(57)【要約】【課題】従来のＳＤＲイメージのＥＯＴＦが持つ色編集に際しての利点を備えたＨＤＲイメージ用ＥＯＴＦを提供する。【解決手段】複数の画素からなるハイダイナミックレンジイメージを符号化する方法であって、前記方法は、前記ハイダイナミックレンジイメージの前記画素毎の符号化値を算出する方法であって、前記符号化値は、前記画素毎の輝度情報に伝送関数の逆関数を適用することで算出され、前記伝送関数は、冪乗式により定義され、前記冪乗式の冪指数は、所定のダイナミックレンジに対し、グレイレベルの画素値が一定となるよう決定されることを特徴とする。【選択図】図１
2020107926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素からなるハイダイナミックレンジイメージを符号化する方法であって、
前記方法は、前記ハイダイナミックレンジイメージの前記画素毎の符号化値を算出する方法であって、
前記符号化値は、前記画素毎の輝度情報に伝送関数の逆関数を適用することで算出され、
前記伝送関数は、冪乗式により記述され、
前記冪乗式の冪指数は、所定のダイナミックレンジに対し、グレイレベルの画素値が一定となるよう決定されることを特徴とする符号化方法。
【請求項２】
請求項１に記載の符号化方法において、前記伝送関数は、
【数１】
2020107926.tif 000006
として定義される関数であり、
【数２】
2020107926.tif 000007
は輝度、
【数３】
2020107926.tif 000008
は符号化値、
【数４】
2020107926.tif 000009
は所定のダイナミックレンジのピーク輝度の白レベルに対する比であり、前記冪指数
【数５】
2020107926.tif 000010
は、
【数６】
2020107926.tif 000011
として定義される関数で決定され、
【数７】
2020107926.tif 000012
はスタンダードダイナミックレンジの冪指数であり、
【数８】
2020107926.tif 000013
はスダンダードダイナミックレンジのグレイレベルの符号化値であることを特徴とするハイダイナミックレンジイメージを符号化する方法。
【請求項３】
請求項２に記載の符号化方法において、前記伝送関数の
【数９】
2020107926.tif 000014
は、０．５であることを特徴とする符号化方法。
【請求項４】
請求項２に記載の符号化方法において、前記伝送関数の
【数１０】
2020107926.tif 000015
の値は、２．２、２．３５もしくは２．４であることを特徴とする符号化方法。
【請求項５】
請求項２に記載の符号化方法において、前記伝送関数の
【数１１】
2020107926.tif 000016
の値は、４、６、１０であることを特徴とする符号化方法。
【請求項６】
請求項２に記載の符号化方法において、前記所定のダイナミックレンジは、ユーザが設定することを特徴とする符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイダイナミックレンジイメージの編集に好適な符号化の方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビやモニタなど表示装置のダイナミックレンジが広がり、それに伴い広いダイナミックレンジに対応したハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）イメージが制作されるようになっている。ＨＤＲに対して、従来の標準的なダイナミックレンジはスタンダードダイナミックレンジ（ＳＤＲ）と呼ぶ。また、イメージの電気信号（Ｅｌｅｃｔｒｏ）を表示装置の光（Ｏｐｔｉｃａｌ）に変換する伝送関数（Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をＥＯＴＦと呼ぶ。
【０００３】
ＳＤＲイメージにおけるＥＯＴＦは、ガンマ２．２、ガンマ２．３５、ガンマ２．４、ガンマ２．６、及びＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．１８８６などであり、いずれも冪乗関数となっている。これら冪乗で示されるＥＯＴＦにはイメージの色編集における利点が大きく二つある。ひとつは、電気信号つまり画素の階調値に対してゲイン乗算した際に、表示装置の光レベルのリニアリティが保たれる点である。例えばＥＯＴＦがガンマ２．４の場合、画素階調値を０．５倍するとその階調値によらず光レベルは０．１８９倍（＝０．５＾２．４）となる。もうひとつは順応輝度やグレイレベルに相当する光レベルが階調値のおよそ１／２に対応する点である。一例として、ガンマ２．４で８ビットデータの場合、階調値１２８は約２０％（＝（１２８／２５５）＾２．４）の光レベルとなりこれはグレイレベルに相当する。これらの特徴により、イメージの色編集においてイメージ全体の明るさの変更やハイライト・シャドウといった領域別の編集を、ゲインやトーンカーブによる階調値の調整によりユーザは直感的に行うことができる。
