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문제 정의
- 고려하여 이루어진다. 이는 디스플레이의 패치는 단파장을 가지는 것이 아니라 광대역 스펙트럼 분포를 가지므로 단파장의 패치를 생성하지 못하고, 또한 휘도는 일정한 값을 유지를 한 채 디스플레이가 가지는 측정 상 동일한, 색 좌표를 가지는 패치에 대해 색상이 동양을 관찰하여 디스플레이에 적용하는 것이 본 논문의 목적이기 때문이다. 그러므로 인지되는 색상 매칭 실험을 위한 패치는 CELAB 공간에서 생성된다.
- 인지되는 색상 매칭 실험의 목적은 생성된 패치에 대하여 고휘도 디스플레이와 일반 휘도 디스플레이 간의 색상이 동양을 결정하는 것이다. 실험 방법은 휘도 차이가 나는 두 패치를 동시에 보면서 색상이동양을 결정하는 것으로 하였다可Ⅲ.
제안 방법
- 먼저, 디스플레이 패치의 어두운 부분에서 밝은 부분까지 밝기의 색상이동현상을 앍아내기 위해 디스플레이의 밝기 (lightness)의 값을 40, 60, 80의 3단계로 나누어 패치를 생성하여 관찰하였다. 각 밝기의 단계에서 동일한 간격을 갖도록 하는 색상 패치를 24개씩 생성하여 전체 색상에 대한 색상이동을 관찰할 수 있도록 하였다. 다음으로, 인지되는 색상 매칭 실험을 위하여, 고휘도 디스플레이와 일반 휘도를 가지는 디스플레이를 특성화 하여 입력에 대하여 정확한 색상 값을 표현하도록 하고, 암실에 설치하였다.
- 그러므로 두 디스플레이의 색을 인간 시각이 같게 인지하기 위해서 고휘도 디스플레이의 색상보정이 필요하다. 고휘도 디스플레이가 광대역 스펙트럼 분포를 가짐으로, 패치의 색상 값을 나타낼 수 있는 CIELAB에서 밝기와 채도는 고정을 한 뒤, 색상 값에 대한 패치를 생성하여 색상이동 현상을 조사하였다. 패치는 먼저 3단계의 밝기에서 밝기와 채도 값을 고정한 채 색상의 전 영역에서 동일한 색상 간격으로 생성되었다.
- 이때 CRT 영상의 휘도는 LCD 영상의 휘도의 1/4가 된다. 관찰자는 시각적으로 봤을 때 LCD의 두 개의 영상에서 어느 영상이 CRT의 영상과 색상이 매칭 되는가를 선택한다. 실험은 7명의 관찰자가 2번씩 행하였고, 결과는 그림 16.
- 디스플레이 패치는 광대역 스펙트럼 분포를 가지므로 색상의 정보만을 가지기 위해 CIELAB공간에서 생성되고, 밝기(lightness) 값과 채도 (chroma) 값은 유지를 한 채 색상 값만의 변화로 만들어 진다. 그 후 생성된 패치를 사용하여 두 패치를 동시에 보면서 고휘도 디스플레이 패치의 색상만을 조절하여 색상이동양을 찾아내는 인지되는 색상 매칭 실험을 수행하고, 그 결과 값을 색상의 이동양으로 결정한다. 마지막으로 색상이동모델은 분포된 실험 결과 값의 평균값을 구한 후 구간별로 모델링하여 생성된다.
- 나타낸다. 그 후, 실험결과를 모델링하고, 이 모델을 통해 일반 휘도 디스플레이와 고휘도 디스플레이의 패치에 대해 인지되는 색상이 동일하도록 색상을 보정하여주는 방법을 제안하였다. 첫째로, 고휘도 디스플레이와 일반휘도 디스플레이에 나타나는 패치에 대한 색을 제안하였다.
- 그러나 일반화를 위하여 색상이 동양을 입력 색상에 대해 단일 값을 가져야 한다. 그러므로 본 논문에서는 각 패치에서 실험을 통한 분포의 평균값을 색상이동양으로 사용하였다. 각 밝기에 대한 패치의 색상이동양은 그림 10.
- 패치는 먼저 3단계의 밝기에서 밝기와 채도 값을 고정한 채 색상의 전 영역에서 동일한 색상 간격으로 생성되었다. 그리고 인지되는 색상 매칭 실험에서, 생성된 각각의 패치는 두 디스플레이에 띄워지고, 관찰자는 두 디스플레이의 색상이 동일하게 인지 될 때까지 고휘도 디스플레이의 색상 값만을 조절하였다. 조절하기 전의 색상 값과 조절한 후의 색상 값의 차로 색상이동양이 결정되었고, 실험은 반복적으로 수행되었다.
