KR101421185B1 - 컬러 공간에서의 강제된 컬러 팔레트 - Google Patents

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Abstract

디스플레이 컬러 공간 상의 소스 컬러 공간의 디스플레이를 가능하게 하는 기술은, 먼저 소스 컬러 공간 정보를 수신함으로써 개시된다. 이 소스 컬러 공간 정보는 디바이스 독립 컬러 공간으로의 전환을 거친다. 일단 디바이스 독립 컬러 공간으로 전환되면, LUT나 다른 매트릭스가 특정 디스플레이 디바이스 컬러 공간에 대응하는 입력 컬러에 대한 출력 컬러를 할당한다. LUT나 다른 매트릭스는 소스 물질로 발생되고 소스 디스플레이 디바이스로 송신될 수 있다.

Description

컬러 공간에서의 강제된 컬러 팔레트{CONSTRAINED COLOR PALETTE IN A COLOR SPACE}
본 출원은 2005년 12월 21일 출원되고 그 가르침이 본 명세서에 통합되어 있는 미국 가특허 출원 일련 번호 60/752,412호의 35 U.S.C.119(e) 하의 우선권을 주장한다.
본 발명은, 컬러 디스플레이에 관한 것이다. 더 구체적으로는 본 발명은 디스플레이 상에 컬러 공간의 디스플레이를 가능하게 하기 위한 기술에 관한 것이다.
컬러 공간이라는 용어는 일반적으로 특별한 디바이스에 의해 디스플레이할 수 있는 컬러들과 같은, 특별한 환경에서의 컬러들을 설명하는 사실상 숫자로 나타낸 모델을 가리킨다. 실세계의(real world) 3자극 디스플레이에 기초하는 컬러 공간이 존재하고, 모든 디스플레이 가능한 컬러보다는 모든 인지 가능한 컬러를 커버하기 위해, CIE 컬러 매칭 기능들 또는 다른 인코딩 규칙에 기초하여 설계되는 컬러 공간이 존재한다. 하지만, 후자의 컬러 공간이 사용되면, 디스플레이는 소비자 타입의 디스플레이에 대해서는 너무 복잡한 일인 컬러 공간의 모든 정당한 컬러를 다루기 위한 비법(recipe)을 가져야 한다. 해결책은 디스플레이 색역에 송신된 컬러의 실현 가능한 전환을 허용하도록 제약되지 않은 컬러 공간에 강제를 두는 것이 다.
DCI(Digital Cinema Initiative)는, 새로운 종류의 피트수(footage)와 새로운 종류의 디스플레이 디바이스(예컨대, 프로젝터)를 허용하기 위해, 컬러 팔레트를 고의적으로 제한하지 않거나 DCI가 특별한 색역 전환 방법을 제안하지 않는다. 이 문제를 이해하기 위해서, 도 1에 도시된 다음 상황을 고려해 본다. 카메라(101)는 각각 적색에 대해서는 Xr, Yr, Zr, 녹색에 대해서는 Xg, Yg, Zg, 청색에 대해서는 Xb, Yb, Zb의 CIE 1932 3자극 값을 발생시키는 적색, 녹색 및 청색의 3가지 타입의 센서를 가지는 센서를 가지고 실제 생활 장면을 기록한다. 대안적으로, 카메라(101)는 또한 상이한 개수의 센서 타입을 사용할 수 있고, 센서 감도는 "적색" "녹색", "청색"으로 설명되는 것이 아닌 "청색-청록색"과 "황색" 등에 의해 설명될 필요가 있지만, 첫 번째 정의가 가장 흔한 상황을 포함한다. 두 번째 단계에서는, 카메라 내의 센서로부터의 신호가 카메라(101)의 컬러 색역보다 큰 XYZ 컬러 공간이나 또다른 컬러 공간으로 전환된다. 세 번째 단계에서는, 이 데이터가 이 XYZ 컬러 공간을 사용하여 싱크 (디스플레이) 디바이스(102)에 송신된다. 이 예에서, 싱크 디바이스(102)는 소비자 타입 디스플레이를 포함하고, XYZ 또는 또 다른 컬러 색역으로부터 그것 자체의 컬러 색역으로 전환하기 위해 색역 전환 방법을 사용한다.
싱크 디바이스(또는 디스플레이 디바이스)(102)가 XYZ 컬러 공간이나 xvYCC 컬러 공간과 같은 또 다른 컬러 공간에 의해 설명되는 컬러 색역보다 작은, 그리고 실제로 상당히 더 작은 컬러 색역(공간)을 가질 때 문제가 생길 수 있다. 그러므 로, 디스플레이 디바이스는 디스플레이 디바이스에 특정된 컬러 색역(컬러 공간) 내에서 가능한 각 개별 컬러를 위한 디스플레이 컬러를 찾기 위한 메커니즘을 필요로 하게 된다. 상이한 컬러 공간에서 각 컬러를 디스플레이할 필요성은 추가적인 문제를 일으킬 수 있다. 먼저, 많은 알고리즘이 색역 전환 방법론(예컨대, 소프트 클리핑 등)을 결정하기 위해 소스/싱크 색역 차이를 사용한다. IEC 61966-2-3에서 정의된 것처럼 XYZ와 xvYCC와 같은 컬러 공간의 경우, 매우 큰 컬러 색역이 커버되어야 하고, 가능한 입력 컬러들의 아주 조금만 실제로 실제 소스를 가지고 사용된다.
본 발명의 원리의 일 양상에 따르면, 소스 컬러 공간으로부터의 수신된 컬러 정보를 디바이스 독립 컬러 공간에 대한 컬러 정보로 전환함으로써, 컬러 영상을 디스플레이하기 위한 방법이 개시된다. 이후, 디바이스 독립 컬러 공간에 대한 컬러 정보를 처리하는 것이 수신된 컬러 정보에 따라 일어난다. 처리된 컬러 정보는, 나중에 디스플레이하기 위해 디바이스 독립 컬러 공간으로부터 디바이스 종속 컬러 공간에 대한 컬러 정보로 전환하는 과정을 거친다.
