KR101766119B1 - 빙판 디스플레이 제어방법 - Google Patents

Abstract

빙판 상에 행하여지는 디스플레이인 빙판 디스플레이를 제어하는 방법으로서, 1. 빙상에 비치는 프로젝터의 영상보정을 위한 색역 조정, 2. 빙면 하부의 LED 전광판 점등에 따른 밝기 측정, 3. 조명 투사에 따른 밝기 측정, 4. 이후 빙면 하부의 LED와 조명, 프로젝터의 밝기를 비교, 5. 투사되는 광원의 종류가 어느 것이 휘도가 높은지 판단하여 이에 따라 보정을 수행의 단계를 수행하고, 조명과 LED, v프로젝터 사이의 상세한 제어를 포함함을 특징으로 한다.

Description

빙판 디스플레이 제어방법 {Controlling method for display on ice}

본 발명은, 빙판 디스플레이 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 아이스링크 등을 포함하는 빙판 스테이지에 있어서, 빙상의 프로젝트와 조명, 빙하의 LED가 조합된 디스플레이의 스케쥴에 따른 선명도를 제고시킬 수 있는 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이는, 빛이 눈에 입사하도록 함으로써 정보를 얻도록 하는 장치이다. 그리고 빛은, 2 이상이 모여서 조합됨으로써 다른 빛으로 보일 수 있다.

예컨대 빙판 스테이지에 프로젝터에 의한 영상과 조명이 함께 비춰지는 경우, 조명에 의해 프로젝터에 의한 영상의 시인성이 저하될 수 있다.

종래에는, 특허문헌 1과 같이, '무대의 바텐에 설치된 다수의 LED무대조명등과 상기 각 LED무대조명등의 색상, 밝기 및 위치를 원격 제어하는 무대조명콘솔로 구성된 LED무대조명 제어장치에 있어서, 상기 무대조명콘솔은 무대에 설치된 각 LED무대조명등의 LED조명색상 및 밝기와, 상기 바텐의 위치이동과, 각 LED무대조명등의 회전 및 각도조절을 원격으로 제어하는 조작키부와, 상기 무대조명콘솔에 내장되어 상기 조작키부를 통해 입력된 각 LED무대조명등의 제어데이터를 전송하는 콘솔신호송신부를 포함하여 구성되고, 상기 콘솔신호송신부는 상기 조작키부의 선택 및 조작 데이터를 패킷데이터로 변환하는 신호입력부; 상기 신호입력부의 데이터 및 조명신 데이터를 저장하는 저장부; 상기 저장부의 데이터를 디스플레이하는 표시부; 상기 저장부에 저장된 패킷데이터를 모드버스(MODBUS) 프로토콜로 변환하는 데이터변환부; 및 상기 데이터변환부에서 변환된 데이터를 전원라인에 실어 상기 조명등제어부로 전송하는 PLC변환부;를 포함하며, 상기 각 LED무대조명등은 상기 콘솔신호송신부로부터 송신된 제어데이터를 수신하여 LED조명데이터 및 위치제어데이터로 분리하고, 해당 LED(R,G,B,Y) 구동 및 LED무대조명등의 위치 및 각도를 제어하는 조명등제어부를 포함하여 구성되며, 상기 바텐은 상기 조명등제어부를 통해 수신된 상기 바텐의 위치이동신호를 수신하여 바텐이동모터를 제어하는 바텐모터제어부를 포함하여 구성된 엘이디 무대조명 제어장치'가 개시되어 있다.

그러나 이는 복수의 LED무대조명등을 제어하는 것이고, 그 결과 LED무대조명등의 위치 및 각도를 수정할 뿐이어서, 예컨대 프로젝터 영상의 시인성이 저하되는 현상에 대한 개선이 이루어지는 것은 아니다.

한편, 종래에, 특허문헌 2에서는, '무대장치에 설치된 다수의 무대조명등들을 디밍제어를 위한 디머제어보드와, 무대장치 모터제어를 위한 기계제어장치와, 상기 디머제어보드 및 기계제어장치를 제어하는 마스터제어보드, 미믹보드 및 컴퓨터조명콘솔로 구성되어 원격으로 상기 무대조명등들을 모니터링 및 제어하는 미믹보드을 이용한 무대조명 원격 제어장치에 있어서, 상기 무대조명등 및 상기 기계제어장치를 원격으로 모니터링 및 제어하는 무선리모콘; 상기 무선리모콘의 제어 데이터를 수신하여 디밍제어신호를 발생하는 마스터제어보드; 상기 무대조명등의 디밍상태를 제어콘솔을 통해 모니터링하고, 상기 제어콘솔의 제어에 의해 조명제어신호를 출력하는 미믹보드; 상기 마스터제어보드, 미믹보드 및 컴퓨터조명콘솔로부터 입력된 각 조명제어신호를 비교 및 선택출력하는 머저부; 및 상기 머저부를 통해 입력된 조명제어신호에 따라 해당 무대조명등을 디밍제어하고, 상기 무대조명등의 디밍상태신호를 출력하는 디머제어보드;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미믹보드를 이용한 무대조명 원격제어장치'가 개시되어 있었다.

그러나 이 기술도, 무대조명등을 제어하는 것일 뿐, 시인성 향상을 위해 프로젝터 영상에 대한 제어를 행하는 기술은 아니다.

즉, 이들 종래기술은, 공간적으로 일정한 색 변환 방법이 적용되었을 뿐이다.

특허등록 10-0949385 특허등록 10-1153976

본 발명은, 프로젝터 영상과 조명이 겹쳤을 때, 색 변환 파라미터를 입력영상과 스크린 특성에 따라 적응적으로 완만하게 변화시킴으로써, 보다 개선된 화질의 영상을 얻을 수 있는 기술을 제공하고자 하는 것이다.

또한, RGB 채널의 상호 독립을 가정하고 있는 기존의 프로젝터 장치 특성화 방법과는 달리, 본 발명에 의하면, 채널 간의 간섭을 고려한 방법을 적용하여, 성능을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 최근에 도입된 빙판 하층의 LED로 이루어지는 LED전광판의 영상이 빙상 표면에 투영되는 경우에, 이 LED 영상과 프로젝터, LED 영상과 조명 사이의 간섭과 경합에 의한 시인성 저하를 방지할 수 있는 기술을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명에서는, 빙판 스테이지를 스크린으로 한 경우에, 입력 영상과 스크린의 특성, 프로젝터의 색역 특성을 고려하여, 스크린에 투영되는 색상을 향상시키는 기술을 제공하고자 하는 것이다.

이처럼 본 발명은, 중첩된 영상 디스플레이시 산란영역의 보정 시스템 및 그 기술에 관한 것이다. 특히 같은 방향에서 조명과 영상이 동시에 투사되는 경우나, 다른 방향에서 투사되는 영상에 있어서 영상이 투영되는 매체 가운데 물이나 얼음, 또는 유리와 같은 반사가 수반되는 매질을 포함하는 경우 발생하는 산란에 의하여 최종 영상의 선명도가 떨어지는 것을 처리하여 보정하여 제공함으로써, 다양한 환경에서 디스플레이되는 영상을 최적의 상태로 제공할 수 있는 중첩 영상의 디스플레이 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 다음의 처리를 행한다.

