JP2005295511A - 色変換方法及び装置並びにそれを利用した多色ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 色変換方法及び装置並びにそれを利用した多色ディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】 第１乃至第ｍ入力色成分のｍ次元色空間を第１乃至第ｎ出力色成分のｎ次元色空間への変換で（ｍ＜ｎ）ａ）第１乃至第ｍ入力色成分を線形に組合せ第１乃至第ｎ中間色成分を抽出とｂ）第ｍ＋１乃至第ｎ中間色成分の信号値が所定動的範囲に属するか判断とｃ）第ｍ＋１乃至第ｎ中間色成分の信号値が動的範囲を逸脱し第１乃至第ｎ中間色成分を補償して第１乃至第ｎ出力色成分の獲得を含む色空間変換。特にｃ）はｃ１）第ｍ＋１乃至第ｎ中間色成分で一つ以上が第１所定値より小さく過小色成分の絶対値で第１乃至第ｎ色成分を補償する過小色成分補償段階とｃ２）第ｍ＋１乃至第ｎ中間色成分で一つ以上が第２所定値より大きく過大色成分の値で第１乃至第ｎ色成分を補償する過大色成分補償段階を含むことで過小色成分値を利用し入力色空間を高次元色空間に容易に変換可能。
【選択図】 図５

Description

本発明は画像処理分野に係り、特に出力色成分の動的範囲が所定範囲に属するように簡単なアルゴリズムを利用して出力色成分を補償できる色変換方法及び装置に関する。

電子工学の発達に伴い、ユーザーに提供される情報には単純なテキストのみが含まれるだけでなく、種々のマルチメディア情報が含まれている。ユーザーに提供されるマルチメディア情報にはテキスト情報だけでなく、静止画像、動画像、アニメーション、サウンドなど種々の形態を含が含まれている。特に、このようなマルチメディア情報のうちでも動画像は次世代ＶＯＤ(Video On Demand)サービスや、対話形サービスの基盤をなしている。そのため、動画像の標準化についての研究が活発になされている。

デジタル電子工学技術の発展に伴い、従来のアナログデータはデジタル化されている。デジタル化による膨大なデータを効率的に取り扱うために種々のデジタル画像資料の処理技術が登場している。デジタル画像処理技法の長所は次の通りである。

第１に、あらゆるアナログ装置は、いずれかの機能を行う時に元来の信号にノイズが入り込むために、録画された結果はそれを処理する段階を経る間に画質が劣化してしまう。しかし、デジタル画像処理装置はこのような画質の劣化を防止する。

第２に、信号をデジタル化するのでコンピュータを利用した処理が可能になったということである。コンピュータによって画像信号を処理することによって画像情報を圧縮するなどの処理が可能になる。

一般に、デジタル画像処理技術は、媒体に記録されたアナログ結果をコンピュータを利用してどのように表現できるかに関する技術である。デジタル画像の可能性はＲＣＡ研究陣により８０年代後半から提案されてきたＤＶＩ(Digital Video Interactive)方式によって具体化された。ＤＶＩ方式は、マイクロプログラミングを行える画像処理に適した命令を行う特殊なプロセッサーを利用して、一般的なプロセッサーではリアルタイム内に処理し難い機能を行えるようにするものである。

また、１９８９年から推進されてきたＪＰＥＧ(Junction Pictures Experts Group)及びＭＰＥＧ（Motion Pictures Experts Group)の２つの専門家グループは、ハードウェア的に具現し難いが、ＤＶＩよりははるかに優秀な性能を持つ標準コーディング方式を定めた。大多数の企業がこのようなコーディング方式をこれを支援しているために、このようなコーディング方式は、今後のデジタル画像発展に主な役割を行うと見込まれる。特に、ＭＰＥＧ標準の場合には、パソコン上での画像処理だけでなく、ＨＤＴＶのような高画質システムのデジタル化を目指してＭＰＥＧ ＩＩ、ＭＰＥＧ ＩＩＩのような継続的な規格の改善が試みられている。

加えて、別途のハードウェアを購入する必要なくメインプロセッサーの処理能力だけを利用して画像を処理するための技術が９１年から導入されていてる。このような技術として、例えばアップル社によるクイックタイム(QuickTime) （登録商標）、マイクロソフト社によるウィンドウズ（登録商標）用画像（Video for Windows）、インテル社によるインデオ（Ｉｎｄｅｏ）（登録商標）が挙げられる。このような画像処理技術は、メインプロセッサーの高速化に伴ってパソコン業界で特に脚光を浴びている。

種々のデジタル画像処理技術が導入されるのに伴い、標準化作業が併行されている。このような標準化作業を通じて、デジタル画像処理技術は画像会議システム、デジタル放送ＣＯＤＥＣシステム及び画像電話技術にのみ限定されるものではなく、コンピュータ産業及び通信産業などにも広範囲に共有されて互換的に使用される。例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスクやデジタル保存媒体への情報保存のためのデジタル画像圧縮技術は、画像通信のための圧縮技術とほぼ同じ基盤技術により実現される。現在ＭＰＥＧの標準化はＩＳＯ−ＩＥＣ、ＪＴＣ１、ＳＣ１、ＷＧ１１により推進されており、１９９０年代の専門家グループの発足以後にこれまでその標準化作業が進行しつつある。