- 에서처럼 두 디스플레이에 동시에 띄워진 패치는 4배의 휘도차를 가지며, 동일한 색 좌표를 가진다. 다음으로 관찰자는 CRT의 패치를 5초 동안 관찰하고, LCD의 패치를 관찰한다. 만약 관찰자가 두 패치의 색이 다르다고 인지를 하게 되면, 관찰자는 LCD 패치의 색상 값만을 CRT 패치의 색상과 동일하다고 인지 될 때까지 조절한다.
- 각 밝기의 단계에서 동일한 간격을 갖도록 하는 색상 패치를 24개씩 생성하여 전체 색상에 대한 색상이동을 관찰할 수 있도록 하였다. 다음으로, 인지되는 색상 매칭 실험을 위하여, 고휘도 디스플레이와 일반 휘도를 가지는 디스플레이를 특성화 하여 입력에 대하여 정확한 색상 값을 표현하도록 하고, 암실에 설치하였다. 실험은 휘도 차이가 나는 두 패치를 동시에 보고 색상의 차이를 판단하는 방법을 선택하였다.
- 따라서 본 논문에서는 광대역 스펙트럼 밴드의 특성을 가지는 고휘도 디스플레이의 패치를 CELAB 색공간의 색상(hue)의 값으로 나타내고, 휘도의 차이에 의한 색상 이동 현상을 제안된 실험을 통해 색상(hue)값의 차이로 나타낸다. 그 후, 실험결과를 모델링하고, 이 모델을 통해 일반 휘도 디스플레이와 고휘도 디스플레이의 패치에 대해 인지되는 색상이 동일하도록 색상을 보정하여주는 방법을 제안하였다.
- 이색 공간에서 패치를 생성할 때 밝기(lightness)값과 채도(chroma) 값을 고정한 채 색상(hue)값만을 변화 시킬 수 있다. 먼저 디스플레이의 어두운 부분에서 밝은 부분까지의 색상이동양을 알아내기 위해 먼저 밝기를 40, 60, 80의 세단계로 나누고 결정하고, 각 단계별로 채도값을 22, 25, 23으로 고정시킨다. 이 값들은 디스플레이의 색역을 벗어나지 않으면서 채도의 값을 유지한 채색 상의 전 영역에 패치를 생성할 수 있는 최대 채도 값을 나타낸다.
- 실험에 앞서, 패치는 CELAB 색 공간상 이동양을 알아내기 위하여, 인지되는 색상 매칭 실험에서 생성하여 디스플레이의 패치를 색상(hue)으로 나타내면서, 휘도(lightness)와 채도(chroma) 값의 변화 없이 색상(hue)값만을 조정할 수 있는 패치를 생성할 수 있다. 먼저, 디스플레이 패치의 어두운 부분에서 밝은 부분까지 밝기의 색상이동현상을 앍아내기 위해 디스플레이의 밝기 (lightness)의 값을 40, 60, 80의 3단계로 나누어 패치를 생성하여 관찰하였다. 각 밝기의 단계에서 동일한 간격을 갖도록 하는 색상 패치를 24개씩 생성하여 전체 색상에 대한 색상이동을 관찰할 수 있도록 하였다.
- 본 논문에서 고휘도 디스플레이의 색 보정은 단지 색상(hue)만을 고려하여 이루어진다. 이는 디스플레이의 패치는 단파장을 가지는 것이 아니라 광대역 스펙트럼 분포를 가지므로 단파장의 패치를 생성하지 못하고, 또한 휘도는 일정한 값을 유지를 한 채 디스플레이가 가지는 측정 상 동일한, 색 좌표를 가지는 패치에 대해 색상이 동양을 관찰하여 디스플레이에 적용하는 것이 본 논문의 목적이기 때문이다.
- 실험은 휘도 차이가 나는 두 패치를 동시에 보고 색상의 차이를 판단하는 방법을 선택하였다. 생성된 패치를 두 디스플레이의 밝기 차이를 고려한 휘도 차이를 두고 동시에 나타낸 후, 관찰자는 고휘도 디스플레이의 패치가 일반휘도 디스플레이 패치의 색상과 동일하게 인지될 때까지 고휘도디스플레이 패치의 색상 값만을 조절하여, 조절하기 전의 색상 값과 조절한 후의 색상 값의 차이로 색상의 이동 양을 나타내었다. 실험 결과의 색상이동양은 CIELAB 색공간의 차이, 즉 측정을 기반으로 한 색상 값의 차이가 된다.
