색상공간이고 색상관리 흐름에서의 표준 작업공간인 표준 Lab 색상공간과 상당히 근사하다. 소위 균일한 색상공간은 색상 공간내 각각의 동일한 기하학적 차이에서의 동일한 색상차이를 육안이 인지하는 색상 공간이다. 그럼에도 불구하고, 비디오의 색상신호를 Lab 색상 공간으로 변환하는 알고리즘이 매우 복잡하여 실시간으로 처리하기 어려우므로, 본 실시예에서 기술한 색역 확장 방법은 작업공간을 선형 Lab 색상공간에 정의했다. 이로부터 변환 알고리즘이 크게 단순화되고 연산량이 감소되었다. 본 실시예가 균일한 색상공간과 근사한 선형 Lab 색상공간에서 색역 확장 알고리즘을 수행하기 때문에, 색상 신호를 기초로하는 조정에 비해, 색상편차 현상이 나타나는 것을 효과적으로 방지하고, 본 실시예를 통해 정밀도와 정확성이 개선된다.

단계(405): 색도 좌표계 유닛(205)은 X, Y, Z로부터 대응된 RGB 색도 좌표(x, y)를 연산하고, 여기서 x와 y는 공식(2-7)으로 연산된다.

(공식 2-7)

단계(406): 약화 계수 연산 유닛(206)은 x와 y를 수신하여, RGB 색도 좌표(x,y)가 중요한 색상이 대응하는 색도 좌표의 범위 및 부근 범위(즉 중요한 색상범위)에 속하는지 여부를 판정하고, 판정결과에 따라 약화 계수 K를 연산한다.

상기 단계(406)은 하기의 프로세스에 의해 (그에 국한되는 것은 아님) 실현될 수 있다.

먼저, RGB 색도 좌표(x,y)가 중요한 색상범위에 속하는 지를 판정하고, 3개의 중요한 색상의 색도 좌표 (x1, y1), (x2,y2), (x3, y3)가 있다면, 그중 중요한 색상 범위는 중요한 색상 범위에 관한 하기의 두가지 모델 중 하나가 될 수 있다.

모델 1: 중요한 색상의 색도좌표를 정방형의 중심으로 하고, 중심으로부터 일정한 거리를 확장하여 형성된 정방형의 범위를 중요한 색상 범위로 정의하고, 정방형의 경계는 도 3에 도시된 바와 같이 색도좌표 시스템의 좌표축과 평행 혹은 수직이 된다.

모델 2: 중요한 색상의 색도 좌표를 정방형의 중심으로 하고, 중심으로부터 일정한 거리를 확장하여 형성된 정방형 범위를 중요한 색상범위로 정의하고, 정방형의 경계는 도 4에 도시된 바와 같이 색도좌표 시스템의 좌표축과 45°의 각도를 이룬다.

모델 1을 예로써 하면, 단계(406)(그에 한정되지 않음)는 하기 프로세스에 의해 구현된다.

단계(4061): 도 5에 도시된 바와 같이, 실선으로 표시되고 중요한 색상의 색도 좌표를 중심으로 하는 정방형은 중요한 색상의 범위를 정의한다. 이러한 정방형은 동일한 변의 길이 a를 가진다. 변의 길이 절반이 임계값, a/2로 정의된다. 중요한 색상범위를 정의하는 이러한 정방형의 기하학적 크기는 이러한 임계값에 의해 한정된다.

단계(4062): 단계(405)에서 연산된 RGB 색도 좌표(x,y)(도 5의 P)가 색도 좌표 시스템에서 발견되어 위치가 P로 표시된다. 그런다음, P로부터 모든 중요한 색상의 색도 좌표까지의 수직 및 수평 거리가 연산된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 중요한 색상의 3개의 색도 좌표를 취하여, 연산은 하기의 공식(2-8)을 이용한다.

(공식 2-8)

단계(4063): 공식(2-9)을 적용하여 d1, d2, d3가 연산된다.