1. 빙상에 비치는 프로젝터의 영상보정을 위한 색역 조정

2. 빙면 하부의 LED 전광판 점등에 따른 밝기 측정

3. 조명 투사에 따른 밝기 측정

4. 이후 빙면 하부의 LED와 조명, 프로젝터의 밝기를 비교

5. 투사되는 광원의 종류가 어느 것이 휘도(밝기, 명도)가 높은지 판단하여 이에 따라 보정을 수행

1) LED 와 프로젝터

a) LED의 밝기가 밝은 경우

LED에 공급되는 전력을 낮추거나 펄스폭을 줄여 휘도를 낮춤

DLP프로젝터의 경우, 빙상 위에 나타나는 LED의 밝기를 조도계와 같은 장치를 통해 확인하고 DLP의 밝기보다 큰 경우 DLP에 장착된 DMD칩(Digital Micromiror Device)에 부착된 미세거울을 작동하여 투사된 빛이 반사되는 시간을 증가시킴으로 프로젝터를 통해 투사되는 각 pixel 당 명도를 증가(밝게)시키도록 함

b) 프로젝터의 밝기가 밝은 경우

프로젝터의 명도를 추가

DLP프로젝터의 경우, DMD칩(Digital Micromirror Device)에 부착된 미세거울을 작동하여 투사된 빛이 반사되어 나가는 시간을 줄임으로써, 시간누적치에 해당되는 밝기를 감소(어둡게)시킴

2) 조명과 프로젝터

a) 조명이 비치는 부분

조명에 의해 조사되는 부분이 밝아짐에 따라 상대적으로 프로젝터 영상의 선명도가 감소하게 되므로, 이를 보정하기 위해 프로젝터의 콘트라스트(contrast)값을 증가시킴

DLP프로젝터의 경우, 이를 위해 LED의 경우와 마찬가지로 DMD에서 반사되는 시간을 증가시켜(DLP를 통해 투사되는 영상의 명도를 증가시킴

b) 조명이 비치지 않는 부분

조명이 비친 부분(콘트라스트 증가부분)과의 차이를 거리에 따라 점차 보정함

DLP프로젝터의 경우, 영상과 조명이 가까운 부분은 조명의 밝기에 의하여 영상의 명도를 증가시켜야 하지만, 조명에서 점차 멀어지는 경우(조명의 경우 대부분 원형으로 투사되므로 이에 대한 거리와 넓이는 광원과 투사되는 빙판과의 거리 및 광원의 투사각을 계산함으로써 손쉽게 계산할 수가 있음), 이를 거리의 제곱에 반비례하는 것으로 계산하여, 명도를 점차 감소화하여 컬러휠로 보냄.

3) 조명과 LED

a)조명이 비치는 부분

LED의 해상도 및 색감이 떨어지게 되므로, 모듈에 대한 DICT(Dynamic Image Correction Technology) 주 제어장치를 통한 듀얼스캔방식으로 LED 이미지영상 처리

b) 조명이 비치지 않는 부분

AFT(Auto Fine Tuning) 방식을 이용하여, 전광판 영상 화질을 개선

또한, 다른 관점에서는 본 발명은 다음의 처리를 행한다.

1. 영상 디스플레이시 설정된 색상 및 이에 해당되는 RGB값을 기초로 하고, 이를 조사된 형태의 해상도와 관계에 따라 명도 및 채도값을 파악하여, 실제 디스플레이된 영상의 채도값과 비교하고, 이를 알파값과 감마값을 조정하여 처리한다.

2. 조명등에 따른 효과는, 조명의 디머(dimmer)를 활용하여 조정한다.

3. LED와 같은 경우는, 전력조정을 통해 밝기를 조정한다.

4. 이를 통합하여 시연시 발생하는 효과를 검토한 후, 이를 처리하는 방식으로 로직화(DB화)한다.

본 발명에 의하면, 프로젝터 영상과 조명이 겹쳤을 때, 색 변환 파라미터를 입력영상과 스크린 특성에 따라 적응적으로 완만하게 변화시킴으로써, 보다 개선된 화질의 영상을 얻을 수 있다.

또한, RGB 채널의 상호 독립을 가정하고 있는 기존의 프로젝터 장치 특성화 방법과는 달리, 본 발명에 의하면, 채널 간의 간섭을 고려한 방법을 적용하여, 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 최근에 도입된 빙판 하층의 LED로 이루어지는 LED전광판의 영상이 빙상 표면에 투영되는 경우에, 이 LED 영상과 프로젝터, LED 영상과 조명 사이의 간섭과 경합에 의한 시인성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 빙판 스테이지를 스크린으로 한 경우에, 입력 영상과 스크린의 특성, 프로젝터의 색역 특성을 고려하여, 스크린에 투영되는 색상을 향상시킬 수 있다.

도 1a 및 도 1b는, 크로마티시티 다이어그램이다.
도 2는, 한 대의 프로젝터를 통해 나타나는 밝기 차이(비네팅)를 보여주는 예시사진이다.
도 3a와 도 3b는, 표준색역과 DLP 프로젝터 색역을 나타낸다.
도 4는, 색역의 불일치로 인한 색역 매핑의 필요성을 나타낸다.
도 5는, 여러 가지 압축 함수를 1차원에서 보여주고 있다.
도 6은, 방향에 따른 색역 매핑법을 나타낸다.
도 7은, 보상 프레임워크의 흐름도이다.
도 8은, 애쉬다운(Ashdown) 등이 사용한 프로젝터의 RGB 채널이 가지는 입력 값과 출력 값 사이의 관계(입출력 응답함수)를 보여준다.
도 9는, 한 화소에 해당하는 CIELUV 공간에서의 프로젝터 색역을 휘도 값이 0인 평면으로 프로젝션한 결과(uv공간에서 프로젝터의 출력 색역)를 보여준다.
도 10은, 보는 방향에 따른 프로젝터 색역을 나타낸다.
도 11은, 1차원 입력 밝기에 대한 간단한 루미넌스 피팅 결과를 보여준다.
도 12는, 불규칙한 색상을 가지는 프로젝터 스크린 (도 12a)에 대하여 실험한 스크린의 보정 결과들을 보여준다.
도 13은, 특정 입력 영상(원 영상)의 색 분포(점선으로 표시)와 스크린의 특성(색상)이 반영된 프로젝터 색역(실선으로 표시)을 보여준다.
도 14는, 크기가 200 × 150인 특정 입력 영상의 한 로우(row)에 대하여 크로미넌스 피팅 파라미터 s를 보여준다.
도 15는, DMD 소자의 구조(DLP는 이것이 촘촘하게 해상도 사이즈만큼 프로젝터에 배치된 것임)를 나타낸다.

이하, 첨부도면을 참조하면서, 본원발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 동일구성에 의해 동일기능을 가지는 부분은, 도면이 달라지더라도 동일부호를 유지함으로써, 그 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다. 그리고 연결된다 함은, 중간에 매체를 통해 연결되는 것을 포함한다. 또한, 하나의 모듈이나 블럭은, 2 이상으로 분할되어 구성될 수도 있고, 2 이상의 모듈이나 블럭은, 하나로 합체될 수 있다. 또한, 본체에 구비되어도 좋고 서버에 구비되어도 좋은 경우가 있다.

