디스플레이에서 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따른 색 지각 연구 :A comparative study of colour perception based on background lightness and colour stimulus size of display devices

홍지영

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자료유형: 학위논문

저자정보: 홍지영 (홍익대학교, 홍익대학교 대학원)

발행연도: 2017

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2018

주변시 시각에서 색채 자극과 배경의 밝기에 따른 컬러 어피어런스 연구

홍지영 한국인터넷방송통신학회 논문지 2018.01 학술저널

디스플레이에서 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따른 컬러 어피어런스 모델링

홍지영 한국인터넷방송통신학회 논문지 2018.01 학술저널

2017

디스플레이에서 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따른 색 지각 연구

홍지영 디자인·공예학과 2017.01 학위논문

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정적 디스플레이에서 개인용 동적 디스플레이로 전환되는 시점을 맞이하여 디스플레이 크기가 고려된 화질은 무엇보다 중요한 요인 중 하나이다. 디스플레이에서 색채는 화질을 평가하는 매우 중요한 요소 중 한가지이다. 디스플레이 산업에서는 다양한 크기의 디스플레이에서 보다 정확한 색채와 향상된 이미지를 재현하기 위해 많은 관심을 가지고 있다. 디스플레이 화질 향상을 위해 디스플레이 크기에 맞는 컬러 어피어런스 모델(Colour appearance model)이 필요한 실정이다.
본 연구의 목적은 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따라 동일하게 색채를 지각 할 수 있도록 재현하고자 한다. 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따라 인지하는 색채 속성에 대해 알아보고자 중심와 시각과 주변시 시각의 차이 및 색상 이동 현상에 대한 실험을 진행하였다. 도출된 실험 결과를 바탕으로 컬러 어피어런스 모델을 개발하여 디지털 색채를 재현하였다.
색채 자극 관련 시각을 크게 두 종류로 분류하여 실험을 진행하였으며 실험 결과는 다음과 같다. 중심와 시각에서는 배경의 밝기가 어둡고 색채 자극의 크기가 작을수록 더욱 밝게 인지하며 배경이 밝은 경우는 색채 자극의 크기가 클수록 더욱 밝게 인지하는 경향성을 나타냈다. 채도 속성의 경우, 배경의 밝기보다 색채 자극의 크기가 작을수록 더욱 선명하다는 경향성을 나타냈다.
주변시 시각에서 밝기 속성의 경우, 배경이 어둡고 색채 자극의 크기가 작을수록 더욱 밝게 인지하며 배경이 밝은 경우에는 색채 자극의 크기가 클수록 더욱 밝게 인지하는 경향성을 나타냈다. 채도 속성의 경우, 배경의 밝기와 상관없이 색채 자극의 크기가 작을수록 더욱 선명하게 인지하는 경향성을 나타냈다. 이는 중심와 시각에서의 경향성과 일치한다는 것을 알 수 있다.
색상이동 현상의 경우, 색상 속성에 대한 변동 계수는 변화가 거의 없다는 결과를 얻을 수 있었다. 색상 속성은 배경의 밝기, 색채 자극의 크기, 배경의 크기, 그리고 배경에 다양한 색채가 동시에 제시되더라도 동일한 색상으로 인지 한다는 것을 알 수 있었다.
실험 결과를 바탕으로 각각의 요인에 대한 유의미 여부를 판단하고 요인간의 교호작용 검증을 통해 통계적 모형을 정의하였다. 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따른 컬러 어피어런스 모델을 도출하여 제안된 모델의 검증 작업을 시행하였다. 검증 결과, 개발된 알고리즘 적용 시 적용 전 보다 약 16% 향상된 예측 성능을 보였다. 또한, 제안된 알고리즘을 디스플레이에 접목할 수 있도록 시스템 적용 방법도 제안하였다.

Image quality in displays that considers the relationship between large display devices and personal dynamic display devices has become an extremely important factor at a point where society is moving from static displays to personal, dynamic display devices. Colour is one of the most important factors when evaluating image quality in displays. As such, there is a greater need for detailed research on creating colour imaging technology and increasing the reproducibility of colour to match the characteristics of displays that are loaded with transmitted input images. Therefore, the display industry has a growing interest in reproducing more precise colours and improved images in displays of various sizes. There is a need for a colour appearance model (CAM) that can satisfy this demand.
The purpose of this study is to reproduce colours in the stimulants that differ in physical size depending on the lightness of the background to ensure consistency in the way they are perceived. To investigate the colour attributes that are perceived differently according to the lightness of the background and the size of the stimulant, studies on colour sense differences and the colour movement phenomena that are subject to the para-foveal vision, colour sense, and peripheral vision were referenced; then these characteristics were defined to produce digital colours from the CAM that was developed to reflect visual characteristics. Visual perception is sensitive to the lightness, and the characteristics that shape human perception of colours for differing sizes tend to change according to the lightness of the background instead of the size of the colour stimulants. Thus, the colour sense for background lightness and stimulant size was divided into two categories and then tested accordingly. The results are as follows. For colour sense that is subject to the para-foveal vision, colours are perceived more lightly when the background lightness is darker and the stimulant size smaller. Meanwhile, colours are perceived more lightly in the case of a light background when the stimulant size is smaller. For chroma characteristics, colours are colourful when the stimulant size is smaller compared to the background lightness.
For the lightness attribute of colour sense that is subject to the peripheral vision, colours are perceived more lightly when the background lightness is dark and the stimulant size small. In the case of a light background, colours are perceived more lightly when the stimulant size is smaller. For chroma characteristics, colours are perceived more colourful when the stimulant size is smaller, regardless of background lightness. The trend for this variable is the same as that for the para-foveal vision.
For the colour movement phenomenon, the coefficient of variability shows almost no change regarding hue attributes, and no colour movement or specific tendencies are deduced from specific colours. Thus, background lightness, stimulant size, background size, and even various colours on a background have no particular influence on the perception of hue attributes.
After determining whether each factor is significant based on the experimental results, a statistical model was defined regarding the research topic using interactive factors as subjects after verifying the interaction between significant factors. A CAM was deduced according to background lightness and stimulant size, and the algorithm of the proposed model and modelling was verified. When comparing the pre- and post-application results of the developed CAM, the verification results showed a 16% improvement in estimated performance. A practical colour control system was also configured for display grafting using the proposed CAM, and then proposed a method to apply the system for complex images to be presented as input images.

Ⅰ. 서론 1
1. 연구 배경 및 목적 1
2. 연구 범위 및 방법 3
3. 연구 모형 4
Ⅱ. 이론적 고찰 6
1. 개요 6
2. 시지각 특성 6
3. 기초 색체계 9
4. 발전된 색체계 20
5. 컬러 사이즈 효과 37
6. 디스플레이 디바이스 45
Ⅲ. 실증연구 51
1. 배경의 밝기와 색채 자극의 크기 관련 파일럿 테스트 51
2. 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따른 컬러 어피어런스 66
3. 배경의 밝기와 색채 자극의 크기에 따른 컬러 어피어런스 모델링 105
Ⅳ. 결론 및 제언 114
1. 결론 114
2. 제언 117
참 고 문 헌 118
ABSTRACT 129

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