(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の輝度ダイナミックレンジに対応する色表現で指定される画素の入力色を、第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色表現で指定される画素の出力色に変換し、前記第１及び第２の輝度ダイナミックレンジは、少なくとも、１．５の乗法係数の程度で異なる、画像色処理装置であって、
前記入力色の入力輝度から、また、入力輝度の関数として出力輝度を規定する入力トーンマッピング及び前記入力輝度に線形に関連する量に基づいて、前記出力色の調節された出力輝度を決定するトーンマッピング変形ユニットを含み、
前記量は、前記入力色の色座標について、前記入力色の前記色座標についての前記第１の輝度ダイナミックレンジに対応する色域及び前記第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色域のうちの少なくとも１つにおいて最大限に達成可能である最大輝度を示し、
前記トーンマッピング変形ユニットは、調節されたトーンマッピングを前記入力輝度に適用することによって、前記調節された出力輝度を生成し、
前記トーンマッピング変形ユニットは、前記調節されたトーンマッピングを、任意の入力輝度の有効値の範囲内のすべての可能な入力輝度のうちの前記任意の入力輝度に適用することによって得られる任意の調節された出力輝度が、前記入力色の前記色座標について、前記入力色の前記色座標についての前記第２の輝度ダイナミックレンジに対応する前記色域において最大限に達成可能である最大輝度よりも高くないように、前記量に依存して、前記入力トーンマッピングを適応させることによって、前記調節されたトーンマッピングを決定する、画像色処理装置。
【請求項２】
前記トーンマッピング変形ユニットは更に、前記入力トーンマッピングの軸と比べて単調である変換を前記入力トーンマッピングの関数形状に適用し、前記変換は、前記入力トーンマッピングを２つの異なる入力輝度に適用することによって得られる前記出力輝度が、符号を有する非ゼロの差を有する場合は、前記入力輝度の前記調節された出力輝度も同じ符号を有する非ゼロの差を有するように規定される、請求項１に記載の画像色処理装置。
【請求項３】
前記トーンマッピング変形ユニットは更に、前記入力トーンマッピングの軸と比べて平滑である変換を前記入力トーンマッピングの関数形状に適用し、前記変換は、前記調節された出力輝度と、前記調節されたトーンマッピングを平滑に変動する前記入力色輝度に適用することによって得られる前記出力輝度との間の隣接する色座標について連続的な輝度差を有するように決定される、請求項２に記載の画像色処理装置。
【請求項４】
前記トーンマッピング変形ユニットは更に、調節された輝度を、前記入力トーンマッピングへの入力として適用することによって、前記調節された出力輝度の決定を行い、前記調節された輝度は、前記入力色輝度に関数を適用することによって導出され、前記関数は、前記最大輝度に等しい入力輝度が、前記入力トーンマッピングの前記入力輝度の最大可能値にマッピングされるように、前記最大輝度に基づいて規定されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像色処理装置。
【請求項５】
前記入力色輝度に適用可能な前記関数は、線形スケーリングである、請求項４に記載の画像色処理装置。
【請求項６】
前記トーンマッピング変形ユニットは、前記量から決定される第１のスケール係数によって前記入力輝度をスケーリングすることによって、スケーリングされた輝度を生成し、前記入力トーンマッピングを前記スケーリングされた輝度に適用することによって、スケーリングされ、調節された輝度を決定し、前記第１のスケール係数の逆数に対応する第２のスケール係数によって、前記スケールされ、調節された輝度をスケーリングすることによって、前記調節された出力輝度を生成する、請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像色処理装置。
【請求項７】
前記トーンマッピング変形ユニットは更に、前記入力輝度に線形に関連する前記量として、前記入力色を規定する色チャネル成分の最大値を使用する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像色処理装置。
【請求項８】
前記トーンマッピング変形ユニットは、前記入力トーンマッピングを前記色チャネル成分の前記最大値に適用することによって、調節された輝度を生成し、前記調節された輝度を、前記入力輝度及び前記色チャネル成分の前記最大値に依存するスケール係数によってスケーリングすることによって、前記調節された出力輝度を生成する、請求項７に記載の画像色処理装置。
【請求項９】
前記入力色は、色チャネル表現で提供され、前記画像色処理装置は、前記入力色の前記色チャネル表現を変換することによって、前記入力輝度を、前記入力色の色度及び輝度表現の輝度として生成する色表現変換器を更に含む、請求項７又は８に記載の画像色処理装置。
【請求項１０】
前記調節された出力輝度及び前記入力輝度に依存するスケール係数によって、前記入力色の前記色チャネル成分をスケーリングすることによって、色チャネル表現出力色を生成する出力器を更に含む、請求項７、８又は９に記載の画像色処理装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの所定のトーンマッピングに基づいて前記入力トーンマッピングを決定するトーンマッピング決定ユニットを更に含む、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の画像色処理装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の画像色処理装置と、少なくとも、色座標の画素出力色及び調節された出力輝度を含む出力画像を出力するデータフォーマッタとを含む、画像符号器。
【請求項１３】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の画像色処理装置と、画像内の画素の色データを得るデータ抽出器とを含む、画像復号器。
【請求項１４】
前記データ抽出器は更に、トーンマッピングを得る、請求項１３に記載の画像復号器。
【請求項１５】
第１の輝度ダイナミックレンジに対応する色表現で指定される画素の入力色を、第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色表現で指定される画素の出力色に変換し、前記第１及び第２の輝度ダイナミックレンジは、少なくとも、１．５の乗法係数の程度で異なる、画像色処理方法であって、
前記入力色の入力輝度から、また、入力輝度の関数として出力輝度を規定する入力トーンマッピング及び前記入力輝度に線形に関連する量に基づいて、前記出力色の調節された出力輝度を決定するステップであって、前記量は、前記入力色の色座標について、前記入力色の前記色座標についての前記第１の輝度ダイナミックレンジに対応する色域及び前記第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色域のうちの少なくとも１つにおいて最大限に達成可能である最大輝度を示し、前記調節された出力輝度は、調節されたトーンマッピングを前記入力輝度に適用することによって決定される、ステップと、
前記調節されたトーンマッピングを、任意の入力輝度の有効値の範囲内のすべての可能な入力輝度のうちの前記任意の入力輝度に適用することによって得られる任意の調節された出力輝度が、前記入力色の前記色座標について、前記入力色の前記色座標についての前記第２の輝度ダイナミックレンジに対応する前記色域において最大限に達成可能である最大輝度よりも高くないように、前記量に依存して、前記入力トーンマッピングを適応することによって、前記調節されたトーンマッピングを決定するステップと、を含む、画像色処理方法。
【請求項１６】
前記調節された出力輝度を決定するステップは、前記入力トーンマッピングへの入力として使用する、調節された輝度を決定することを更に含み、前記調節された輝度は、前記入力色輝度に関数を適用することによって導出され、前記関数は、前記最大輝度に等しい入力輝度が、前記入力トーンマッピングの前記入力輝度の最大可能値にマッピングされるように、前記最大輝度に基づいて規定されている、請求項１５に記載の画像色処理方法。
【請求項１７】
前記入力色の前記入力輝度に線形に関連する前記量は、前記入力色を規定する色チャネル成分の最大値である、請求項１６に記載の画像色処理方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの更なる所定トーンマッピングに基づいて前記入力トーンマッピングを決定するステップを含む、請求項１５乃至１７の何れか一項に記載の画像色処理方法。
【請求項１９】
請求項１５乃至１８の何れか一項に記載の画像色処理方法を実現するようにプロセッサを有効にするコードを含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の輝度の画素色を有する画像を、第２の輝度の画素色を有する画像に変換するための装置、方法、及び、データストレージ、伝送用プロダクト又は信号といった結果として生じるプロダクトに関する。
【背景技術】
【０００２】
色処理は、特に、大幅に異なる入力及び出力輝度ダイナミックレンジ（例えば最も大きい輝度ダイナミックレンジは、より小さい輝度ダイナミックレンジよりも少なくとも１．５倍大きい）に対応する色表現間で（例えばディスプレイを駆動するためにすぐに使用可能な表色を得ることで、ディスプレイが、例えばディスプレイに依存する電気光学的レンダリング挙動又はガンマといったその特質に対処できるように）色を変換する際に、困難なタスクである。これは、例えば高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）から低ダイナミックレンジ（ＬＤＲ）に変換するとき又はその反対に変換するときにも起きる。ＨＤＲは、高いピーク明度（brightness）、また、通常は、深い黒を有するディスプレイ上のレンダリングを指すが、高い捕捉シーンダイナミックレンジを有する信号符号化も指し、又は、そのような高ダイナミックレンジディスプレイに使用される。当業者であれば、表現が特定のダイナミックレンジに対応すると説明された場合、当該表現は、このレンジに従って指定されることは理解できるであろう。表色は、（特にＨＤＲ符号化又はＨＤＲレンダリングの技術分野では）、どの輝度が色座標に対応するかを指定しない限り、あまり意味がない（例えば最大明度を有する又は減少された明度を有するタペストリーの写真が示される場合に、よりタペストリーのように見え、また、発光体のようにあまり見えないようにする）。例えば相対ＲＧＢ符号化では、白［１，１，１］は、（ＨＤＲディスプレイに対し）２０００ニトの最大表示可能ピーク明度に対応するとし、例えば新規の表色を導き出す別の（「ＬＤＲ」）ディスプレイに対し２倍少なくしてもよい。色が、デバイスに依存して指定される場合、ダイナミックレンジの最大値は、実際のディスプレイのピーク明度であり、また、一般的な色符号化では、最大符号化（例えば２５５，２５５，２５５）は、基準ディスプレイのピーク明度（例えば５０００ニト）に対応すると考える。この原理は、色を符号化するどのような方法（例えば非線形Ｌａｂ等）にも適用できる。
【０００３】
次に、例えばＨＤＲからＬＤＲにマッピングする従来技術の試みでは、出力として良好な色（例えば自然な色、又は、その明度、即ち、明るさ（lightness）ではなく、少なくともその色彩的な見映えにおいて、入力ＨＤＲ／色に妥当にマッチする出力ＬＤＲ／色を有する色）を得ることが難しい。これには、少なくとも３つの原因がある。最初に、実際に使用されている幾つかの色空間は、不都合に非線形であり、その場合にも、人は、必ずしもそれらを正しい方法で使用せず、これは、相当な更なる補正が必要となる（時に予測することが難しい）色誤差につながる。次に、様々なディスプレイは、それぞれに固有の制限を有し、また、ＬＤＲディスプレイは、ＨＤＲディスプレイのように多くの鮮やかな色を作ることがどうしてもできない。これは、例えばＬＤＲ色域の上部において、色をあまり飽和させないという選択につながる。最後に、最終的には色の品質は、人間である観察者に対する見映えによって判断され、これも非常に複雑なプロセスである。色を不適切にマッピングした場合の大きな数学的問題は、以前からクリッピングであり、これは、色を、最終ディスプレイ及び／又は出力色空間の実現不可能で、色域外の色にマッピングする際に生じる。