(공식 2-9)

도 5를 참조하면, d1, d2, d3은 각각, 중심이 3개의 중요한 색상의 색도 좌표에 있고 외부 경계가 현재 RGB 색도 좌표(x, y)를 통과하고 모두 색도 좌표 시스템의 좌표축에 평행하거나 수직이 되는 3개의 정방형(도 5에서 파선으로 표시)의 변의 절반의 길이에 상당하다고 결론을 내릴 수 있다.

단계(4064): d1, d2, d3을 비교하고 그중 최소치를 1개 선택하여 d로 설정하면 d=min(d1, d2, d3)이다. 따라서, 2d는 단계(4063)에서 3개의 정방형의 변의 길이 값 중에서 가장 작은 것이고, 즉 변이 길이가 가장 짧은 정방형이 선택된 것임을 알 수 있다. d1<d2<d3이라고 가정하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 이때 2d는 도 5에서의 C1을 중심으로 하고 파선으로 표시되는 정방형의 변의 길이 2d1와 같다. 이러한 단계는 어떠한 중요한 색상의 색도 좌표를 현재 RGB 색도 좌표(x, y)가 벤치마킹값으로서 후속단계에서의 약화 계수 K를 연산하기 위해 활용하는지를 판정하기 위해 사용된다.

단계(4065): 하기의 프로세스를 이용하여 약화계수 K를 연산한다: d가 임계값보다 큰지를 판단한다. 즉 d가 >a/2인 여부를 판단한다; d>a/2일 경우, RGB 색도 좌표는 중요한 색상범위에 속하지 않고, K=1이다; d≤a/2일 경우, RGB 색도 좌표는 중요한 색상 범위에 속하고 K=2d/a이다. 따라서, 약화계수는 단계(4063)에서 3개의 정방형 중에서 변의 길이가 가장 짧은 정방형(즉 최소 정방형)에 기초하여 연산된다. 또한, RGB 색도좌표가 중요한 색상범위에 속할 경우, 하기와 같은 것이 획득될 수 있다: 약화계수는 단계(4063)중에서 가장 작은 정방형의 변의 길이와 중요한 색상 범위를 지시하기 위해 사용되는 임계값에 의해 한정된 정방형의 변의 길이 사이의 비율과 같다.

단계(406)에서 RGB 색도 좌표(x,y)가 중요한 색상범위에 속하는 여부와 약화계수를 연산하는 방법은 도 4에서의 모델 2에 의해 정의된 중요한 색상범위에 관한 모델을 적용할 수도 있다. 이 경우, 단계(4061)-단계(4065)가 하기의 단계로 대체될 수 있다:

단계(40611): 도 6에 도시된 바와 같이, 실선으로 표시되고 중요한 색상의 색도 좌표를 중심으로 한 정방형은 중요 색상의 범위를 정의한다. 이러한 정방형의 대각선 길이는 모두 b와 같다. 대각선 길이의 절반이 임계값, b/2으로 정의된다. 즉, 중요한 색상 범위를 정의하는 정방형의 기하학적 크기는 임계값에 의해 한정된다.

단계(40621): 상기 단계(4062)의 과정과 동일하다.

단계(40631): 공식(2-10)을 적용하여 l1, l2와 l3가 연산된다.

(공식 2-10)

도 6에 도시된 바와 같이, l1, l2와 l3은 각각 중심이 3개의 중요한 색상의 색도좌표이고, 외부 경계는 현재 RGB 색도 좌표(x,y)(도 6에서 P)를 통과하고 경계는 모두 색도좌표 시스템의 좌표축과 45°각도를 이루는 3개의 정방형(도 6에서 파선으로 표시)의 대각선의 절반이다.

단계(40641): l1, l2와 l3을 비교하여, 가장 작은 것이 선택되어 l로 설정하면, 즉, l=min(l1, l2,l3)이 된다. 따라서, 2l은 단계(40631)에서 3개의 정방형중에서 가장 짧은 대각선의 길이와 같고, 즉 대각선이 가장 짧은 정방형이 선택된다. l1<l2<l3이라고 하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 2l은 도 6에서 C1을 중심으로 하고 파선으로 표시되는 정방형의 대각선의 길이 2/1과 같다. 이러한 단계는 후속 단계에서 약화 계수 K를 연산하기 위해 현재 RGB 색도 좌표(x,y)가 벤치마킹값으로서 어떠한 색도좌표를 활용해야 하는 지를 판정하기 위해 사용된다.

