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문제 정의
- 본 논문에서는 LCD 및 PDP 디스플레이 장치에 대해 동일한 입력 영상 신호에 대해 일정한 색을 재현하는 기법을 제안한다. 먼저 각 디스플레이 장치의 구동 신호와 표준 색 자극치값과의 관계를 alternate GOG 모델을 적용하여 모델링 한다.
제안 방법
- 사용된 특성화 모델은 GOG 모델과 9개 채널에 기반한 alternate GOG 모델이다. Alternate GOG 모델을 사용하여 디스플레이 장치의 특성화를 수행한. 결과, 기존의 방법에 비하여 평균 및 최대 색차가 감소함을 알 수 있다.
- 그래서 본 연구에서는 DTV의 동영상에 효과적으로 적용하기 위해, 색역의 경계값 설정 및 연산이 복잡한 CIELAB 색 공간 대신에 상대적으로 간단한 CExy 색공간에서의 색역 사상 기법을 도출 하였으며, 색역 외부의 값을 색역의 경계값으로 사상하는 색역 절단 방법을 적용하였다. 즉 xy 색도도에서 색상은 일정하게 유지하면서, 최대 채도 영역으로 절단하는 색역 사상 기법을 적용하였다.
- 각 칼라 장치에 의존적인 RGB나 CMY와 같은 신호를 사용해서는 cross-media간에 정확한 색을 표현하는데 '한계가 있다. 그래서 입력 신호(RGB)를 표준 색공간 좌표인 CIEXYZ값으로 변환하는 정방향 장치 특성화 과정을 수행한 뒤(XYZ), 인간 시각 특성 및 색역차이를 보상하여 최종적으로 출력 디스플레이 장치에 대응되는 표준 색 자극치값(X, YZ)을 도출한다. 마지막으로 이를 각 디스플레이 장치의 구동 신호로 변환하는 역방향 특성화 과정을 수행하여야 한다(R, G, B).
- 다양한 DTV용 디스플레이 장치에서 정확한 색 재현을 위해서 채널 독립적인 디스플레이 특성화 모델을 구현하였다. 또한 각 디스플레이 장치에서 최적의 색을 재현하기 위해서, 색역 사상 및 확장 기법을 적용하였다.
- 또한 각 디스플레이 장치에서 최적의 색을 재현하기 위해서, 색역 사상 및 확장 기법을 적용하였다. 제안된 디스플레이 장치 특성화 기법 및 색 관리 시스템을 DTV용 디스플레이 장치에 적용함으로써 디스플레이 장치간 색 표현의 신뢰도를 확보할 수 있다.
- 다음으로 입력 HDTV 방송 신호의 기준 백색점과 디스플레이 장치의 기준 백색점의 차이를 보상하기 위해서 Bradford 색 순응 변환모델을 사용한다. 또한 입력 신호와 출력 디스플레이장치의 색역의 차를 고려하기 위해, 휘도와 색상은 일정하게 유지하면서 xy 색도도상에서 채도값을 입력 및 출력 색역의 비율에 따라 조정하는 기법을 제안한다. 이러한 색 운영 시스템을 최종적으로는 입력 대 출력의 변환 매트릭스로 구현하는 기법을 제안한다.
- 입력 DTV 방송 신호에 대해서, LCD 및 PDP 장치에 대해서 색 순응 변환과 색역 사상 및 색역 확장을 수행하여 각 디스플레이 장치에 최적의 결과를 도줄하였다. 먼저 임의로 추출된 샘플 패치에 대해서 균일한색 재현을 위한 실험을 수행 하였다.
- 본 논문에서 적용된 색역 확장 기법은 전술된 색 역사상 기법에 기반을 두어 xy 색도도상에서 수행된다. 색역 사상 기법과 유사한 방법으로 기준 백색점을 기준으로 입력 색 자극값을 입력 신호와 출력 디스플레이장치의 색역 크기값의 비로 확장하였다.
- 즉 입력 신호 색역의 특정 영역에서만 색역 확장을 수행하고, 공통의 영역은 색역확장의 변화를 인가하지 않아야 디스플레이 장치간 일정한 색 재현이 가능하다. 실험에서는 입력 신호 색역 크기의 80%에 해당하는 영역을 공통 영역으로 설정하였다.