【０００４】
米国特許出願公開第２００６／０１０４５０８号に、異なるダイナミックレンジを有するディスプレイ上に表示するために画像を適応させるシステムの一例が提供されている。このシステムでは、鏡面ハイライトがＬＤＲ画像内で検出され、当該鏡面ハイライトの明度を増加するように、ＨＤＲディスプレイの追加のダイナミックレンジが使用される。このシステムは、区分的線形変換を適用することによって、これを達成する。
【０００５】
Ｒ．Ｍａｎｔｉｕｋ他による「Color Correction for Tone Mapping」（Ｅｕｒｏｇｒａｐｈｉｃｓ、第２８号、２００９年、１９３‐２０２頁）といった従来技術では、輝度方向にトーンマッピングを指定することから始め、次に、このトーンマッピングを、入力画像内の画素の輝度に適用する。次に、残った色問題が対処されるが、良好な色を得ることは依然として困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、特に高及び低輝度ダイナミックレンジの色表現間のマッピングに対処でき、色彩的な見映えを正しく対処することに特に対応できる色処理を更に有することを目的とする。また、多くの装置に安価で組み込まれることが可能である簡単な方法を有することが好適である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
当該目的は、第１の輝度ダイナミックレンジに対応する色表現で指定される画素の入力色（Ｌ，ｘ，ｙ）を、第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色表現で指定される画素の出力色（Ｌ＊，ｘ，ｙ）に変換し、当該第１及び第２の輝度ダイナミックレンジは、少なくとも、１．５の乗法係数の程度で異なる、画像色処理装置２０１によって実現される。当該装置は、入力色の入力輝度（Ｌ）から、また、入力トーンマッピング３０１及び入力輝度（Ｌ）に線形に関連する量に基づいて、出力色の調節された出力輝度（Ｌ＊）３０９を決定するトーンマッピング変形ユニット２０３を含み、当該量は、入力色の色座標（ｘ，ｙ）について、当該入力色の色座標（ｘ，ｙ）についての第１の輝度ダイナミックレンジに対応する色域及び第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色域のうちの少なくとも１つにおいて最大限に達成可能である最大輝度を示し、当該トーンマッピング変形ユニットは、調節されたトーンマッピングを入力輝度に適用することによって、調節された出力輝度を生成し、当該トーンマッピング変形ユニット２０３は、調節されたトーンマッピングを、任意の入力輝度の有効値の範囲［０，１］内のすべての可能な入力輝度のうちの任意の入力輝度（Ｌ）に適用することによって得られる任意の調節された出力輝度（Ｌ＊）３０９が、入力色の色座標（ｘ，ｙ）について、当該入力色の色座標（ｘ，ｙ）についての第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色域において最大限に達成可能である最大輝度（Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ））よりも高くないように、当該量に依存して、入力トーンマッピングを適応させることによって、調節されたトーンマッピングを決定する。
【０００８】
一見すると、これは、Ｍａｎｔｕｉｋによる従来技術に関連しているように見えるが、本発明の方法は、色をまず良好に保ち、次にトーンマッピングを最適に調整することに注目しているのであって、その逆には注目してはいない。即ち、画素の輝度又はルマに処理を行い、その後に、何らかの色補正を行うのではなく、色の色彩仕様（例えば（ｘ，ｙ）、（色相、彩度）等）をそのままにする。このために、本発明は、（直接的な関数、又は、例えば最終結果として関数的挙動を有するサブステップから構成されるコンピュータアルゴリズムのような最終的に何らかの関数変換を実現する何かであってよい）トーンマッピングをデザインする。それに加えて、本発明の実施形態は、通常、およそどのように色が例えばＬＤＲ色域符号化にマッピングされるべきかを指定する開始入力トーンマッピング３０１を有する。しかし、本発明では、様々な色度（ｘ，ｙ）に対し、新規のローカルなトーンマッピングを導出する。即ち、入力トーンマッピングは、調節されたトーンマッピングを生成するように調節又は適応される。当該適応は、入力色の色座標について達成可能な最大輝度に依存する。これは、元の入力マッピング関数を、その座標軸に対して修正することによって行うことができる。当該座標軸上に元の入力マッピング関数は指定されている（即ち、例えばｍ＊ｆ（ｉｎｐｕｔ）ｍを乗数として、入力トーンマッピング自体の関数をスケーリングするか、又は、ｉｎｐｕｔを、ｉｎｐｕｔ＿ｓｃａｌｅｄに変更して、当然ながら、例えば、本発明のトーンマッピング関数が通常そうであるように単調に増加する関数に異なる出力をもたらす）。なお、非線形スケーリングをすることもできる。例えば入力軸に、べき関数又は対数変換を適用することもできる。これは、関数を非線形に曲げることに相当する。本発明の装置／方法が通常使用するのは、（特定のディスプレイ用か、又は、色空間の理論的に定義された色域である）色域内に存在する最大値に比較される色の量の少なくとも１つの直線的測定量であり、このような線形量は、例えば入力色の輝度（Ｌ）に基づいて指定される。最大値と比較された輝度のこの関連量が与えられると、本発明の装置は、その選択された特定のストラテジが、更なる見た目に関する希望を、色域／ディスプレイの特質、アルゴリズムの単純さ又は他の検討事項と併せて考慮して決定されようとなかろうと、これをどのように最適に変換するかを決定する。しかし、すべて、少なくとも、クリッピングから生じる色誤差を回避すること、又は、少なくとも、アルゴリズムが、幾らかのクリッピングを許容することによって最適化するデザインに組み込まれる場合、当該クリッピングを縮小することに焦点を置かれる。当業者であれば、これは、Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）より上の出力（Ｌ＊）が決して得られないことが含まれることは理解できるであろう。Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）に対し、単調に増加する関数は、トーンマッピング曲線の最も高い入力端におけるマッピングである。当業者であれば、どのように、そのようなマッピングの多くの可能な変形を実現可能であるかをよく理解できるであろう。これは、どこで関数が最も高い結果をもたらすか決定することと、次に、関数を修正することによってダウンスケーリングすること、即ち、少なくとも、当該関数での最も高い点を最大許容値に拘束する、以下に記載される、適用される再整形することとを含む。これは、単純な場合には単純な計算によって、複雑な場合には結果が何になるかをシミュレートして、要件を満たすものを適用することによって、様々な方法で符号化される。
【０００９】
したがって、当該アプローチは、色の色度には無関係で、特に、色域におけるすべての色に対して同じである入力基準トーンマッピングに基づいたトーンマッピングを導入する。しかし、トーンマッピング変形ユニットは、この一般的又は共通のトーンマッピングを、入力画素の色度に特有で、具体的には、入力色度における特定の色度に対する最大可能輝度を反映する量に依存するトーンマッピングに適応させる。更に、調節されたトーンマッピングは、調節された輝度が、出力色域における色度に対する最大可能輝度よりも上ではないようにされる。したがって、システムは、様々なダイナミックレンジ間で変換するように入力信号に対する輝度調節を可能にする一方で、出力画像がクリッピングされないような調節された輝度を確実にするだけでなく、可能な輝度の差に対し同じ基準マッピングを適応させることを可能にする。これは、入力色の変換が、同じ色度で、色域全体に亘って一貫して輝度が適応された出力色をもたらすことを確実にする。
【００１０】
例えば、最大輝度が様々なレンジにおいて非常に異なるにも関わらず、各色度に対しフル輝度レンジの同じ相対マッピングを使用してもよい。例えば、同じ相対明度増加を、飽和色に、例えば実質的に白の色に、これらが実質的に低い最大明度レベルを有するにも関わらず、適用してもよい。
【００１１】
トーンマッピングを適応するために使用される量は、具体的には、入力色から、例えば色域内のすべての色度に対する最大輝度を提供するルックアップテーブルを使用して、決定される。多くの実施形態では、当該量は、入力色の（ＲＧＢ色表現といった）色チャネル表現における色チャネルの最大値である。多くの実施形態では、入力輝度は、入力色の（ｘｙＹ表現といった）色度及び輝度表現における輝度である。
【００１２】
具体的には、当該量は、入力色の色座標について、当該入力色の色座標についての第１の輝度ダイナミックレンジに対応する色域において最大限に達成可能である最大輝度に対する入力輝度を示す。上記の画像色処理装置２０１が、入力トーンマッピングの軸と比べて単調である変換を入力トーンマッピングの関数形状に適用するように更に構成されているトーンマッピング変形ユニット２０３を有する場合は、有利である。当該変換は、入力トーンマッピング３０１を２つの異なる入力輝度（Ｌ、Ｌ＿ＬＤＲ）に適用することによって得られる出力輝度（Ｌ＿ＨＤＲ）が異なる場合は、これらの入力輝度の調節された出力輝度（Ｌ＊）も異なるように規定される。
【００１３】
したがって、調節されたトーンマッピングは、関数形状（functional shape）に変換を適用することによって入力トーンマッピングを適応させることによって生成される。
【００１４】
多くのマッピングは、全くクリッピングを導入しない又は最小限のクリッピングしか導入しないことに従う。これは、例えば幾つかの他の基準に従って中間又は下部を整形するからである。曲線の幾つかの部分が最も高い値のクリッピングを有する（即ち、例えばＬＤＲ出力ではなくＨＤＲ入力において依然として様々な高い値がある）場合、そのようなマッピングは、例えば可逆性（例えば、入力マスタＨＤＲグレードを最初に（クリッピング）ＬＤＲ符号化にマッピングする符号化、次に、このＬＤＲ符号化からＨＤＲグレードを回復する逆マッピング）を必要とする処理ストラテジでは使用することはできない。マッピングを単調の状態に保つことが有用であり、これは、例えば何らかの（非線形のストレッチ）によって行うことができる。幾つかのマッピングは、幾つかの色のオーバーラップを可能にするが、このような単調関数は、元のシーンにおいて異なる輝度を有していた色間の数学的差異、又は、少なくとも、例えばそのマスタグレード表現を（量子化以外）保つ。一部のディスプレイレンダリングでは、これらの差異は、時に、観察者に可視ではないが、少なくとも、それらは符号化され、例えば画像処理アプリケーションによって更に使用される。
【００１５】
有利には、画像色処理装置２０１は、入力トーンマッピングの軸と比べて平滑である変換を入力トーンマッピングの関数形状に適用するように更に構成されたトーンマッピング変形ユニット２０３を有し、当該変換は、調節された出力輝度（Ｌ＊）と、調節されたトーンマッピング３０１を平滑に、およそ同様の量で変動する入力色輝度（Ｌ）に適用することによって得られる出力輝度３０８との間の隣接する色座標（ｘ，ｙ）について連続的な輝度差３１０を有するように決定される。
【００１６】
例えば関数３０１への変換ではなく色差ベクトル場の観点から表現されることも可能である平滑さは、幾つかの応用のための品質基準として有するには興味深い性質である。例えば小さい部分からの線形圧縮若しくは非線形圧縮、又は、関数３０１の形状を考慮に入れることは、すべて、滑らかである。この場合、本発明のシステムは、輝度（Ｌ）の挙動に主に焦点を置く色マッピングとはあまり異なって挙動しない。
【００１７】
有利には、トーンマッピング変形ユニット２０３は更に、調節された輝度（Ｌｓ）を、入力トーンマッピング３０１への入力として適用することによって、調節された出力輝度（Ｌ＊）３０９の決定を行うように構成され、調節された輝度（Ｌｓ）は、入力色輝度（Ｌ）に関数を適用することによって導出され、当該関数は、最大輝度（Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ））に等しい入力輝度（Ｌ）が、入力トーンマッピング３０１の入力輝度（Ｌ）の最大可能値にマッピングされるように、最大輝度（Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ））に基づいて規定されている。