하나의 반사체에 2 이상의 빛이 동시에 조사되면서 그 광량이 제어됨으로써, 다양한 시각효과를 내는 기술이 알려져 있다. 예컨대, 프로젝터를 사용한 영상의 디스플레이 분야의 연구를 들 수 있다.

프로젝터 영상 디스플레이의 이상적인 환경은, 암실에서 백색 스크린에 영상을 투영하는 것이다. 최근에는, 여기서 벗어나서, 다양한 환경, 예컨대 백색 스크린이 아닌 벽이나 벽지, 건물벽, 종이 등에 투영하거나, 스크린이라도 다양한 색상이 존재하는 스크린, 또는 커튼처럼 굴곡이 있는 면에 투영하는 등의 상황을 만들어간다. 이때, 투영된 영상은 원래 영상과는 달리, 기하학적 왜곡이나 밝기, 화질의 저하, 색 변형을 초래한다. 그래서, 경우에 따라서는, 투영된 영상이 원 영상에 가까워지도록, 자연스러운 영상으로 재현하기 위한 기술 개발이 필요하다.

스크린의 특성(컬러, 무늬 등)으로 인한 색의 왜곡을 보정하는 방법은, 최근 활발히 연구되는 분야이다. 스크린에 색상이 존재하면, 그 색상에 따라 재현된 색이 원 색상과 다르게 보이게 된다. 그 원인은, 스크린의 각 화소마다 색을 표현할 수 있는 범위, 즉 색역(色域; 색의 영역, gamut)이 다르기 때문이다. 따라서, 원 영상에 가까운 색 재현을 위한 다양한 색역 매핑(gamut mapping)법이 연구되고 있다. 색역 매핑이란, 서로 다른 장치간의 색역을 대응시키는 작업으로, 그 목적은 원본 영상과 유사한 칼라 특성을 갖는 출력 영상을 재현하고자 하는 것이다.

색역을 측정하기 위해서는, 먼저 어떠한 '색 공간'을 사용할 것인지 결정해야 한다. 일반적으로 많이 사용되는 색 공간으로는, CIEXYZ, CIELAB, CIELUV 등이 있다.

<색공간>

색 공간에 대한 설명을 통해, 기본적인 색의 특성을 이해하는데 도움이 될 수가 있다.

사람 눈의 망막에는, 색 인식에 관련된 세 종류의 원추 세포가 있으며, 망막 이후의 과정에서도 세 종류의 신호가 만들어진다는 것이 알려져 있다. 따라서, 컬러비젼(Color vision)은, 기본적으로 세 개의 변수를 갖게 되어, 색 공간은 3차원으로 정의된다. CIE 시스템도, 색 정보를 나타내기 위해 세 가지 숫자를 사용하는데, 식 1로부터 계산되는 3자극치(tristimulus value)인 X, Y, Z 값으로 색을 표기하는 시스템을 CIEXYZ시스템이라고 한다.

일반적으로 색은, X, Y, Z의 3차원으로 표현하지만, 이를 노멀라이즈(normalize)하여 (x, y, z)를 정의하고, 크로마티시티(chromaticity; 색도(色度)) x와 y로 나타낼 수 있다. (x, y, z)는 3자극치의 합으로 노멀라이즈된 값으로서, 모든 색에 대하여 x + y + z = 1의 관계가 성립하므로, x, y 그리고 z의 세 개의 파라미터 중 x, y 두 개만으로 z에 대한 정보까지 나타낼 수 있다.

도 1a 및 도 1b는, 크로마티시티 다이어그램이다. 도 1a와 같이, x와 y 좌표만을 사용해 나타낸 그래프를, x, y 크로마티시티 다이어그램이라 한다. 그러나 x, y 크로마티시티 다이어그램은, 좌표 상에서의 색상 거리가 사람이 인지하는 색상 차이와 비례하지 않는다는 단점이 있다. 이 단점을 보완하기 위해 만들어진 것이 CIE 1976 유니폼 크로마티시티 스케일(scale) 다이어그램(CIE 1976 UCS diagram)이다. 도 1b에서 보이는 u', v'의 계산식은 다음과 같다.

지금까지 설명한 크로마티시티 다이어그램은, 절대적인 수치가 아닌 3자극치들간의 비율만을 고려한 것으로서, 같은 휘도 값을 갖는 색들에 대해서만 적용이 가능하다. 따라서 이 단점을 보완하기 위하여, 1976년 CIE는, CIELAB, CIELUV의 색 공간을 추천하였다. 이 색 공간들은, 사람이 인지하는 감각의 크기와 컬러 좌표계 상의 거리가 일치되도록 만들어졌다.

<프로젝터의 특성>

프로젝터는, 빛을 이용하여 렌즈를 통해 스크린 위에 영상을 확대 투영하는 장비이다. 프로젝터를 사용하여 영상을 투영할 때, 프로젝터 광원의 특성에 따라 원 영상의 밝기와 색이 다르게 나타난다.

일반적으로 프로젝터의 렌즈를 통해 빛이 나오는 경우, 렌즈의 중심부가 가장 밝고, 주변으로 갈수록 빛의 양이 작아져 어두워지는 현상이 나타난다. 도 2는, 한 대의 프로젝터를 통해 나타나는 밝기 차이를 보여준다. 이처럼 주변부의 광량 저하로 중심에서 멀어질수록 밝기가 작아지는 현상을, 비네팅(vignetting) 현상이라 한다. 식 3은, 비네팅 현상을 모델링한 식을 나타낸다. 렌즈의 중심으로부터 거리가 멀어질수록, 비네팅 함수 M(r) 값이 감소하고, 이 값이 이상적인 영상에 곱해져서 어두워지게 된다.

<장치독립적 색 분석>

대부분의 디스플레이 장치는, RGB의 3원색을 이용하여 영상을 표현하고 있으므로, RGB 좌표계를 기본 좌표계로 사용한다. 하지만, RGB 값은 장치 의존적이기 때문에, 장치 독립적인 차원에서의 색 분석이 필요하다. 따라서 프로젝터의 색 특성을 분석하기 위해서는, RGB 좌표계에서 표준 좌표계인 CIEXYZ 좌표계로 변환하여야 한다.