본 발명의 원리의 또 다른 양상에 따르면, 소스 컬러 공간으로부터의 수신된 컬러 정보를 디바이스 독립 컬러 공간에 대한 컬러 정보로 전환함으로써 컬러 영상을 디스플레이하기 위한 방법이 개시된다. 디바이스 독립 컬러 공간에 대한 컬러 정보는 수신된 컬러 정보에 따른 처리를 거친다. 이후 컬러 공간 데이터를 미리 로드하는 것이 일어난다. 이후, 처리된 컬러 정보는 미리 로드된 컬러 공간 데이터를 사용하여 나중에 디스플레이하기 위해, 디바이스 독립 컬러 공간으로부터 디바이스 종속 컬러 공간에 대한 컬러 정보로 전환하는 과정을 거친다.
본 발명의 원리의 다른 양상과 특징은, 첨부 도면과 함께 고려되는 다음 상세한 설명으로부터 분명해진다. 하지만, 첨부된 청구항에 대한 참조가 이루어져야 할 이 도면들은 예시의 목적으로만 설계된 것이고, 본 발명의 원리의 한계를 한정하는 것이 아님을 이해해야 한다. 도면은 반드시 축척대로 그려지는 것이 아니고, 달리 표시되지 않는 한, 단지 본 명세서에서 설명된 구조물과 절차를 개념상으로 예시하도록 의도된 것임이 또한 이해되어야 한다.
도면 전체에 걸쳐 같은 참조 번호는 유사한 구성 성분을 나타낸다.
도 1은 종래 기술에 따른 영상 캡처 디바이스와 디스플레이 디바이스 사이의 신호 경로를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 원리에 따라 사용된 컬러를 설명하기 위해 추가 메타데이터를 사용하여 디스플레이 디바이스와 영상 캡처 디바이스 사이의 신호 경로를 도시하는 도면.
도 3은 xvYCC 컬러 공간이나 소스 색역 메타데이터가 없는 다른 컬러 공간으로부터 디스플레이 데이터를 유도하기 위한 본 발명의 원리의 일 양상에 따른 장치의 블록 개략도.
도 4는 단순화된 테이블(LUT) 구현을 위한 소스 색역 메타데이터로 xvYCC 컬러 공간이나 다른 컬러 공간으로부터 디스플레이 데이터를 유도하기 위한 본 발명 의 원리의 제 2 양상에 따른 장치의 블록 개략도.
도 5는 소스 색역 메타데이터에 기초하여 선택된 미리 계산된 3차원 LUT들의 선택을 로딩하기 위한 본 발명의 원리의 또다른 양상에 따른 장치를 도시하는 도면.
도 6은 도 5의 실시예에 따라 룩업 테이블로 미리 계산된 정보를 로딩하기 위한 단계들을 보여주는 흐름도 형태로 된 방법을 도시하는 도면.
도 7a는 본 발명의 원리의 또다른 양상에 따라, 컬러 공간에서 강제된 컬러 팔레트에 대한 시스템을 위한 장치의 블록 개략도.
도 7b는 본 발명의 원리의 또다른 양상에 따라, 컬러 공간에서 강제된 컬러 팔레트에 대한 시스템을 위한 장치의 블록 개략도.
도 8은 본 발명의 일 양상에 따라, 컬러 공간에서 강제된 컬러 팔레트에 대한 시스템을 구현하기 위한 디코더의 블록도.
본 발명의 원리의 예시적인 일 실시예에 따르면, 기록 디바이스 및/또는 저장 디바이스는 바라는 컬러 공간에 대한 실제 소스 색역을 전달한다. 이 정보는 도 1의 디스플레이 디바이스(102)와 같은 싱크(sink)(디스플레이) 디바이스까지 내내 메타데이터에 의해 유지된다. 신호 사슬(chain)에서의 임의의 처리 디바이스에 의해 행해진 임의의 컬러 조작은 그에 따라 컬러 색역 정보를 갱신한다.
도 2는 본 발명의 원리의 예시적인 일 구현예에 따라 실제로 사용된 컬러를 설명하는 추가 메타데이터를 구비한 신호 흐름을 도시한다. 카메라(101)로부터의 컬러 신호는 카메라의 컬러 공간으로부터 또다른 컬러 공간(예컨대, XYZ 컬러 공간)으로 전환된다(104). XYZ 컬러 공간 신호는 블록(108)이 컬러 수정 처리를 수행할 수 있는 컬러 조작 스테이지(106)로 넘어간다. 그러한 컬러 수정 처리는 디스플레이 컬러 공간으로의 실제 소스 색역의 전달을 가능하게 하는 메타데이터의 발생을 포함할 수 있다.
컬러 신호는, 디스플레이 디바이스(102)로의 송신을 위해, 블록(112)에 의해 XYZ 컬러 공간으로부터 디스플레이 디바이스 컬러 공간으로의 전환을 거친다. 당업자라면 "XYZ" 컬러 공간이 본 명세서에서 일 예로서만 사용되고, 예컨대 CIELAB, xvYCC 등과 같은 임의의 알려진 또는 적합한 컬러 공간일 수 있다는 사실을 인식하게 된다.
카메라(101)로부터의 출력이 충분한 컬러 색역 설명을 가질 때에는, 그 설명이 디스플레이 디바이스(102)로의 송신을 위해, 일치된 컬러 색역 수정 정보(즉, 메타데이터)(110)를 얻게 된다. "충분한 컬러 색역 설명"이란 예컨대 사용된 원색의 3자극 좌표를 포함한다. 이러한 타입의 컬러 큐브(Cube) 설명은 비디오 신호에 컬러 색역 정보 수정을 일치시키기 위해 바람직한 해결책을 구성한다. 다른 가능성은 컬러 8면체(octahedron) 또는 임의의 다른 3차원의 기하학적 모양의 설명을 포함한다. 그러므로, 도시된 예에서 소스 컬러 색역 설명은 컬러 큐브 설명의 형태로 된 소스{예컨대, 카메라(101)}로부터의 송신을 거친다.