【００１８】
入力トーンマッピングに対応する関数を整形するのではなく、例えばｘ方向における単純な非線形圧縮が生じなければならない場合、その軸を整形することができる。特に線形スケーリングについて、これは、関数を変更するよりも簡単である。というのも、この場合、通常の関数３０１を、スケーリングされた新しい入力について計算できる（又は当該スケーリングされた／調節された値（Ｌｓ）をトーンマッピングのルックアップ符号化への入力として使用できる）からである。軸を整形することによる調節は、関数の軸値を変更することによって、又は、入力輝度値を変更することによって同等に行われる。
【００１９】
多くの実施形態において有利には、トーンマッピング変形ユニットは、当該量から決定される第１のスケール係数によって入力輝度をスケーリングすることによって、スケーリングされた輝度を生成し、入力トーンマッピングをスケーリングされた輝度に適用することによって、スケーリングされ、調節された輝度を決定し、第１のスケール係数の逆数に対応する第２のスケール係数によって、スケールされ、調節された輝度をスケーリングすることによって、調節された出力輝度を生成する。
【００２０】
これは、多くの実施形態において、あまり複雑ではない有利な性能を特に提供する。
【００２１】
有利には、画像処理装置２０１は、入力色輝度（Ｌ）をスケーリングする関数として、線形スケーリングを使用する。この単純な関数が、多くのシナリオにおいて十分であり、また、１つの簡単な乗算によって（例えばＩＣ回路内に）実現できる。
【００２２】
有利には、上記の画像色処理装置２０１が、入力輝度（Ｌ）に線形に関連する量として、入力色（Ｌ，ｘ，ｙ）を規定する色チャネル（具体的には線形の赤色、緑色及び青色）成分の最大値（ｍａｘＲＧＢ）を使用するように更に構成されているトーンマッピング変形ユニット２０３を有する。線形性によって、例えばＲＧＢ空間において計算量を最小限にする本発明の基本の方法を再構築することができる。これは、通常、画像／ビデオは、ＲＧＢから導出される色空間内で符号化され（、ＲＧＢはディスプレイを駆動するように使用され）るからである。
【００２３】
入力色の色表現の最大色チャネル成分が、当該量として使用される。最大色チャネル成分は、具体的には、クリッピングが生じる前に、最も少なくスケーリングされることが可能である色成分であるため、当該色度に対する最大可能輝度を示す。つまり、当該色チャネルがクリッピングされることをもたらすことなく、最大値を有する色チャネルに適用できるすべてのスケール係数が、クリッピングなしで他の色チャネルにも適用されることが可能である。
【００２４】
多くの実施形態において有利には、トーンマッピング変形ユニットは、入力トーンマッピングを色チャネル成分の最大値に適用することによって、調節された輝度を生成し、調節された輝度を、入力輝度及び色チャネル成分の最大値に依存するスケール係数によってスケーリングすることによって、調節された出力輝度を生成する。
【００２５】
このアプローチは、特に、多くの実施形態において、効率のよい演算、性能及び／又は実施態様を提供する。スケール係数は、具体的には、入力輝度と色チャネル成分の最大値（ｍａｘＲＧＢ）との比率に比例する（又は等しい）。
【００２６】
多くの実施形態において有利には、入力色は、色チャネル表現で提供され、画像色処理装置は、入力色の色チャネル表現を変換することによって、入力輝度を、入力色の色度及び輝度表現の輝度として生成する色表現変換器を更に含む。
【００２７】
これは、多くの実施形態において、実際的かつ好都合な実施態様及び演算を可能にする。具体的には、トーンマッピング演算及びトーンマッピングの適応に様々な表現を使用することは、多くの実施形態において、効率的な演算を提供する。
【００２８】
多くの実施形態において有利には、画像色処理装置は、調節された出力輝度及び入力輝度に依存するスケール係数によって、入力色の色チャネル成分をスケーリングすることによって、色チャネル表現出力色を生成する出力プロセッサを更に含む。
【００２９】
このアプローチは、多くの実施形態において、特に、入力色及び出力色の両方が色チャネル表現を使用する必要のある実施形態において、特に効率的な演算、性能及び／又は実施態様を提供する。色チャネル表現は、具体的には、ＲＧＢ表現である。
【００３０】
有利には、任意の可能な変形の画像色処理装置２０１は、少なくとも１つの所定のトーンマッピングＴＭに基づいて入力トーンマッピング（ＴＭ＊）３０１を決定するトーンマッピング決定ユニット２０２を更に含む。具体的には、入力トーンマッピングは、所定のトーンマッピングであってよい。単純な変形は、画像全体に１つのグローバルトーンマッピングを単に使用することができる。しかし、例えば（ｘ，ｙ）平面における領域又は画像内の特定の空間領域又は物体に対して、より良好に合わせられたローカルトーンマッピング関数を生成するようにどのような基準を使用してもよい（例えば本発明の方法／装置が、最終観察者の優先傾向をディスプレイに適応させるように当該観察者の制御下で動作する場合、基準は「観察者はより明るい青を好む」といったものである）。例えば、（例えば、少なくとも１つの他のトーンマッピングを、（ｘ，ｙ）平面の領域に亘って外挿ストラテジに従って修正することによって）評価者によって、又は、２つのそのような関数間を補間することによって、或いは、複数のそのような事前に決定された関数の複素解析が与えられて最終関数を導出すること（例えば、赤色は、暗い領域においてこのように挙動するので、赤色の暗い領域における挙動に基づいて、しかし、中間輝度の黄色の挙動には基づかないで本発明の橙色関数を適応させ、中間色付近において何か起きるのかを観察し、中間色付近の少なくとも１つのトーンマッピング内に何が指定されているのかに基づいて橙色についてのトーンマッピングの明るい挙動を決定すること）によって指定される当該少なくとも１つの他のトーンマッピングから、適応される最終入力トーンマッピング３０１を導出する。
【００３１】
基本的な画像色処理装置は、例えば画像処理ＩＣの一部であってよく、また、上記のような画像色処理装置２０１と、少なくとも、色座標（ｘ，ｙ）の画素出力色及び調節された出力ルミナンス（Ｌ＊）を含む出力画像Ｉｍを出力するデータフォーマッタ６１３とを含む画像符号器、又は、上記のような画像色処理装置２０１と、画像Ｉｍ内の画素の色データを得るデータ抽出器６５２とを含む画像復号器といった様々な大きい装置内に組み込まれる。
【００３２】
画像復号器は、トーンマッピングＴＭを得るように更に構成されるデータ抽出器６５２を有してもよい。したがって、画像復号器は、例えばコンテンツ作成側で既に規定されていたものに基づいてトーンマッピングを行うことができる。例えば上記したように、例えば特定のディスプレイに対し最適な色マッピングを行うために、ローカルトーンマッピングを再決定する際に、作成者によって供給されるトーンマッピングＴＭから開始して、それに可能な限り従うように最小限に変形を行ってもよい。
【００３３】
主に、色域の明るい境界平面に焦点を置いて、色域を考慮に入れながらマッピング最適化を説明するが、当然ながら、例えばレンダリングディスプレイ付近の周囲照明による不良な可視性をモデリングする暗い境界平面も考慮に入れながら同様の方法を行うことができる。
【００３４】
本発明は、例えば、第１の輝度ダイナミックレンジに対応する色表現で指定される画素の入力色（Ｌ，ｘ，ｙ）を、第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色表現で指定される画素の出力色（Ｌ＊，ｘ，ｙ）に変換し、当該第１及び第２の輝度ダイナミックレンジは、少なくとも、１．５の乗法係数の程度で異なる、画像色処理方法である様々な方法で具現化可能である。当該方法は、入力色の入力輝度（Ｌ）から、また、入力トーンマッピング３０１及び入力輝度（Ｌ）に線形に関連する量に基づいて、出力色の調節された出力輝度（Ｌ＊）３０９を決定するステップであって、当該量は、入力色の色座標（ｘ，ｙ）について、当該入力色の色座標（ｘ，ｙ）についての第１の輝度ダイナミックレンジに対応する色域及び第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色域のうちの少なくとも１つにおいて最大限に達成可能である最大輝度を示し、調節された出力輝度は、調節されたトーンマッピングを入力輝度に適用することによって決定される、ステップと、調節されたトーンマッピングを、任意の入力輝度（Ｌ）の有効値の範囲［０，１］内のすべての可能な入力輝度のうちの任意の入力輝度（Ｌ）に適用することによって得られる任意の調節された出力輝度（Ｌ＊）３０９が、入力色の前記色座標（ｘ，ｙ）について、当該入力色の色座標（ｘ，ｙ）についての第２の輝度ダイナミックレンジに対応する色域において最大限に達成可能である最大輝度（Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ））よりも高くないように、当該量に依存して、入力トーンマッピングを適応することによって、調節されたトーンマッピングを決定するステップとを含む。
【００３５】
或いは、上記の画像色処理方法では、当該調節された出力輝度（Ｌ＊）を決定するステップは、入力トーンマッピング３０１への入力として使用する、調節された輝度（Ｌｓ）を決定することを更に含み、当該調節された輝度（Ｌｓ）は、入力色輝度（Ｌ）に関数を適用することによって導出され、当該関数は、最大輝度（Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ））に等しい入力輝度（Ｌ）が、入力トーンマッピング３０１の入力輝度（Ｌ）の最大可能値にマッピングされるように、最大輝度（Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ））に基づいて規定されている。
【００３６】
或いは、上記の画像色処理方法では、入力色の輝度（Ｌ）に線形に関連する量は、入力色（Ｌ，ｘ，ｙ）を規定する線形の赤色、緑色及び青色（又は他の色チャネル）成分の最大値（ｍａｘＲＧＢ）である。
【００３７】
或いは、上記の画像色処理方法は、少なくとも１つの更なる所定トーンマッピングに基づいて入力トーンマッピング３０１を決定するステップを含む。本発明は更に、上記方法のうちの任意の方法、又は、上記装置のうちの任意の装置の機能をプロセッサが実現することを可能にするコードを含み、信号等を介して通信又は指示されることが可能であるコンピュータプログラムプロダクトとして具現化される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
本発明に係る方法及び装置の任意の変形のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施態様及び実施形態を参照することにより、また、より一般的な概念を例示する非限定的な具体的例示に過ぎず、ある構成要素が任意選択的であることを示すためにダッシュ記号が使用される図面（ダッシュ記号のない構成要素も必ずしも必須ではない）を参照することにより、明らかとなろう。ダッシュ記号は更に、必須と説明される要素が物体の内部に隠されていることを示すために、又は、例えば物体／領域の選択といった無形物、チャートにおける値レベルの指示等のために使用されてもよい。
【００３９】
【図１】図１は、第１のダイナミックレンジのディスプレイに関連する色表現／色域と、第２のダイナミックレンジのディスプレイに関する色表現／色域との間のマッピングを概略的に示す。
【図２】図２は、本発明に係る、中核となる装置の可能な具現化を概略的に示す。
【図３】図３は、特にディスプレイ上で実現可能な物理的な色域及び／又は表現可能な色による出力色のクリッピングを回避する、より適切なローカルトーンマッピング関数に至るように、どのように、その入力及び出力のレンジに対してトーンマッピング関数を変更できるかを概略的に説明する。
【図４】図４は、本発明に係る装置のより詳細な実施形態を示す。
【図５】図５は、比較的安価に実施できる別の実施形態を示す。
【図６】図６は、どのように、本発明の装置の様々なバージョンを、トータルビデオチェーンにおいて、相互接続できるかを概略的に説明する。
【図７ａ】図７は、どのように、より高い変動度で、ローカルトーンマッピング関数を用いて本発明の方法又は装置のより複雑な実施形態を実施できるかを概略的に説明し、図７ａは、色域（輝度、彩度）を横断面で示す。
