장치간 색일치를 위한 색역사상
(Gamut Mapping)

1. 색역사상이란?

 

 사용자들의 요구를 만족시키기 위해서 색을 나타내는 장치의 기능이 다양화, 고품질화, 그리고 저가격화 되어지고 있다. 그러나 이들 장치의 색역의 차로 인해 색역이 넓은 장치의 칼라 영상을 색역이 좁은 장치로 재현하면 좁은 장치의 색역 밖에 놓이는 색이 원래의 정확한 색으로 재현되지 않는다. 그러므로 색역 밖의 색을 색역의 안쪽으로 처리해 색의 차를 줄이는 색역사상이 요구된다[1]-[3]. 그림 1은 모니터와 프린터 사이의 색역의 차이를 표현하고 있다.

 

그림1. 모니터(그물망)와 프린터(입방체) 사이의 색역사상의 차이.

 

2. 색역사상의 분류

2.1 색역사상 형태

 

색역 절단(Clipping) - 색역밖의 영역을 색역의 가장자리(gamut boundary)의 한 점으로 사상하는 방법 (그림2-(a))

색역 압축(Compression) - 색역밖의 영역을 색역안의 한 점으로 사상하는 방법 (그림2-(a))

선형적인 압축(linear compression) - 두 색역을 선형적인 일대일 사상을 하는 방법 (그림2-(b))

비선형적인 압축(non-linear compression) - 색역을 비선형적인 방법으로 사상하는 방법 (그림2-(b))

 

그림2는 절단과 압축의 형태와 형태에 따른 전달함수를 나타낸 그림이다[1]-[3].

(a)                                           (b)

그림2. 색역사상의 형태와 전달함수.

 

2.2. 색역사상의 방향

 

1차원사상 - 일정한 색 속성을 유지하면서 사상하는 방법으로 색의 한 가지 속성이 사상됨

 예) 일정한 밝기값과 색각도를 유지하면서 사상 (그림3-(a)), 일정한 채도값과 색각도를 유지하면서 사상

2차원사상 - 하나의 닻점(anchor point) 혹은 두개의 닻점으로 사상하는 방법으로 색의 두가지 속성이 사상됨

 예) 색도값을 고정시킨 상태에서 밝기값과 채도값을 순차적으로 사상, 닻점을 고정시킨 상태에서 밝기값과 채도값을 동시에 사상, 밝기값 축의 CUSP의 밝기값 방향으로 사상(그림3-(b)), 밝기값의 축으로 방향으로 사상 (그림3-(c))[1]-[4].

(a)                                      (b)                                      (c)

 

그림3. 색역사상의 방향의 예. (a) 밝기값을 일정하게 유지한 사상, (b) 밝기값 축위의 CUSP  밝기값을 닻점으로 사상, (c) 밝기값 축위의 L*=50인 닻점으로 사상.

 

3차원사상 - 재생된 색역에 가까운 색의 방향으로 사상하는 방법으로 색의 세가지 속성 모두가 사상됨

) 밝기값과 채도값 그리고 색도값을 동시에 사상, 색차가 가장 적도록 색역을 사상 혹은 영상에 의존한 색역사상 방법 등이 있다[5]. 최근에는 공간적인 색 분포를 이용한 공간의존접근의 색역사상이 사용된다. 색역사상의 성능이 향상되지만, 이 방법은 경험적인 가정이나 많은 계산이 요구된다[5],[6].

 

3. 가변 다중다점 색역사상

 

 그림4는 색역사상 방법의 흐름도를 나타내었다. 입력 RGB영상을 균일색좌표계인 L*a*b* 색공간으로 순방향 사면체 보간법을 통해 변환한 다음 밝기값 사상과 닻점을 결정한 후 색역사상을 수행한다. 색역사상의 결과 값은 역방향 사면체 보간법을 이용하여 CMY 색공간으로 변환한다.

 

그림4. 색역사상의 흐름도.

 

 모니터와 프린터의 색역사상시 밝기값을 인간시각특성을 고려한 밝기값으로 사상한 후 색역 간의 포함유무에 따라 일정 색각도에 따른 닻점을 달리하여 색역사상을 하는 방법을 제안한다[1].