교환 포맷은 디스플레이 디바이스, 적절한 컬러 색역을 이해, 해석, 그리고 궁극적으로는 디스플레이할 수 있는 것을 확실히 해두기 위해 신호 경로를 따라 추 가로 처리 블록을 허용하도록 표준화되어야 한다. 컬러 색역 설명은 데이터로의 변경 모드를 따르기 위해 임의의 다운스트림 컬러 처리 블록{예컨대, 블록(110)}에 의해 수정이 이루어질 수 있다.
본 발명의 원리의 일 양상에 따라, 도 1과 도 2에 도시된 것과 같은 디스플레이 디바이스용 색역 메타데이터에 대한 표준이 제안된다.
디바이스 색역 메타데이터에 대한 제안된 표준은 다음과 같다:
컬러 X Y Z
컬러1(예컨대, 적색) 0<=X<=1 0<=Y<=1 0<=Z<=1
컬러2(예컨대, 녹색) 0<=X<=1 0<=Y<=1 0<=Z<=1
컬러3(예컨대, 청색) 0<=X<=1 0<=Y<=1 0<=Z<=1
컬러4(예컨대, 백색) 0<=X<=1 0<=Y<=1 0<=Z<=1
컬러5(예컨대, 흑색) 0<=X<=1 0<=Y<=1 0<=Z<=1
컬러6(예컨대, 청록색) 0<=X<=1 0<=Y<=1 0<=Z<=1
컬러7(예컨대, 자홍색) 0<=X<=1 0<=Y<=1 0<=Z<=1
컬러8(예컨대, 황색) 0<=X<=1 0<=Y<=1 0<=Z<=1
규칙은 컬러 색역을 설명하기 위해 필수적인 컬러가 적을수록, 더 나아진다는 점이다. 이 원리는 프레임워크에서 이후 CLUT라고 불리게 되는 컬러 테이블을 송신하기 위한 표준화된 메타데이터와 디바이스 색역을 송신하기 위한 표준화된 메타데이터를 제공한다. 당업자라면 이러한 원리가 또한 그래픽 삽입, 편집 등과 같은, 디스플레이 외의 다른 목적에 필수적인 색역 전환에 적용할 수 있다는 것을 인정하게 된다.
이 메타데이터 접근은 디스플레이 디바이스(102)가 코드의 더 나은 사용을 가능하게 하는 또다른 컬러 공간(예컨대, XYZ, xxYCC 등)에 사용된 소스 컬러 공간으로 전환하는 능력을 가지게 한다. 즉, 새로운 컬러 공간에서 코드워드에 의해 설 명된 각 컬러는 실제로 소스 디바이스에 의해 어드레스 지정된다. 이는 목표 색역에서의 소스 색역의 디스플레이가 더 작고 더 간단하게 할 수 있는 컬러 LUT 또는 임의의 다른 구현예를 허용한다.
이 개념은 컬러 색역 설명이 컬러 큐브의 형태인 경우에 유효한데, 이는 컬러 색역의 어떠한 비선형 변환도 의미하지 않고, 이 경우 본래 컬러 공간의 동일한 전환 방법론이 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 것처럼, 예시된 신호 경로는 요구된 컬러 전환을 상당히 감소시키고, 소스로부터 디스플레이로 비디오 스트림의 더 효율적인 처리를 가능하게 한다.
"충분한 컬러 색역 설명"에 대한 선택적인 정보는 3차원 소스 컬러 색역 내부의 하위 공간들의 코드 개체수(population)를 설명하는 추가 정보를 포함한다. 그러한 정보는 다른 것과는 상이한 정확도를 지닌 일부 영역을 처리할 필요성을 설명할 수 있다. 그러한 정보의 일 예는 소스에 의해 사용된 광-전기(opto-electrical) 전달 함수나 신호 사슬에서의 임의의 다른 디바이스가 된다. 이는 디스플레이에서 백 엔드(back end) 상에서 요구되는 처리 양자화에 관한 힌트를 제공하게 된다. 이후, 디스플레이 디바이스(102)는 예컨대 새로운 컬러 공간을 계산하고 대응하는 컬러 룩업 테이블(CLUT)을 계산하기 위해 색역 설명을 사용할 수 있다- 도 2를 보라.
본 발명의 원리의 일 실시예에 따르면, CLUT의 메타데이터에 관한 제안된 표준은 다음과 같다.
타입: 예컨대, 3차원, 예컨대 큐브, 팔면체 또는 임의의 다른 기하학적 모 양.
출력되는 원색의 개수
간격(interval): 예컨대, 10, 20(입력/출력 샘플들 사이의 간격)
샘플의 개수: 정수
M ×N 매트릭스 포맷으로 된 데이터, M=샘플의 개수, N=출력되는 원색의 개수
3차원 LUT를 사용할 때, 입력 컬러들이 저장될 필요가 없도록 규칙적인 큐브 스페이싱(spacing)이 가정된다.
대안적인 일 실시예에서, 디스플레이 디바이스(102)는 한 세트의 컬러 공간과 대응하는 CLUT를 가질 수 있다. 이후 디스플레이 디바이스는 입력 컬러 색역에 따라 컬러 공간과 CLUT를 선택할 수 있다. 하지만, 디스플레이 디바이스는 소스의 컬러 색역을 충분히 둘러싸는 선택된 컬러 공간의 컬러 색역을 선택해야 한다. 대안적으로, 색역 설명은 전환을 위해 CLUT를 설명하는 동반 데이터를 포함해야 한다.
도 3은 소스 색역 없이, xvYCC 컬러 공간으로부터 디스플레이 데이터를 유도하기 위한 장치(300)를 예시한다. 장치(300)는 수신기나 비디오 신호를 디스플레이에 제공하는 다른 타입의 디바이스를 포함할 수 있다. 추가 메타데이터 정보는 소스 컬러 공간을 더 나은 코드 효율을 가지는 새로운 컬러 공간(예컨대, 디바이스 독립 컬러 공간)으로 변경하는 역할을 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 새로운 컬러 공간은 이후 CLUT를 사용하여 그리고 대부분은 3D-LUT로 목표 컬러 공간으 로의 효율적인 전환을 위해 사용될 수 있다.