【図７ｂ】図７は、どのように、より高い変動度で、ローカルトーンマッピング関数を用いて本発明の方法又は装置のより複雑な実施形態を実施できるかを概略的に説明し、図７ｂは、（色相、彩度）色平面における色域ベースの三角投影を示す。
【図７ｃ】図７は、どのように、より高い変動度で、ローカルトーンマッピング関数を用いて本発明の方法又は装置のより複雑な実施形態を実施できるかを概略的に説明し、図７ｃは、ある補間ストラテジにしたがって、２つの併置された色域（例えばＬＤＲからＨＤＲ）の共通輝度軸に沿った２つの所定の関数間の補間関数としてローカル関数のセットを導き出すことによって、当該ローカル関数のセットに至る可能な方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、第１及び第２のレンダリング可能な輝度のレンジ（ダイナミックレンジとも呼ぶ）に関連付けられている第１及び第２の色表現間のマッピングを概略的に示す。一般性を失うことなく、色表現は、色の輝度をディスプレイのピーク明度で乗算することによって、特定のディスプレイを駆動するために直接的に使用可能であることを想定する。当然ながら、色空間は、中間で、例えば、ディスプレイに依存する色空間であってもよい。これは、色は、レンダリングされる前に、特定のディスプレイ等に対し最適にマッピングされる必要があることを意味する。マッピングは、逆に行われることも可能であるが、表現可能な輝度の小さいレンジ（簡単にするために、低ダイナミックレンジＬＤＲと呼ぶ）から大きいレンジ（高ダイナミックレンジＨＤＲ）にマッピングすることによって、例を説明する。これは、ＨＤＲディスプレイが駆動される場合に、再現可能な色の物理的な色域が、ＬＤＲディスプレイのそれよりも大きいことを意味する。簡単にするために、ＬＤＲ及びＨＤＲが共に同じ色域１０１を有するように、１である最大輝度Ｌに正規化されたＬＤＲ及びＨＤＲの両方の色域（当該色域は、上記の通り、異なるダイナミックレンジの実際の２つのディスプレイである基準色域のために規定された色域であると想定する。異なるダイナミックレンジの実際の２つのディスプレイは、簡単にするために、例えば原色ではなくピーク明度においてのみ異なり、また、簡単にするために、線形電子光学伝達関数に従い、同様のフロントプレート反射等を有すると考えられる）が描かれ、色マッピングは、色を、当該色域内の様々な位置に動かすことからなる。表現のＺ軸が線形輝度Ｌであり、非線形（例えばガンマ０．４５）ルマ（non-linear luma）ではないことを知ることは重要である。これを、（３次元エンティティである）すべての色の明度成分とも呼ぶ。色の色彩成分（chromatic component）に関して、当該成分は、ＣＩＥ（ｘ，ｙ）座標として規定されるが、当然ながら、有彩色平面（chromatic color plane）の他の規定も、本発明に同等に可能である。この色平面では、色域ベースは、これを囲む馬蹄型又は色相環から三角形を切り出し、その中に（比色分析から周知であるように）２つの更なるパラメータ、即ち、色相と呼ぶ角度、及び、無彩色Ｌ軸からの成分が規定され、それ以外は、彩度ｓと呼ぶ（心理視覚彩度との違いに関する詳細な説明をすることによって、ここでの説明を複雑化しない）。ｘ及びｙは、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｌ＋Ｚ）、ｙ＝Ｌ／（Ｘ＋Ｌ＋Ｚ）と規定されるので、実際には、非線形の量であり、透視幾何学（perspective geometry）は非線形である。これは、特に、色域の上限が直線ではなく曲線であるという効果を有するが、本発明の説明は、上限が直線であると想定しても変わらない。実際には、本発明は、少なくとも幾つかの実施形態では、実際の色域境界形状を平らにする必要がないという有用な特性を有する。
【００４１】
次に、ＬＤＲ１０６内に物体があると仮定する。簡単にするために、当該物体は、単色（Ｌ＿ＬＤＲ，ｘ，ｙ）を有すると想定し、これに対し、対応するＨＤＲ色（Ｌ＿ＨＤＲ，ｘ，ｙ）を求めたい。簡単にするために、鮮明度の色彩部は、同じままであり、正規化された輝度の鮮明度のみが変化すると想定する（しかし、当然ながら、本発明の方法は、色彩の鮮明度も特定の方法で変更する更なる処理を組み合わされてもよい）。ここでの想定では、異なる輝度、しかし、同じ（ｘ，ｙ）を与えると、色は（ＨＤＲディスプレイ上で）大体同じままであり、ただ、より明るく見える。なお、相対的な輝度の鮮明度の効果、及び、それが様々なマッピングの論理的根拠とどのように連携するかも留意されたい。例えば顔の色が、２０００ニトのピーク明度のＨＤＲディスプレイ上で、５００ニトのＬＤＲディスプレイ上とまったく同じように見えることを望んでもよい。この場合、レンダリングされる出力輝度２０００＊Ｌ＿ＨＤＲは、５００＊Ｌ＿ＬＤＲと同じとなるが、これは、図１の正規化された（線形）表現では、同じ最終的にレンダリングされる色を作るために、Ｌ＿ＨＤＲは、Ｌ＿ＬＤＲの４分の１となり、これは、Ｌ軸に沿った物体の低い位置から見て取れる。当然ながら、第１の色表現Ｃｏｌ＿ＬＤＲと第２の色表現Ｃｏｌ＿ＨＤＲとの間のマッピングを規定するために、他のマッピング論理的根拠があってもよい。例えば低ダイナミックレンジディスプレイは、ＨＤＲディスプレイの明るい色を決して正確にレンダリングすることはできないことは明らかであるので、本発明では、当該明るい色に近似させる。物体が、例えば輝度範囲［Ｌｍｉｎ，Ｌｍａｘ］内の画素色を含む光源である場合、例えばＬｍｉｎが１（例えば、デジタルの８ビット表現では、２５３）に非常に近くになるように、光源を、ＬＤＲ色表現内でクリッピングする（しかし、Ｃｏｌ＿ＨＤＲ内ではクリッピングしない）ことを考える。しかし、多くの実施形態において、マッピングが大幅に可逆であるように、特に、ＬＤＲ色表現から情報を取り出したい場合に、例えば厳しいクリッピング又は量子化等の場合には生じる、ＨＤＲ色表現の情報の過度の喪失をマッピングがしないように、当該マッピングを調整することが有用である。したがって、本発明では、ランプである物体に、色グレーディング（color grading）と呼ばれる単純な線形クリッピングではなく、何かより複雑なことをしてもよく、また、最高品質を望む場合、これは、通常、自動アルゴリズムでは行われず、人間である色の評価者（color grader）、色の定義付けにおける審美眼及び専門的知識を有する芸術家によって、ＨＤＲ及びＬＤＲディスプレイの両方について、即ち、表現Ｃｏｌ＿ＨＤＲ及びＣｏｌ＿ＬＤＲとして、可能な最も優れた方法で、（半自動グレーディングで自動の第１のマッピングから）少なくとも部分的に補正される。
【００４２】
なお、当業者には、本発明の方法は、例えばフォト補正ソフトウェアによって任意のシナリオにおいて色を変換するために適用可能であるが、例えばＨＤＲテレビジョン内の画像処理ＩＣの色最適化モジュール、又は、任意の中間画像処理装置内、遠隔ネットワークコンピュータ上で動く画像最適化サービス等にも適用可能であることは明らかであるべきである。しかし、本発明が本発明者によって最近発明されたＨＤＲコーデックの一部を形成する場合の本発明についても更に説明する。このコーデックでは、例えば後方互換性のある８ビット（又は例えば１０ビット）ＬＤＲ画像（ＭＰＥＧ２、ＡＶＣ、ＨＥＶＣ又はＶＰ８等といったレガシー圧縮法で圧縮可能である）として、入力マスタＨＤＲグレード（例えば１６ビット又は３２ビットの線形Ｌで符号化されるか、又は、３×１６ビットの線形ＲＧＢとして、又は、浮動小数点表示（float representation）で符号化されると想定する）を表すが、メタデータとして、ＨＤＲ色表現がＬＤＲ画像（画素はＣｏｌ＿ＬＤＲで規定される）として符号化された方法から当該ＨＤＲ色表現を導くための色（トーン／輝度）マッピングストラテジ（少なくともトーンマッピング関数Ｌ＿ＨＤＲ＝Ｆ（Ｌ＿ＬＤＲ）、しかし、場合によって、より多くの符号化された色変換ストラテジ）も伴う。即ち、ＨＤＲ画像から、ＬＤＲレンダリングに直接的に使用することができ、コンテンツクリエイタ又は所有者のために働く評価者によって承認されて妥当に良好に見えるＬＤＲ画像を評価した。このＬＤＲ画像が、ＨＤＲディスプレイ上に直接的に表示される場合、当該画像はあまり良好に見えない。しかし、すべての物体は認識可能ではあるが、通常は、多くのシーン物体は、明る過ぎるように見えるので、即ち、これらはＨＤＲディスプレイに対して最適に評価されていない。メタデータ内に符号化された色マッピングアルゴリズムが、ＬＤＲ画像に適用されると、すべての物体輝度及び色が、コンテンツクリエイタによって規定されたＨＤＲグレードが示す位置に、再び、置かれる。次に、ＨＤＲディスプレイを駆動するためのＨＤＲ画像を得るためのＬＤＲ画像の復号が（単一のマッピングアルゴリズム、又は、アルゴリズムセットの一部として）本発明の方法の実施形態を使用する。
【００４３】
したがって、特定の例示的な説明は、ＬＤＲ画像が、通常、元のＨＤＲ画像から（半）自動的に生成されるシステムに関する。ＬＤＲ画像は、次に、分配され、ＬＤＲディスプレイによって直接的にレンダリングされる。更に、１つ以上のトーンマッピング関数が、ＬＤＲ画像と共に分配されてもよく、当該トーンマッピング関数は、どのようにＨＤＲ画像が、ＬＤＲ画像から生成できるかに関する情報を提供する。トーンマッピング関数は、具体的には、ＨＤＲ画像に非常に似たＨＤＲ画像を生成するようにＬＤＲ画像に適用される適切な輝度変換関数を記述する。
【００４４】
ＨＤＲ画像をＬＤＲ画像にマッピングするトーンマッピングは、幾つかの従前のバージョンで存在し、更に、（例えばＤＶＤ又はＢＤビデオからの）入力ＬＤＲピクチャを、ＨＤＲレンダリングにより適した色表現を有するＨＤＲ画像に変換する、即ち、例えば明るい物体を特に明るくレンダリングすることによってＨＤＲディスプレイの有用性を最大限にする非常に近似の高い自己変換（autoconversion）アルゴリズムが幾つか存在する。例えば、ＬＤＲ画像内の「光」である明るい物体（例えば、鏡面ハイライトといった、２５５にクリッピングされる小さい領域）を検出し、次に、これらの輝度を、ＨＤＲ符号化におけるシーンの他の部分に比べて大幅に増加し（又は、実際には、正規化されたＨＤＲ符号化では、これらは２５５に維持されるが、ＬＤＲ輝度に比べてすべての他のシーン物体の輝度を下げる［又は、本発明の簡易化された説明におけるように、輝度符号化で色を符号化しない実施形態では、これらの輝度に対応するコード値／ルマを下げることによって適応させる］）、これにより、それらが、シーンの残りの部分において明るく目立つ。図１における光物体１０５の例では、上記は、ＨＤＲ表現では、光は、Ｌ＿ＨＤＲ＝Ｌ＿ＨＤＲの４分の１で符号化されず、例えば０．８×Ｌ＿ＨＤＲで符号化されることを意味する。次に、当該光（即ち、ディスプレイからの最終的にレンダリングされる出力輝度）をＬＤＲディスプレイ上で可能な限り明るくレンダリングし、ＨＤＲディスプレイ上では格別に明るくレンダリングする。併置され、正規化された色域におけるトーンマッピングは、ＨＤＲディスプレイのピーク明度による最終的な乗算によって実現される最終的な増加が２０００ニトとなる前に、ＬＤＲ画像における光の画素の輝度を０．８で乗算すべきことを指定する。
【００４５】