- 결정하는 것이다. 실험 방법은 휘도 차이가 나는 두 패치를 동시에 보면서 색상이동양을 결정하는 것으로 하였다可Ⅲ. 실험은 빛이 들어오지 않는 암실에서 행하여지고, 그림 7.
- 다음으로, 인지되는 색상 매칭 실험을 위하여, 고휘도 디스플레이와 일반 휘도를 가지는 디스플레이를 특성화 하여 입력에 대하여 정확한 색상 값을 표현하도록 하고, 암실에 설치하였다. 실험은 휘도 차이가 나는 두 패치를 동시에 보고 색상의 차이를 판단하는 방법을 선택하였다. 생성된 패치를 두 디스플레이의 밝기 차이를 고려한 휘도 차이를 두고 동시에 나타낸 후, 관찰자는 고휘도 디스플레이의 패치가 일반휘도 디스플레이 패치의 색상과 동일하게 인지될 때까지 고휘도디스플레이 패치의 색상 값만을 조절하여, 조절하기 전의 색상 값과 조절한 후의 색상 값의 차이로 색상의 이동 양을 나타내었다.
- 실험 결과의 색상이동양은 CIELAB 색공간의 차이, 즉 측정을 기반으로 한 색상 값의 차이가 된다. 이 실험은 각 밝기 단계에서 24개의 패치에 대해 여러 관찰자에 의해 반복적으로 수행되어 그 평균값을 색상이동양으로 지정하였다. 둘째로, 이렇게 획득된 색상이동 값은 실험자에 의해 분포를 가지므로 1패치에 대해 1개의 색상이동양을 나타내기 위하여 분포의 평균값을 취한다.
- 다음으로 3단계의 밝기에 대한 색상이동양은 실험결과의 경향과 값을 고려하여 색상에 대한 하나의 함수로 모델링 되었으며, 어떤 입력이 들어오더라도 색상이동양을 계산할 수 있게 되었다. 이렇게 형성된 색상이동모델은 고휘도 디스플레이에서 역 과정 특성화에 적용되어 입력 영상의 색상 값만을 수정하는 역할로 사용되었고, 관찰자의 선호도 테스트를 통하여 그 효과를 평가하였다. 대부분의 관찰자는 선호도 테스트에서 고휘도 디스플레이의 색상 이동 모델이 적용된 영상이 일반 휘도 디스플레이의 영상과 시각적으로 같은 색상을 가진다고 판단하였다.
- 제안된 색상이동모델의 효과는 다양한 영상을 사용한 관찰자의 선호도 테스트를 통해 주관적으로 평가된다. 그림 14는 4개의 테스트 영상으로.
- 그 후, 실험결과를 모델링하고, 이 모델을 통해 일반 휘도 디스플레이와 고휘도 디스플레이의 패치에 대해 인지되는 색상이 동일하도록 색상을 보정하여주는 방법을 제안하였다. 첫째로, 고휘도 디스플레이와 일반휘도 디스플레이에 나타나는 패치에 대한 색을 제안하였다. 실험에 앞서, 패치는 CELAB 색 공간상 이동양을 알아내기 위하여, 인지되는 색상 매칭 실험에서 생성하여 디스플레이의 패치를 색상(hue)으로 나타내면서, 휘도(lightness)와 채도(chroma) 값의 변화 없이 색상(hue)값만을 조정할 수 있는 패치를 생성할 수 있다.
- 최종적으로 어떤 색상의 입력에도 색상이동양을 구하기 위하여 대표적인 색상이동양을 구간별로 7개의 정현함수로 모델링한다. 아래 수식 1.
대상 데이터
- 실험에 앞서 먼저 고휘도 디스플레이로써 최대 휘도 432.9cd/m2을 가지는LZ-10 LCD가 준비되고, 일반 휘도 디스플레이로써 최대휘도 114.6cd/m2을 가지는 EIZO 966T CRT가 준비 되었다. 패치의 정확한 생성을 위하여 두 디스플레이는 4면체(tetrahedral) 보간법을 기반으로 한 3D-LUT 방법図과 GOG-model®방법으로 각각 특성화 되었다.
- 실험을 위하여 26-34세 사이의 7명의 관찰자가 동원되었고, 모두 칼라 이미지 처리 분야의 연구자로 일반적인 칼라 시각을 가지고 있다.
