(57)【要約】【課題】  色信号処理装置及びその処理方法を提供する。【解決手段】  拡張された色再現範囲を有する色再現装置のための色信号処理方法及びその処理装置に関する。本発明による色信号処理方法は、まず、入力色信号の標準原色を、この入力色信号が再現される色再現装置のソース原色を混合して生成できる混合比を算出する。そして、算出された混合比に基づき色再現装置のソース原色を再構成し、入力色信号を再構成されたソース原色によって決定される色帯域にマッチングするように変換して出力する。本発明によれば、色再現装置が表現できる色再現範囲を入力色信号やその他の目的に応じて任意に設定することができる。【選択図】      図２
2006014322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力色信号の標準原色を前記入力色信号が再現される色再現装置のソース原色を混合して生成できる混合比を算出するステップと、
算出された前記混合比に基づき前記ソース原色を混合して、再構成された原色を算出するステップと、
前記入力色信号を前記再構成された原色によって決定される色帯域にマッチングするように変換して出力するステップと、
を含むことを特徴とする色信号処理方法。
【請求項２】
前記混合比を算出するステップにおいて、前記標準原色の色座標とホワイト３刺激値を使用した色彩計ディスプレーモデル、及び前記ソース原色の色座標に基づいて、前記混合比を算出することを特徴とする請求項１に記載の色信号処理方法。
【請求項３】
入力される色信号の色座標を装置独立的な色空間であるＣＩＥ−ＸＹＺ色空間の色座標値に変換して、前記入力色信号として提供するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の色信号処理方法。
【請求項４】
前記入力色信号は、ＲＧＢ色空間の色信号であり、前記装置独立的な色空間は、ＣＩＥ−ＸＹＺ色空間であることを特徴とする請求項３に記載の色信号処理方法。
【請求項５】
入力色信号の標準原色を前記入力色信号が再現される色再現装置のソース原色を混合して生成できる混合比を算出し、算出された混合比に基づき前記ソース原色を混合して、再構成された原色を算出する原色再構成部と、
前記入力色信号を前記再構成された原色によって決定される色帯域にマッチングするように変換して出力する色帯域マッピング部と、
を備えることを特徴とする色信号処理装置。
【請求項６】
前記原色再構成部は、前記標準原色の色座標とホワイト３刺激値を使用した色彩計ディスプレーモデル、及び前記ソース原色の色座標に基づいて、前記混合比を算出することを特徴とする請求項５に記載の色信号処理装置。
【請求項７】
前記標準原色の色座標及びホワイト３刺激値、及びソース原色及びホワイト３刺激値を保存する原色保存部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の色信号処理装置。
【請求項８】
入力される色信号の色座標を装置独立的な色空間であるＣＩＥ−ＸＹＺ色空間の色座標値に変換して、前記原色再構成部に前記入力色信号として提供する色座標変換部を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の色信号処理装置。
【請求項９】
前記入力色信号は、ＲＧＢ色空間の色信号であり、前記装置独立的な色空間は、ＣＩＥ−ＸＹＺ色空間であることを特徴とする請求項８に記載の色信号処理装置。
【請求項１０】
前記色再現装置は、４つ以上の原色を使用するＭＰＤであることを特徴とする請求項５に記載の色信号処理装置。
【請求項１１】
色信号処理装置を利用して入力される色信号値を変換して再現することを特徴とする請求項８に記載の色再現装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色信号処理方法及びその処理装置に係り、特に、色再現装置が表現できる色再現範囲を入力色信号やその他の目的に応じて任意に設定可能にする色信号処理方法及びその処理装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、モニタ、スキャナ、プリンタ等のような色を再現する色再現装置では、それぞれの使用分野に適した色空間（ｃｏｌｏｒ ｓｐａｃｅ）またはカラーモデルを使用している。例えば、カラー映像の印刷装置では、ＣＭＹ色空間を用い、カラーＣＲＴモニタやコンピュータグラフィック装置では、ＲＧＢ色空間を用い、色相、彩度、明度を各々扱う必要のある装置では、ＨＳＩ色空間を用いる。また、どのような装置でも正確に再生できる、所謂、装置の独立したカラーを定義するためにＣＩＥ色空間が用いられる。その代表的なものとしては、ＣＩＥ−ＸＹＺ、ＣＩＥ Ｌ×ａ×ｂ、ＣＩＥ Ｌ×ｕ×ｖ色空間等がある。