しかし、通常、従来技術では、このトーンマッピングは、最初に行われ、次に、必要に応じて、色補正が行われる。実際に、多くの従来技術のアプローチでは、幾つかの画素についてクリッピング又は色変化をもたらす輝度スケーリングが最初に適用され、後続の色補正は、そのような歪みに対処することを目的とする。当然ながら、様々な比色分析変換のためのスライダが並列に機能するならば、手動の評価者（manualgrader）は好きなことをしてもよいが、まず、輝度（即ち、明度）を正しくし、次に、（特に、色は、多くの応用において、ルマに依存するので）なんらかの色変換をすることが道理に適うであろう。実際に、通常、比色分析的に及び心理視覚的に正しくないが、当然、単純な人（比較的大きな色誤差についてあまり気にしない人）は、例えばＹＣｒＣｂといった非線形の色符号化空間において処理を行う。これは、最終的には、ディスプレイ用のＲＧＢ駆動信号に変換され、通常、原色のうちの少なくとも１つの過量又は低量、即ち、色誤差につながる。特定のＹルマ値を保ちつつ色マッピングをすることが、（例えば可変の色度の色のレンジにわたって）処理する方法であると考えると、当該処理は、正しい輝度にさえもつながらないことに気付くであろう。これは、非線形ルマは、輝度とは異なるからである。したがって、一部の場合では、同じピクチャにおける例えば様々な色にわたって輝度の変動は、許容できるほどに小さい懸念であるのに十分に小さいが、誤差は存在し、時に、好ましくない。最悪な誤差は、ＣｒＣｂを輝度とは無関係の色度座標のように取り扱うことから生じる。当該座標を変更することは、レンダリングされる物体の最終輝度とその有彩色（即ち、色相及び彩度）との両方に、比較的深刻な影響がある。幾つかのシナリオでは、小さい色相誤差でさえも問題となりうる（なお、人間の視覚は、数ナノメートルの誤差を識別できる、又は、つまり、視聴条件及び実験に依存して、円に沿って少なくとも１００の異なる色相が関連すると言える）。また、ＲＧＢといった空間は、非常に経験のある評価者にとっても、十分に直感的で使用が簡単なわけではない。非線形性によって、常に、なんらかの（予期せぬ）変色が生じ、また、特に、利用できる（あまりよく分かっていない）アルゴリズムをほとんど有さない（また、ＵＩが粗過ぎて、例えばトーンマッピング曲線の形状を特定の方法で変更することを望んでも、当該曲線を十分に正確に設定できない）場合、（特に単純かつ迅速な方法で）徹底的にすべての色補正をすることは困難である。例えば、ＲＧＢ制御は、比較的単純のように見える。これは、ピクチャが緑っぽく見える場合、幾分、緑色を抑え、また、未知の非線形曲線に対しても、平均的に幾分緑色が少ない見た目を既に迅速に有するからである。しかし、和んだ雰囲気の夕方の効果を達成するために、ピクチャをより黄色っぽくしたい場合はどうなるのか。この場合、Ｒ及びＧの両方を制御する必要があるが、ピクチャは、依然として特定の黄色である。例えばＰｈｏｔｏｍａｔｒｉｘといったＨＤＲ画像処理ソフトウェアにおけるガンマスライダを調節すると、偽の黒色、又は、中間輝度の不正確な色といった問題にぶつかる。色が調節される場所と、色の比色定量が生じる場所との間で、システムにおいて依然として任意の非線形がある（即ち、線形光を追加するディスプレイレンダリング）場合、変色の可能性がある。例えば、白と色との混合の明度を増加したい場合、線形空間（Ｗ，ｃ）においてＫ＾２＊Ｗ＾２＋ｃ＾２に変更する。これは、当然ながら、特定量の不飽和を伴う。しかし、（Ｋ＊Ｗ＋ｃ）＾２に変更することは、色ｃの量に依存する追加の混合項２Ｋ＊ｃを伴う。即ち、これは、異なる最終的にレンダリングされる色をもたらす。時に、色は、優先傾向に応じて、過度にパステル調、漫画調、又は、高度に飽和された状態で出ることがある。これを補正することを試みるために使用することのできる彩度スライダがある。これを明示的に使用して、ピクチャになんらかの（追加の）見た目をもたらす人もいる。例えば、夜間の街灯の下の霧がかかった道があるとする。自然な状態よりも幾分、彩度を上げて、クリスマスらしい黄色い見た目をピクチャに与えてもよい。高度に飽和されたグランジプロファイルといった極端なプロファイルを好む人もいるが、本発明の説明では、より自然な色を選択する場合に焦点を合わせる。いずれの場合でも、色を、全画像のすぐ上（及び連続画像のショット上で一定のビデオ）のその３つの比色分析座標内に入れることは、必ずしも、簡単なタスクではない。色変換を規定する方法にも依存して、特に、評価者が幾分ワイルドなトーンマッピング関数（恐らく、視野内の複数のカメラからの部分プログラムの補正のように、ほぼ等しい色域での通常の色補正下では、大抵、生じないが、幾つかの重要な輝度サブレンジを有する高度に広がった輝度レンジが、非常に異なる能力のディスプレイ色域にマッピングされなければならない場合には発生する可能性が高い）を適用することを希望する場合、色が、その後容易に補正することができない程度に変にならないように注意しなければならない。ＬＤＲからＨＤＲにトーン／色マッピングするためのレガシーＬＤＲ＋メタデータとして符号化されたＨＤＲの本発明の例（「ＬＤＲコンテナ」ＨＤＲ符号化と呼ぶ）では、ＨＤＲマスタグレードに対応するＬＤＲ画像を作成する場合、その色が、マスタグレードから異なり過ぎず、また、ある整合品質基準又はストラテジに従って可能な限り同様であること（例えば、ＬＤＲディスプレイの色域が許可する限り、少なくとも暗い色が両方のディスプレイ上で同じにレンダリングされること）を確実にする必要がある。
【００４６】
したがって、多くのシナリオにおいて、著しい色の変化を画像にもたらさない、例えばＬＤＲからＨＤＲ画像への変換が非常に望ましい。これは、しばしば、行うことが非常に困難であり、特に、ほとんどの従来技術のアプローチは、様々な輝度ダイナミックレンジ間で変換する際に、色の歪みをもたらす傾向があり、これらの歪みは、後で対処される必要がある（又は、対応する劣化を受け入れなければならない）。
【００４７】
図２は、一般的に、方法の中核となる挙動を可能にする本発明の実施形態の大部分を対象とする画像色処理装置２０１がどのように見えるのかを概略的に示す。当業者であれば、この中核となるモジュール部が、例えば画素色を記憶又は供給する様々な他のモジュール、マッピングされた色又は少なくともその（出力され、マッピングされた）輝度Ｌ＊等を使用するユニットに連結し、また、これらの基本ブロックは、プロセッサ上で実行されるソフトウェアプログラムとして、例えば一体化されて実現されることは理解されよう。トーンマッピング決定ユニット２０２が、現在の画素に対する入力又は基準トーンマッピングＴＭ＊を決定する。より単純な実施形態では、この入力／基準トーンマッピングは、通常、マッピングされる入力画像の物体の輝度値がどのように分散されるのかに基づいて決定されてもよく、また、画像（又は複数の画像のショット等）に対し、グローバルマッピング関数を有してもよい。したがって、入力トーンマッピングは、個々の画素に特有ではないが、例えば１枚の画像若しくは画像のセットの領域、画像全体、又は、画像の全グループといった複数の画素についてのダイナミックレンジ変換の基盤となるマッピングであってよい。入力トーンマッピングは、個々の色度に特有ではないが、複数の様々な色度についてのダイナミックレンジ変換の基盤となるマッピングであってよく、また、特に、色度と全く無関係であってもよい（及び、輝度の関数だけであってもよい）。したがって、入力トーンマッピングは、入力輝度と出力輝度との間の関係を規定する基準関数であってよい。
【００４８】
本発明の方法の実施形態の教示内容によれば、このマッピングを、様々な有色（例えば色相、彩度）のサブレンジに対して（例えば、入力（ｘ，ｙ）色度の値あたりに）新しいマッピングに変換する。したがって、このアプローチでは、色度に特有ではない入力トーンマッピングが、特定の色度値又はレンジに特有の調節されたトーンマッピングに適応される。調節されたトーンマッピングは、具体的には、入力トーンマッピングの特徴（例えば、入力及び出力輝度に関する曲線の形状又は変化に関して）を反映したものであるが、変換されている画素の色度の特定の特徴に適合するように調節されているものである。特に、調節されたトーンマッピングは、変換されている画素の色度に可能な最大輝度を示す値／量／パラメータに依存して生成される。したがって、画素に適用される調節されたトーンマッピングは、（例えばＬＤＲデータと共に受信されるメタデータによって規定される）入力トーンマッピングだけでなく、個々の画素の特定の特徴も反映する。このアプローチは、特に、様々なダイナミックレンジの輝度間に所望の変換をもたらすために使用される一方で、これが、色の歪みをもたらさないことを確実にし、したがって、色補正後処理を必要としない。したがって、退色のない、向上された輝度変換が、多くのシナリオにおいて達成される。
【００４９】
当然ながら、本発明の方法は、場合によっては、より複雑なトーンマッピングストラテジでも機能する。幾つかのトーンマッピングストラテジが規定されており、例えばトーンマッピングは、例えば画素が画像のうちどの領域から来たものであるのか等に基づいて決定されてもよい。典型的に、実施形態の構成では、例えば（ｘ，ｙ）値である色符号化色域の特定の有色領域について最適化されるべき入力／基準トーンマッピングＴＭ＊は、例えば画像全体に対して評価者によって（予め）作成されていてもよい少なくとも１つの供給されたトーンマッピングＴＭに依存する（例えば、主に明るい領域を明るくし、又は、あまり明るくない領域を暗くする、係数ｇａｍ＞１を有するガンマ関数）。「予め作成した」とは、読者は、これは、画像色処理装置２０１がグレーディングハウスにおけるグレーディングエンジンの一部を形成する場合は同じ瞬間であってもよいが、ＴＭは、例えば装置２０１が例えばテレビジョン又はディスプレイの一部を形成する場合、例えばＢＤディスクといった例えば取り外し可能なメモリから、又は、ネットワークを介して来てもよく、また、トーンマッピングＴＭは、何か月も前に決定されていてもよいことは理解できよう。１つのトーンマッピングＴＭしかない場合、当該トーンマッピングＴＭは、トーンマッピング変形ユニット２０３に（入力トーンマッピングＴＭ＊として）直接送信され、トーンマッピング決定ユニット２０２を任意選択的なユニットにしてもよいが、以下に説明されるように、様々な色度（ｘ，ｙ）に対し、幾つかの（少なくとも１つの追加の）トーンマッピング関数（即ち、一般的に、ストラテジ）が決定される複数の実施形態がある。この決定は、ユニット２０１によって行われる。したがって、入力トーンマッピングＴＭ＊が、考慮されかつ利用可能な唯一の基準トーンマッピングである実施形態もあれば、入力トーンマッピングＴＭ＊が、複数の可能な基準トーンマッピングから選択される実施形態もある。
【００５０】
トーンマッピング変形ユニット２０３は、具体的には、調節されたトーンマッピングと呼ばれる新しいトーンマッピングを決定する。調節されたトーンマッピングは、正規化されたディスプレイ色域（又は正規化されていない等価実施形態の場合では、２つの色域のより制限された色域）における、処理される画素色の（ｘ，ｙ）値の最大可能輝度、即ち、Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）に従って整形される。具体的に、トーンマッピング関数は、入来輝度Ｌ（正規化表現では［０，１］の範囲に収まることが知られている）に関連して再整形され、それにより、トーンマッピング関数又はその入力パラメータＬに（部分的に又は完全に）適用されようとされまいと、同様の挙動を実現することができる。
【００５１】
図３に、どのようにこのトーンマッピング曲線整形を実施できるのかについて１つの単純な可能な例を説明する。
【００５２】
最初に輝度（又はルマ）を決定し、次に、（通常は、第１のステップにおいて起きた誤差を補正するために）色を修正する、高又は低輝度ダイナミックレンジの画像を生成する（即ち、異なるピーク明度と共に使用される）トーンマッピング方法とは対照的に、本発明の方法は、通常、例えば（ｘ，ｙ）である色の色彩部で開始し、これをそのままにする（したがって、画像物体の色彩の見た目はすでに大きく正しい）。したがって、出力色／画素の色彩部は、入力と同じであるように選択される。したがって、出力の（ｘ，ｙ）は、入力の（ｘ，ｙ）と同一になるように設定される。システムは、次に、当該色の輝度を、色度（ｘ，ｙ）を一定に維持する（これは、容易にできる。画素色のＬ成分を一次元的に変更すればよいだけである）という制約下で変更する。したがって、ｘｙＹ表現では、出力のｘｙは、入力のｘｙと等しいように設定され、出力のＹは、調節されたトーンマッピングに基づいて、入力のＹから生成される。
【００５３】
当然ながら、当業者であれば、例えば、評価者が、どんな理由であれ、更なる色調整を行いたい場合に、本発明では、色度を絶対に変えないというこの開始原則から離れることも可能であることを理解できるであろう。しかし、通常は、本発明の方法は、処理後の出力色度（ｘ，ｙ）＊を入力色の（ｘ，ｙ）に等しく保ちつつ、元の輝度から最終輝度にマッピングする（ＬからＬ＊、例えばＬ＿ＬＤＲからＬ＿ＨＤＲ）ことによって新しい色が決定され、また、任意選択的に、所望される場合には、（ｘ，ｙ，Ｌ＊）が、色の色彩の見た目を修正するために更なる色変換行程が行われるように機能する。
【００５４】