이처럼 RGB 색공간에서 CIEXYZ 혹은 CIELAB 등의 장치 독립적인 색 공간으로의 변환은, 프로젝터의 장치 특성화 과정을 통하여 이루어진다. 프로젝터의 장치 특성화란, 프로젝터의 입력 RGB값과 출력으로 나오는 표준 색자극 사이의 관계를 도출하는 것을 말한다. 이 과정은, 많은 양의 데이터를 직접 측정하여 얻은 LUT (lookup table)을 이용하거나, GOG나 S-curve같은 기존의 모델링된 함수를 이용할 수 있다. GOG 모델은, CRT를 특성화하기 위해 CRT의 전기-빛 입출력 곡선의 지수적인 특징을 모델링한 함수이다. S-curve 모델은, 전기-빛 입출력 곡선을 GOG 모델의 지수형태가 아닌 S자 형으로 모델링한 식으로, LCD 특성화 기법에 많이 사용되며, 디지털 카메라와 하이 다이나믹 렌지 이미징(high dynamic range imaging) 기법을 사용한 방법도 사용된다. 프로젝터의 RGB 출력이 상호 독립이고, 빛의 3원색을 가정 했을 때, 일반적으로 CIEXYZ 공간에서의 프로젝터 출력과 입력 사이의 관계는, 다음과 같이 나타낼 수 있다.

식 4는, CRT를 기반으로 모델링한 식이다. CRT뿐만 아니라 현재 많이 사용되는 프로젝터로는, LCD 프로젝터와 DLP(digital light processing) 프로젝터가 있다.

실제적으로 LCD 프로젝터는, 기존의 장치 특성화 방법의 적용이 가능하지만, DLP 프로젝터의 경우, 컬러 휠에 RGB 이외에 화이트 필터(white filter)가 첨가되기 때문에, 이를 고려한 기법이 적용되어야 하고, 그 방법은 상대적으로 복잡하다. 도 3a와 도 3b는, 표준색역과 DLP 프로젝터 색역을 나타낸다. 도 3b에서 알 수 있듯이, CIEXYZ 공간에서의 DLP 프로젝터의 색역은, 표준 색역인 도 3a와 비교 했을 때, RGB가 더해질수록 화이트(white)가 점점 증가하는 추세를 보인다. 이러한 이유로, 지금까지 연구된 대부분의 프로젝터 장치 특성화 기법은, LCD 혹은 CRT 프로젝터를 기반으로 연구되어 왔으며, 최근에 들어서 DLP 프로젝터나 다채널 디스플레이를 위한 장치 특성화 기법에 대한 연구가 진행되고 있다.

<DLP 프로젝터에 대한 설명>

DLP 프로젝터는, 미국의 텍사스 인스트루먼트(Texas Instrument)(TI)사가 개발한 도 15의 DMD(Digital Micromiror Device)칩을 사용한 새로운 투영방식의 프로젝터이며, DMD는 간단히 말해서, 미세 구동거울을 집적한 반도체 광스위치이다. SRAM(Static Random Access Memory)의 1 셀마다의 위에 형성된 16μm 크기의 각 알루미늄 미세거울은, 온/오프상태마다 ±10°의 경사를 갖는다. 바로 밑에 배치되어 있는 메모리의 정전계작용에 의해서 지주에 설치된 미세거울이 작동한다. 이 미세거울에 의하여 투사된 빛이 반사되어 나가거나 반사되지 않거나 하는 시간을 조절하여, 시간누적치에 해당되는 밝기만큼을 사람이 보게 되므로, 화면의 각 픽셀(pixel)당 밝음 어두움을 표시할 수가 있다.

컴포넌트와 같은 영상 입력 단자로 DVD, D-VHS 등의 영상 신호를 '입력'받으면, '신호 처리' 과정으로 넘어가게 된다. 여기서 입력 신호가 아날로그라면 디지털로 변환하는 과정을 거치며, DVI, SDI 단자로 받은 디지털 신호라면 바이패스한다.

그 다음, 신호는 영상을 다듬는 비디오 프로세서를 거쳐, 내부 스케일러(Scaler)로 보내진다. 여기서 패널 해상도에 맞게 영상을 스케일링한 후, DLP 프로세서로 보내져 DMD 칩이 해석할 수 있는 신호로 다시 한 번 인코딩을 거쳐 메모리에 저장된다. 같은 DMD 칩의 경우, 화질의 차가 대부분 이 '신호 처리'에서 나오기 때문에, 메이커의 노하우에 따른 차가 크게 드러나는 부분이다.

이 과정은 플레이어에서 보내온 정보와 함께 리얼 타임으로 처리되어야 한다. 이 신호 처리 과정이 조금만 늦어도 사운드와 화면이 어긋나는 립 싱크(lip sync) 현상이 일어나고, 화면이 부자연스러워진다.

신호 처리 과정을 마친 영상 정보는, 메모리 칩으로부터 매초 5만 회 이상의 속도로 DMD로 보내져, DMD의 마이크로 미러를 조정하게 된다. DMD칩은 일종의 광(光) 스위처라 할 수 있는데, DLP 프로세서가 미러에 전압을 걸어 On / Off 하면서 칩 윗면에는 흑백의 영상이 만들어진다. 여기에 램프의 빛을 반사시켜 컬러휠로 보내는 것이 '반사'의 과정이다. 미러의 구동속도는 약 10μs(1/100만분)로, 짧은 시간 내에 On / Off를 반복하면서 영상을 만들어낸다. 흑백의 표현은 일정 시간 동안 On 상태를 유지하면 100% 흑색을 만들어 내게 되는데, 보통 1/100초 정도면 100%의 흑색이나 백색을 얻어낼 수 있다고 한다. 그리하여 이 짧은 시간을 나누고 쪼개어, 흑백의 미묘한 계조를 만들어 낸다.

도 15는, DMD 소자의 구조(DLP는 이것이 촘촘하게 해상도 사이즈만큼 프로젝터에 배치된 것임)를 나타낸다.

DLP는 LCD방식과 비교했을 때, 다음과 같은 장점을 지닌다.

- 완전한 디지털 방식이므로 색 재현성이 좋음

- control ratio(조도비)가 상당히 높음. 따라서 동일한 밝기의 LCD 프로젝터와 비교했을 때, 밝고 선명하게 보임.

- D/A 변환이 불필요하기 때문에, 출력측에서의 노이즈의 영향이 없어, 화면상태가 매우 깨끗하고, 디지털 제어를 하는 소자이기 때문에, 부가적인 신호의 보정이 필요없이, 디지털신호를 원화면 그대로 완벽하게 재현할 수 있다.

- LCD 프로젝터에서는, 결정의 각도에 따른 편광의 투과율을 조절함으로써 빛의 투과율을 변화시키므로, 필연적으로 편광필터 등에 의해 발생하는 빛의 손실이 있으나, DLP 소자의 경우는, 이러한 빛의 손실이 없기 때문에, 보다 높은 광효율을 얻을 수 있다.

- 완전한 실리콘 디바이스이므로, 내구성이 뛰어나다. 1년 8시간 기준으로 10년간 수명 보장

- LCD 및 PDP에 비해서 소자의 작동속도가 빨라서, 동화상에서 보다 부드럽고 유연하게 재현된다.

<색역 매핑법>

프로젝터의 장치 특성화 과정과 입력 영상 값들의 장치 독립적 색 변환과정을 거치면, 입력 영상의 색과 프로젝터가 투영하는 출력 영상의 색을 대응시키기 위한, 색역 매핑을 적용한다. 도 4(색역의 불일치로 인한 색역 매핑의 필요성)를 보면, 원 장치의 색역과 재현될 장치의 색역이 불일치할 경우, 재현될 장치의 색역에서 벗어나는 색에 대한 색역 매핑 과정이 필요함을 알 수 있다. 색역 매핑의 목적은, 원본과 재현될 장치의 색역 사이의 크기(size), 모양(shape), 위치(position)의 어긋남을 적절한 매핑법을 통하여 의도되는 색으로 재현하는 것에 있다. 따라서 매핑 요소에 따라 다양한 매핑법이 연구되어 왔다.