ところが、従来技術による画像信号は、Ｒ(Red)、Ｇ(Green)、及びＢ(Blue)に代表される３次元色空間で処理され、３色の光源を利用して表示される。画像信号をＲＧＢ ３個の色信号を利用して表示できる理由は、ＲＧＢ ３色が全ての色を構成する原色であるためである。

図１は、色を表現するのに使われる原色間の関係を示す図面である。
図１に示すように、あらゆる色信号はＲＧＢ ３原色の組合わせで表示できる。この時、Ｒ及びＧ信号が結合されればＹ(Yellow)信号となり、Ｇ及びＢ信号が結合されればＣ(Cyan)信号となり、そしてＢ及びＲ信号が結合されればＭ(Magenta)信号となる。また、ＲＧＢ３原色が全て混合された場合には白色光（Ｗ）となる。

図２は、ＲＧＢ及びＣＭＹ色成分の波長関係を示す図面である。
図２に示すように、最も波長の長い信号はＲ信号であり、最も短い信号はＢ信号である。図２に示した波長関係から分かるように、Ｙ信号はＧ及びＲ信号の中間領域に対抗する波長を持ち、Ｃ信号はＧ及びＢ信号間の波長領域を、及びＭ信号はＢ及びＲ信号間の波長領域を持つ。したがって、相異なる２つの原色を混合すれば、ＣＭＹ信号が得られる。

図３は、ＲＧＢ及びＣＭＹ色成分の色度座標を示す図面である。
図３に示すように、色度座標は、ＲＧＢ点を各頂点とする三角形（ＲＧＢ三角形）及びＣＭＹを各頂点とする三角形（ＣＭＹ三角形）が重畳された形態に単純化できる。この場合、ＲＧＢ三角形内の全ての色度座標はＲ、Ｇ、及びＢの３色信号の組合わせで表示できる。また、ＣＭＹ三角形内の全ての色度座標はＣ、Ｍ、及びＹの３色信号の組合わせで表示できる。しかし、それぞれの三角形の外部に位置する色度座標はその頂点を構成する色信号の組合わせで表示できない。例えば、ＲＧＢ三角形の外部に位置する色度座標（斜線を引いた領域）はＲ、Ｇ、及びＢだけでは表示できない。同様に、ＣＭＹ三角形の外部に位置する色度座標はＣ、Ｍ、及びＹだけでは表示できない。したがって、さらに多くの光源を使用すればするほど、さらに多くの領域の色範囲を表示できる。このような、色範囲の限界は従来技術による画像表示装置ではあまり問題にならないが、最近の画像表示技術が発展に伴って、高画質の画像信号の表示において障害要因となる。

したがって、さらに鮮明かつ写実的な画像表現のために、３色以上の多色ディスプレイ装置及び多色変換方法が導入されている。

図４Ａは、従来技術による３色ディスプレイ装置の動作を概念的に説明する図面である。
図４Ａに示すように、従来技術によるディスプレイ装置は入力信号を３次元色成分Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀と表示する。一方、図４Ｂに示すように、多色ディスプレイ装置では、入力信号を６次元の色成分Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀、Ｃ、Ｍ、Ｙに変換して多色ディスプレイを行う。入力信号を多色色成分に変換するための方法として導入された技術は次の通りである。

１）特許文献１はオリンパス社によって出願され、ＸＹＺ色空間を利用して色変換を行う技術に関するものである。すなわち、ＸＹＺ立体で他の原色を０または１と設定することによって３原色だけからなる領域を分割し、分割された領域を判定する。そして、３×３逆行列を利用して係数を計算する。言い換えれば、ルックアップテーブルを利用して色領域外にある色について色領域圧縮方法を使用する。この方法は５原色以上のシステムの場合、色空間の分割が非常に複雑になるので具現し難いという短所を持つ。

２）ジェノア（Ｇｅｎｏａ）社によって提案された方法では、分光データを利用して３次元ルックアップテーブルを２次元ルックアップテーブルに縮約してマッピングを行う。また、輝度レベル別の２次元色領域の大きさを整合するための１次元ルックアップテーブルを利用する。しかし、この方法もまたルックアップテーブルを計算する過程が非常に複雑であるという短所を持つ。

また、色空間の変換に利用された方法により、多色ディスプレイ装置で表現できる最大彩度及び最大輝度値が変わるので、出力画像の画質が劣化する恐れがある。

したがって、ＲＧＢ３色よりなる色成分をＲＧＢ及びＣＭＹの６チャンネルで構成された色成分に変換する時、入力信号の色を正しく表現することはもとより、ディスプレイ装置が持つ輝度及び彩度領域を最大限使用できる簡単な色変換方法が切実に要求される。
米国特許ＵＳＰ６，６３３，３０２号明細書

本発明の目的は、入力色空間をさらに高い次元の色空間に変換する簡単な方法及び装置を提供することである。
本発明の他の目的は、ディスプレイ装置が持つ輝度及び彩度領域を最大限表現できる色空間変換装置を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、入力色空間をさらに高い次元の色空間に変換して獲得された出力色成分をディスプレイする多色ディスプレイ装置を提供することである。