次に、評価者が、画像（又は動画におけるシーンの連続画像のショット）に対し、単一のトーンマッピング関数３０１を決定したと想定する。当該トーンマッピング関数は、例えば無彩色の色挙動（即ち、Ｌ＿ＬＤＲとして［０，１］の範囲、Ｌ＿ＨＤＲとして［０，１］の範囲に延在するＬ軸上のグレイ）に大きく依存して決定される。この例示的な関数は、暗い領域について、最初は小さい勾配を有する。これは、ＨＤＲの最終的にレンダリングされる輝度は、２つのディスプレイの最大又は所望最大明度の係数ＰＥＡＫＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ＿ＨＤＲ／ＰＥＡＫＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ＿ＬＤＲによる符号化に比べて増加され、また、レンダリング品質基準として、これらの暗い色が両方のディスプレイ上で（ほぼ）同じに見えることを希望することによる。後に、より明るい色（例えば、カメラが設置されていた比較的暗い部屋の窓を通して見た日のよく照る屋外のシーンの色）について、傾斜が急になっていくマッピングで色を強化し始めて、これらの色を、ＨＤＲディスプレイにおいて比較的明るくする。この例では、例えば快適さのためにはＨＤＲディスプレイ上で明るすぎる光があると見なし、したがって、この例では、ＨＤＲディスプレイをその最大可能な明度で駆動するのではなく、トーンマッピングは、最も明るい画像領域について、少しレベルオフされた。このような入力又は基準トーンマップの一例が、図３に、曲線３０１によって示されている。したがって、図３のトーンマッピング／関数３０１は、説明されているアプローチでは、特定の色度（ｘ，ｙ）の特徴に適応された一般的トーンマッピングである。したがって、トーンマッピング特徴は、すべての色度についてのマッピングにおいて反映されることが望ましい。しかし、幾つかの色度では、最大可能輝度は、色域（即ち、白色）の最大輝度よりも実質的に低く、したがって、曲線３０１がトーンマッピングに直接使用された場合に、曲線のサブセットしか使用されない。例えば、飽和した赤では、低及び中間輝度レンジの特徴しか使用されず、高レンジの漸減（tailing off）は、変換において反映されない。
【００５５】
問題は、例えばＬ＿ｉｎ＝０．６である現在実行されている画素色の入力輝度に対する出力輝度Ｌ＊を決定するために使用される、各特定の（ｘ，ｙ）について本発明に係る優れた新しいトーンマッピング３０２を得るために、どのように、単純で例示的な方法で、このトーンマッピング関数３０１を整形できるか、ということである。単純な線形乗算によって当該関数を広げることができ、これにより、当該関数は、入力色が輝度Ｌとして最大許容値を有する場合、出力Ｌ＿ＨＤＲとして、当該（ｘ，ｙ）に対し最大許容輝度値Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）をもたらす。曲線３０１の終点が（１．０，１．０）で、色域の端における現在の画素のＬｍａｘ（ｘ，ｙ）は、０．８である場合、曲線が（０．８，０．８）で終端するように、当該曲線を圧縮することができる。マッピングされるべき入力色は、当該色度について０．８よりも高い輝度を決して有することができないが、０．８よりも低い輝度（例えば０．６）を有することができることは既知であるため、そのような線形にスケーリングされた関数は、低い輝度について、０．８よりも上のＬ＿ＨＤＲは決してもたらさないことが分かる。したがって、クリッピングが生じないという事実に既に対処している。このクリッピングは、通常、深刻な色アーチファクトをもたらす。
【００５６】
したがって、一例として、図３では、曲線３０１は、入力色の色度の色域における最大輝度に合うように修正される。当該例では、入力及び出力色域は、同じ色度を有する原色に基づいているので、各色度に対する相対最大輝度は、同じである。例えば当該例では、考慮される色の最大輝度は、色域における（例えば白色の）最大輝度の０．８である。したがって、曲線３０１は、曲線の端点が、当該色度の最大輝度（即ち、この特定例では、（０．８，０．８））にあるように調節される。図３に、このような調節されたトーンマッピング３０２の一例が示されている。
【００５７】
調節されたトーンマッピング３０２は、具体的には、入力トーンマッピング３０１に対応する形状を有するが、特定の色度について可能な輝度に対応するレンジに圧縮されている。結果として、輝度変換は、入力トーンマッピングの一部の特徴を反映するだけでなく、曲線全体の特徴も反映する。したがって、このアプローチは、輝度変換によってクリッピングが導入されない（したがって、色度は変わらない）ことを確実にするだけでなく、例えば変換に関する評価者の優先傾向と一致した変換を可能にする。
【００５８】
このアプローチに関連する問題は、装置２０１及び方法の様々な実施形態においてどのマッピング関数が望ましいのか、ということである。例えば任意の可逆的（即ち、Ｌ＿ＬＤＲ及びＬ＿ＨＤＲの１対１のマッピング）関数を使用してもよい。この場合は、ＨＤＲからＬＤＲ、ＬＤＲからＨＤＲにマッピングすることができる（しかし、本発明の幾つかの実施形態は、例えばＬＤＲからＨＤＲに変換することが望まれる応用において、不可逆的関数を使用してもよい。これは、何らかの理由で、幾つかの異なるＬＤＲ色が同一のＨＤＲ色にマッピングされる場合に容認可能であるが、これは、通常、視覚的な品質基準から、あまり好適ではない）。例えば、（［０，２５５］記述法で記述する場合）Ｌ＿ＬＤＲ＝０をＬ＿ＨＤＲ＝１に、１を３に、２を２に、４を５に、６を１２に、７を８に等マッピングする離散関数は、可逆的である。しかし、より好適には、単調関数（つまり、単調に増加する関数）を使用する。これにより、ＬＤＲ及びＨＤＲ画像における色間の輝度のオーダーは（あまり）変わらない。また、幾つかの変形は、あまり大きくは、両方のピクチャにおいて連続する色の差分又は割合の変更を望まない場合もある。しかし、マッピング関数は、一次の連続である必要はない（即ち、例えば１２８から２００、１２９から２０２、１３０から１０００、及び、１３１から１００２といった不連続マッピングであってもよい）。しかし、幾つかの実施形態は、例えば、べき関数のセグメントから構成される（例えば多重線形、多曲線スプライン）か、又は、同様の形状を有する連続関数を使用し、これらの関数は、制御点をドラッグする評価者にとって生成される。又は、評価者は、幾つかの制御点を描き、関数が、これらの間で内挿されてもよい。通常、関数は、画像内の重要な色領域に何らかの局所的挙動を実施し、それにより、その領域を明るくする、及び／又は、その領域のコントラストを修正する。したがって、関数の局所勾配は、ゼロにならない限り、かなり多く変動してもよい。ゼロになると、関数は可逆でなくなる。評価者は更に、例えば傾斜が強くなるガンマ関数（ｇａｍ＝１．２、１．５、２、２．５、３、…）間でトグルするボタンを使用しても、又は、Ｓ字型曲線等のような局所的圧縮曲線をデザインしてもよい。このアルゴリズムは、一定数の比色分析特性によって、（特に、使用するマッピング関数の選択を制限する場合に）申し分なく機能する。
【００５９】
主に輝度仕様に焦点を合わせる従来技術のアルゴリズム（即ち、最初にこれを調整し、次に、色度の歪みに対処するために（ｘ，ｙ）＊を修正する）では、例えば入力色（ｘ，ｙ，０．６）を（ｘ，ｙ，０．２８）（色３０８）に変換する。しかし、本明細書において提示される本発明のアルゴリズムでは、（ｘ，ｙ，０．３７）である出力色Ｃｏｌ＿ＨＤＲが得られる。即ち、色度は、本質的に同じである。輝度は、幾分「オフ」であるが、少なくとも色は、同じに見える。基準及びテストが何であるかに応じて、色の明度は、（例えば画像内のインパクトを作成するために）例えば色相よりも重要であるが、本発明のＬＤＲ＿コンテナ符号化のような多くの応用では、不正確な色相又は彩度を有することは、より深刻な問題となることがある（これは、何をレンダリングしているか（例えば顔）、どのような状況下にあるのか等にも依存する）。観察者は、元のシーンを見ておらず、色の絶対輝度が不自然に明るくならない限り、当該色の絶対輝度はあまり気にしない。画像内のランプが過度に明るい限り、ＨＤＲ効果を既に有している。また、それは、同じ色符号化で駆動されると、いずれにしても、より明るい（１００００ニト）又はより暗い（２０００ニト）ＨＤＲディスプレイ上で異なって見える。特に重要なのは、多くの色は、ＬＤＲディスプレイ上では輝度的には異なって見える。これは、これらの色を、いずれにせよ、十分に明るくすることができず、したがって、各トーンマッピングアルゴリズムは、既に犠牲を払わなければならないからである。「すべての色は、その色度が何であれ、同一の輝度挙動を有するべきである」、即ち、すべての色の輝度マッピングは、無彩色軸について決定されたマッピング曲線によって決定される基準を成すものは、唯一の優れた基準である。次に、基準のうちの１つが正しいものであったとしても、色差（又は、実際には、通常は、輝度差）のフィールド３１０は、通常、既に小さくなければ、少なくとも色平面上を滑らかに変動する。このような滑らかな変動は、色空間が画像内に実際に存在する特定の物体によってまばらにサンプリングされていることを考えると、見分けることはすでに困難であるが、高速ビデオでは、不快なコースレベルの変動を有する場合を除き、観察者は、小さな色変化ではなく、ストーリに集中する。人間の色覚はたった３つの錐体でシーン物体のスペクトル特質を推定するので、このような逸脱も許容される。これらの錐体は、数学的に完璧にデザインされているわけではないが、進化が動物をどのようにも変化させたように存在するようになった。したがって、完璧にオーバーラップするわけではないサンプリング領域では、脳は、同時に、色相だけでなく、明度及び彩度（colorfulness/saturation）も正確に判断することが難しい。したがって、人間の視覚系は、時に、驚くほどに識別力があるが、他の状況では、実際には、色表現を少なくとも十分に妥当であるように判断する。更に、このストラテジは、脳によって、その色度に対応するスペクトル特徴によって単一のトーンマッピングされた／整形された照明を変調する局所的な色の物体として解釈される。これは、ディスプレイの色域の上方境界が、様々な色の物体が輝度に関してどの���うに挙動するのかに大体従うからである（即ち、例えば吸収によって光の一部をフィルタリングして除去する）。
【００６０】
したがって、このマッピングは、優れた比色分析結果を生成するだけでなく、実施するのが簡単である。この点は、（高速のリアルタイム表示グレーディング変化を行うことができる）評価者側における装置、及び、例えばモバイルディスプレイといったディスプレイ又はセットトップボックスといった画像処理装置等の消費者製品（価格破壊を考慮して、単純な画像処理ＩＣブロックが所望される）において有用である。
【００６１】
相互依存性によって、関数のスケーリングは、軸のスケーリングと同等である。当然ながら、本発明の方法の最も一般的な形態では、関数は、暗い色に対応するその低い部分において更に変形される場合もあるため、必ずしも単にスケーリングされる必要はなく、ハイエンドが色域内で、即ち、通常、単調関数について色変換を行う限り、上の値（原則としては、関数の引数及び結果の両方の上の値、即ち、Ｌ＿ＬＤＲ及びＬ＿ＨＤＲであるが、例えば単純関数の代わりに変換ステップ規定を含む数学的マッピング手順の場合は、少なくとも最大可能な結果としてもたらされるＬ＿ＨＤＲ。Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）と等しいとまではいかなくとも例えばａ＊Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）＋ｂに等しい入力がＬｍａｘ（ｘ，ｙ）にマッピングされる場合、非色域外挙動も実現するが、単純な実施形態は、ａ＝１及びｂ＝０を使用する）は、色度最大輝度Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）のローカルと一致する。
【００６２】
図４は、規定したように（即ち、変形されておらず、スケーリングされていない）トーンマッピングを使用するが、Ｌ＿ＬＤＲの入力値をそれに変換することによって同じ挙動を実現する場合に、本発明の方法の色マッピングをどのように実現するかの一例を示す。比色分析における当業者は、例えば様々な可能な色処理装置（例えば、出力ＪＰＥＧ画像を得るために当該方法が内蔵カメラに適用される場合のカメラセンサ部）において別の比色分析入力色仕様を使用するユニットをどのように交換又は置換するかは理解できよう。
【００６３】