- 이 값들은 디스플레이의 색역을 벗어나지 않으면서 채도의 값을 유지한 채색 상의 전 영역에 패치를 생성할 수 있는 최대 채도 값을 나타낸다. 위와 같이 각 밝기의 단계에서 채도 값을 고정한 채 24개씩의 동일한 간격을 가지는 패치들을 생성하여 제안된 실험에 사용된다. 그림 4는 CIELAB 공간에서 생성된 패치들을 나타내고, 그림 5.
- 그림 14는 4개의 테스트 영상으로. 하늘 오렌지, 파란색 옷, 그리고 붉은 색 옷의 영상이다. 그림 15.
이론/모형
- 15. Test images applied the hue shift model.
- 둘째로, 이렇게 획득된 색상이동 값은 실험자에 의해 분포를 가지므로 1패치에 대해 1개의 색상이동양을 나타내기 위하여 분포의 평균값을 취한다. 그 후, 색상의 전체에 대한 색상이 동양을 결정하기 위하여 평균이 취해진 결과는 7개의 정현곡선으로 모델링 되어 색상이동모델로 사용된다. 마지막으로 색상이동 모델은 CIELAB 색 공간에서 적용되어 고휘도 디스플레이의 색상을 보정하는데 사용된다.
- 그 후, 색상의 전체에 대한 색상이 동양을 결정하기 위하여 평균이 취해진 결과는 7개의 정현곡선으로 모델링 되어 색상이동모델로 사용된다. 마지막으로 색상이동 모델은 CIELAB 색 공간에서 적용되어 고휘도 디스플레이의 색상을 보정하는데 사용된다. 먼저 입력 RGB 값은 장치특성화를 통해서 CIELAB값으로 변환되고, 그리고 색상 값만을 찾아내기 위해 LChQightness, chroma, hue)값이 계산되어진다.
- 마지막으로, 결과영상의 RGB 값은 4면체 보간법을 기반으로 한 3D-LUT 방법을 사용하여 수정된 CIELAB 값에서 추정되어지고, 고휘도 디스플레이의 출력 값으로 사용된다.
- 6cd/m2을 가지는 EIZO 966T CRT가 준비 되었다. 패치의 정확한 생성을 위하여 두 디스플레이는 4면체(tetrahedral) 보간법을 기반으로 한 3D-LUT 방법図과 GOG-model®방법으로 각각 특성화 되었다. 특성화의 평가에서 216개의 테스트 패치가 사용되었고, 특성화 오차는 CELAB 색차를 사용하여 표 1.
성능/효과
- 에 분포의 평균값으로 나타나 있다. 결과에서 약 0°~35°, 180°-270°, 330°-360° 구간은 색상이동양이 (+)값을 가지고, 나머지 구간에서는 (-)값을 가짐을 확인하였다. 또한 색상이동양은 붉은색과 푸른색 부분에서 가장 크게 일어났다.
- 의 영상에 색상이동모델이 적용된 영상을 나타낸다. 그 결과 하늘색이 옅은 보라색으로, 오렌지색은 붉은색이 섞인 오렌지색으로, 푸른색 옷은 보라색으로, 붉은 색은 주황색으로 변화하는 것을 확인할 수 있다.
- 실험 결과에서 각 패치에 대한 색상이 동양은 결과 분포의 평균값을 취하여 각 밝기 단계에서 색상이 동양으로 결정되었다. 다음으로 3단계의 밝기에 대한 색상이동양은 실험결과의 경향과 값을 고려하여 색상에 대한 하나의 함수로 모델링 되었으며, 어떤 입력이 들어오더라도 색상이동양을 계산할 수 있게 되었다. 이렇게 형성된 색상이동모델은 고휘도 디스플레이에서 역 과정 특성화에 적용되어 입력 영상의 색상 값만을 수정하는 역할로 사용되었고, 관찰자의 선호도 테스트를 통하여 그 효과를 평가하였다.
- 즉, 색상이 동양은 디스플레이의 절대적인 밝기에 의존하는 것이 아니라, 두 자극치의 밝기의 비율에 의존한다는 것을 알 수 있다.또한 각 밝기의 단계 간의 색상이동양의 차이가 심각하게 크게 나타나지 않음을 알 수 있고, 그 차이는 인간시각이 색상변화를 인지할 수 없는 범위 안에 있음을 확인할 수 있다. 결과적으로 색상의 차이는 실험 결과의 표준편차의 범위 안으로 생각할 수 있다.
- 의 실험 결과에서 보듯이, 각 밝기 단계에 대해 색상이동의 변화는 비슷한 성향을 지닌다. 또한 색상 매칭 실험에서, 두 디스플레이의 휘도 값을 비교해 볼 때, 디스플레이의 절대적인 휘도 값은 각 밝기 단계에 대해 차이가 다르게 나지만, 휘도의 비율은 4배로 유지되는 것을 볼 수 있다. 즉, 색상이 동양은 디스플레이의 절대적인 밝기에 의존하는 것이 아니라, 두 자극치의 밝기의 비율에 의존한다는 것을 알 수 있다.