前記のような目的を達成するための本発明の一実施態様は、第１ないし第ｍ入力色成分よりなるｍ次元色空間を第１ないし第ｎ出力色成分よりなるｎ次元色空間に変換するための方法（ｍ＜ｎ）に係り、ａ）前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて第１ないし第ｎ中間色成分を抽出する段階と、ｂ）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が所定動的範囲に属しているかどうかを判断する段階と、ｃ）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が前記動的範囲を逸脱する場合、第１ないし第ｎ中間色成分を補償して前記第１ないし第ｎ出力色成分を獲得する段階と、を含むことを特徴とする。
なお、本発明において使用する用語「所定動的範囲」とは、下限値としての第１所定値と上限値としての第２所定値を有する整数である。色成分は、動的範囲内に含まれる特定の値を持つことができる。

特に、前記ａ）段階は、ａ１）前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第１ないし第ｍ中間色成分を演算するための第１係数群を決定する段階と、ａ２）前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分を演算するための第２係数群を決定する段階と、ａ３）前記第１ないし第ｍ入力色成分及び前記第１及び第２係数群を利用して前記第１ないし第ｎ中間色成分を演算する段階と、を含むことが望ましい。

また、前記ａ３）段階は、ａ３１）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の動的範囲を演算する段階と、ａ３２）前記第ｍ＋１ないし第ｎ色成分の動的範囲をスケーリングするためのスケーリング率を決定する段階と、ａ３３）前記スケーリング率を利用して前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分をスケーリングする段階と、を含むことが望ましい。

加えて、前記ａ３２）段階は、所定アルゴリズムで前記第１ないし第ｍ入力色成分の階調度を決定する階調度決定段階と、前記階調度と相補的な関係を持つように前記スケーリング率を決定するスケーリング率決定段階と、を含むことが望ましい。

さらに、前記ｃ）段階は、ｃ１）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が第１所定値より小さな値を持つ場合、前記第１所定値より小さな値を持つ色成分（以下“過小色成分”という）の絶対値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過小色成分補償段階と、ｃ２）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が第２所定値より大きい値を持つ場合、前記最大値より大きい値を持つ色成分（以下“過大色成分”という）の値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過大色成分補償段階とのいずれか一方または両方の段階、を含むことが望ましい。

前記のような目的を達成するための本発明の別の実施態様は、第１ないし第ｍ入力色成分よりなる３次元色空間を、第１ないし第ｎ出力色成分よりなる６次元色空間に変換するための装置（ｍ＜ｎ）に係り、前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて第１ないし第ｎ中間色成分を抽出する中間色成分抽出部と、前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が所定動的範囲に属しているかどうかを比較する動的範囲比較部と、前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が前記動的範囲を逸脱する場合、第１ないし第ｎ中間色成分を補償して前記第１ないし第ｎ出力色成分を獲得する色成分補償部と、前記構成要素の動作を制御する中央制御部と、を含むことを特徴とする。

本発明の別の実施態様による色空間変換装置に含まれる中間色成分抽出部は、前記第ｍ＋１ないし第ｎ色成分の動的範囲をスケーリングするためのスケーリング率を決定するスケーリング率決定部をさらに含み、前記中央制御部は、前記スケーリング率を利用して前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分をスケーリングすることを特徴とする。

また、本発明の別の実施態様による色空間変換装置に含まれる前記色成分補償部は、前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が第１所定値より小さな値を持つ場合、前記第１所定値より小さな値を持つ色成分（以下「過小色成分」いう）の絶対値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過小色成分補償部と、前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が第２所定値より大きい値を持つ場合、前記第２所定値より大きい値を持つ色成分（以下「過大色成分」という）の値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過大色成分補償部とのいずれか一方または両方を含み、前記過小色成分補償部は、前記過小色成分の絶対値を前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分に合算し、前記過小色成分の絶対値を、前記過小色成分と実質的に補色関係にある色成分（補色色成分）に合算し、前記過小色成分の値を前記第１所定値と設定することが望ましい。

また、前記過大色成分補償部は、前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の値を前記過大色成分の値で割り、前記過大色成分の値を前記第２所定値に変更することが望ましい。

前記のような目的を達成するための本発明のさらに別の実施態様は、第１ないし第ｎ出力色成分よりなる画像信号をディスプレイするための多色ディスプレイ装置に関する。本願発明による多色ディスプレイ装置は、第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて第１ないし第ｎ中間色成分を抽出する中間色成分抽出部（ｍ＜ｎ）と、第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が所定動的範囲を逸脱するかどうかを比較する動的範囲比較部と、前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の動的範囲が前記動的範囲を逸脱する場合、第１ないし第ｎ中間色成分を補償して前記第１ないし第ｎ出力色成分を獲得する色成分補償部と、前記ｎ個の出力色成分に相応する波長の光を発散するｎ個の光源を含むディスプレイ部と、前記構成要素の動作を制御する中央制御部と、を含むことを特徴とする。

特に、前記中間色成分抽出部は、前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第１ないし第ｍ中間色成分を演算するための第１係数群を決定する第１係数群決定部と、前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分を演算するための第２係数群を決定する第２係数群決定部と、前記第ｍ＋１ないし第ｎ色成分の動的範囲をスケーリングするためのスケーリング率を決定するスケーリング率決定部と、をさらに含む。