매핑법은 크게, 매핑 유형에 따라 색역 절단과 색역 압축으로 나뉘고, 매핑 방향에 따라 크게 4가지 방법으로 나뉠 수 있다. 또한, 입력 영상에 대한 의존성에 따라, 영상독립 색역 매핑(content independent gamut mapping)과 영상의존 색역 매핑(content dependent gamut mapping)으로 나뉠 수 있다.

<매핑 유형에 따른 색역 매핑>

색역 절단과 색역 압축은 다음과 같다.

<색역 절단(gamut clipping)>

색역 절단이란, 색역 바깥의 색들을 좁은 색역 경계로 매핑시키는 방법을 말한다. 즉 재현되는 장치의 색역(재현 범위)을 벗어나는 색에 대해서만 보정을 하는 것이다. 이 방법은, 입력 영상의 값들 중에서 재현 장치의 색역 바깥에 존재하는 색이, 색역 경계의 어떤 위치로 갈 것인지를 정해야 한다. 가장 기본적인 방법으로는, 색차를 최소로 하는 점으로 매핑시키는 방법이 있다. 이 방법은, 재현되는 색역의 내부 영역의 색들은, 변화 없이 그대로 재현되기 때문에, 색역 바깥의 색을 경계로 매핑할 때, 비선형 매핑이 발생하게 된다. 이때, 재현되는 장치의 최대 경계로 색역 바깥의 색들이 매핑되므로, 그 장치의 최대 채도 값을 유지할 수 있는 장점이 있다.

<색역 압축(gamut compression)>

두 번째 유형은, 원본 색역 내부의 모든 색을 변화시킴으로써, 색역의 불일치로 생기는 차이를 전 범위로 분산시키는 색역 압축 방법이다. 이 방법은, 색역 차이가 크게 나타나는 경우 적용할 수 있다. 이 경우, 색역 절단 방법을 이용하면, 재현되는 색역 외부의 변화에 대한 정보를 상당량 잃어버리기 때문에, 자연스러운 결과 영상을 얻지 못하게 된다. 색역 압축 방법은, 그 방식에 따라 여러 가지 함수를 사용한다. 가장 일반적인 방법으로 선형 압축과 비선형 압축 방법이 있고, 비선형 압축에는, 감마 보정이나 몰핑(morphing)같은 방법을 사용할 수 있다. 도 5는, 여러 가지 압축 함수를 1차원에서 보여주고 있다.

<매핑 방향에 따른 색역 매핑>

색역 매핑법을 결정짓는 또 다른 요소로서, 도 6과 같이, 방향에 따른 색역 매핑법을 생각할 수 있다. 매핑법은, 매핑 방향에 따라 크게 4가지 방법으로 나뉠 수 있다.

첫째로, 휘도나 색상을 유지시키거나 채도와 색상을 일정하게 유지시키는 방향으로 매핑하는 방법(도 6a, 휘도값을 유지한 채로 매핑)이 있다. 이 방법은 색의 3요소인 휘도, 색(색상), 채도 중 하나의 요소만을 변화시키는 방법으로서, 색 공간 상에서 인접한 부분 사이에 부드러운 변화를 주지 못하는 단점이 있다.

따라서, 두 가지 요소를 동시에 변화시키는 매핑법을 도 6b(특정 점을 향한 매핑)에서 볼 수 있다. 이 방법은, 휘도의 중간 값으로 방향을 정하거나 혹은 정해진 휘도 값으로 색역을 매핑시키는 방법을 의미한다. 그러나 휘도 값의 중심점으로 매핑을 하게 되면, 밝은 부분의 색의 밝기는 매핑 이후 감소하고, 반대로 어두운 영역에 있는 색의 밝기는 증가하기 때문에, 재현된 영상의 대비(contrast)가 낮아지는 결과를 초래하게 된다.

마지막으로 도 6c(가장 가까운 색으로의 매핑)에서 보여주듯이, 재현되는 색역의 가장 가까운 색으로 매핑 방향을 정하는 방법이 존재한다.

<입력 영상에 의존한 프로젝터의 색역 매핑법>

색역 매핑법은, 입력 영상에 따라, 영상독립 색역 매핑(content independent gamut mapping)과 영상의존 색역 매핑(content dependent gamut mapping)으로도 나뉠 수 있다.

영상독립 색역 매핑은, 기존에 많이 연구되어 온 방법으로서, 원본 장치의 색역과 재현될 장치의 색역 사이의 매핑을 뜻한다. 두 장치간의 색역만을 고려하기 때문에, 입력 영상의 색에 따라 인간 시각적인 순응을 고려할 수 없는 단점이 있다.

따라서 최근 영상의존 매핑법에 대한 연구가 시작되고 있으며, 이 방법은, 주어진 입력 영상의 색역과 재현될 장치의 색역간 매핑을 의미한다. 따라서 입력 영상에 의존한 적응적인 색역 매핑이 가능하다. 예컨대 애쉬다운(Ashdown) 등이 제안한 영상의존 색역 매핑법을 설명한다. 이 방법은, 도 7에서 보여주는 프레임워크를 갖는다. 입력 영상의 값들을 장치 독립적 CIELUV 색 공간의 값들로 변환한 후, 색역 매핑을 시작한다. 기존의 방법과는 달리, 재현될 u, v 값이 가질 수 있는 휘도 값의 상한과 하한을 정의하고, 공간 영역에서의 부드러운 밝기 변화를 기대할 수 있다.

즉, 입력 영상에 의존하여, 공간적으로 균일한 크로미넌스(chrominance) 변환과 공간적으로 변화하는 루미넌스(luminance) 변환을 사용한 보정법이다. 이 방법은, 입력 영상에 따라서 적응적인 색역 매핑이 가능하고, 공간적으로 달라지는 밝기 변환을 적용함으로써, 투영된 영상의 비균일한 밝기 차이를 효과적으로 줄일 수 있다.

이하, 도 7의 플로우를 따라 상세히 설명한다.

첫 번째 단계는, 입력 영상의 RGB값을 선형화한 후, 장치 독립적인 CIELUV 색 공간의 값인 (L₀, u₀, v₀)로 변환하는 과정이다. 여기서 선형화된 RGB값이란, 프로젝터의 장치 특성화 과정을 거친 출력 값을 의미한다. 도 8은, 애쉬다운(Ashdown) 등이 사용한 프로젝터의 RGB 채널이 가지는 입력 값과 출력 값 사이의 관계를 보여준다. 입력 영상의 선형화된 (R', G', B') 값들로부터 원하는 (L₀, u₀, v₀)를 얻는 과정은 다음과 같다. 식 5는, 입력 영상을 색역을 sRGB로 가정했을 때, 선형화된 RGB값과 CIEXYZ값 사이의 관계를 보여준다. XYZ 값들로부터 CIELUV 색 공간으로 표준 변환을 적용하는 과정은 식 6과 같다. 여기서 루미넌스(luminance)는, 일반적인 [0, 100] 사이의 값이 아니고, [0, 1]의 범위를 갖는다.