단계(40651): 하기의 프로세스에 의해 약화계수 K를 연산한다: l가 >b/2인 여부를 판정하여, l>b/2일 경우, RGB 색도 좌표는 중요한 색상범위에 속하지 않으면 K=1이며; 1≤b/2일 경우, RGB 색도 좌표는 중요한 색상 범위에 속하며, K=2l/b이다. 따라서, 약화계수 K는 단계(40631)에서의 3개의 정방형 중 대각선의 길이가 가장 짧은 정방형(즉, 최소 정방형)에 기초하여 연산된 것이다. 기하학적 지식에 따라, 정방형의 대각선길이와 정방형의 변의 길이의 비율은 고정되고, RGB 색도 좌표가 중요한 색상 범위에 속할 때 약화계수의 연산공식으로부터, 약화 계수가 획득되는데: RGB 색도 좌표가 중요한 색상범위에 속할 때 약화계수는 단계(40631)에서 최소 정방형의 대각선 길이와 중요 색상 범위를 지시하기 위해 사용되는 임계값에 의해 한정되는 정방형의 대각선 길이 사이의 비율이고, 또한 단계(40631)에서의 최소 정방형의 변의 길이와 중요 색상범위를 지시하기 위해 사용되는 임계값에 의해 한정된 정방형의 변의 길이 사이의 비례값과 같다.

단계(407): 색역 확장 유닛(204)은 사용자가 색역폭 확장계수 입력 유닛(211)을 통하여 자유로 설정한 색역 확장 계수 VGE를 수신하고 단계(406)에서 연산된 약화 계수 K를 고려하여 보정된 VGE_new, VGE_new=(VGE-1)*K+1를 취득한다. 그런다음, 선형 Lab 색상공간에서 a와 b에 대하여 확장 프로세스가 수행되어, a_new과 b_new를 취득한다. 연산방법은 공식(2-11)을 적용한다:

(공식 2-11)

이러한 방식으로, 중요한 색상 범위에 속하지 않는 색상에 대해서는, K=1, 따라서, VGE_new는 VGE와 같고, 색역 확장 효과는 실시예 1 및/또는 실시예 2에서의 효과와 동일하다. 중요한 색상 범위에 속하는 색상에 대해서는, K<1, 따라서, VGE_new<VGE이다. 색도 좌표가 중요한 색상의 색도 좌표에 근접할수록, VGE_new는 1에 근접하여, 색역 확장 동안 중요한 색상의 확장을 약화시켜 중요한 색상의 왜곡 정도가 색역 확장 동안 감소되어 중요한 색상이 보호된다.

본 실시예에서 기술한 중요한 색상관리방안은 하기의 이점을 갖고 있다:

1. 본 실시예에서, 색도 좌표로 중요한 색상의 영역 중심을 표시하고 바람직한 정확도를 나타내는데, 이는 동일한 물체의 색상이 상이한 강도의 조명아래에서 상이한 밝기를 보여주지만, 그의 색도 좌표는 안정을 유지, 즉 색감이 변하지 않기 때문이다.

2. 본 발명에 따라 복수의 중요한 색상 영역이 용이하게 설정할 수 있고, 각각의 중요한 색상 영역의 크기가 유연하게 설정될 수 있다.

3. 본 실시예에서, 2차원 평면에서 연산이 수행되고, 정의된 중요한 색상 영역의 경계에는 균일한 간단한 기하학적 형상을 적용하여, 알고리즘이 간단하고 호환되며, 병렬 알고리즘 구조가 용이하게 적용될 수 있다. 정방형의 적용(특히 모델 1)은 알고리즘의 설명을 매우 간결하게 하고, 연산량을 감소시키며, 본 실시예의 연산 속도와 실시간 처리를 개선한다.