【０００３】
なお、色を再現する装置の種類は、用いる色空間によるが、基本的には、通常３つの原色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）を使用している。例えば、カラーＣＲＴモニタやコンピュータグラフィック装置等で用いられるＲＧＢ色空間の場合は、互いに加算できる赤、緑、青の３原色を使用し、カラー映像の印刷装置等で用いられるＣＭＹ色空間の場合は、シアン、マゼンタ、イエローの３原色が使用される。
【０００４】
近年、４つ以上の原色を使用して色相の再現範囲（ｃｏｌｏｒ ｇａｍｕｔ）、つまり色帯域を拡張しようとする試みがあり、その代表的なものがＭＰＤ（Ｍｕｌｔｉｐｒｉｍａｒｙ Ｄｉｓｐｌａｙ）である。ＭＰＤは、既存の３原色を使用する３チャンネルディスプレー装置に比べて色帯域を広くするために、４つ以上の原色を使用して、色相の再現範囲を拡張させたディスプレー装置をいう。
【０００５】
なお、色再現装置で再現できる色相の再現範囲は、その装置が使用する原色によって決定される。例えば、図１に示すように、ＣＩＥ−ｘｙ色空間で色再現装置が使用する原色を連結する領域が当該装置が有する色相の再現範囲となる。即ち、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の原色を使用する色再現装置では、ＧＡＭＵＴ１で示す三角形の内部領域が該装置の色再現範囲または色帯域となる。同様に、Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’の原色を使用する色再現装置では、ＧＡＭＵＴ２で示す三角形の内部領域が色再現範囲となる。
【０００６】
ところが、従来は、色再現装置で一般の放送規格や標準色信号規格の映像を再現する場合、放送規格や標準で規定する原色を固定的に使用して入力される映像を表現した。そのため、ＭＰＤの場合のように、入力される色信号の色再現範囲がこの入力色信号を再現する色再現装置の色帯域より狭いと、色再現装置が表現できる色再現範囲を全て使用できなくなる。更に、入力される色信号とそれを再現する色再現装置間の色再現範囲をマッピングする過程で、量子化誤差が発生したり、色再現範囲をマッピングする過程で、複雑過ぎるアルゴリズムを使用しており、ハードウェア的な具現を難しくすることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、アルゴリズムを単純化しながらも色再現装置が表現できる色再現範囲を、入力色信号やその他の目的に応じて任意に設定可能にする色信号処理方法及びその処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するための本発明に係る色信号処理方法は、入力色信号の標準原色を前記入力色信号が再現される色再現装置のソース原色を混合して生成できる混合比を算出するステップと、算出された前記混合比に基づき前記色再現装置のソース原色を混合して、再構成された原色を算出するステップと、前記入力色信号を前記再構成された原色によって決定される色帯域にマッチングするように変換して出力するステップとを含む。前記混合比を算出するステップにおいて、前記標準原色の色座標とホワイト３刺激値を使用した色彩計ディスプレーモデル、及び前記ソース原色の色座標に基づいて、前記混合比を算出することができる。
【０００９】
好ましくは、入力される色信号の色座標を装置独立的な色空間であるＣＩＥ−ＸＹＺ色空間の色座標値に変換して、前記入力色信号として提供するステップを更に含む。この場合、前記入力色信号は、ＲＧＢ色空間の色信号であり、前記装置独立的な色空間は、ＣＩＥ−ＸＹＺ色空間であることが可能である。
【００１０】
また、本発明の色信号処理装置は、入力色信号の標準原色を前記入力色信号が再現される色再現装置のソース原色を混合して生成できる混合比を算出し、算出された混合比に基づき前記ソース原色を混合して、再構成された原色を算出する原色再構成部、及び前記入力色信号を前記再構成された原色によって決定される色帯域にマッチングするように変換して出力する色帯域マッピング部を備える。
【００１１】
前記原色再構成部は、前記標準原色の色座標とホワイト３刺激値を使用した色彩計ディスプレーモデル、及び前記ソース原色の色座標に基づいて、前記混合比を算出することができる。ここで、前記標準原色の色座標及びホワイト３刺激値、及び前記ソース原色及びホワイト３刺激値を保存する原色保存部を更に備えることが好ましい。また、入力される色信号の色座標を装置独立的な色空間であるＣＩＥ−ＸＹＺ色空間の色座標値に変換して、前記原色再構成部に前記入力色信号として提供する色座標変換部を更に備えることもできる。この時、前記入力色信号は、ＲＧＢ色空間の色信号であり、前記装置独立的な色空間は、ＣＩＥ−ＸＹＺ色空間であることが可能である。