입력 소스(S1) 신호는 ITU 권고안인 ITU-R BT.709, ITU-R BT.601 또는 IEC 61966-2-3(xvYCC)에서 정의된 것과 같은 YCbCr 신호이다. 이 논의의 목적상, 공칭(nominal) 백색 포인트가 Y=1, Cb=0 및 Cr=0에 대해 달성되도록, S1 신호가 정규화된다고 가정된다. 게다가, 임의의 주어진 서브샘플링(subsampling)이 처리에 앞서 제거된다고 가정된다.
입력 소스(S1) 신호는 성분 신호로부터 RGB 신호로의 컬러 공간 전환을 위해 블록(302)에 공급된다. 이 점에서, 전환 매트릭스 YCC2RGB는 신호(S2)를 발생시키기 위해 S1에 적용된다. 일 양상에 따르면, YCC2RGB는 사용된 비디오 표준에 따라 선택되고, 고선명(High Definition) ITU-R BT.709(Part 2)에 대해 정의된 것과 같은 컬러 공간 전환으로부터 유도되거나 ITU-R BT.601에서 정의된 것과 같은 컬러 공간 전환에 의해 유도된다. 하지만, YCC2RGB는 또한 임의의 다른 컬러 공간 변환을 나타낼 수도 있다. 예를 들면, 709의 경우, YCC2RGB는
Figure 112008043958911-pct00001
이 되고, 여기서 ER, EG, EB는 신호(S2)의 3가지 성분이고, Y, CB, CR은 신호(S1)의 3가지 성분이다.
신호(S2)는 신호(S2)의 광-전기 전달 함수가 신호(S3)를 만들어내기 위해 선형화되는(즉, 디감마) 블록(304)으로의 입력이다. 즉, 신호(S2)의 비선형 광-전기 전달 함수(즉, 감마)는 제거된다. 그 결과 신호(S3)는 적색, 녹색 및 청색의 선형화된 컬러 신호이다.
신호(S1)가 본래 표준인 ITU-R BT.709에 따른 YCbCr 신호였다면, 디감마 함수는 다음과 같이 특정된다.
Figure 112008043958911-pct00002
S1이 IEC 61966-2-3(xvYCC)에 따른 YCbCr 신호였다면,
Figure 112008043958911-pct00003
이 된다.
신호(S3)는 XYZ 디바이스 독립 컬러 공간으로의 전환을 위한 처리 블록(306)으로 입력되고, 여기서 XYZ 컬러 공간은 CIE 1931 컬러 매칭 함수로부터 유도되며, 3 ×3 매트릭스 RGB2XYZ709에 의해 계산된다. 적색-녹색-청색 신호(S3)가 ITU-R BT709 또는 IEC 61966-2-3에서 정의된 것과 같은 비색 정량(colorimetry)을 사용하는 경우에는, RGB2XYZ709 전환 매트릭스는
Figure 112008043958911-pct00004
이다.
당업자에게 분명해지는 것처럼, 신호(S1)로부터 신호(S4)로의 이러한 전환은 디바이스 종속 컬러 공간으로부터 디바이스 독립 컬러 공간으로의 전환이다.
일단 디바이스 독립 컬러 공간 신호(S4)가 발생하였다면, 컬러 변환이 수행된다. 처리 블록(308)에서, 임의의 출력 컬러가 LUT3D에서 특정된 것처럼 입력 컬러에 할당된다. 처리 블록(308)에 의해 수행된 컬러 변환은 디바이스 독립 컬러 공간이나, 예컨대 1976 CIEL*a*b 또는 CIECAM02와 같은 그것의 파생물 중 하나에서 행해지는데, 이 경우 하나 이상의 후속 컬러 공간 전환이 필수적이 될 수 있다. LUT3D는 3차원 룩업 테이블을 사용하여 구현될 수 있지만, 1차원 룩업 테이블과 매트릭스 연산들 또는 인라인 함수들의 조합과 같은 다른 기술이 본 발명의 원리의 취지로부터 벗어나지 않으면서 마찬가지로 사용될 수 있다.
컬러 변환은 소스 컬러 색역으로부터 디스플레이 색역으로의 맵핑과 같은 별개의 단계에서 정의된다. 몇몇 접근법이 그러한 변환에 대해 알려져 있다. 그러한 것의 일 예가 Yang-Ho Cho, Yun-Tae Kim 및 Yeong-Ho Ha에 의해 Journal of Imaging Science and Technology 48:66-74(2004)에 실린 "Gamut Mapping based on Color Space Division for Enhancement of Lightness Contrast and Chrominance"라는 제목의 발표문에서 설명된다. 블록의 출력은 여전히 동일한 독립 컬러 공간에 있게 된다.
최종 처리 단계(310)는 디바이스 독립 컬러 공간으로부터 디바이스 종속 컬러 공간으로의 컬러 공간 전환이다. 이는 목표 또는 디스플레이 디바이스 색역의 역인 RGB2XYZ_Disp를 컬러 변환된 신호(S5)에 적용하여, 디스플레이 컬러 공간에 신호(S6)를 제공함으로써 수행된다. RGB2XYZ_Disp 색역 정보(디스플레이 디바이스의)는 처리 블록(310)에 직접 공급되고, 신호(S5)에 의해 나타낸 3DLUT를 적용하기 전에 반전된다.
도 4의 실시예는 도 3에 관해 설명된 약간 수정된 예를 만들어낸다. 특히, 컬러 공간 전환(408)과 입력 컬러로의 출력 컬러의 할당(410)의 위치가 바뀌어 있다. 이러한 식으로, XYZ 디바이스 독립 컬러 공간 신호(S4)는 소스 색역의 역(RGB2XYZ_G)을 사용하여 디바이스 독립 컬러 공간 신호(S5)로 전환되고, 입력 컬러로의 출력 컬러의 최종 할당(410)이 컬러 공간 전환된 신호(S5)에 관해 수행된다.