- 은 결과 값을 z-score로 나타낸 것이다. 시험 결과에서 대부분의 관찰자는 색상 이동 모델이 적용된 LQD의 영상이 CRT의 영상과 유사하게 보인다고 선택하였다.
- 조절하기 전의 색상 값과 조절한 후의 색상 값의 차로 색상이동양이 결정되었고, 실험은 반복적으로 수행되었다. 실험 결과에서 각 패치에 대한 색상이 동양은 결과 분포의 평균값을 취하여 각 밝기 단계에서 색상이 동양으로 결정되었다. 다음으로 3단계의 밝기에 대한 색상이동양은 실험결과의 경향과 값을 고려하여 색상에 대한 하나의 함수로 모델링 되었으며, 어떤 입력이 들어오더라도 색상이동양을 계산할 수 있게 되었다.
- 제안된 생상이동모델과 색상 수정 방법의 효과는 관찰자의 선호도 테스트를 통해서 증명이 되고, z-score®로 그 결과를 나타내었다. 실험 결과에서 대부분의 관찰자는 고휘도 디스플레이에서 색상 이동 모델이 적용된 영상이 일반휘도를 가지는 디스플레이의 영상과 인지되는 색상이 유사하다고 판단하였다.
- 수정된 LCh값을 통해서 CIELAB값이 다시 계산되어지고, 최종적으로 이 값은 역 과정 특성화를 통해 출력 RGB를 추정하는데 사용된다. 제안된 생상이동모델과 색상 수정 방법의 효과는 관찰자의 선호도 테스트를 통해서 증명이 되고, z-score®로 그 결과를 나타내었다. 실험 결과에서 대부분의 관찰자는 고휘도 디스플레이에서 색상 이동 모델이 적용된 영상이 일반휘도를 가지는 디스플레이의 영상과 인지되는 색상이 유사하다고 판단하였다.
- 그리고 인지되는 색상 매칭 실험에서, 생성된 각각의 패치는 두 디스플레이에 띄워지고, 관찰자는 두 디스플레이의 색상이 동일하게 인지 될 때까지 고휘도 디스플레이의 색상 값만을 조절하였다. 조절하기 전의 색상 값과 조절한 후의 색상 값의 차로 색상이동양이 결정되었고, 실험은 반복적으로 수행되었다. 실험 결과에서 각 패치에 대한 색상이 동양은 결과 분포의 평균값을 취하여 각 밝기 단계에서 색상이 동양으로 결정되었다.
- 또한 색상 매칭 실험에서, 두 디스플레이의 휘도 값을 비교해 볼 때, 디스플레이의 절대적인 휘도 값은 각 밝기 단계에 대해 차이가 다르게 나지만, 휘도의 비율은 4배로 유지되는 것을 볼 수 있다. 즉, 색상이 동양은 디스플레이의 절대적인 밝기에 의존하는 것이 아니라, 두 자극치의 밝기의 비율에 의존한다는 것을 알 수 있다.또한 각 밝기의 단계 간의 색상이동양의 차이가 심각하게 크게 나타나지 않음을 알 수 있고, 그 차이는 인간시각이 색상변화를 인지할 수 없는 범위 안에 있음을 확인할 수 있다.
- 그림에서 두 디스플레이는 거의 같은 "값을 가짐을 확인할 수 있다. 측정 결과 색 좌표계에서 Euclidean의 거리로 각 밝기 단계에 대한 평균 차이는 각각 0.000815, 0.000495, 0.000598로 인간의 눈이 인지할 수 없는 차이를 나타낸다. 반면 두 디스플레이에 띄워진 패치의 밝기는 각 밝기의 단계에서 CRT의 경우 lO.
- 의 결과에서 회색 부분은 28번의 실험을 통해 최대로 많이 선택된 결과 값을 가르친다. 하지만 결과에서 보듯이 가장 많이 선택된 색상 조절의 값은 몇 패치의 경우 2단계에 걸쳐 있어 색상이동양으로 사용하기에는 적합하지 않고, 또한 반복적인 실험을 통한 결과를 통해, 색상이동양이 몇 단계에 걸쳐 분포되어 있다는 것을 확인할 수 있다. 그러나 일반화를 위하여 색상이 동양을 입력 색상에 대해 단일 값을 가져야 한다.
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