다음 단계인 크로미넌스 피팅(chrominance fitting)을 수행하기 위해서, 프로젝터의 각 화소마다 재현할 수 있는 색역을 2차원으로 프로젝션한다. 도 9는, 한 화소에 해당하는 CIELUV 공간에서의 프로젝터 색역을 휘도 값이 0인 평면으로 프로젝션한 결과를 보여준다. 각 화소에서의 색역의 경계선은, 도 9에서 삼각형으로 표기하고 있는 레드(red), 옐로(yellow), 그린(green), 사이언(cyan), 블루(blue), 마젠타(magenta)를 잇는 6개의 선으로 정의되고, 색역 내부의 흰 삼각형은, 화이트 포인트(white point)를 나타낸다. 재현될 크로미넌스와 원본 크로미넌스의 관계는, 식 7과 같이 공간적으로 유니폼한 선형 변환식으로 정의할 수 있다.

2차원 색역의 경계선을 결정하는 식을 (l_a, g_b, e_c)^x이라 하고, la,^2,la² =1 으로 노멀라이즈(normalize)되었다고 가정하면, (l_a,,l_b,,l_c)^T값과 경계선 사이의 거리는, l_a u₀ + b v₀ + l_c 가 된다. 또한, 변환된 크로미넌스, 즉 (u}1, v₁)과 색역의 경계선과의 거리는 l_a(u₀s + a) + l_b(v₀s + b) + l_c이다. 이때, 크로미넌스의 위치가 색역 내부에 존재한다면, 경계선 사이의 거리는 음의 값을 가지고, 색역 외부에 위치한다면, 양의 값을 갖도록 (l_a,,l_b,,l_c)^T의 부호를 정한다. 식 7에서의 파라미터 s, a, b 값을 구하기 위해, 식 8과 같은 에러(error) 함수를 정의한다..

식 8의 첫 번째 항(term)은, 재현될 색역이 큰 범위를 갖도록 조절하고, 두 번째 항은, 원본 화이트 포인트(white point)로부터 벗어나는 것을 경계하며, 마지막 부분은, 재현될 색의 외부에서 (v₁, v₁)이 생성되는 것을 방지한다. 이들 사이에 적절한 가중치를 주는 상수인 (c₁, c₂, c₃)는 경험적으로 구하며, 본 발명에서는, c₁ = 3, c₂ = 20, c₃ = 4 값을 사용하고 있다.

이 단계의 마지막 과정으로, 뉴튼(Newton) 방법을 이용하여 E를 최소화하는 [abc]^T값을 구하고, 재현될 색 (v₁, v₁)을 얻는다. 이러한 방법으로 재현될 영상의 (v₁, v₁)이 정해지게 되면, 각 화소마다 그에 해당하는 (v₁, v₁)에서 프로젝터가 나타낼 수 있는 최대 루미넌스와 최소 루미넌스를 구할 수 있다. 이 값을 (G_h, G_l)이라 정의한다. 따라서 각 화소에서의 재현될 루미넌스 L₁은, G_h와 G_l 사이의 값을 가지게 된다. (G_h, G_l)을 구하기 위해, 먼저 프로젝터의 색역을 위에서 바라본 색역과 밑에서 바라본 색역으로 나누어 생각한다. G_h는, 도 10(보는 방향에 따른 프로젝터 색역)의 (a)에서 보인 바와 같이, 위에서 바라본 색역으로부터 구할 수 있고, G_l은, 아래에서 바라본 색역으로부터 구할 수 있다.

이들 색역에 대하여 도 10에서 보여지는 것처럼, 위에서 바라본 색역의 경우는 화이트 포인트(white point)를 중심으로, 아래서 바라보는 경우는 블랙 포인터(black point)를 중심으로, 각각 6개의 삼각형으로 나뉜다. 그리고 전체 12개의 삼각형 중에서 (u}1, v1)을 포함하는 삼각형을 찾아, 선형 보간법을 사용하여, 원하는 (G_h, G_l)을 얻을 수 있다. 이때, 색역을 벗어나는 경우에는, 가장 가까운 경계선의 값으로 정한다.

다음 단계로, 루미넌스 피팅(luminance fitting) 과정에 들어간다. 입력 영상의 휘도 값인 L₀와 재현될 색의 휘도 값 L₁ 사이의 관계식은 다음과 같다.

식 9의 원본 루미넌스 L₀는, 공간적으로 변하는 F_h와 F_l 사이의 선형 보간에 의해 재현될 루미넌스 L₁으로 변환한다. 이 단계에서도, 크로미넌스 피팅 과정과 마찬가지로 에러 함수를 식 10과 같이 정의한다.

식 11의 값들은, 유니포미티(uniformity), 개멋(gamut), 익스텐트(extent), 데비에이션(deviation)을 고려해주는 특성들이다. 따라서 식 10은, 이들 네 가지 특성을 가지는 함수의 적절한 조합으로 나타낸 식이 된다. 이들 각각의 특성을 살펴보면 다음과 같다.

첫 번째 s값은, 유니포미티(uniformity)를 의미하고, 공간 영역에서의 부드러운 루미넌스(luminance)의 변화를 유도한다.

두 번째 항인 r은 재현될 루미넌스 값이 (G_h, G_l) 안에 존재하면 0이 되고, 바깥으로 갈수록 쿼드라틱(quadratic)하게 증가시킴으로써, L₁이 재현될 색역의 바깥으로 이탈하는 것을 막아준다. t와 w는 순서대로, 색역의 데비에이션(deviation), 익스텐트(extent)를 고려해주는 부분이다. t는 F_h이 1, F_l이 0이 되면 오차가 0이고, 그 값에서 멀어질수록 에러 값을 증가시킨다. 마지막 w는, 색역의 다이나믹 렌지(dynamic range)를 결정하는 부분으로서, F_l이 F_h값으로 근접하는 것을 억제하여, 재현될 루미넌스의 범위가 작아지는 것을 막아준다.

식 12는, 루미넌스 피팅 파라미터 F_h과 F_l을 구하기 위해 에러 함수 e를 각각 F_h과 F_l에 대해 편미분한 후, 그 값이 0이 되는 (F_h, F_l)을 나타낸 이터러티브(iterative) 식이다.

￣가 붙은 F_h와 ￣가 붙은 F_l은, 로컬(local) 평균한 결과이고, 사용된 로컬 평균 필터는 아래 식과 같다.

(F_h, F_l)의 초기값으로 각각 1과 0을 설정하고, 가중치 상수 d₁, d₂, d₃, d₄ 는 경험적으로 구했으며, 그 값은 d₁ = 0.01, d₂ = 0.001, d₃ = 0.001, d₄ = 6이다.