【００１２】
また、前記色再現装置としては、４つ以上の原色を使用するＭＰＤを用いることができる。そして、このような色信号処理装置は、ディスプレー装置のような色再現装置に用いて、入力される色信号を変換して再現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
前記のように、本発明は、色再現装置が表現できる色帯域をその色再現装置が再現できる範囲内で自由に設定することができる。これにより、入力色信号やその他の目的に応じて色再現装置の色再現範囲を任意に設定することができる。また、本発明は、比較的に簡単なアルゴリズムを用いて具現が容易であり、量子化誤差の発生がなく、多様な色再現範囲を表現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
図２は、本発明の一実施形態による色信号処理方法を用いる色信号処理装置のブロック図である。同図に示すように、本実施形態の色信号処理装置１００は、色座標変換部１２０、原色保存部１４０、原色再構成部１６０及び色帯域マッピング部１８０を備える。
【００１５】
色座標変換部１２０は、入力色信号の色座標を装置独立的な色空間であるＣＩＥ−ＸＹＺ色空間の色座標に変換する。入力色信号は、ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）、ＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ ｂｙ Ｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ）、ＳＭＰＴＥ−Ｃのような放送規格、若しくはＩＥＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）のｓＲＧＢのような標準規格による色信号であり、入力色信号が非線型色信号である場合には、線型色信号に線形補正した後、装置独立的な色空間の色座標に変換する。
【００１６】
原色保存部１４０は、入力色信号が使用する標準原色の色座標及びホワイト３刺激値と、入力色信号が再現される色再現装置のソース原色の色座標及びホワイト３刺激値を保存する。原色再構成部１６０は、色再現装置のソース原色を混合して標準原色を生成できる混合比を算出し、算出された混合比に基づき色再現装置のソース原色を混合して、再構成された原色を算出し、この再構成された原色に基づいて原色を調節する。色帯域マッピング部１８０は、再構成された原色によって決定される色再現範囲にマッチングするように入力色信号を変換して出力する。
【００１７】
図３は、本発明の一実施形態による色信号方法の説明に提供されるフロー図である。本発明の一実施形態による色信号方法を説明するにおいて、入力色信号の標準原色は、図１に示すＰ１’、Ｐ２’、Ｐ３’であり、色再現装置のソース原色は、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と仮定する。図１乃至図３を参照して、このような場合の本発明の一実施形態による色信号方法を説明する。
【００１８】
まず、色座標変換部１２０は、入力色信号の色座標を装置独立的な色空間であるＣＩＥ−ＸＹＺ色空間の色座標に変換する（Ｓ２００）。入力色信号は、前記したように、放送規格または標準色信号規格の色信号であり、以下では、入力色信号がｓＲＧＢ標準色信号である場合について説明する。
【００１９】
原色再構成部１６０は、原色保存部１４０に保存された入力色信号の標準原色の色座標とホワイト３刺激値、及び色再現装置のソース原色の色座標及びホワイト３刺激値を使用して、ソース原色を混合して標準原色を生成できる混合比を算出し（Ｓ２１０）、算出された混合比に基づきソース原色を混合して、再構成された原色を算出する（Ｓ２２０）。次に、混合比の算出及び再構成された原色を算出する過程をより詳しく説明する。
【００２０】
まず、色再現装置の色帯域を、図１に示すＧＡＭＵＴ１とするとき、この色再現装置の原色、Ｐ１（ｘｒｒ、ｙｒｒ、ｚｒｒ）、Ｐ２（ｘｇｇ、ｙｇｇ、ｚｇｇ）、Ｐ３（ｘｂｂ、ｙｂｂ、ｚｂｂ）の色座標行列をＰｓとし、ホワイト３刺激値がＦｗｓ＝（Ｘｗｓ、Ｙｗｓ、Ｚｗｓ）と仮定すれば、これに対する色彩計ディスプレーモデル（Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｍｏｄｅｌ）は、次の式１のように表される。