さらに、本願発明による多色ディスプレイ装置に含まれる前記スケーリング率決定部は、（前記第１ないし第ｍ入力色成分の最大値−前記第１ないし第ｍ入力色成分の最小値）／（前記第１ないし第ｍ入力色成分の最大値）の数式を利用して階調度を演算し、（１−ｐ＊階調度）の数式（ここで、０＜ｐ＜１）を利用して前記スケーリング率を演算することが望ましい。

加えて、本願発明による多色ディスプレイ装置に含まれる前記色成分補償部は、前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が第１所定値より小さな値を持つ場合、前記第１所定値より小さな値を持つ色成分（以下“過小色成分”という）の絶対値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過小色成分補償部と、前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が第２所定値より大きい値を持つ場合、前記第２所定値より大きい値を持つ色成分（以下“過大色成分”という）の値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過大色成分補償部と、を含むことを特徴とする。

本願発明によって３色光を容易に多色光に変換できるだけでなく、色領域を拡張できる。

本発明によって、過小色成分の値を利用して入力色空間をさらに高次元の色空間に容易に変換する簡単な方法及び装置が提供される。
また、本発明によってディスプレイ装置が持つ輝度及び彩度領域を最大限表現できる色空間変換方法及び装置が提供される。
それだけでなく、本発明によって入力色空間をさらに高次元の色空間に変換して獲得された出力色成分をディスプレイする多色ディスプレイ装置が提供される。

本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によって達成される目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照せねばならない。
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することにより、本発明を詳細に説明する。各図面において、同じ参照符号は同じ部材を示す。

図５は、本発明の一実施態様による色変換方法の一実施形態を表すフローチャートである。
まず、ＲＧＢ信号が入力されると（Ｓ５１０）、入力された色信号を線形的に組合わせてＣＭＹ色信号を抽出する（Ｓ５３０）。ＣＭＹ色成分を抽出する方法には種々の方法が存在するが、一般的に次のような数式（１）が適用される。

数式（１）は、図１及び図２に示す各色成分の関係を数学的に表示したものである。
入力色成分ＲＧＢが理想的に受信されて処理されているならば、入力された色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_i及び出力色信号ＣＭＹは数式（１）のような関係を持つ。しかし、入力された色信号を処理する画像処理装置は若干の工程散布を持っている。したがって、このような散布を考慮して入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iは、次の数式（２）を利用して第１ないし第３中間色信号Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀に変換される。

また、入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iから次の数式（３）を利用して第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁が演算される。

工程散布がないと仮定すると、（ｐ１，ｐ２，ｐ３）＝（−１，１，１）、（ｑ１，ｑ２，ｑ３）＝（１，−１，１）及び（ｒ１，ｒ２，ｒ３）＝（１，１，−１）の値を持つ。また、工程散布を考慮しないと、（ａ１，ａ２，ａ３）＝（０，１／２，１／２）、（ｂ１，ｂ２，ｂ３）＝（１／２，０，１／２）、及び（ｃ１，ｃ２，ｃ３）＝（１／２，１／２，０）となる。

数式（２）及び（３）のように、本発明による色変換方法では、本発明による方法が具現される装置の工程散布を考慮して入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iを補正するので、工程による画質の劣化を減少できる。
数式（３）のように、獲得された第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁の動的範囲は元の入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iの動的範囲より広い。したがって、第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁の動的範囲を考慮して次の数式（４）を利用して、第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁をスケーリングする。

数式（４）で、第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁をスケーリングするスケーリング率(ratio)は種々の方法で演算可能である。本発明の一実施態様による色変換方法では、入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iの階調度を考慮して階調度と相補的になるようにスケーリング率を演算することが望ましい。スケーリング率の演算方法の詳細については図７を参照して後述するので、明細書の簡略化のために付加的な説明を省略する。

前記のように第１ないし第６中間色信号Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀、Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂が演算されると、スケーリングされた第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂の信号範囲が判断される（Ｓ５５０）。動的範囲判断段階（Ｓ５５０）で、第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂のうち所定範囲を逸脱する色信号が検出される。

次いで、第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂のうち所定範囲を逸脱する色信号を利用して第１ないし第６中間色信号Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀、Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂を補償する（Ｓ５７０）。信号補償段階（Ｓ５７０）は、図３における斜線領域のように、３原色で表現されない色領域を表現するための段階である。

本発明の一実施態様による色変換方法では、非常に簡単なアルゴリズムを適用して信号補償段階（Ｓ５７０）を行う。補償段階の詳細については図８を参照して後述するので明細書の簡略化のために付加的な説明を省略する。

図６は、本発明の一実施態様による色変換方法の他の実施形態を表すフローチャートである。図６に示す本発明の一実施形態による色変換方法の他の実施形態は、次のような段階を含む。

まず、入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iを線形的に組合わせて第１ないし第３中間色信号Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀及び第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁を演算するための第１及び第２係数群を決定する。第１及び第２係数群は工程散布を考慮して決定できることは前述した通りである。

それにより、入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iの階調度を演算し、演算された階調度に基づいて第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁をスケーリングするためのスケーリング率を決定する（Ｓ６３０）。このようなスケーリング段階（Ｓ６３０）は、無彩色ではＲＧＢ色信号及びＣＭＹ色信号がいずれも動作し、入力色がＣＭＹであって彩度が増加する場合には彩度をスケーリングする。