【０００４】
ＨＤＲイメージにおけるＥＯＴＦは、定義付けされる光レベルの範囲の広さに特色がある。ＳＤＲでは電気信号の階調を黒から白までに対応付けしていたのに対し、ＨＤＲではＳＤＲにおける白を超える明るさに対応付けしたＥＯＴＦを用いる。ＨＤＲのＥＯＴＦ規格として、ＳＭＰＴＥ  ＳＴ  ２０８４（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ  Ｑｕａｎｔｉｚｅｒ、ＰＱ）及びＡＲＩＢ  ＳＴＤ−Ｂ６７（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｌｏｇ−Ｇａｍｍａ、ＨＬＧ）がある。例えば、ＨＬＧであれば従来の基準白の１２倍の輝度に相当するレベルまでの信号を定義している。またＰＱであれば従来の基準白が１００ｎｉｔｓであるとした場合、その１００倍の輝度（１００００ｎｉｔｓ）に相当するレベルまでの信号を定義している。（１ｎｉｔは１ｃｄ／ｍ２に等しく、１平方メートルの面積を均一に１カンデラの明るさで光る輝度である）
近年のＨＤＲイメージの広がりにともない、ユーザがＨＤＲイメージを画像編集ソフトウェアなどで従来のＳＤＲイメージと同様に編集するニーズが生じると予想される。しかしながら既存のＨＤＲのＥＯＴＦでは、前述したＳＤＲに用いられるＥＯＴＦにおける色編集時の利点が失われてしまう。ＰＱは、広い光レベルを少ないビット数で伝送するために最適化されている。そのためＥＯＴＦは冪乗とは異なる複雑な変換関数であり、信号へのゲイン乗算において光レベルのリニアリティは維持されず、例えば光のリニアリティを維持したままその明るさを半分にするといった編集が容易ではない。ＨＬＧは、半階調以下は冪乗関数となっておりゲイン乗算に対する光リニアリティは保持されるが、半階調以上は指数関数であるため保持されない。また半階調は１００％反射に対応付けられており、これはＳＤＲの白色に対応しグレイレベルではない。またＰＱ・ＨＬＧ以外にＳＤＲとの互換性を考慮したＥＯＴＦの一例として特許文献１に示す方法などもあるが、指数関数であってゲイン乗算に対して光のリニアリティは維持されず、半階調はグレイレベルではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１６−５３３０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のＳＤＲイメージのＥＯＴＦが持つ色編集に際しての利点を備えたＨＤＲイメージ用ＥＯＴＦの提供を目的とする。色編集に際しての利点とは、階調信号へのゲイン乗算に対して光のリニアリティが保持されること、グレイレベルがおよそハーフ階調に対応付けられることである。ＨＤＲイメージのＥＯＴＦに必要な要件は、階調信号がハイダイナミックレンジ、すなわち従来のＳＤＲより広い光範囲に対応付けられることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る符号化方法は、ＥＯＴＦに基づいてイメージを符号化する方法であって、前記ＥＯＴＦは冪乗式であるとともに、グレイレベルの明るさが半階調付近に対応付けられるよう冪指数がダイナミックレンジに応じて決定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る符号化方法によれば、ＨＤＲイメージの編集を従来のＳＤＲイメージと同様の信号制御で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施例に係る符号化方法の一例を示すブロック図
【図２】従来方法および本発明による伝送関数の一例について示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施例として、本発明によるハイダイナミックレンジイメージの編集に好適な符号化の方法及び装置について図表を参照して説明する。
【００１１】
図１は本実施例に係る符号化方法の一例を示すブロック図である。
【００１２】