4. 본 실시예에서 설정된 색역 확장 약화 계수 K는 중요한 색상 중심으로부터 경계(0-1)로 점차 변화한다. 이러한 방식으로, 색역폭 확장의 정도가 중요하지 않은 색상과 중요한 색상 사이에서 안정적으로 변화된다.

단계(408): 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(207)이 L, a_new, 및 b_new를 하기의 공식(2-12)을 이용하여 다시 XYZ 색도 시스템에 있는 값으로 변환시키고, X_new, Y_new, Z_new를 취득한다:

(공식 2-12)

여기서, T

는 단계(404)에서의 T_Lab의 역방향 매트릭스이고, 상이한 색온도값 또한 상이한 T

에 대응하고, 모든 T

는 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(207)의 메모리에 저장되고, 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛(207)은 사용자가 설정한 색온도값에 따라 대응하는 T

를 판독하고, 공식(2-12)을 이용하여 설정된 색온도에서 X_new, Y_new, Z_new를 취득한다.

단계(409): 넓은 색역 XYZ 역방향 변환 유닛(208)은 X_new, Y_new, Z_new를 RGB 시스템에 있는 R_new, G_new와 B_new 삼자극치로 다시 변환시킨다.

상기 단계(409)는 하기의 프로세스에 의해(하지만 그에 한정되는 것은 아님) 실현할 수 있다:

단계(4091): 넓은 색역 디스플레이 장치 XYZ 색도 시스템용 역방향 변환 매트릭스

가 공식(2-13)을 이용하여 X_new, Y_new과 Z_new를 선형 색상 공간 R_new, G_new, B_new로 변환시키기 위해 사용된다. 매트릭스

는 넓은 색역 디스플레이 장치의 세가지 색상 색도 좌표와 해당 디스플레이 장치의 최고 밝기 화이트 필드에 해당하는 색온도에 따라 판정된다. 그의 연산 방법은 연관된 색도에 관한 지식으로부터 획득될 수 있다.

(공식 2-13)

단계(4092): 미리 구축된 선형 Lab 색상 공간에서의 삼자극치로부터 RGB 시스템에서의 삼자극치로의 맵핑을 위한 검색 테이블을 이용하여, R_snew, G_snew과 B_snew를 RGB 시스템에 있는 삼자극치 R_{new ,} G_new과 B_new로 변환한다.

상기 변환 프로세스에서, 단계(408)와 단계(409)를 1개의 단계로 통합할 수 있다.

단계(410): RGB 신호 출력 유닛(209)이 R_{new ,} G_new 및 B_new를 출력한다.

본 실시예에서의 색역 확장 시스템 및 방법에서의 모든 변환 프로세스에서 필요한 매트릭스는 모두 사전에 연산되어 메모리에 미리 저장된 것이기 때문에, 매트릭스와 관련되는 승법 연산은 소수의 선형 연산만 필요하다. 본 실시예에 따른 알고리즘에는 선형 연산이 필요 없으므로, 연산 효율이 높고 대용량 데이터의 비디오의 실시간 처리에 대한 요구조건을 만족한다.

본 실시예에서, 입력한 화소 색상 정보는 RGB 신호이다. 그러나. 본 발명에서 YCbCr 신호와 같은 다른 신호가 화소 색상 정보로서 사용될 수 있다는 것을 당업자들은 이해할 것이다.

본 발명의 유익한 기술효과는 다음과 같다:

1. 본 발명에 따른 색역 확장 시스템과 방법은 색역 확장 계수를 연속 조정할 수 있다.

2. 본 발명에 따른 색역 확장 방법은 고 연산 효율과 낮은 시스템 자원에 대한 요구를 제공하고, 대용량 데이터를 가진 비디오 신호의 실시간 처리의 요구조건을 충족시킬 수 있다.

