(57)【要約】【課題】  ハイダイナミックレンジイメージのより良い符号化を可能とする。【解決手段】  入力ハイダイナミックレンジイメージの輝度及び色度の情報を持つピクセルカラーを入力し、ピクセルカラーの輝度のルマコードを抽出するために、マッピング関数の逆関数を適用し、マッピング関数は、第１の部分関数と第２の部分関数とを有し、ルマコードを有するカラーエンコーディングを持つピクセルのマトリクスを出力する。【選択図】図３
2018186545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のイメージを有するハイダイナミックレンジビデオを符号化するための方法であって、前記方法は、
入力ハイダイナミックレンジイメージのピクセルカラーを入力するステップであって、前記ピクセルカラーは、輝度及び色度の情報を持つ前記ステップと、
ピクセルカラーの前記輝度のルマコードを抽出するために、マッピング関数の逆関数を適用するステップであって、前記マッピング関数は、
【数１】
2018186545.tif 000067
として定義される第１の部分関数と、
【数２】
2018186545.tif 000068
として定義される第２の部分関数と、を有するものとして予め定められ、ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、既知の定数である、前記ステップと、
前記ルマコードを有するカラーエンコーディングを持つピクセルのマトリクスを出力するステップと、
を有する、方法。
【請求項２】
前記Ｌｍが、５０００ニットに等しい、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ρが、２５に等しい、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記カラーエンコーディングの色座標（ｕ，ｖ）が、
【数３】
2018186545.tif 000069
及び
【数４】
2018186545.tif 000070
の形の分数方程式であって、ａ〜ｌは、ａ＝４，ｂ＝ｃ＝０，ｄ＝１，ｅ＝１５，ｆ＝３，ｈ＝９，ｇ＝ｉ＝０，ｊ＝１，ｋ＝１５，ｌ＝３の定数である、前記分数方程式によって、ハイダイナミックレンジイメージにおけるピクセルの色のCIE XYZ表現から参照されるものと定義される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記色座標（ｕ，ｖ）が、D65などの所定の白色点に関連するものとして定義される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
イメージ信号が、前記ルマコードである１つの色成分で符号化されるピクセルカラーを具備するピクセルマトリクスイメージを有するように形成され、前記ρ及びγのうちの少なくとも１つを有するメタデータと関連付けられる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
複数のイメージを有するハイダイナミックレンジビデオを符号化するためのビデオ符号化装置であって、
入力ハイダイナミックレンジイメージのピクセルカラーを得るための入力部であって、前記ピクセルカラーは、輝度及び色度の情報を持つ前記入力部と、
ピクセルカラーの前記輝度のルマコードを抽出するためのマッピング関数の逆関数を適用するグレーディング管理ユニットであって、前記マッピング関数は、
【数５】
2018186545.tif 000071
として定義される第１の部分関数と、
【数６】
2018186545.tif 000072
として定義される第２の部分関数と、を有するものとして予め定められ、ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、既知の定数である、前記グレーディング管理ユニットと、
映像メモリ又はネットワークに接続可能な映像送信接続部に接続された符号化部であって、前記ルマコードである１つの色成分で符号化されたピクセルカラーを具備するピクセルマトリクスイメージを有するイメージ信号Ｓ＿ｉｍを符号化及び送信するとともに、前記ρ及びγのうちの少なくとも１つを有するメタデータと関連付けられている、前記符号化部と、
を有する、ビデオ符号化装置。
【請求項８】
ハイダイナミックレンジイメージの少なくとも１つに存在する物体の前記輝度の静的分析に基づいて、前記ρ及び／又はγの特定の値を決定する自動イメージ分析ユニットを有する、請求項７記載のビデオ符号化装置。
【請求項９】
前記グレーディング管理ユニットが、