도 5는 미리 계산된 컬러 변환 함수 또는 컬러 룩업 테이블을 로딩하기 위한 장치(500)를 예시하고, 이는 본 발명의 원리의 일 실시예에 따라 3D-LUT들로서 구현될 수 있다. 도 5는 소스 컬러 색역을 지닌 컬러 신호를 싱크(sink) 컬러 색역을 지닌 컬러 신호로 변환하지만 싱크에서 이용 가능한 몇몇 미리 정의된 컬러 변환(LUT0, LUT1, LUT2, LUT3)을 가짐으로써 싱크(디스플레이 디바이스)에 소스 컬러 색역 정보(RGB2XYZ_Source-_Gamut)를 발신하는 실제 예를 도시하고 이는 미리 정의된 컬러 색역 정의(XYZ Colorspace, Colorspace1, Colorspace2, Colorspace3)용으로 적합하고, 소스 컬러 색역(RGB2XYZ_Source_Gamut)과 반드시 같아야할 필요는 없다. 도 4와 도 5에 도시된 구현예에서는, 송신된 신호가 압축되거나 압축되지 않은 포맷으로 된 화상 신호와 소스 컬러 색역을 발신하는 메타데이터(예컨대, 도 4에서의 RGB2XYZ_G, 도 5에서의 RGB2XYZ_Source_Gamut) 모두를 포함한다는 사실이 완전한 것이다.
또한, 컬러 변환은 소스 컬러 공간과 같거나 약간 더 큰 컬러 공간에서 동작 한다. 그러므로, 컬러 변환은 결코 어드레스 지정되지 않는 컬러 샘플들을 포함하지 않는다. 이들 컬러 샘플은 사용중인 입력 컬러 공간에 의해 어드레스 지정 가능하지만 신호 RGB2XYZ_Source_Gamut에 의해 실제로 사용되고 발신되는 컬러의 외부에 있는 샘플이다. 그러므로, 이 구현예는 컬러 룩업 테이블에 대해 매우 친화적인데, 이는 그것이 샘플당 비트를 덜 소비하고 노드를 덜 소비하기 때문이다{보간(interpolation)을 사용하는 LUT의 경우에}.
도 5에서 도시된 블록들(502, 504, 506, 508, 510)은 도 4의 장치의 각 블록들(402, 404, 406, 408, 410)과 동일한 구조 및 기능을 가진다. 이와 같으므로, 동일한 설명은 반복되지 않는다. 도 5의 실시예에서, 몇몇 컬러 공간과 대응하는 CLUT들이 필요할 때 처리 블록으로 로딩하기 위해 저장된다. 이 예에서, 컬러 공간과 LUT 선택기(512)는 몇몇 컬러 공간(예컨대, XYZ, Colorspace1, Colorspace2, Colorspace3 등)과 그것에 로딩되는 대응하는 CLUT들을 가진다. 선택기(512)는 소스로부터 직접 소스(또는 입력) 색역 정보, RGB2XYZ_Source_Gamut를 수신하고, 그 정보에 기초하여 결정을 내린다. 전술한 바와 같이, 선택기(512)는 컬러 공간 정의를 여러 번 저장하였고, 소스 컬러 공간으로부터 디스플레이 컬러 공간으로의 컬러 변환을 정의하는 컬러 변환 또는 컬러 룩업 테이블을 여러 번 저장하였다. 컬러 공간 1로부터 컬러 공간 2로의 변환은 2단계 접근법으로 행해지고, 이 경우 제 1 단계 동안에는 컬러가 디바이스 독립 컬러 공간(XYZ)으로부터 컬러 공간(RGB2XYZ_G)에 의해 정의되는 컬러 공간으로 전환된다. RGB2XYZ_G는 블록(512)에 이용 가능한 컬러 공간들 중 하나이다. 전술한 바와 같이, 이 예에서는 블록(512)이 XYZ Colorspace, Color space 1, Color space 2 또는 Color space 3를 가진다. 컬러 공간 RGB2XYZ는 이 예에서 이들 컬러 공간들 중 하나와 같다. 완전히 둘러싸기 위해 가장 가깝게 소스 컬러 공간에 맞추어지는 컬러 공간이 선택되고, 이후 목표 컬러 공간(예컨대, RGB2XYZ_G)으로 전환하기 위한 컬러 매트릭스 또는 다른 수단과, CLUT(예컨대, LUT3D)와 같은 추가 수단이 로딩된다. 블록(512)에서의 선택 기준은 RGB2XYZ_Source_Gamut에 의해 정의된 소스 컬러 색역을 둘러싸는 가장 작은 컬러 공간이 될 필요가 있다. 전형적인 선택 처리는 한 세트의 미리 정의된 컬러 샘플들(예컨대, 컬러 색역 정점들)을 동시에 이용 가능한 컬러 공간들 전부로 전환함으로써 실현될 수 있다. 그 다음 컬러 공간 중 임의의 공간에서 임의의 색역 정점이 클리핑(clipping)을 거치게 되는지를 결정하기 위한 확인이 일어나는데, 이는 상이한 컬러 공간으로 전환된 컬러들이 불법적인 값들, 예컨대 최소값보다 낮거나 최대값보다 큰 값을 초래한다는 것을 의미한다.
마지막으로, 컬러 룩업 테이블(CLUT)이 컬러 변환을 포함하게 되고, 전술한 바와 같이, 적색, 녹색, 청색 컬러 영역에서 작용한다. 이 컬러 변환은 블록(308)에 대해 설명된 것처럼, 소스 컬러 색역으로부터 싱크 컬러 색역으로 컬러 색역 맵핑을 수행한다.
도 6은 도 5의 장치(500)에 의해 수행된 것과 같은 미리 계산된 3D-LUT들을 로딩하기 위한 처리의 흐름도(600)를 도시한다. 도 6을 참조하면, 색역(1)이 충분히 소스 색역 내부에 있는지에 대한 초기 결정(602)이 이루어진다. 색역(1)이 충분히 소스 색역 내부에 있지 않으면, XYZ 컬러 공간이 단계(604) 동안에 사용되고, LUT0가 로딩된다. 색역(1)이 충분히 소스 색역 내부에 있을 때에는, 단계(612) 동안 색역(2)이 충분히 소스 색역 내부에 있는지에 대한 제 2 결정이 이루어진다. 색역(2)이 충분히 소스 색역 내부에 있지 않으면, 단계(614) 동안 색역(1)이 사용되고, LUT1이 단계(616) 동안 로딩된다. 색역(2)이 충분히 소스 색역 내부에 있을 때에는, 단계(622) 동안 색역(3)이 충분히 소스 색역 내부에 있는지에 대한 또다른 결정이 이루어진다. 색역(3)이 충분히 소스 색역 내부에 있지 않을 때에는, 단계(624) 동안 컬러 공간(2)이 사용되고, LUT2가 단계(626) 동안 로딩된다. 색역(3)이 충분히 소스 색역 내부에 있을 때에는, 컬러 공간이 사용되고 대응하는 LUT3가 단계(630) 동안 로딩된다.