 

 

그림5. 밝기값의 사상 결과 곡선.

 

 

 그림5는 색각도에 따른 밝기값 사상결과를 나타내는 그림으로서 인간시각 특성을 고려한 밝기값 사상을 하였다. 제안한 방법을 통하여 색각도에 따른 모니터와 프린터 사이의 밝기값 곡선이 매우 흡사해짐을 볼 수 있다[1]. 아래 수식은 이러한 인간시각 특성을 고려한 밝기값을 반영하고 있다.

 

                 (1)

 

 

 

그림6. 다양한 닻점을 이용한 사상.

 

 그림6은 색역간의 포함유무에 색역사상을 할 때 일정 색각도의  닻점을 달리 설정하여 사상하는 방법을 설명하고 있다.

 프린터의 색역이 모니터의 색역에 모두 포함 될 경우(위)와 모니터의 색역이 일정한 부 부분만을 포함한 경우(아래)의 사상의 방향을 표현하고 있다[1],[2].

 제안한 방법에서는 칼라 영상의 밝기 값을 프린터의 색역범위 안으로 조정하는 정도, 조정 되어진 모니터 색역의 경계치, 그리고 색역간의 포함유무에 따라 색역 사상을 할 때 일정 색각도의 닻점(anchor point)을 달리 설정하였다. 또한 어두운 영역에 있어서 밝기값을 유지시키면서 색역을 절단하였다. 이렇게 함으로써 사상된 프린터의 색역 밖의 색은 밝기값 범위 조정전의 색에 더 가까워지고, 어두운 영역의 변화를 줄여 전체 출력 영상의 대비를 높였다. 결과에서 기존의 제품들에서는 출력물이 시각적으로 보기에는 좋아 보이지만 실제 칼라 값과는 많은 차이를 보여서 모니터에서 나타난 색과 틀려지는 현상이 발생하였다. 그러나 제안된 방법을 이용하였을 때는 이러한 현상들이 많이 제거되어 모니터상의 색과 많이 일치되었다.

 그림7과 8은 CUSP방법과 Johnson방법과 제안한 방법으로 색역사상을 수행한 결과 영상이다[1].

 

(a)                   (b)                  (c)                  (d)

그림7. Fresh영상에서 색역사상이 적용된 결과. (a) 색역사상을 고려하지 않음, (b) CUSP 방법을 이용한 색역사상, (c) Johnson방법을 이용한 색역사상, (d) 제안된 밝기값과 닻점을 이용한 색역사상.

 

 

(a)                  (b)                  (c)                   (d)

그림8. Jillac영상에서 색역사상이 적용된 결과. (a) 색역사상을 고려하지 않음, (b) CUSP 방법을 이용한 색역사상, (c) Johnson방법을 이용한 색역사상, (d) 제안된 밝기값과 닻점을 이용한 색역사상.

 

 

4. 참 고 문 헌

 

[1] C. S. Lee, Y. W. Park, S. J. Cho, and Y. H. Ha, “Gamut mapping algorithm using lightness mapping and multiple anchor points for linear tone and maximum chroma reproduction,” Journal of imaging Science and Technology, vol. 45, no. 3, pp. 209-223, May/Jun. 2001.

[2] C. S. Lee, C. H. Lee, and Y. H. HA, “Parametric gamut mapping algorithms using variable anchor points,” Journal of imaging Science and Technology, vol. 44, no. 1, pp. 68-73, Jan./Feb. 2000.

[3] http://www.colour.org/tc8-03/

[4] J. Morovic and M. R. Luo, “Evaluating gamut mapping algorithms for universal applicability,” Color Research & Application, vol. 26, no. 1, pp. 85-102, Feb. 2001.

[5] J. Morovic and M. R. Luo, “Calculating medium and image gamut boundaries for gamut mapping,” Color Research & Application, vol. 25, no. 6, pp. 394-401, Dec. 2000.

[6] S. Nakauchi, S. Hatanaka, and S. Usui, “Color gamut mapping based on a perceptual image difference measure,” Color Research & Application, vol. 24, no. 4, pp. 280-291, Aug. 1999.