3. 선형 Lab 색상공간에서 색역폭 확장이 수행된다. 그것은 국제조명위원회(CIE)가 정의한 균일한 색상공간이고 색상관리 흐름에서 표준적인 업무공간인 표준 Lab 색상공간의 양질의 근사이다. 소위 균일한 색상공간은, 색상공간에서의 각각의 동일한 기하학적 차이에서 육안이 동일한 색상차이를 인지하는 색상 공간을 가리킨다. 그럼에도 불구하고, 비디오의 색상 신호를 Lab 색상공간으로 변환하는 알고리즘은 복잡하며, 실시간 처리에 바람직하지 않아, 따라서 본 실시예에서 색역 확장방법은 작업 공간을 선형 Lab 색상공간에서 정의한다. 이로 인해, 변환 알고리즘은 매우 단순화되었고 연산량은 감소되었다. 또한, 색역 확장의 알고리즘은 균일한 색상공간에 근사한 선형 Lab 색상공간에서 수행되기 때문에, 색차신호에 기초한 조정방법과 비교할 때, 색상편차 현상이 발생하는 것을 효과적으로 방지하고, 본 실시예를 통해 정밀도와 정확성이 높아진다.

4. 본 발명의 색역 확장 시스템과 방법은 중요한 색상관리 프로세스를 도입하여, 중요한 색상이 색역 확장동안 지나치게 왜곡되는 것을 방지한다.

상기 구체적 실시예는 본 발명의 목적, 기술안 및 유익한 효과에 대하여 상세히 기술하였다. 상기 내용은 본 발명의 구체적 실시예일 뿐이고, 본 발명을 제한하는데 사용되지 않는다는 것을 이해해야한다. 본 발명의 취지와 원리의 범위를 벗어나지 않고서 이루어진 모든 변형, 등가물 및 개선 등은 모두 본 발명의 보호범위에 포함되어야 한다.

Claims (17)