階調度は多様な方法で演算でき、図６に示す実施形態では次の数式５のように演算される。

それにより、次の数式６のように演算された階調度と相補的な関係を持つようにスケーリング率が決定される。

数式（６）でｐは任意の定数であり、階調度及びスケーリング率間の相補性に依存する。

図７は、本発明の一実施態様による色変換方法の色成分抽出段階に適用されるスケーリング率と階調度との関係を表すグラフである。
図７に示すように、階調度ｍが［０，１］の範囲で増加する場合、スケーリング率ｎは［１−ｐ，１］の範囲で変動するということが分かる。例えば、ｐ＝０．５の値を持つ場合、スケーリング率ｎは１から０．５まで線形的に減少する。図７のように階調度と相補的にスケーリング率を決定することによって、第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁の彩度が増加する場合、これを適当な値を持つように減少できる。

第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁をスケーリングした後、スケーリングされた第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂の信号値が所定動的範囲内に含まれるかどうかを判断する（Ｓ６５０）。例えば、各色成分が［０，１］の範囲を持つとすれば、第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂が［０，１］の範囲内に属しているかどうかを判断する。

第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂のうち一つ以上の成分が動的範囲の最小値（例えば０）より小さな過小色成分を持つと仮定すると、これは、その過小色成分は第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂だけでは表現できないということを意味する。また、ＣＭＹのうち一つの色成分が０より小さいということは、入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iによって作られた色がＲＧＢ純色に近いということを意味する。したがって、この色成分を表示するために次のような過小色成分補償段階（Ｓ６７０）を行う。

過小色成分補償段階（Ｓ６７０）は、過小色成分の絶対値を利用して他の色成分の値を増加させ、また、過小色成分の補色色成分を利用して過小色成分の逆方向に色度座標を移動させることによって補償を行う。このような過程を図８を参照して説明すれば次の通りである。

図８では、Ｃ成分が過小色成分として例示される。それにより、色成分は負の値を持つことができないので、Ｃ成分が負の値を持つということはＣ成分はＭ及びＹ成分で表示されないということを意味する。したがって、図８のようにＣ成分と補色関係にあるＲ成分を利用してＸ座標を具現する。すなわち、Ｍ及びＹ座標はもとより、Ｃ成分と補色関係にあるＲ成分方向にそれぞれＣ成分の絶対値ほど拡張する。この場合、補色関係にあるＲ成分方向にはＣ成分の絶対値を線形的に拡張するよりは、実験的に具現される拡張関数Ｆ（ｘ）を適用することが望ましい。
図８に示す過小色成分補償過程を表現すれば次の数式（７）が得られる。

数式（７）から分かるように、Ｃ₂成分が過小色成分である場合、Ｍ及びＹ方向にはそれぞれ｜Ｃ₂｜ほど増加し、Ｃと補色関係にあるＲ方向にはＦ（｜Ｃ₂｜）だけ拡張されることが分かる。

同じ方法で、Ｍ₂及びＹ₂が過小色成分である場合について、次の数式（８）が得られる。

このように、過小色成分を補償すれば、補償された第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂の信号値のうち一つ以上の成分が動的範囲の最大値（例えば１）より大きい値を持っているかどうかを判断して、補償を行う（Ｓ６９０）。第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂のうち所定最大値より大きい値を持つ色成分（以下、「過大色成分」）は
表示されないので、色クリッピングされる。したがって、このような色クリッピングを防止するために過大色成分を最大値と設定し、残りの色成分を過大色成分ほど補償する。例えば、Ｃ成分が１より大きい値を持つならば、他の色成分は次の数式（９）のように補償される。

数式（９）のように、Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂いずれも同じ比率（Ｃ₂）ほどスケーリングされるので、色クリッピングを減らしつつ歪曲も減らすことができる。
同じ方法で、Ｍ₂及びＹ₂が過大色成分である場合について、次の数式（１０）が得られる。

第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂だけでは表現できないということを意味する。したがって、この色成分を表示するために次のような過小色成分補償段階（Ｓ６７０）を経る。

図７に示すような色変換方法は、階調度に基づいてＣＭＹ色成分をスケーリングすることはもとより、スケーリングされたＣＭＹ成分が所定動的範囲を逸脱する場合、過小色成分及び過大色成分を補償することによって画質が向上する。

図９は、本発明の他の実施態様による色変換装置の動作を概念的に示すブロック図である。図９に示す色変換装置は、ＲＧＢ中間値計算部９１０、ＣＭＹ−１計算部９２０、ＣＭＹ−２計算部９３０、動的範囲比較部９５０、ＲＧＢ補償部９７０及びＣＭＹ補償部９９０を含む。

まず、入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iを利用して第１ないし第３中間色信号Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀及び第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁を計算する。第１ないし第３中間色信号Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀及び第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁はそれぞれＲＧＢ中間値計算部９１０及びＣＭＹ−１計算部９２０で獲得される。

それにより、獲得された第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁をスケーリングして第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂を獲得する（９３０）。ＣＭＹ−２計算部９３０は、入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iの階調度を演算し、演算された階調度と相補的な関係を持つスケーリング率によって第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁をスケーリングする。

動的範囲比較部９５０は、スケーリングされた第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂の信号値が所定の動的範囲に属しているかどうかを判断する。次いで、判断結果によってＲＧＢ補償部９７０及びＣＭＹ補償部９９０で動的範囲を逸脱する色信号を補償して出力信号Ｒ₀、Ｇ₀、Ｂ₀、Ｃ₀、Ｍ₀、Ｙ₀を演算する。

図９に示すように、本発明の他の実施態様による色変換装置は、第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂の信号値が動的範囲に属していない場合、簡単なアルゴリズムを使用して色信号を変換するので具現し易い。

図１０は、本発明のさらに他の実施態様による多色ディスプレイの装置の一実施形態を図示するブロック図である。
図１０に示すように、本発明のさらに他の実施態様による多色ディスプレイ装置１００は、中間色成分抽出部１１０、動的範囲比較部１３０、色成分補償部１７０、中央制御部１５０及びディスプレイ部１８０を含む。

中間色成分抽出部１１０は、入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iを線形的に組合わせて複数個の中間色成分を抽出する。中間色成分抽出部１１０は第１係数群決定部１１１及び第２係数群決定部１１３を含み、これらは入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iからＲＧＢ信号及びＣＭＹ信号をそれぞれ組合せるための係数群を決定する。また、第２係数群決定部１１３で決定された係数群によって獲得された第４ないし第６中間色信号Ｃ₁、Ｍ₁、Ｙ₁をスケーリングするためのスケーリング率はスケーリング率決定部１１５で決定される。スケーリング率は入力色信号Ｒ_i、Ｇ_i、Ｂ_iの階調度と相補的な関係を持つように決定されることが望まいことは前述した通りである。

動的範囲比較部１３０は、スケーリングされた第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂の信号値を所定動的範囲と比較する。もし、第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂のうち一つ以上の色成分の信号値が所定動的範囲を逸脱する場合、色成分補償部１７０がその信号値を補償する。

色成分補償部１７０によって補償された出力色成分はディスプレイ部１８０によって表示される。ディスプレイ部１８０はＲＧＢ及びＣＭＹ色成分に相応する複数個の光源（図示せず）を含む。複数個の光源を含むディスプレイ部１８０によって、表示される画像の画質が改善される。

中央制御部１５０は、中間色成分抽出部１１０、動的範囲比較部１３０、色成分補償部１７０、及びディスプレイ部１８０の動作を制御する。

色成分補償部１７０は、第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂のうち一つ以上が所定最小値より小さな値を持つ場合、最小値より小さな値を持つ色成分（例えば、Ｃ₂信号）の絶対値を利用して第１ないし第６中間色信号を補償する過小色成分補償部１７５、及び第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂のうち一つ以上が所定最大値より大きい値を持つ場合、最大値より大きい値を持つ色成分（例えば、Ｃ₂信号）の値を利用して第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂を補償する過大色成分補償部１７７を含む。過小色成分補償部１７５は、過小色成分Ｃ₂の絶対値を利用して他の色成分Ｍ₂、Ｙ₂の値を増加させ、また、過小色成分Ｃ₂の補色色成分Ｒを利用して過小色成分の逆方向に色度座標を移動させることによって補償を行うことは前述した通りである。

また、過大色成分補償部１７７は、補償された第４ないし第６中間色信号Ｃ₂、Ｍ₂、Ｙ₂の信号値のうち一つ以上の成分が動的範囲の最大値（例えば、１）より大きい値を持つかどうかを判断して、補償を行う。Ｃ₂、Ｍ₂、及びＹ₂のうち所定最大値より大きい値を持つ色成分（以下、Ｃ₂）がクリッピングされることを防止するために過大色成分Ｃ₂を最大値と設定し、残りの色成分を過大色成分ほど補償することは前述した通りである。

本発明は図面に示す実施形態を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できる。例えば、本発明はＲＧＢの３次元で表示される入力信号をＲＧＢ及びＣＭＹで構成される６次元出力信号に変換する方法について説明しているが、本願発明の技術的思想はこれに限定されるものではない。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲の技術的思想により決まらねばならない。

本発明はｍ個の入力信号を受信してｎ（ｍ＜ｎ）個の出力信号を生成する色変換方法及び装置に幅広く適用できる。

色を表現するのに使われる原色間の関係を示す図面である。 ＲＧＢ及びＣＭＹ色成分の波長関係を示す図面である。 ＲＧＢ及びＣＭＹ色成分の色度座標を示す図面である。 従来技術による３色ディスプレイ装置の動作を概念的に説明する図面である。 本発明の一面による色変換方法が適用される多色ディスプレイ装置の動作を概念的に説明する図面である。 本発明の一実施態様による色変換方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明の一実施態様による色変換方法の他の実施形態を示すフローチャートである。 本発明の一実施態様による色変換方法の色成分抽出段階に適用されるスケーリング率と階調度との関係を示すグラフである。 本発明の一実施態様による色変換方法で出力色成分を補償する過程を概念的に説明する図面である。 本発明の他の実施態様による色変換装置の動作を概念的に示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施態様による多色ディスプレイ装置の一実施形態を示すブロック図である。

符号の説明

１１０ 中間色成分抽出部
１３０ 動的範囲比較部
１５０ 中央制御部
１７０ 色成分補償部
１９０ ディスプレイ部

Claims (25)