画像データ源４０１が、画素色情報を、画像色処理装置２０１のこの実施形態に供給する。画像データ源は、例えば、メモリ、ネットワーク接続、例えばコンピュータグラフィック生成ユニットといった画像生成ユニット、又は、カメラセンサ等であってよい。１つの（一体にされた）又は幾つか（第１、第２、第３）の色空間変換器４０２、４０３、４０４が、通常は、（例えば色源が、例えば受信装置を介して衛星からの符号化されたテレビジョン信号である場合にはＹＣｒＣｂといった）開始色空間から、例えば非線形Ｒ’Ｇ’Ｂ’（「’」は例えば０．４５のガンマを示す）に、次に、線形ＲＧＢに画素色を変換する（画素毎に、又は、画像地域情報等に基づいてもよい）。この線形ＲＧＢは、有用な特性を有するため、当該線形ＲＧＢでは、処理を行いたい（しかし、本発明の方法は更に、或いは、例えば非線形空間においても機能するようにデザインされている）。画像分析ユニット４０５が画像を、この例では、例えば現在の画素の色を分析する。その３つの色成分Ｒ、Ｇ、Ｂから、ユニットは、ｍａｘＲＧＢと呼ぶ最も高い色成分を決定する。したがって、当該色が、例えば正規化された座標０．９、０．３、０．８５にある場合、ｍａｘＲＧＢは、０．９である。このｍａｘＲＧＢ値は重要である。というのも、駆動値のうちの１つが、色変換後に、１．０よりも高くなると、クリッピングが生じるからである。色誤差は、これらの値のうちの１つが、０．０を下回っても生じる。また、本発明のアルゴリズムを、当該検討事項を頭に入れ、変更すべきところは変更して（例えばマッピング曲線の底部を位置合わせして）デザインすることができる。又は、値は、接地面（Ｌ＝０）ではない下限面で色域を制限することに対応する、フロントスクリーン上の周囲照明を鑑みて、例えば０．１より高いと見なしてもよい。しかし、簡単にするために、０の周りの挙動は単純であると想定し、本発明のアルゴリズムを、色域の高輝度端における制限挙動のみで説明する。
【００６４】
図４の例では、入力を表す色チャネルの成分の最大値（ｍａｘＲＧＢ）が決定される。即ち、この具体例では、Ｒ、Ｇ又はＢの色チャンネルの最大成分が決定される。この値は、入力色／画素の色度に対する最大輝度を示す量であり、具体的には、現在の輝度と、クリッピングなしで色域において可能な最大輝度との比率である。例えば、値ＲＧＢ＝（０．９，０．３，０．８５）によって与えられる入力色について、値ｍａｘＲＧＢ＝０．９とは、入力色の輝度が、可能な最大輝度の９０％であることを示す。実際に、これは、任意のクリッピングなしで当該色度に対して可能な最大相対輝度増加は、１／０／９＝１．１１によるスケーリングであることを反映する。したがって、当該色度を有する入力色の最大輝度は、（１，０．３３，０．９４）である。したがって、ｍａｘＲＧＢ値は、この色度に特有の調節されたトーンマッピングを生成するように入力トーンマッピングを適応させるために使用される量を提供する。
【００６５】
図４の具体例では、調節されたトーンマッピングへの入力輝度は、第３の色空間変換器４０４からの輝度Ｌであり、出力色について結果として得られる調節された輝度は、値Ｌ＊であり、これは、入力トーンマッピング及びｍａｘＲＧＢ値の両方に依存する。したがって、調節された出力輝度Ｌ＊は、入力トーンマッピング、ｍａｘＲＧＢ値及び入力輝度に依存する。
【００６６】
図４の具体例では、調節されたトーンマッピングは、入力トーンマッピングに基づいているが、入力トーンマッピングの入力及び出力の値を共にスケーリングすることによって適応されている。実際に、まず、入力輝度Ｌが、第１のスケーラー４０６内の第１のスケール係数によってスケーリングされて、スケーリングされた輝度が生成される。次に、入力トーンマッピングが、トーンマッパー４０７において、スケーリングされた輝度に適用され、結果として得られる出力は、第２のスケーラー４０８内の第２のスケール係数によってスケーリングされて、調節された出力輝度Ｌ＊が生成される。第１及び第２のスケール係数は、互いの逆数であり、したがって、第２のスケーラー４０８は、第１のスケーラー４０６の効果を相殺する。
【００６７】
更に、第１及び第２のスケール係数は、色度に対する最大輝度の指示から決定される。この具体例では、第１のスケール係数は、色度に対する最大輝度の逆数に等しく、第２のスケール係数は、色度に対する最大輝度に等しい。したがって、実際上、当該アプローチは、色度に対する最大可能輝度に対して、入力輝度の正規化を提供し、次に、入力トーンマッピングを正規化された輝度に適用する。第２のスケール係数は、次に、正規化を反対にするために、色度に対する最大輝度で結果を乗算する。全体的な効果としては、入力トーンマッピングは、色度に対する特定の最大輝度にスケーリングされる。例えば、当該アプローチは、図３における曲線３０１及び３０２に対し示されるスケーリングに対応する。この具体例では、色度に対する最大輝度は、ｍａｘＲＧＢ値によって除算された入力輝度と計算される。
【００６８】
したがって、当該アプローチは、本発明の通常のトーンマッピング曲線３０１を、画素の元の輝度Ｌではなく、幾分修正された輝度Ｌ＊に適用したいという考えに基づいている。当該輝度Ｌ＊は、スケーリングされたトーンマッピング３０２が、元のトーンマッピング３０１を２の係数で除算することによって得られた場合は、例えば２の係数で乗算される。
【００６９】
したがって、現在処理されている画素の輝度が、色域境界上にある（即ち、Ｌは、Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）に等しく、例えば０．８である）場合、それに、スケーリングされた処理に適用する。即ち、入力／引数を、１．０であるかのように扱い、関数結果／出力を、１．０であるかのように扱うが、今度は、０．８にスケーリングされる。Ｌが、たまたま、スケーリングされた曲線に対する最大値の半分、即ち、０．４である場合、これを、スケーリングされた入力値Ｌｓが元の曲線３０１に対する最大値の半分、即ち、０．５であるかのように扱い、その値を見つけるべく関数出力を検索する。
【００７０】
図４の例では、画像分析ユニット４０５は、ｍａｘＲＧＢによって除算される現在の輝度Ｌであるスケーリング係数を計算する。本発明の幾つかの実施形態は、メモリ内にすべてのＬｍａｘ（ｘ，ｙ）値が記載されたテーブルを保持できるが、上記の利点は、例えば上部の色域平面の形状をモデリングするスプラインのパラメータといった当該形状について何も知る必要がない点である。これは、どれくらいのＬが、ｍａｘＲＧＢ値からその最大値Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）に増加できるのかを決定することができるからであり、この増加は、ＲＧＢ及びｘｙＬといった線形空間（Ｌが線形であるだけで十分である）における簡単なスケーリング演算である。例えば、Ｌ＝０．４であることが分かっている。これは、色域境界上の色まで、依然として大幅に増加されることが可能である色からの局所範囲［０，Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）］における任意の色であってよい。しかし、今度は、例えば、ｍａｘＲＧＢは、０．５であり、当該色（色相、彩度、又はｘ，ｙ）に対して、実際には、Ｒが３原色のうち最も高い。即ち、当該色を作るためには、当該原色の大部分を必要とし、即ち、当該色の輝度Ｌを上げる際に、最初にクリップする。線形Ｒを依然として２倍増加できることは分かっているので、Ｌを２倍、増加することができる（これは、同じ重みを有するＲ、Ｇ、Ｂのその線形結合であり、ブースト係数が加算以外の乗数とすることが可能だからである）。したがって、画像分析ユニット４０５は、最初に、局所Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）が、２＊０．４＝０．８に等しく、次に、実際の画素輝度は、（色／トーンマッピングの出力結果として）可能な輝度のレンジの中間にあると計算する。したがって、トーンマッパー４０７内で、当該関数を、中間［０，１］である入力に適用する。今度は、明らかに、０．４である元のＬは、中間にはない。したがって、Ｌが、［０，０．８］レンジ上で規定されるＬからの［０，１］レンジ上のスケーリングされた輝度Ｌｓの正しい値となるように、第１のスケーラー４０６でＬをスケーリングする。これは、例えば得られた値Ｌ／ｍａｘＲＧＢで除算することによって行うことができる。実際には、ｍａｘＲＧＢを入力としてトーンマッピング関数３０１に単に適用してもよい。何故なら、Ｌ／（Ｌ／ｍａｘＲＧＢ）＝ｍａｘＲＧＢであることにより、［０，１］レンジ上の正しい入力位置をもたらすからである。したがって、トーンマッパー４０７は、当該０．５Ｌ＿ＬＤＲ入力に対するＬ＿ＨＤＲ値を得る。次に、当然ながら、第２のスケーラー４０８が、レンジ［０，０．８］へと実際のスケーリングをする必要がある。何故なら、そうしなければ、例えば明るい端に対し非常になだらかな傾斜を有するトーンマッピング関数３０１を有することになり、この関数は、０．４よりも上の入力に対し、０．９を優に上回ったままとなり、依然としてクリッピングを有するからである。したがって、第２のスケーラー４０８は、スケーリングされた出力Ｌ＊ｓを、再び、局所輝度レンジ［０，０．８］、又は、実際には［０，Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）］にスケーリングして、クリッピングのないレンジ内の最終Ｌ＊をもたらす。例えば、０．４が、ｍ＊０．４となり、Ｌ＊ｓ＝１．０−ｄの出力をもたらすと、最終結果は、（１．０−ｄ）／ｍ＝（１．０−ｄ）＊Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）＜Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）となる。
【００７１】
最後に、色空間変換器４０９が、（ｘ，ｙ，Ｌ＊）鮮明度からの画素色を、例えば出力非線形ＲＧＢトリプレットＲ’Ｇ’Ｂ’である、用途に望まれるどのような鮮明度にでも変換する。
【００７２】
当業者であれば、この原理は、多くの方法で実現されることを理解できるであろう。また、幾らかの優先傾向を有する実施形態は、可能な限り計算量が少ない実施形態である。図５に示されるように、線形ＲＧＢ色符号化に演算を行い、例えば色変換器４０９を回避することによって、計算回数を少なくする。装置２０１のこの実施形態は、基本的に、上部においては、同じことを行う。即ち、スケール係数Ｌｍａｘ（ｘ，ｙ）を決定し、トーンマッピングされたＬ＊値を得る。この実施形態では、スケール係数を決定するためにすべての計算を行っていた画像分析ユニット４０５が、別々のｍａｘＲＧＢ計算器５０５と除算器５０２とに分けられている。更に、ｘｙＹにフル色変換を行うのではなく、情報はＲ、Ｇ、Ｂに内在していることから（ｘ，ｙ）はあまり必要ではないため、輝度決定ユニット５０１が、ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂを計算すればよい。ここで、ａ、ｂ、ｃは、（基準）ディスプレイによって使用される、例えばＥＢＵ原色である原色の所定の定数関数である。上記の通り、今度は、ｍａｘＲＧＢが、曲線３０１を使用するトーンマッパー４０７への入力である。スケーラー４０８による最終スケーリングの後、正しくスケーリングされ、変換された輝度Ｌ＊が得られる。
【００７３】
図４と比べて新規なのは、利得係数を計算する利得決定ユニット５１０である。ここでも、ＲＧＢ空間の線形性によって、また、入力された色の色度（即ち、色相及び彩度）が変更されないので、輝度変化は、利得ｇでの増加に過ぎず、当該利得は、画素の線形ＲＧＢ成分にも直接的に適用される。即ち、利得は、元の入力色の輝度Ｌによって除算された最終色の輝度Ｌ＊に等しくなり、乗算器５１１（即ち、並列している３つの乗算器）が、Ｒ、Ｇ及びＢを、それぞれ、同じｇで乗算して、ＲＧＢ＊、即ち、線形出力色符号化が得られる。
【００７４】
より詳細には、図５のアプローチは、Ｌ／（Ｌ／ｍａｘＲＧＢ）＝ｍａｘＲＧＢという事実を利用し、したがって、ｍａｘＲＧＢ値を、トーンマッパー４０７の入力トーンマッピングに直接的に適用する。これに応えて、トーンマッパー４０７は、調節された輝度を生成する。出力される調整された輝度は、次に、当該値を、第２のスケーラー４０８内で、適切なスケール係数によってスケーリングすることによって生成される。このスケーリングのためのスケール係数は、色度に対する最大輝度として生成され、具体的には、ｍａｘＲＧＢ値によって除算される入力輝度Ｌとして生成される。したがって、第２のスケーラー４０８のスケール係数は、入力輝度と、色チャネル成分の最大値、即ち、ｍａｘＲＧＢ値とに依存する。
【００７５】
当然ながら、図４及び図５のアプローチは、同等であり、本質的には、同じ処理となるが、実施態様が異なる。具体的には、両方の例について、調節された出力輝度Ｌ＊は、入力輝度Ｌと、色度に対する最大輝度を反映する量（例では、ｍａｘＲＧＢ）とに依存して生成され、また、基礎となっている基準又は入力トーンマッピングに基づいていることに留意されたい。したがって、両アプローチは、色域における入力色の色度に対して可能な最大輝度を示す量に応答して入力トーンマッピングから生成される調節されたトーンマッピングを使用して、入力輝度Ｌから調節された出力輝度Ｌ＊にトーンマッピングを行う。