1. 색역 확장 시스템으로서,
   화소 색상 정보를 입력하도록 구성된 신호 입력 유닛;
   상기 화소 색상 정보를 선형 Lab 색상 공간중의 L, a, b 값으로 변환하도록 구성된 순방향 변환 유닛;
   현재 색상이 중요한 색상 범위에 속하는지를 판정하고 상기 판정의 결과에 따라 약화 계수를 연산하도록 구성된 중요한 색상 관리 유닛;
   상기 약화 계수를 수신하도록 구성되고, 색역 확장 계수 및 약화 계수에 따라 상기 순방향 변환 유닛에 의해 제공된 L, a, b 값을 선형 Lab 색상공간에서 새로운 L, a, b 값으로 확장하도록 구성된 색역 확장 유닛;
   확장된 L, a, b 값을 넓은 색역의 화소 색상 정보로 변환하도록 구성된 역방향 변환 유닛; 및
   상기 넓은 색역의 화소 색상 정보를 출력하도록 구성된 신호 출력 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 사용자가 색역 확장 계수를 입력하기 위한 색역 확장 계수 입력 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 순방향 변환 유닛와 역방향 변환 유닛의 입력 파라미터로 사용되는 색 온도 값을 사용자가 선택하기 위한 색온도 선택 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 중요한 색상 관리 유닛은:
   현재 색상의 색도 좌표를 연산하도록 구성되는 색도 좌표 연산 유닛; 및
   현재 색상의 색도 좌표에 따라 현재 색상이 중요한 색상 범위에 속하는지를 판정하고 판정 결과에 따라 약화 계수를 연산하도록 구성된 약화 계수 연산 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 화소 색상 정보는 RGB 신호인 것을 특징으로 하는 색역 확장 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 순방향 변환 유닛은:
   RGB 시스템에서의 R, G, B 삼자극치를 XYZ 시스템에서의 X, Y, Z 삼자극치로 변환하도록 구성된 XYZ 색도 시스템의 순방향 변환 유닛; 및
   X, Y, Z 삼자극치를 선형 Lab 색상공간에서의 L, a, b 값으로 변환하도록 구성된 선형 Lab 색상공간의 순방향 변환 유닛;을 포함하고,
   상기 역방향 변환 유닛은:
   확장된 L, a, b 값을 XYZ 시스템에 있는 넓은 색역 X, Y, Z 삼자극치로 변환하도록 구성된 선형 Lab 색상공간 역방향 변환 유닛; 및
   넓은 색역 X, Y, Z 삼자극치를 넓은 색역 RGB 시스템에 있는 R, G, B 삼자극치로 변환하도록 구성되는 넓은 색역 XYZ 역방향 변환 유닛;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 시스템.
7. 색역 확장 방법으로서,
   1) 화소 색상 정보를 입력하는 단계;
   2) 상기 화소 색상 정보를 선형 Lab 색상공간에 있는 L, a, b값으로 변환하는 단계;
   3) 현재 색상의 색도 좌표를 연산하는 단계; 현재 색상이 중요한 색상의 범위에 포함되는 여부를 판단하는 단계; 판단 결과에 따라 약화계수를 연산하는 단계; 색역 확장계수를 수신하는 단계; 상기 색역 확장계수 및 상기 약화계수에 따라 보정된 색역 확장계수를 연산하는 단계; 보정된 색역 확장 계수에 따라, 상기 단계 2)가 제공한 L, a, b 값을 선형 Lab 색상공간에 있는 새로운 L, a, b 값으로 확장하는 단계;
   4) 확장된 L, a, b 값을 넓은 색역에 있는 화소 색상 정보로 변환하는 단계; 및
   5) 상기 넓은 색역의 화소 색상 정보를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 단계 2)는: 사용자에 의해 색온도값을 선택하는 단계; 색온도값에 따라, 화소 색상 정보를 선형 Lab 색상공간에 있는 L, a, b 값으로 변환하는 단계;를 포함하고,
   상기 단계 4)는: 상기 색온도값에 따라 확장된 L, a, b 값을 넓은 색역에서의 화소 색상 정보로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 화소 색상 정보가 RGB 신호인 것을 특징으로 하는 색역 확장 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 단계 2)는:
    21) RGB 시스템에서의 R, G, B 삼자극치를 XYZ 시스템에서의 X, Y, Z 삼자극치로 변환하는 단계;
    22) X, Y, Z 삼자극치를 선형 Lab 색상공간에 있는 L, a, b 값으로 변환하는 단계;를 포함하고,
    상기 단계 4)는:
    41) 확장된 색역의 L, a, b 값을 XYZ 시스템에 있는 넓은 색역의 X, Y, Z 삼자극치로 변환하는 단계;
    42) 상기 넓은 색역의 X, Y, Z 삼자극치를 넓은 색역 RGB 시스템에 있는 R, G, B 삼자극치로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 단계 3)에서, 현재 색상이 중요한 색상범위에 속하는 여부를 판정하는 단계는:
    31) 모든 중요한 색상의 색도 좌표 벤치마킹값을 설정하는 단계;
    32) 색도좌표계에서, 현재 색상의 색도 좌표가 미리설정된 임계값에 의해 한정된 특정한 크기를 가지는 기하학적 영역에 있고 색도 좌표 벤치마킹값을 중심으로한다면, 현재 색상은 중요한 색상범위에 속하는 것으로 표시되고; 그렇지 않을 경우, 현재 색상은 중요한 색상범위에 속하지 않는 것으로 판정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 단계 32)에서, 상기 기하학적 영역은 정방형이고 상기 정방형의 변은 색도 좌표계의 좌표축과 평행 혹은 수직이고; 또는 상기 기하학적 영역은 정방형이고 상기 정방형의 변은 색도좌표계의 좌표축과 45°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 단계 3)에서, 상기 약화 계수와 보정된 색역 확장 계수를 연산하는 단계는:
    33) 현재 색상이 중요한 색상범위에 속하지 않을 경우, 약화 계수 K=1를 취하고; 현재 색상이 중요한 색상범위에 속할 경우, 각각의 색도좌표 벤치마킹값에 대해, 상기 색도 좌표 벤치마킹값을 중심으로 하며 현재 색상의 색도 좌표 포인트를 통과하는 정방형으로 하고; 가장 작은 정방형의 변의 길이와 임계값에 의해 한정된 정방형의 변의 길이 사이의 비율을 약화 계수 K로 취하는 단계; 및
    34) 공식 VGE_new=(VGE-1)*K+1에 따라, 약화 계수 K와 설정된 색역 확장 계수 VGE를 이용하여 보정된 색역 확장 계수를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 색역 확장 방법.
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