1. 第１ないし第ｍ入力色成分よりなるｍ次元色空間を第１ないし第ｎ出力色成分よりなるｎ次元色空間に変換するための方法において（ｍ＜ｎ）、
   ａ）前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて第１ないし第ｎ中間色成分を抽出する段階と、
   ｂ）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が所定動的範囲に属しているかどうかを判断する段階と、
   ｃ）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が前記動的範囲を逸脱する場合、第１ないし第ｎ中間色成分を補償して前記第１ないし第ｎ出力色成分を獲得する段階と、を含むことを特徴とする色空間変換方法。
2. 前記ａ）段階は、
   ａ１）前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第１ないし第ｍ中間色成分を演算するための第１係数群を決定する段階と、
   ａ２）前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分を演算するための第２係数群を決定する段階と、
   ａ３）前記第１ないし第ｍ入力色成分及び前記第１及び第２係数群を利用して前記第１ないし第ｎ中間色成分を演算する段階と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の色空間変換方法。
3. 前記ａ３）段階は、
   ａ３１）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の動的範囲を演算する段階と、
   ａ３２）前記第ｍ＋１ないし第ｎ色成分の動的範囲をスケーリングするためのスケーリング率を決定する段階と、
   ａ３３）前記スケーリング率を利用して前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分をスケーリングする段階と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の色空間変換方法。
4. 前記ａ３２）段階は、
   所定アルゴリズムで前記第１ないし第ｍ入力色成分の階調度を決定する階調度決定段階と、
   前記階調度と相補的な関係を持つように前記スケーリング率を決定するスケーリング率決定段階と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の色空間変換方法。
5. 前記階調度は、
   （前記第１ないし第ｍ入力色成分の最大値−前記第１ないし第ｍ入力色成分の最小値）／（前記第１ないし第ｍ入力色成分の最大値）の数式を利用して演算され、
   前記スケーリング率は、
   （１−ｐ＊階調度）の数式（ここで、０＜ｐ＜１）を利用して演算されることを特徴とする請求項４に記載の色空間変換方法。
6. 前記ｃ）段階は、
   ｃ１）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が前記所定動的範囲の下限値としての第１所定値より小さな値を持つ場合、前記第１所定値より小さな値を持つ色成分である過小色成分の絶対値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過小色成分補償段階と、
   ｃ２）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が前記所定動的範囲の上限値としての第２所定値より大きい値を持つ場合、前記最大値より大きい値を持つ色成分である過大色成分の値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過大色成分補償段階とのいずれか一方の段階または両方の段階、を含むことを特徴とする請求項１に記載の色空間変換方法。
7. 第ｃ１）段階は、
   ｃ１１）前記過小色成分の絶対値を前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分に合算する段階と、
   ｃ１２）前記過小色成分の絶対値を、前記過小色成分と実質的に補色関係にある色成分（補色色成分）に合算する段階と、
   ｃ１３）前記過小色成分の値を前記第１所定値と設定する段階と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の色空間変換方法。
8. 第ｃ２）段階は、
   ｃ２１）前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の値を前記過大色成分の値で割る段階と、
   ｃ２２）前記過大色成分の値を前記第２所定値に変更する段階と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の色空間変換方法。
9. 前記第１ないし第ｍ入力信号はＲＧＢ信号であり（ｍ＝３）、
   前記第ｍ＋１ないし第ｎ出力信号は、前記第１ないし第ｍ入力信号に
   ［ ０ １/２ １/２
   １/２ ０ １/２
   １/２ １/２ ０ ］
   の変換関数を適用したＣＭＹ信号（ｎ＝６）であることを特徴とする請求項１に記載の色空間変換方法。
10. 第１ないし第ｍ入力色成分よりなる３次元色空間を、第１ないし第ｎ出力色成分よりなる６次元色空間に変換するための装置において（ｍ＜ｎ）、
    前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて第１ないし第ｎ中間色成分を抽出する中間色成分抽出部と、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が所定動的範囲に属しているかどうかを比較する動的範囲比較部と、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が前記動的範囲を逸脱する場合、第１ないし第ｎ中間色成分を補償して前記第１ないし第ｎ出力色成分を獲得する色成分補償部と、
    前記構成要素の動作を制御する中央制御部と、を含むことを特徴とする色空間変換装置。
11. 前記中間色成分抽出部は、
    前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第１ないし第ｍ中間色成分を演算するための第１係数群を決定する第１係数群決定部と、
    前記第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分を演算するための第２係数群を決定する第２係数群決定部と、を含み、
    前記中央制御部は、
    前記第１ないし第ｍ入力色成分及び前記第１及び第２係数群を利用して前記第１ないし第ｎ中間色成分を演算することを特徴とする特徴とする請求項１０に記載の色空間変換装置。
12. 前記中間色成分抽出部は、
    ｍ＋１ないし第ｎ色成分の動的範囲をスケーリングするためのスケーリング率を決定するスケーリング率決定部をさらに含み、
    前記中央制御部は、
    スケーリング率を利用して前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分をスケーリングすることを特徴とする請求項１１に記載の色空間変換装置。