도 7a는 신호 송신기(718), 통상 송신 채널의 형태로 되어 있는 신호 전달 매체(716), 및 디스플레이 그 자체가 아닌 컬러 변환의 계산과 디스플레이로 비디오 신호를 보내기 위한 수신기(720)를 포함하는 시스템(700)을 도시한다. 그러한 수신기의 예로는 재생 유닛으로서 동작하는 케이블과 같은 셋톱 박스 또는 위성 수신기가 포함될 수 있다. 수신기(720)는 또한 피어 투 피어 구성이나 방송을 위한 원격 위치에 있는 디바이스를 포함할 수 있다. 신호(YCbCr)(714)는 채널(716)을 통한 송신을 위한 기저대역 신호이다. 이 채널은 HD-SDL, HDMI, DVI, IEEE1394 등과 같은 압축되지 않거나 압축된 비디오 인터페이스와 같은 다양한 상이한 인터페이스를 사용할 수 있다. 하지만, 본 명세서에서는 채널(716)이 예컨대 방송 케이블, 대기(air) 신호를 통한 지상파(terrestrial), 또는 위성 연결 또는 이들의 임의의 결합과 같은 통신 채널 또는 매체를 포함한다고 계획된다. 이상적으로는, 채널(716) 이 압축되거나 압축되지 않은 기저대역 신호 송신의 기능성과 양방향 송신의 가능성의 지원을 포함하는데, 이들은 메타데이터의 준비, 그 메타데이터를 가지고 컬러 데이터를 송신하는 것, 및 싱크측에서 컬러 데이터에 메타데이터를 적용할 필요가 있는 싱크측(통상적으로, 디스플레이)에서의 구현을 포함한다. 분명해지듯이, 도 7a에서 도시된 처리 단계들(702, 704, 706, 708, 710)은 도 5의 실시예에 대한 각 단계들(502, 504, 506, 508, 510)과 동일하므로 반복되지 않는다.
도 7a의 실시예에서, 블록(712)은 소스 색역(RGB2XYZ_G)을 사용하여 3D-LUT 계산(즉, 메타데이터의 준비)을 수행한다. 이러한 식으로, CLUT는 디스플레이 디바이스의 처리 블록(미도시)으로 다운로드하기 위한 신호를 동반할 수 있다. 비표준 디스플레이 디바이스의 경우, Display_Gamut 정보가 디스플레이로의 소스의 역할을 하는 디코더에서와 같은, 디스플레이 디바이스 외의 디바이스에서 CLUT를 계산하기 위해 사용된다. Display_Gamut은 디스플레이 디바이스로부터 이 정보를 다시 읽어들임으로써 얻어질 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 일 구현예에 따르면, 블록(712)에서의 LUT 계산은 도 3의 블록(308)에 의해 사용된 것과 동일한 방법을 사용한다. 블록(712)에서 사용된 Gamut Mapping LUT 계산은 다음 단계들, 즉 1) 입력 컬러 색역의 정보를 수집하는 단계; 2) 출력 컬러 색역에 대한 정보를 수집하는 단계; 및 3) 맵핑 기술을 선택하는 단계를 포함한다. 대부분은, 입력 컬러 색역은 출력 컬러 색역보다 작다고 가정된다. 하지만, 더 작은 컬러 색역으로부터 더 큰 컬러 색역으로의 맵핑은 일부 상황에서는 바람직할 수 있다. 3D LUT 계산의 경우라면, 예컨대 컬러의 3차원 격자가 보통 규칙적인 공간들로 정의되어, 예컨대 그것이 17 ×17 ×17 3D-LUT의 경우, LUT(0,0,0)={0,0,0}({적색, 녹색, 청색})로부터 LUT(16,16,16)={1,1,1}까지의 모든 컬러를 포함하게 된다. 이후 이들 4913개의 값들 전부는 컬러 색역 맵핑(예컨대, XYZ, RGB, YCrbCr, CIEL*a*b 또는 CIECAM02에 대한 Jch)에 대한 선택의 컬러 공간으로 변환을 거치게 된다. 이후 선택의 맵핑 기술이 적용되어야 한다. 이 맵핑 기술은 흔히 입력 컬러 색역 정보와 출력 컬러 색역 정보 모두를 요구한다. 마지막으로, 출력 값들의 계산된 격자는 본래의 컬러 공간으로 다시 계산된다. 이제 이들은 3D-LUT의 값들이다.
대안적으로, 도 7b에 도시된 것처럼 소스(즉, 카메라 또는 컬러 정정 도구, 또는 콘텐츠 서버)는 몇몇 알려진 기준 디스플레이용의 CLUT를 만들어낼 수 있다. 모든 CLUT는 이후 업링크 메타데이터 채널의 필요성 없이, 색역 세부 사양(specification)에 따라 디스플레이 디바이스에 송신된다. 이후 디스플레이 디바이스는 적절한 CLUT나 CLUT의 세트로부터의 컬러 변환 또는 블록(726)에 의해 송신된 컬러 변환을 선택하게 된다. CLUT들이나 컬러 변환을 발생시키는 처리는, 그 처리가 한 세트의 가능한 컬러 색역이나 N개의 기준 색역(예컨대, 통상적인 플라즈마 디스플레이를 위한 것, 표준 CCFL을 지닌 통상적인 LCD 디스플레이를 위한 것, 넓은 색역 CCFL을 지닌 통상적인 LCD를 위한 것 등)보다는 입력으로서 디스플레이(724)의 실제 컬러 색역을 사용하지 않는다는 점을 제외하고는 도 7a를 참조하여 설명된 것과 동일하다.