- 또한 입력 신호와 출력 디스플레이장치의 색역의 차를 고려하기 위해, 휘도와 색상은 일정하게 유지하면서 xy 색도도상에서 채도값을 입력 및 출력 색역의 비율에 따라 조정하는 기법을 제안한다. 이러한 색 운영 시스템을 최종적으로는 입력 대 출력의 변환 매트릭스로 구현하는 기법을 제안한다.
- 결과, 기존의 방법에 비하여 평균 및 최대 색차가 감소함을 알 수 있다. 입력 DTV 방송 신호에 대해서, LCD 및 PDP 장치에 대해서 색 순응 변환과 색역 사상 및 색역 확장을 수행하여 각 디스플레이 장치에 최적의 결과를 도줄하였다. 먼저 임의로 추출된 샘플 패치에 대해서 균일한색 재현을 위한 실험을 수행 하였다.
- 또한 각 디스플레이 장치에서 최적의 색을 재현하기 위해서, 색역 사상 및 확장 기법을 적용하였다. 제안된 디스플레이 장치 특성화 기법 및 색 관리 시스템을 DTV용 디스플레이 장치에 적용함으로써 디스플레이 장치간 색 표현의 신뢰도를 확보할 수 있다.
- 제안된 색 운영 시스템을 실제 디스플레이 장치에 적용하기 위해서 입력 신호와 출력 신호에 대한 선형 변환 매트릭스를 구현하였다. 그림 8에서 DTV 디스플레이 장치에 실제 적용될 변환 매트릭스 추출 과정을 보여 주고 있다.
- 즉 xy 색도도에서 색상은 일정하게 유지하면서, 최대 채도 영역으로 절단하는 색역 사상 기법을 적용하였다. xy 색도도상에서 장치의 백색점을 기준으로 직선을 연결하면 동일한 색상값이 유지될 수 있고, 최대 채도를 유지하게 하기 위하여 색역 밖의 임의의 점과 장치의 백색점을 연결하는 선과 장치의 색역 경계
- LCD 및 PDP 디스플레이 장치에 대해 RGB값에 대한 CIEXYZ값의특성화 결과가 각각 표 2와 3에 나타나 있다. 특성화를 위해서 각 RGB 채널당 32개의 샘플 패치를 사용하였고, 이 값에 대한 특성화 오차와 임의의 216개의 패치에 대해, 입력 RGB값과 표준 색 자극치 CIEXYZ값과의 평균 색차 및 최대 색차를 비교하였다. 사용된 특성화 모델은 GOG 모델과 9개 채널에 기반한 alternate GOG 모델이다.
대상 데이터
- 다음으로 본 논문에서 대상으로 하는 입력 신호는 HDTV 표준 방송 입력 신호인 ITU.BT-709 신호이다. ITU.
- 디스플레이 장치의 채널 독립적인 특성화 모델을 LG 전자에 생산 중인 LCD(MW-30LZ10) 및 PDP (MN-42PZ40) 모델에 대해 적용하였다. LCD 및 PDP 디스플레이 장치에 대해 RGB값에 대한 CIEXYZ값의특성화 결과가 각각 표 2와 3에 나타나 있다.
- 특성화를 위해서 각 RGB 채널당 32개의 샘플 패치를 사용하였고, 이 값에 대한 특성화 오차와 임의의 216개의 패치에 대해, 입력 RGB값과 표준 색 자극치 CIEXYZ값과의 평균 색차 및 최대 색차를 비교하였다. 사용된 특성화 모델은 GOG 모델과 9개 채널에 기반한 alternate GOG 모델이다. Alternate GOG 모델을 사용하여 디스플레이 장치의 특성화를 수행한.
이론/모형
- 먼저 각 디스플레이 장치의 구동 신호와 표준 색 자극치값과의 관계를 alternate GOG 모델을 적용하여 모델링 한다. 다음으로 입력 HDTV 방송 신호의 기준 백색점과 디스플레이 장치의 기준 백색점의 차이를 보상하기 위해서 Bradford 색 순응 변환모델을 사용한다. 또한 입력 신호와 출력 디스플레이장치의 색역의 차를 고려하기 위해, 휘도와 색상은 일정하게 유지하면서 xy 색도도상에서 채도값을 입력 및 출력 색역의 비율에 따라 조정하는 기법을 제안한다.