【００２１】
【数１】
2006014322.tif 000003
【００２２】
式１において、正規化行列Ｎｓは、Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝１で、最大時、つまりホワイトである場合、Ｆｓ＝Ｆｗｓであるように設定される。レッド（Ｒ）原色ベクトルＦｒｓ＝（ｘｒｒ、ｙｒｒ、ｚｒｒ）は、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（１、０、０）の時に再現される赤色の３刺激値になる。同様に、グリーン（Ｇ）原色ベクトルＦｇｓ＝（ｘｇｇ、ｙｇｇ、ｚｇｇ）は、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（０、１、０）の時に再現される緑色の３刺激値になり、ブルー（Ｂ）原色ベクトルＦｂｓ＝（ｘｂｂ、ｙｂｂ、ｚｂｂ）は、（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（０、０、１）の時に再現される青色の３刺激値になる。従って、入力映像の色帯域は、式１のように定義される。
【００２３】
同様の方法により、入力色信号の色再現範囲に該当するものをＧＡＭＵＴ２とするとき、入力色信号の標準原色、Ｐ１’（ｘｒｔ、ｙｒｔ、ｚｒｔ）、Ｐ２’（ｘｇｔ、ｙｇｔ、ｚｇｔ）、Ｐ３’（ｘｂｔ、ｙｂｔ、ｚｂｔ）の色座標行列をＰｔとし、ホワイト３刺激値をＦｗｔ＝（ｘｗｔ、ｙｗｔ、ｚｗｔ）とすれば、標準原色によるディスプレーモデルは、次の式のように表すことができる。
【００２４】
【数２】
2006014322.tif 000004
【００２５】
Ｎｔは、式１で示された標準ホワイトから算出することができる。同様に、標準レッド原色ベクトルＦｒｔ＝（ｘｒｔ、ｙｒｔ、ｚｒｔ）、標準グリーン原色ベクトルＦｇｔ＝（ｘｇｔ、ｙｇｔ、ｚｇｔ）、標準ブルー原色ベクトルＦｂｔ＝（ｘｂｔ、ｙｂｔ、ｚｂｔ）になる。
【００２６】
ソース原色ベクトル（Ｆｒｓ、Ｆｇｓ、Ｆｂｓ）から式２を満たす標準原色ベクトル（Ｆｒｔ、Ｆｇｔ、Ｆｂｔ）は、次の式のように表すことができる。
【００２７】
【数３】
2006014322.tif 000005
【００２８】
式３を整理すると、次のように表すことができる。
【数４】
2006014322.tif 000006
【００２９】
これにより、式４で、標準原色を生成する行列Ｇは、元の色再現装置のソース原色の混合比となる。ところが、行列Ｇでｍａｊｏｒ ｓｉｇｎａｌ、つまり対角成分（Ｄｉａｇｏｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）（ｋｒｔ、ｋｇｇ、ｋｂｂ）は、場合によっては最大値である“１”より小さくなることもあるので、標準色によって決定される色帯域の輝度を最大にするために、次の式のように、Ｎ＝Ｍａｘ（ｋｒｔ、ｋｇｇ、ｋｂｂ）に分けて行列Ｇを標準化する。
【００３０】
【数５】
2006014322.tif 000007
【００３１】
従って、ディスプレー装置において、式５によって求めた後、Ｇｎ行列の定数だけ各チャンネルの光源の光量を調節すると、元のソース原色を使用して標準原色を生成することができる。このような過程を経た後、色帯域マッピング部１８０は、再構成されたソース原色によって決定される色帯域にマッチングするように、入力色信号を次式に基づいて変換して出力する。
【数６】
2006014322.tif 000008
【００３２】
このように、本発明による色信号処理装置は、色再現装置の色再現範囲を入力色信号の標準原色に基づいて変換することができる。また、前記実施形態では、入力色信号の色再現範囲を基準にソース原色を再構成したが、ソース原色を再構成するための色再現範囲は、使用目的に応じて任意に設定することができる。これにより、色再現装置の色再現範囲を任意に設定可能となり、余りの光量を使用できるという効果があって、再現される映像の輝度及びコントラストを向上することができる。この点については、色再現装置がディスプレー装置である場合を例として詳しく説明する。
【００３３】
図４は、カラーホイール（Ｃｏｌｏｒ Ｗｈｅｅｌ）を使用したＲＧＢ３チャンネルＤＬＰプロジェクションディスプレー装置の一部を示す。図４に示すＤＬＰプロジェクションディスプレー装置は、ランプ３０１、カラーホイール３０３、ライトパイプ３０５、照明光学系３０７、投射光学系３０９、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）３１１を備える。
【００３４】