伝送関数決定部１００は、ユーザ設定１０１を入力として受け取り、決定した伝送関数を画像処理部１０２に出力する。画像処理部１０２は、入力ＨＤＲイメージ１０３を入力として受け取り、前記伝送関数を用いて画素毎に符号化し、符号化されたＨＤＲイメージ１０４を出力する。
【００１３】
各ブロックの動作についてそれぞれ説明する。
【００１４】
伝送関数決定部１００は、ユーザ設定１０１を入力として受け取り、決定した伝送関数を画像処理部１０２に出力する。
【００１５】
ユーザ設定１０１は、基準冪指数γＳＤＲ、基準グレイ階調ｘｇｒａｙ、輝度範囲Ｌｍを含む。基準冪指数γＳＤＲは、ユーザが従来ＳＤＲイメージの編集時に用いていたＥＯＴＦにおける冪指数であり、２．２もしくは２．４が好適である。基準グレイ階調は、ユーザが従来ＳＤＲイメージの編集時に用いていたグレイの階調値であり、０．５が好適である。輝度範囲Ｌｍは、従来ＳＤＲの白色を１．０としたＨＤＲイメージの符号化する輝度範囲であり、例えば従来の１０倍の輝度までを符号化する場合、１０．０となる。
【００１６】
伝送関数は、符号化値をｘ、輝度をＬとして、次式で定義する。
【００１７】
【数１】
2020107926.tif 000003
【００１８】
式１中のγは次式で算出する。
【００１９】
【数２】
2020107926.tif 000004
【００２０】
また、伝送関数の逆関数は、次式である。
【００２１】
【数３】
2020107926.tif 000005
【００２２】
図２に、従来方法および本発明による伝送関数の一例について図示する。
【００２３】
図２（Ｉ）は横軸を規格化された符号化信号、縦軸を輝度レベルとして後述する各々の伝送信号の特性カーブを記述したもので、図２（ＩＩ）は縦軸を輝度レベルの対数として図示したものである。
【００２４】
図２中のラインはそれぞれ従来ＥＯＴＦである（ａ）ＰＱ、（ｂ）ＨＬＧ、（ｃ）ガンマ２．２及び、本発明によるＥＯＴＦ（ｄ）（ｅ）（ｆ）を示している。（ｄ）（ｅ）（ｆ）は各々のユーザ設定に応じたＥＯＴＦであり、γＳＤＲは２．２、ｘｇｒａｙは０．５、Ｌｍはそれぞれ（ｄ）４．０、（ｅ）６．０、（ｆ）１０．０である。（ａ）及び（ｂ）にあっては、符号化値０．５がおよそ輝度レベル１．０に対応している。本発明によるＥＯＴＦ（ｄ）（ｅ）（ｆ）は符号化値０．５がいずれも輝度レベルは約０．２に対応しており、これは（ｃ）ガンマ２．２におけるグレイレベルに等しい。
【００２５】
図２（ＩＩＩ）は横軸を規格化された符号化信号の対数、縦軸を輝度レベルの対数として図示したものである。（ｄ）〜（ｆ）は直線となっているため、符号化信号への定数乗算に対し輝度レベルのリニアリティが保持される。対して（ａ）（ｂ）は曲線となっているため、符号化信号への定数乗算に対し輝度レベルのリニアリティが保持されない。
【００２６】
画像処理部１０２は、入力ＨＤＲイメージ１０３を入力として受け取り、前記伝送関数を用いて画素毎に符号化し、符号化されたＨＤＲイメージ１０４を出力する。
【００２７】
入力ＨＤＲイメージ１０３は複数の画素からなり、画素毎に輝度情報を備える。本実施例での輝度情報は、ＳＤＲにおける白色を１．０とした表示輝度に正比例する光強度情報である。画素はＲＧＢなどのサブピクセルから構成されてもよく、その場合サブピクセルごとに前記輝度情報を備えるものとする。
【００２８】
符号化されたＨＤＲイメージ１０４は入力ＨＤＲイメージと同数の画素からなり、画素毎に符号化された階調値を備える。画像処理部１０２は具体的には、入力ＨＤＲイメージ１０３の画素毎の輝度情報を輝度にリニアな輝度レベルＬとして取得し、式３に示す変換式により符号化信号ｘを算出する。各画素について算出を行うことで符号化されたＨＤＲイメージ１０４を生成する。符号化信号は本実施例にては規格化された符号化信号として０〜１の範囲で表したが、１６ビットもしくは８ビットの整数へ換算することでイメージの情報量を低減してもよい。
【００２９】
以上、本発明によれば、ＳＤＲより広い光範囲に対応付けられつつ、階調信号へのゲイン乗算に対して光のリニアリティが保持され且つグレイレベルがおよそ半階調に対応付けられるＥＯＴＦを用いて、ＨＤＲイメージを符号化することができる。前記符号化されたイメージを用いることで、ＨＤＲイメージの編集を従来のＳＤＲイメージと同様の信号制御で行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１００  伝送関数決定部、１０１  ユーザ設定、１０２  画像処理部、
１０３  入力ＨＤＲイメージ、１０４  符号化されたＨＤＲイメージ
【図１】
2020107926.tif 000017
【図２】
2020107926.tif 000018