【００７６】
更に、図４及び図５のアプローチは、入力色の２つの異なる色表現からの入力データを使用するものと見なすことができることに留意されたい。色の輝度は、ｘｙＬ表現といった色度及び輝度表現における入力色の表現の輝度に対応する（また、当該色の輝度は単なる色チャネル成分値ではない）。入力トーンマッピングの適応は、色チャネル表現、具体的には、ＲＧＢ表現の色チャネルの最大成分値に基づいている。通常は、入力色は、１つの表現でのみ提供される。したがって、装置は、必要に応じて、様々な形式間で変換するための変換器を含む。
【００７７】
図５の例では、入力色は、色チャネル表現、具体的には、ＲＧＢ表現で提供される。同様に、出力色も、同じ色チャネル形式（即ち、ＲＧＢ表現）で提供される。ｘｙＹ＊形式からＲＧＢ形式に、トーンマッピング結果の表現を変換するのではなく、図５のアプローチは、入力色のＲＧＢ表現をスケーリングすることによって、出力色のＲＧＢ表現を直接的に生成する出力回路を含む。
【００７８】
具体的には、当該出力回路は、調節された出力輝度Ｌ＊と入力輝度Ｌとの比率を生成するように処理を進める利得決定ユニット５１０を含む。この比率は、調節されたトーンマッピングに応じて入力輝度が増加されるべき量を示す。なお、輝度は、様々な色域における最大輝度に対する相対輝度であるため、決定されるスケール係数は、入力と出力との間でのダイナミックレンジの変化を本質的に反映する。
【００７９】
ＲＧＢ表現の線形性に起因して、出力色のＲＧＢ表現は、したがって、決定されたスケール係数ｇによって、ＲＧＢ色チャネル成分のそれぞれを個別に乗算する乗算器５１１によって生成される。結果として、乗算器５１１の出力は、入力色とまったく同じ色度と、調節されたトーンマッピングによって決定された輝度とを有する出力色である。
【００８０】
図６は、本発明の一実施形態を使用する２つのサブシステムを含む本の一例であるネットワークトータルシステムを示す。第１のサブシステムは、コンテンツクリエイタの場所にあるグレーディングシステムである。色グレーディング装置６０１が、画像メモリ６０２から原画像又はビデオを取り出す。原ビデオは、例えばＡＲＲＩ又はＲＥＤといったデジタルカメラによって捕捉される。評価者は、マスタＨＤＲ画像（／ビデオ）を得るために、一次色補正を行い、また、例えばＬＤＲ＿コンテナ原則に従って、マスタＨＤＲ画像を、８又は１０ビットＭＰＥＧ圧縮最終画像Ｉｍにトーンマッピングすることによって、ＬＤＲ画像も作成すると想定する。このトーンマッピングは、本発明の画像色処理装置２０１の第１の実施形態２０１１によって行われる。当該実施形態は、例えば他の作業も行うように構成される色グレーディング装置のソフトウェアモジュールとして具現化されてもよい。このために、色評価者６０３は、少なくとも１つのトーンマッピング関数（ＴＭ）（又はアルゴリズム）３０１を決定する。当然ながら、本発明の方法は、評価者なしで、完全に自動化された変換ストラテジでも機能する。ここでは、例えばトーンマッピング関数は、画像の統計的分布、局所テクスチャのコントラストといった極小特性等を分析することによって決定される。（ＬＤＲ）画像Ｉｍと、任意選択的にトーンマッピングＭ自体も、第２の画像メモリ６１０内に記憶される（これは、ＬＤＲ画像ＩｍがＨＤＲ画像のＬＤＲ＿コンテナ符号化されたバージョンである場合に、正確にＨＤＲマスタグレードを、再度、得るために有用かつ必要な情報を、トーンマッピング自体が含むからである）。幾らか時間が経過した後に、この画像データ（Ｉｍと任意選択的にＴＭ）は、例えば衛星６２１及びアンテナ６２０、６２３を介して、画像／ビデオブロードキャスタ６２４に通信される。当該ブロードキャスタは、その希望時間に、例えばケーブルを介して、又は、或いはインターネットを介するビデオオンデマンド等で、画像又はビデオをエンドユーザに送信する。観察者側におけるサブシステムでは、画像処理装置６５０が、画像Ｉｍと、場合によってはトーンマッピングＴＭとを入手する。例えば現在はＬＤＲである画像Ｉｍを、例えばテレビジョン又は映画投射システム等であるＨＤＲディスプレイ６５１を駆動するのに適したＨＤＲ画像に変換するために、当該画像処理装置は、その独自の新しいトーンマッピングＴＭ＿２を決定すると想定する。画像処理装置６５０は、例えば画像色処理装置２０１の上記した実施形態のいずれであってもよい第２の実施形態２０１２を含む。当該装置は、下位部分として、データフォーマッタ６１３の一般的な変形を含む符号器又は送信器を含むものとして示される。当業者であれば、これは、多くの形態、例えば画像／ビデオ圧縮をＨＥＶＣといったデータに適用する、例えばデータがデータ担体上に保存されているか又は何らかのデータ通信チャネルを介して送信されたかに依存して例えばチャネル符号化といったフォーマット化及び更なる符号化を行うといったように、例えば画像又はその画素の色符号化を更に符号化又は体系化する方法を有することができることは理解できよう。受信ユニットの一部として、データ抽出器６５２も示す。当該データ抽出器は、最終的には所望の画像形成につながる任意のユニット又はユニットの組み合わせであってもよく、即ち、当該データ抽出器は、復調ユニット、画像／ビデオ展開ユニット、リフォーマット化ユニット、画像処理ユニット等を物理的に含んでもよい。
【００８１】
本発明の方法の概念の他の可能な変形を幾つか示すために、図７を用いて、当該方法が、様々な（ｘ，ｙ）タプレット（tuplet）に対する複数のトーンマッピングとどのように働くかを示す。この１つの可能な例では、評価者は、今度は、上記の単一のトーンマッピング曲線の例とまったく同様に、自然に近い（Ｌ軸付近の）色領域に対してトーンマッピング曲線ＴＭ＿Ａをデザインしている。しかし、青色がかった色では、より良い色をもたらすためにトーンマッピングＴＭ＿Ｂを検討する。次に、評価者は、例えば色相ｈ［ｈ１，ｈ２］間であり、彩度限度ｓ＿Ｌに対応する色領域に対する第２の曲線を規定する。この人間による仕様から開始して、画像色処理装置２０１は、今度は、自動的に、各（ｘ，ｙ）について望まれるトーンマッピングを決定する。例えば、画像色処理装置は、色相セクタ［ｈ１，ｈ２］以外のすべての色（ｘ，ｙ）については、ＴＭ＿Ａを使用し、ｓ＿Ｌを下回る彩度については、セクタ内の連続性のために補間されたトーンマッピングＴＭ＿Ｉを使用し、ｓ＿Ｌを上回るセクタでは外挿を使用する（例えば、どこにでもＴＭ＿Ｂを使用する）（又は、より連続的な挙動が所望される場合は、色相環の周囲の部分を有するセグメントの内側又は外側の境界付近では小さい内挿を使用してもよい）。当業者であれば、内挿関数を導出する方法が多くあることは理解できよう。例えばＴＭ＿Ｉ（ｓ）＝ａ（ｓ）＊ＴＭ＿Ａ（ｓ）＋ｂ（ｓ）＊ＴＭ＿Ｂ（ｓ）であり、ここで、両関数の出力結果間の重み付け係数は、彩度に依存し、したがって、色相セクタの下方の彩度部では、関数的に変動する。いずれにせよ、ローカルのトーンマッピングＴＭ＿Ｉ等を有すると、まったく同じ方法が、クリッピングが生じないように、色域内のローカルで利用可能な輝度レンジを適切にスケーリングすることによって、上記の通りに使用される。
【００８２】
このテキストにおいて開示されるアルゴリズムコンポーネントは（その全体又は部分的に）、実際には、ハードウェア（例えば特定用途向けＩＣの一部）として、又は、特殊デジタル信号プロセッサ若しくは汎用プロセッサ等上で実行されているソフトウェアとして実現される。これらは、少なくとも幾つかのユーザ入力が（例えば工場内で、消費者によって、又は、他の人間によって入力されることによって）存在する／しているという意味で、半自動化されている。
【００８３】
当業者は、本発明の表現から、どの構成要素が任意選択的な改善点であり、また、他の構成要素と組み合わせて実現可能であるか、また、どのように本発明の（任意選択的な）ステップが装置の各手段に対応するか（又はその反対も）は理解できるであろう。幾つかの構成要素が、本発明において、（例えば特定の構成にある単一の図面において）特定の関係で開示されるということが、他の構成は、本明細書において特許を求めるべく開示される同じ発明の考えの下の実施形態として可能ではないことを意味するものではない。更に、実利的な理由から、限られた範囲の例のみが説明されているということも、他の変形が、請求項の範囲に含まれないということを意味するものではない。実際には、本発明の構成要素は、任意の使用の連鎖に沿って様々な変形に具現化されることが可能である。例えば、符号器といった作成側のあらゆる変形は、例えば復号器である分解システムの消費者側における対応装置と同様である又は当該装置に対応し、また、その反対も同様である。実施形態の幾つかの構成要素は、符号器と復号器との間で、任意の伝送技術による伝送又は調整といった更なる使用のための信号内の特定の信号データとして、符号化される。本願における「装置」との用語は、その最も広い意味で使用される。即ち、特定の目的の実現を可能にする手段のグループとして使用され、ＩＣ（の小さい部分）、専用電化製品（例えばディスプレイを有する電化製品）、又は、ネットワークシステムの一部等であってよい。「装置（arrangement）」又は「システム」も、最も広い意味で使用されることを意図し、したがって、特に、単一の物理的で購入可能な装置、装置の一部、協働装置（の一部）の集合体等を含む。
【００８４】
コンピュータプログラムプロダクトの明示的意味は、プロセッサにコマンドを入力するため、本発明の特徴的な機能のいずれかを実行するための一連のローディングステップ（中間言語及び最終プロセッサ言語への翻訳といった中間変換ステップを含む）の後に、汎用又は特殊用途プロセッサを有効にするコマンドの集まりの任意の物理的な具現化を含むものと理解されるべきである。具体的には、コンピュータプログラムプロダクトは、例えばディスク又はテープといった担体上のデータ、メモリ内にあるデータ、ネットワーク（有線又は無線）接続を介して運ばれるデータ、又は、紙面上のプログラムコードとして実現される。プログラムコード以外に、プログラムに必要な特徴データもコンピュータプログラムプロダクトとして具現化されてもよい。このようなデータは（部分的に）任意の方法で供給される。
【００８５】
本発明、又は、ビデオデータのように本実施形態の哲学に従って使用可能な任意のデータは更に、データ担体上の信号として具現化されてもよい。データ担体は、光ディスク、フラッシュメモリ、リムーバブルハードディスク、無線手段を介して書き込み可能なポータブルデバイス等である取り外し可能なメモリである。
【００８６】
標準的なディスプレイ駆動といった周知の通常に組み込まれる処理ステップであるデータ入力ステップ及び出力ステップといった、任意の提示されている方法の動作のために必要なステップの幾つかは、本明細書において説明される（本発明の実施形態の特質を有する）コンピュータプログラムプロダクト又は任意のユニット、装置若しくは方法に記述されるのではなく、プロセッサ又は本発明の任意の装置実施形態の機能として既にあってもよい。例えば方法の任意のステップにおいて又は装置の任意の下位部分において関与する特定の新規の信号だけでなく当該信号の任意の新規の使用、又は、任意の関連の方法といった結果として得られるプロダクト及び同様の成果の保護を求める。
【００８７】
なお、上記の実施形態は、本発明を限定するのではなく説明するものである。当業者は、提示された例のマッピングを請求項における他の領域に容易に実現することができるが、簡潔とするために、すべてのこれらの選択肢を詳細に言及しているわけでない。請求項において組み合わされる本発明の要素の組み合わせ以外に、他の要素の組み合わせも可能である。任意の要素の組み合わせを、単一の専用要素として実現することができる。
【００８８】
請求項における括弧内の任意の参照符号は、当該請求項を限定することを意図しておらず、また、図面における任意の特定の記号も限定を意図していない。「含む」という用語は、請求項に列挙されない要素又はステップの存在を排除するものではない。要素に先行する「ａ」又は「ａｎ」との用語は、当該要素が複数存在することを排除するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ−７ｂ】
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【図７ｃ】
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