このような構成のＤＬＰプロジェクションディスプレー装置において、ランプ３０１のスペクトル（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）が回転するカラーホイール３０３によってＲＧＢ３色に分離され、分離された色が順にライトパイプ３０５及び照明光学系３０７を通じてＤＭＤ３１１に照らされると、ＤＭＤ３１１の各画素に印加された映像信号に同期して、投射光学系３０９を通じて画面に投射される。
【００３５】
図５は、図４に示すＤＬＰプロジェクションディスプレー装置における本発明の適用例を説明するための図である。図５ａは、カラーホイールを説明するための図であり、図５ｂは、従来方法を使用する場合を示し、図５ｃは、本発明を適用した場合を示す図である。図５ａに示すように、一般にカラーホイールは、ＲＧＢセグメント周期が１ビデオフレーム毎にｎ回回転すると仮定すれば、ＲＧＢカラー周期は、ほぼ１／ｎ×１６ｍｓ時間になる。また、図５ｂに示すように、従来は、スポーク（ＳＰＯＫＥ）区間は用いられなかったが、これは、カラーホイール３０３を通過するビームスポットがポイントではないので、カラーホイールの境界面で隣り合う二つのカラーの混色が生じて、原色の色純度低下をもたらすためである。これにより、スポーク区間の未使用による光量低下は避けられない。
【００３６】
しかし、本発明による色信号処理方法によれば、図５ｃに示すように、従来使用しなかったスポーク区間を全て活用できるようになる。即ち、図１に示すように、ディスプレー装置のソース原色によって決定される色帯域をＧＡＭＵＴ１とし、入力映像の標準原色によって決定される色帯域をＧＡＭＵＴ２とするとき、図５に示されたグリーンＧ原色の場合、１区間によって表現されるカラーはＰ２に該当し、４区間によって表現されるカラーはＰ２’に該当し、その他の二つのＰ１、Ｐ３の混色成分はそれぞれ２、３に該当する。つまり、この区間は、式５において行列Ｇｎの緑色側の定数に該当する。言い換えると、１区間の長さはｋｇｇであり、２区間の長さはｋｒｇ、３区間の長さはｋｂｇになる。従って、スポーク区間の使用による光量上昇の効果を得ることができる。
【００３７】
図６は、ランプの代わりに分離制御が可能な光源であるレーザーやＬＥＤ等を用いるディスプレー装置の場合を示す。同図に示すディスプレー装置において、光源であるレーザーをスイッチング信号を利用して制御するという点が、図４に示すディスプレー装置と異なる。
【００３８】
図７は、図６に示すディスプレー装置における本発明の適用例を説明する図である。ここで、図７ａは、従来方法を使用した場合を示し、図７ｂは、本発明を適用した場合を示す。図６に示すディスプレー装置においても、図７ｂのように、放送規格または信号標準の原色それぞれのメイン周期の間に別の原色を混色することによって、前述したような同様の効果を得ることができる。
【００３９】
前記実施形態では、３チャンネルディスプレー装置を例として説明したが、３チャンネルのみならず４つ以上の原色を使用するＭＰＤにも同様の方式を適用することができる。また、ＤＭＤの他に、様々なマイクロディスプレーパネル素子を利用したディスプレー装置でも同様の方式で活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一般の色再現装置における色再現範囲を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態による色信号処理方法を用いる色信号処理装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による色信号処理方法の説明に提供されるフロー図である。
【図４】カラーホイールを使用するディスプレー装置の構成を示す図である。
【図５】図４に示すようなディスプレー装置に対する本発明の適用例を示す図である。
【図６】分離制御が可能な光源を用いるディスプレー装置の構成を示す図である。
【図７】図６に示すようなディスプレー装置に対する本発明の適用例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  色信号処理装置
１２０  色座標変換部
１４０  原色保存部
１６０  原色再構成部
１８０  色帯域マッピング部
【図１】
2006014322.tif 000009
【図２】
2006014322.tif 000010
【図３】
2006014322.tif 000011
【図４】
2006014322.tif 000012
【図５】
2006014322.tif 000013
【図６】
2006014322.tif 000014
【図７】
2006014322.tif 000015