도 11은, 1차원 입력 밝기에 대한 간단한 루미넌스 피팅 결과를 보여준다. 도 11a의 입력 휘도 값이 도 11b의 상한과 하한에 의해 도 11c와 같이 매핑된 것을 알 수 있다. 도 11c에서 점선은, F_h와 F_l을 나타낸다. 이 그림에서도 알 수 있듯이, 이 방법은 (G_h, G_l)의 영향을 많이 받아, 원래 영상의 밝기 경향을 잃을 수 있다는 단점이 있다. 마지막 단계는, 재현될 프로젝터의 입력으로 들어갈 컴펜세이션(compensation) 영상을 구하는 단계로서, 이전 단계들에서 얻은 (L₁, u₁, v₁)을 입력 (R₁, G₁, B₁)으로 바꾸는 과정이다. 이 과정은, 1단계에서의 장치 특성화 과정에서 얻은 변환을 역으로 수행한다.

도 12는, 불규칙한 색상을 가지는 프로젝터 스크린 (도 12a)에 대하여 실험한 스크린의 보정 결과들을 보여준다. 입력 영상을 프로세싱(processing) 과정 없이 스크린에 그대로 투사하면, 도 12b와 같이 원하지 않는 아티팩트(artifact)들이 보이게 된다. 도 12c는, 크로미넌스와 루미넌스 피팅 과정을 수행하고, 획득한 보정된 입력 영상을 보여주고, 이 영상을 스크린에 투사하게 되면, 도 12d와 같이 시각적으로 자연스러운 영상을 얻을 수 있다.

<입력 영상과 스크린 특성을 고려한　프로젝터 색 보정 방법>

위에서 소개한 내용은, 주어진 입력 영상에 따라 공간적으로 유니폼한 크로미넌스 변환과 공간적으로 넌 유니폼(non-uniform)한 루미넌스 변환을 정의하고, 이를 적용하는 방법이다. 이 방법은, 색 보정 방법에 있어서 큰 단점을 가지고 있다. 입력 영상의 색을 스크린의 각 화소가 가지는 색역들의 공통 영역으로 매핑하는 방법이기 때문에, 표현할 수 있는 색의 범위가 최소한의 범위로 줄어들게 된다.

그 예를 도 13의 간단한 그림을 통해 보면, 도 13은, 특정 입력 영상(원 영상)의 색 분포(점선으로 표시)와 스크린의 특성(색상)이 반영된 프로젝터 색역(실선으로 표시)을 보여준다. 그림에서 알 수 있듯이, 원 영상의 색역이 프로젝터의 색역을 벗어나고 있으므로, 색역 매핑 과정이 필요하다. 상기 설명한 방법을 이 영상에 적용하게 되면, 원 영상의 색역이 스크린의 각 화소가 표현할 수 있는 색역들의 공통된 영역(사선으로 표시)으로 매핑된다. 즉, 가로선으로 표시된 영역과 세로 선으로 표시된 영역의 색을 표현할 수 있음에도 불구하고, 스크린의 모든 화소가 가지는 공통 색역으로 매핑함으로써, 재현할 수 있는 색이 크게 줄어들게 된다.

따라서 이를 보안하기 위하여, 재현될 영상의 색역을 확장하여 개선된 영상을 얻는 방법에 대해 설명하면 아래와 같다.

기존의 장치 특성화 기법에 대한 연구들은 대부분, LCD 혹은 CRT 프로젝터를 기반으로 진행되어 왔다. 따라서 RGB채널간의 간섭을 고려함으로써 DLP 프로젝터의 화이트 인헨스먼트(white enhancement) 현상을 감소시키는 장치 특성화 기법에 대하여 설명함으로써, 본 발명의 따르는 프로젝터의 색역을 조정할 수 있게 된다. 먼저, 프로젝터를 통해 포화(saturate)된 레드(red), 그린(green), 블루(blue), 사이언(cyan), 마젠타(magenta), 옐로(yellow), 블랙(black) 그리고 화이트(white) 영상을 포함한 유니폼(uniform) 영상들을 투영한다.

데베벡(Debevec) 등이 1997년 제안한 방법을 이용하여, 디지털 카메라로 투영된 영상들을 노출 시간을 달리하여 사진을 여러 장 찍은 후, 스크린의 각 화소에서 그에 해당하는 밝기 값을 얻는다. 다음 과정으로 일반적으로 많이 사용하는 색 측정 기기인 컬러리미터(colorimeter) 혹은 크로마미터(chromameter)를 이용하여, 프로젝터의 장치 독립적인 XYZ값을 측정한다. 따라서 식 14와 같이, 각 화소에서의 밝기 값, 즉 카메라로 측정한 RGB값과, 크로마미터로 측정한 XYZ값 사이의 변환 행렬 M을 얻을 수 있다. 행렬 M은, 스크린의 각 화소마다 다른 값을 가진다.

식 14는, 상호 간섭이 고려된 RGB값으로부터 XYZ값을 구하는 변환 과정을 보여준다. 따라서 그 반대 과정으로 XYZ로부터 상호 간섭이 있는 RGB값을 식 14의 역 변환을 이용하여 구하게 되면, 이 값들을 기존의 상호 독립을 가정하는 RGB, 즉 입력 RGB값으로 구하는 변환식이 필요하다. 식 15는, 상호 독립적인 RGB 신호와 측정한 RGB 신호간의 변환 관계를 보여준다. 여기서 행렬 C는, 각 채널 간의 상호 간섭을 나타낸다.

이와 같이, 데베벡(Debevec) 방법을 사용하여, 디지털 카메라로 찍은 영상으로부터 선형화된 RGB 값을 직접 얻을 수 있고, 식 14로부터 장치 독립적 XYZ값을 구할 수 있다. 주어진 XYZ값에 대해서는 식 14의 역변환으로 선형화된 RGB 값을 구하고, 식 15의 역변환으로부터 상호 독립적인 입력 RGB값을 획득한다.

애쉬다운(Ashdown) 등이 제안한 색 보정 방법은, CIELUV의 uv 색 공간에서 입력 영상의 전체 화소에 대하여 선형 변환 식을 적용하기 때문에, 스크린의 각 화소마다 크로미넌스 피팅 파라미터가 동일한 값을 가지게 된다. 이 방법은, 원본 색역을 재현될 프로젝터 각 화소의 공통 색역으로 압축하는 방법으로서, 공통 영역의 최소 범위만을 사용하기 때문에, 표현할 수 있는 색이 크게 감소하게 된다. 따라서 재현될 영상의 색을 보다 향상시키기 위해서는, 각 화소에서 표현할 수 있는 색상을 최대한 표현하고, 이를 위치에 따라서 서서히 변화시키는 방법을 생각할 수 있다. 여기서는, 입력 영상과 스크린의 공간특성을 이용하여, 적응적인 색 보정 방법을 제공한다. 제안된 방법에서는, 먼저, 입력 영상의 (u₀, v₀)를 각 화소가 나타낼 수 있는 색역에 매핑시킨다. 따라서 각 화소마다 크로미넌스 피팅 파라미터를 다르게 구함으로써, 재현될 색의 색역을 확장시킬 수 있다. 그러나 이로부터 얻은 (u₁, v₁)은, 각 색역마다 uv 색공간에서 독립적으로 s, a, b를 구했기 때문에, 공간적으로 급격하게 변할 수 있다. 따라서 다음 단계로 공간 영역에서 크로미넌스 피팅 파라미터를 완만히 변화시킴으로써, 스크린과 입력 영상의 특성을 모두 고려한, 적응적인 색 향상 보정 방법이 제공된다.