다른 실시예에 따르면, CLUT들은 3D-LUT가 될 수 있지만, 이것이 요구되지는 않는다. 3 ×3 매트릭스와 2 ×3 1-D LUT와 같은 다른 더 비용면에서 효율적인 구현예가 사용될 수 있다. 어느 경우든, 당업자라면 소스와 싱크(디스플레이 디바이스) 사이의 LUT의 공통 포맷 교환이 달성되어야 한다는 사실을 인지하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 양상에 따른 디코더(800)의 전형적인 일 실시예를 도시한다. 이 디코더는 소스로부터의 컬러 데이터를 수신하도록 적응된 수신기(802)를 포함한다. 제어기(804)는 본 발명의 원리에 따른 처리를 위해 요구된 디바이스-독립 컬러 공간 정보로 수신된 컬러 데이터를 전환한다. 처리기(808)는 수신된 정보의 적절한 디코딩을 위해 디코더에 의해 요구된 처리를 다룬다. 처리기(808)는 또한 제어기(804)가 디바이스 독립 컬러 공간 정보를 목표 디스플레이 디바이스에 대응하는 디바이스 종속 컬러 공간 정보로 전환할 수 있도록, 수신된 컬러 정보와 디바이스 독립 컬러 공간 정보를 상관시키도록 동작한다.
메모리(806)는 제어기(804)와 처리기(808)를 연결하고, RAM, ROM, 플레시 메모리, 하드 드라이브, 제거 가능한 매체 디스크 또는 임의의 다른 적합한 메모리 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 메모리(806)는 LUT나, 소스 및/또는 목표 디스플레이 디바이스(들)에 관련된 임의의 미리 결정된 컬러 공간 정보를 저장한다. 당업자라면 메모리(808)가 본 발명의 원리의 취지로부터 벗어나지 않으면서 많은 상이한 형태로 구현될 수 있음을 인지하게 된다.
본 발명의 원리는 다양한 형태의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특별한 목적의 처리기, 또는 이들이 결합된 형태로 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 바람직하게, 본 발명의 원리는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로서 구현될 수 있 다. 게다가, 그 소프트웨어는 바람직하게 프로그램 저장 디바이스에 실체적으로 구현된 애플리케이션 프로그램으로서 구현된다. 이 애플리케이션 프로그램은 임의의 적합한 아키텍처를 포함하는 기계에 업로드되고 이 기계에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게, 이 기계는 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 및 입출력(I/O) 인터페이스(들)과 같은 하드웨어를 가지는 컴퓨터 플랫폼에서 구현된다. 이 컴퓨터 플랫폼 또한 운영 체제와 마이크로인스트럭션 코드를 포함한다. 본 명세서에 설명된 다양한 처리 및 기능은 운영 체제를 통해 실행되는 마이크로인스트럭션 코드 부분 또는 애플리케이션 프로그램 부분(또는 이들의 결합)일 수 있다. 또한, 추가 데이터 저장 디바이스와 인쇄 디바이스와 같은 다양한 다른 주변 디바이스가 컴퓨터 플랫폼에 연결될 수 있다.
첨부 도면에 도시된 일부 구성 시스템 성분과 방법 단계들이 바람직하게는 소프트웨어로 구현되기 때문에, 시스템 성분들(또는 처리 단계들) 사이의 실제 연결이 본 발명의 원리가 프로그래밍되는 방식에 따라 상이할 수 있다. 본 명세서에서 주어진 가르침으로, 당업자는 본 발명의 원리의 이들 및 유사한 구현예 또는 구성예를 생각해볼 수 있다.
본 발명의 근본적인 새로운 특성이 도시되고, 설명되며, 지적되었지만, 설명된 방법과 예시된 디바이스의 형태와 세부 사항에 있어서의 다양한 생략, 대체 및 변경이 이들의 동작시 본 발명의 취지로부터 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 이루어질 수 있음을 이해하게 된다. 예컨대, 동일한 결과들을 달성하기 위해, 실질적으로 동일한 기능을 실질적으로 동일한 방식으로 수행하는 이들 요소 및/또는 방법 단계의 모든 조합이 본 발명의 원리의 범주 내에 있는 것으로 명백히 의도된다. 게다가, 본 발명의 원리의 임의의 개시된 형태 또는 구현예와 연관되어 도시 및/또는 설명된 구조 및/또는 요소 및/또는 방법 단계가 설계 선택의 일반적인 문제로서 임의의 다른 개시, 설명 또는 제안된 형태 또는 구현예에서 통합될 수 있음을 인지해야 한다. 그러므로, 이는 본 명세서에 첨부된 청구항의 범주에 의해 표시된 것에만 제한된 의도이다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 컬러 디스플레이, 특히 디스플레이 상에 컬러 공간의 디스플레이를 가능하게 하는 기술이 필요로 하는 분야에 이용 가능하다.