13. 前記スケーリング率決定部は、
    所定アルゴリズムで前記第１ないし第ｍ入力色成分の階調度を決定し、
    前記階調度と相補的な関係を持つように前記スケーリング率を決定することを特徴とする請求項１２に記載の色空間変換装置。
14. 前記階調度は、
    （前記第１ないし第ｍ入力色成分の最大値−前記第１ないし第ｍ入力色成分の最小値）／（前記第１ないし第ｍ入力色成分の最大値）の数式を利用して演算され、
    前記スケーリング率は、
    （１−ｐ＊階調度）の数式（ここで、０＜ｐ＜１）を利用して演算されることを特徴とする請求項１３に記載の色空間変換装置。
15. 前記色成分補償部は、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が前記所定動的範囲の最小値側の第１所定値より小さな値を持つ場合、過小色成分の絶対値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過小色成分補償部と、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が前記所定動的範囲の最大値側の第２所定値より大きい値を持つ場合、過大色成分の値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過大色成分補償部と、のいずれか一方または両方を含むことを特徴とする請求項１０に記載の色空間変換装置。
16. 前記過小色成分補償部は、
    前記過小色成分の絶対値を前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分に合算し、
    前記過小色成分の絶対値を、前記過小色成分と実質的に補色関係にある色成分（補色色成分）に合算し、
    前記過小色成分の値を前記第１所定値と設定することを特徴とする請求項１５に記載の色空間変換装置。
17. 前記過大色成分補償部は、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の値を前記過大色成分の値で割り、
    前記過大色成分の値を前記第２所定値に変更することを特徴とする請求項１５に記載の色空間変換装置。
18. 前記第１ないし第ｍ入力信号はＲＧＢ信号であり（ｍ＝３）、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ出力信号は、前記第１ないし第ｍ入力信号に
    ［ ０ １/２ １/２
    １/２ ０ １/２
    １/２ １/２ ０ ］
    の変換関数を適用したＣＭＹ信号（ｎ＝６）であることを特徴とする請求項１０に記載の色空間変換装置。
19. 第１ないし第ｎ出力色成分よりなる画像信号をディスプレイするための多色ディスプレイ装置において、
    第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて第１ないし第ｎ中間色成分を抽出する中間色成分抽出部（ｍ＜ｎ）と、
    第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の信号値が所定動的範囲を逸脱するかどうかを比較する動的範囲比較部と、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の動的範囲が前記動的範囲を逸脱する場合、第１ないし第ｎ中間色成分を補償して前記第１ないし第ｎ出力色成分を獲得する色成分補償部と、
    前記ｎ個の出力色成分に相応する波長の光を発散するｎ個の光源を含むディスプレイ部と、
    前記構成要素の動作を制御する中央制御部と、を含むことを特徴とする多色ディスプレイ装置。
20. 前記中間色成分抽出部は、
    第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第１ないし第ｍ中間色成分を演算するための第１係数群を決定する第１係数群決定部と、
    第１ないし第ｍ入力色成分を線形的に組合わせて前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分を演算するための第２係数群を決定する第２係数群決定部と、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ色成分の動的範囲をスケーリングするためのスケーリング率を決定するスケーリング率決定部と、をさらに含み、
    前記中央制御部は、
    前記第１ないし第ｍ入力色成分及び前記第１及び第２係数群を利用して前記第１ないし第ｎ中間色成分を演算し、
    スケーリング率を利用して前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分をスケーリングすることを特徴とする請求項１９に記載の多色ディスプレイ装置。
21. 前記スケーリング率決定部は、
    （前記第１ないし第ｍ入力色成分の最大値−前記第１ないし第ｍ入力色成分の最小値）／（前記第１ないし第ｍ入力色成分の最大値）の数式を利用して階調度を演算し、
    （１−ｐ＊階調度）の数式（ここで、０＜ｐ＜１）を利用して前記スケーリング率を演算することを特徴とする請求項２０に記載の多色ディスプレイ装置。
22. 前記色成分補償部は、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が第１所定値より小さな値を持つ場合、過小色成分の絶対値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過小色成分補償部と、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分のうち一つ以上が第２所定値より大きい値を持つ場合、過大色成分の値を利用して前記第１ないし第ｎ色成分を補償する過大色成分補償部と、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の多色ディスプレイ装置。
23. 前記過小色成分補償部は、
    前記過小色成分の絶対値を前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分に合算し、
    前記過小色成分の絶対値を、前記過小色成分と実質的に補色関係にある色成分（補色色成分）に合算し、
    前記過小色成分の値を前記第１所定値と設定することを特徴とする請求項２２に記載の多色ディスプレイ装置。
24. 前記過大色成分補償部は、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ中間色成分の値を前記過大色成分の値で割り、
    前記過大色成分の値を前記第２所定値に変更することを特徴とする請求項２２に記載の多色ディスプレイ装置。
25. 前記第１ないし第ｍ入力信号はＲＧＢ信号であり（ｍ＝３）、
    前記第ｍ＋１ないし第ｎ出力信号は、前記第１ないし第ｍ入力信号に
    ［ ０ １/２ １/２
    １/２ ０ １/２
    １/２ １/２ ０ ］
    の変換関数を適用したＣＭＹ信号（ｎ＝６）であることを特徴とする請求項１９に記載の多色ディスプレイ装置。

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