- 9개 채널에 대해서 특성화 함수를 도출하기 때문에 채널의 간섭 및 모델링의 정확도를 더욱 향상할 수 있게 된다. 따라서 본 논문에서는 alternate GOG 모델을 각 DTV 디스플레이 장치 특성화 기법으로 사용하였다.
- 이다. 따라서 본 논문에서는 방송 신호의 경우 D65광원을 기준 백색점으로 설정하고 있고 디스플레이 장치는 9.000K 이상의 기준 백색점을 나타내므로, 백색점 변환을 위하여 Bradford 변환 모델을 사용하였다.
- 기법을 제안한다. 먼저 각 디스플레이 장치의 구동 신호와 표준 색 자극치값과의 관계를 alternate GOG 모델을 적용하여 모델링 한다. 다음으로 입력 HDTV 방송 신호의 기준 백색점과 디스플레이 장치의 기준 백색점의 차이를 보상하기 위해서 Bradford 색 순응 변환모델을 사용한다.
성능/효과
- 또한 디스플레이 장치에서 최적의 채도 향상값을 결정하는 것은 인간 시각 특성에 대해 다양한 실험을 통해 결정할 수 있을 것이다. 게다가 색 운영 시스템을 입력대 출력 신호의 변환 함수로 구현함으로써 하드웨어 설계의 복잡도를 감소할 수 있었다.
- Alternate GOG 모델을 사용하여 디스플레이 장치의 특성화를 수행한. 결과, 기존의 방법에 비하여 평균 및 최대 색차가 감소함을 알 수 있다. 입력 DTV 방송 신호에 대해서, LCD 및 PDP 장치에 대해서 색 순응 변환과 색역 사상 및 색역 확장을 수행하여 각 디스플레이 장치에 최적의 결과를 도줄하였다.
- '”] 그래서 최근 보급되고 있는 디스플레이 장치인 LCD, PDP등에 기존 GOG 모델을 적용하면, 특성화의 오차가 상대적으로 크게 발생된다. 이를 개선하여 기존 GOG 모델이 구동 신호 RGB 에 대응하는 휘도값으로만 모델링 하는 것을 확장한 9 개 채널에 기반을 둔 alternate GOG 모델이 제안되었다⑶ 이 모델은 구동신호 RGB에 대응하는 CIEXYZ값모두를 사용하여 모델링을 수행하기 때문에 모델링의 정확도를 향상할 수 있다. 9개 채널에 대해서 특성화 함수를 도출하기 때문에 채널의 간섭 및 모델링의 정확도를 더욱 향상할 수 있게 된다.
- 그림 10과 11의 (a)는 동일한 RGB 영상을 장치에 입력한 것이고, (b)는 제안된 방법이 적용된 결과이다. 제안된 방법이 적용됨으로써 공통색역 영역에서는 디스플레이 장치간 일정한 색이 표현되고, 채도가 높은 영역에서는 장치에 따라 최적의 색이 표현되게 하여 보다 향상된 결과를 얻을 수 있었다. 또한 디스플레이 장치에서 최적의 채도 향상값을 결정하는 것은 인간 시각 특성에 대해 다양한 실험을 통해 결정할 수 있을 것이다.
후속연구
- 제안된 방법이 적용됨으로써 공통색역 영역에서는 디스플레이 장치간 일정한 색이 표현되고, 채도가 높은 영역에서는 장치에 따라 최적의 색이 표현되게 하여 보다 향상된 결과를 얻을 수 있었다. 또한 디스플레이 장치에서 최적의 채도 향상값을 결정하는 것은 인간 시각 특성에 대해 다양한 실험을 통해 결정할 수 있을 것이다. 게다가 색 운영 시스템을 입력대 출력 신호의 변환 함수로 구현함으로써 하드웨어 설계의 복잡도를 감소할 수 있었다.
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