도 14는, 크기가 200 × 150인 특정 입력 영상의 한 로우(row)에 대하여 크로미넌스 피팅 파라미터 s를 보여준다. 그림에서도 알 수 있듯이, 애쉬다운(Ashdown) 등이 제안한 글로벌(global) s는, 원본 영상의 (u,v) 값을 크게 감소시킨다. 반면에 제안된 방법을 적용하여 스크린의 각 화소마다 다른 크로미넌스 피팅 파라미터를 얻은 후, 공간적으로 스무딩(smoothing)을 시켜준 결과, 넓은 색의 표현이 가능하게 되었다. 스무딩 필터로는, 가우시안 마스크(gaussian mask)를 사용하였고, 그 식은 다음과 같다.

i,j는 이미지 포지션(image position)을 나타내고, k는 0.93을 사용하였다. 최종적으로 스무딩된 s'값은, 글로벌 s보다 큰 값을 가진다. 이처럼 본 발명에서 제안하는 방법은, 각 화소마다 다른 크로미넌스 피팅 파라미터를 구하여, 재현될 프로젝터의 색역을 넓히고, 이를 공간 영역에서 완만히 변화하도록 스무딩시킴으로써, 스크린과 입력 영상에 적응적인 향상된 화질의 결과 영상을 기대할 수 있다. 마지막으로 앞에서 소개한 방법과 동일하게 루미넌스 피팅을 한 후, 최종적으로 얻은 (L₁, u₁, v₁)을 입력 (R₁, G₁, B₁)으로 바꾸어 준다. 이 과정에서 앞서 설명한 장치 특성화기법인 식 14와 식 15의 역 과정을 수행한다.

<LED의 보정>

LED전광판은, 시스템을 구성하고 있는 하드웨어와 전광판에 데이터를 다운로딩하기 위한 소프트웨어로 구성되어 있다. 하드웨어는, 저장장치, 제어장치, 출력장치로 구성되며, 저장장치는, 플래시(Flash) 메모리를 사용하여, 출고 당시 데이터를 입력하거나 리모컨, PC를 이용하여 새로운 데이터를 갱신한다. 제어장치는, 마이크로 컨트롤러와 I/O포트 확장장치 및 주변장치로 구성된다. 출력장치는, LED, 시프트 레지스터, 래치로 구성된 도트 매트릭스(Dot Matrix)이고, 제어장치에서 플래시 메모리로부터 읽은 데이터를, 일정한 방식에 의하여 순차적으로 텍스트나 이미지를 표출하게 된다.

LED전광판의 경우, TV의 화소(DOT)와 동일한 구성으로 제작되며, 하나의 하우징에 조합되어, 필요에 따라 직병렬로 연결하여 구성된다. R, G, B LED로 조합된 1개의 부품을 픽셀이라고 하며, 눈의 착시현상을 이용한다. 보통 PC나 TV모니터는, 1초에 60번 정도 화면을 갱신하며, 60번 정도 표시함으로써, 사람의 눈은 깜빡임을 느끼지 못하고, 연속된 그림으로 인식하게 된다.

이상, 특정 실시예에 근거하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한하는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 범위 내에서 이루어진 변형, 변경, 개량은 모두, 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은, 빙판 디스플레이 제어방법 및 장치의 산업에 이용될 수 있다.

c*: 크로마
L*: 루미넌스

Claims (2)

1. 빙판 상에 행하여지는 디스플레이인 빙판 디스플레이를 제어하는 방법으로서,
   1. 빙상에 비치는 프로젝터의 영상보정을 위한 색역 조정
   2. 빙면 하부의 LED 전광판 점등에 따른 밝기 측정
   3. 조명 투사에 따른 밝기 측정
   4. 이후 빙면 하부의 LED와 조명, 프로젝터의 밝기를 비교
   5. 투사되는 광원의 종류가 어느 것이 휘도가 높은지 판단하여 이에 따라 보정을 수행
   의 단계를 수행하고,
   1) LED와 프로젝터 사이에서
   a) LED의 밝기가 밝은 경우
   LED에 공급되는 전력을 낮추거나 펄스폭을 줄여 휘도를 낮추고,
   DLP프로젝터의 경우, 빙상 위에 나타나는 LED의 밝기를 조도계와 같은 장치를 통해 확인하고 DLP의 밝기보다 큰 경우 DLP에 장착된 DMD칩(Digital Micromiror Device)에 부착된 미세거울을 작동하여 투사된 빛이 반사되는 시간을 증가시킴으로써, 프로젝터를 통해 투사되는 각 픽셀(pixel) 당 명도를 증가(밝게)시키도록 하고,
   b) 프로젝터의 밝기가 밝은 경우
   프로젝터의 명도를 추가하고,
   DLP프로젝터의 경우, DMD칩(Digital Micromirror Device)에 부착된 미세거울을 작동하여 투사된 빛이 반사되어 나가는 시간을 줄임으로써, 시간누적치에 해당되는 밝기를 감소(어둡게)시키고,
   2) 조명과 프로젝터 사이에서
   a) 조명이 비치는 부분에는,
   조명에 의해 조사되는 부분이 밝아짐에 따라 상대적으로 프로젝터 영상의 선명도가 감소하게 되므로, 이를 보정하기 위해 프로젝터의 콘트라스트(contrast)값을 증가시키고,
   DLP프로젝터의 경우, 이를 위해 LED의 경우와 마찬가지로 DMD에서 반사되는 시간을 증가시켜 DLP프로젝터를 통해 투사되는 영상의 명도를 증가시키고,
   b) 조명이 비치지 않는 부분에는,
   조명이 비친 부분(콘트라스트 증가부분)과의 차이를 거리에 따라 점차 보정하고,
   DLP프로젝터의 경우, 영상과 조명이 가까운 부분은 조명의 밝기에 의하여 영상의 명도를 증가시켜야 하지만, 조명에서 점차 멀어지는 경우(조명의 경우 대부분 원형으로 투사되므로 이에 대한 거리와 넓이는 광원과 투사되는 빙판과의 거리 및 광원의 투사각을 계산함으로써 손쉽게 계산할 수가 있음), 이를 거리의 제곱에 반비례하는 것으로 계산하여, 명도를 점차 감소화하여 컬러휠로 보내고,
   3) 조명과 LED 사이에서
   a) 조명이 비치는 부분에는,
   LED의 해상도 및 색감이 떨어지게 되므로, 모듈에 대한 DICT(Dynamic Image Correction Technology) 주 제어장치를 통한 듀얼스캔방식으로 LED 이미지영상 처리하고,
   b) 조명이 비치지 않는 부분에는,
   AFT(Auto Fine Tuning) 방식을 이용하여, 전광판 영상 화질을 개선함
   을 특징으로 하는 빙판 디스플레이 제어방법.
2. 삭제

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