Claims (20)

  1. 컬러 영상의 디스플레이 방법으로서,
    (a) 소스 컬러 공간으로부터의 컬러 정보와 소스 컬러 색역의 정보를 수신하는 단계;
    (b) 소스 컬러 공간으로부터 수신된 컬러 정보를 디바이스 독립 컬러 공간에 대한 컬러 정보로 전환하는 단계;
    (c) 상기 디바이스 독립 컬러 공간으로부터의 컬러 정보를 소스 컬러 색역의 역(inverse)을 사용하여, 디바이스 종속 컬러 공간에서의 컬러 정보로 전환하는 단계;
    (d) 수신된 소스 컬러 색역 정보에 따라 디바이스 종속 컬러 공간에 대한 컬러 정보를 디스플레이 디바이스의 컬러 공간으로 처리하는 단계, 및
    (e) 처리된 컬러 정보에 의해 디스플레이 디바이스로 컬러 영상을 디스플레이하는 단계를 포함하는 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전환하는 단계(b)는 소스 컬러 공간의 성분 신호들을 RGB 신호들로 전환하는 단계를 더 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 전환하는 단계(b)는 RGB 신호에 대한 광-전기(opto-electrical) 전달 함수를 선형화하는 단계를 더 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 처리하는 단계(d)는 디바이스 종속 컬러 공간을 사용하여 각 입력 컬러에 출력 컬러들을 할당하는 단계를 더 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 할당하는 단계는 디스플레이 디바이스 컬러 공간에 대응하는 컬러 룩업 테이블(LUT: look up table)을 적용하는 단계를 더 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 할당하는 단계는 소스 컬러 공간으로부터의 컬러를 디스플레이 디바이스 컬러 공간으로 맵핑하는 단계를 더 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 디바이스 종속 컬러 공간 색역은 상기 소스 컬러 공간의 색역과 적어도 같은 크기의 색역을 가지는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  9. 삭제
  10. 컬러 영상의 디스플레이 방법으로서,
    소스 컬러 공간으로부터 수신된 컬러 정보를 디바이스 독립 컬러 공간에 대한 컬러 정보로 전환하는 단계(502, 504, 506);
    수신된 컬러 정보에 따라 디바이스 독립 컬러 공간에 대한 컬러 정보를 처리하는 단계(508);
    컬러 공간 데이터를 미리 로딩하는(pre-loading) 단계(512); 및
    소스 컬러 색역을 포함하는 미리 로딩된 컬러 공간 데이터로부터 최소의 컬러 공간의 컬러 색역의 역을 사용하여, 디바이스 독립 컬러 공간으로부터의 처리된 컬러 정보를 추후 디스플레이를 위해 디바이스 종속 컬러 공간에 대한 컬러 정보로 전환하는 단계(510)를 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 미리 로딩하는 단계는
    제 1 색역이 소스 색역 내부에 있는지를 결정하는 단계,
    상기 제 1 색역이 소스 색역 내부에 있지 않을 때에는 제 1 디바이스 독립 컬러 공간(XYZ)을 사용하는 단계, 및
    상기 처리된 컬러 정보를 전환하는 단계에서 사용하기 위해, 제 1 룩업 테이블(LUTO)을 로딩하는 단계를
    더 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 미리 로딩하는 단계는
    제 1 색역이 소스 색역 내부에 있는지를 결정하는 단계,
    상기 제 1 색역이 소스 색역 내부에 있을 때에는, 제 2 색역이 소스 색역 내부에 있는지를 결정하는 단계,
    상기 제 2 색역이 소스 색역 내부에 있지 않을 때에는, 제 2 디바이스 독립 컬러 공간을 사용하는 단계, 및
    상기 처리된 컬러 정보를 전환하는 단계에서 사용하기 위해, 제 2 룩업 테이블을 로딩하는 단계를
    더 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 미리 로딩하는 단계는
    제 1 색역이 소스 색역 내부에 있는지를 결정하는 단계,
    상기 제 1 색역이 소스 색역 내부에 있을 때에는, 제 2 색역이 소스 색역 내부에 있는지를 결정하는 단계,
    상기 제 2 색역이 소스 색역 내부에 있을 때에는, 제 3 색역이 소스 색역 내부에 있는지를 결정하는 단계,
    상기 제 3 색역이 소스 색역 내부에 있지 않을 때에는, 제 3 디바이스 독립 컬러 공간을 사용하는 단계, 및
    상기 처리된 컬러 정보를 전환하는 단계에서 사용하기 위해, 제 3 룩업 테이블을 로딩하는 단계를
    더 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 미리 로딩하는 단계는
    제 1 색역이 소스 색역 내부에 있는지를 결정하는 단계,
    상기 제 1 색역이 소스 색역 내부에 있을 때에는, 제 2 색역이 소스 색역 내부에 있는지를 결정하는 단계,
    상기 제 2 색역이 소스 색역 내부에 있을 때에는, 제 3 색역이 소스 색역 내부에 있는지를 결정하는 단계,
    상기 제 3 색역이 소스 색역 내부에 있을 때에는, 제 4 디바이스 독립 컬러 공간을 사용하는 단계, 및
    상기 처리된 컬러 정보를 전환하는 단계에서 사용하기 위해, 제 4 룩업 테이블을 로딩하는 단계를
    더 포함하는, 컬러 영상의 디스플레이 방법.
  15. 영상의 컬러 디스플레이를 위한 장치로서,
    소스로부터 소스 컬러 공간에 대한 컬러 정보와 소스 컬러 색역의 정보를 수신하도록 구성된 수신기,
    소스 컬러 공간으로부터 수신된 컬러 정보를 디바이스 독립 컬러 공간으로 변환하고, 이 후 상기 소스 컬러 색역의 역을 사용해서 디바이스 종속 컬러 공간에서의 컬러 정보로 전환하도록 구성된 제어기, 및
    제어기가 디바이스 독립 컬러 공간을 디바이스 종속 컬러 공간으로 전환하도록 하기 위해 수신된 컬러 정보와 디바이스 독립 컬러 공간 정보를 상관시키도록 구성된 처리기를 포함하는, 영상의 컬러 디스플레이를 위한 장치.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 디바이스 종속 컬러 공간은 수신된 컬러 정보를 디스플레이하기 위해 사용된 디스플레이 디바이스에 대응하는, 영상의 컬러 디스플레이를 위한 장치.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 처리기는 디바이스 종속 컬러 공간을 사용하여 각 입력 컬러에 출력 컬러들을 할당하는, 영상의 컬러 디스플레이를 위한 장치.
  18. 제 17항에 있어서, 적어도 하나의 컬러 룩업 테이블(LUT : Look Up Table)을 저장하기 위한 메모리를 더 포함하고, 상기 처리기는 상기 출력 컬러 할당 동안 상기 적어도 하나의 컬러 LUT를 이용하는, 영상의 컬러 디스플레이를 위한 장치.
  19. 제 15항에 있어서, 디스플레이 디바이스 컬러 공간 데이터를 저장하기 위한 메모리를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 저장된 디스플레이 디바이스 컬러 공간 데이터를 사용하여, 디바이스 독립 컬러 공간을 디스플레이 디바이스 컬러 공간으로 전환하는, 영상의 컬러 디스플레이를 위한 장치.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 컬러 룩업 테이블(LUT : Look Up Table)이 소스 컬러 공간 정보의 소스에 의해 제공되는, 영상의 컬러 디스플레이를 위한 장치.
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