【数７】
2018186545.tif 000073
及び
【数８】
2018186545.tif 000074
（ａ〜ｌは、ａ＝４，ｂ＝ｃ＝０，ｄ＝１，ｅ＝１５，ｆ＝３，ｈ＝９，ｇ＝ｉ＝０，ｊ＝１，ｋ＝１５，ｌ＝３の定数）として、前記ハイダイナミックレンジイメージの前記ピクセルの色成分を決定する、請求項７又は８に記載のビデオ符号化装置。
【請求項１０】
複数のイメージを有するハイダイナミックレンジビデオエンコーディングを復号化するためのビデオ復号化装置であって、
ハイダイナミックレンジイメージエンコーディングを受信するとともに、請求項１記載の方法から生じる、前記ルマコードを有する前記ハイダイナミックレンジイメージエンコーディングからイメージエンコーディングを抽出する受信及びフォーマットユニットと、
前記イメージエンコーディングからハイダイナミックレンジイメージを抽出するための前記マッピング関数を適用する色マッピングユニットであって、
【数９】
2018186545.tif 000075
として定義される第１の部分関数と、
【数１０】
2018186545.tif 000076
として定義される第２の部分関数と、を有する（ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、ハイダイナミックレンジイメージのピクセルの輝度Ｌを得るために、既知の定数である）ものとして定義された前記マッピング関数を、前記イメージエンコーディングにおける前記ルマコードｖに適用する前記色マッピングユニットと、
を有する、ビデオ復号化装置。
【請求項１１】
前記受信及びフォーマットユニットが、前記ハイダイナミックレンジイメージエンコーディングから前記ρ，γ又はＬｍのうちの少なくとも１つを抽出する、請求項１０記載のビデオ復号化装置。
【請求項１２】
前記色マッピングユニットが、前記ハイダイナミックレンジイメージによって定義されるダイナミックレンジとは異なるダイナミックレンジを具備するイメージに対する色マッピングを特定するメタデータとして符号化された他の色マッピングパラメータを用いる第２のマッピング関数を適用する、請求項１０又は１１に記載のビデオ復号化装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載のビデオ復号化装置を有する、ディスプレイ。
【請求項１４】
ビデオ復号化方法であって、
複数のイメージを有する符号化されたハイダイナミックレンジビデオを受信し、処理されるイメージエンコーディングを抽出するステップと、
前記イメージエンコーディングからハイダイナミックレンジイメージを抽出するために、所定のマッピング関数を適用するステップであって、
【数１１】
2018186545.tif 000077
として定義される第１の部分関数と、
【数１２】
2018186545.tif 000078
として定義される第２の部分関数と、を有する（ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、ハイダイナミックレンジイメージのピクセルの輝度Ｌを得るために、既知の定数である）ものとして定義された前記マッピング関数を、前記イメージエンコーディングにおける前記ルマコードｖに適用する前記ステップと、を有する、ビデオ復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＤＲ輝度ルックイメージ（一般的に、５０００ニットなどの高いピーク輝度を具備するとともに、多くの輝度に亘って、即ち濃い黒まで意味のあるオブジェクトを有するディスプレイ上で表示するための最適なイメージ）のための符号化のみを必要とする意味で、又は、ＨＤＲイメージルックに加えて、対応するＬＤＲイメージルックを符号化するデュアルエンコーディングにおいて、１つのハイダイナミックレンジイメージ（即ち、静止画）、より好ましくは複数のハイダイナミックレンジイメージ（即ち、映像）の符号化に関する。さらに、符号化は、ブルーレイ（登録商標）ディスクストレージ、又は、ＨＤＭＩ（登録商標）ケーブル接続、又は、他のイメージ送信、又は、ストレージシステムなどの、既存の技術の現在のイメージ又は映像符号化フレームワークに適合することができることが好ましい。ＨＤＲ映像（又は静止画イメージでさえ）の符号化が、これまで困難なタスクであり、一般的に信じられていることは、シーンオブジェクトのＬＤＲレンジより上の輝度を符号化（例えば、シーン輝度を直接的に符号化）するために、著しく多くのビットを使用する必要がある、あるいは、例えば、オブジェクト反射イメージに加えて輝度ブーストイメージを有する幾つかの２レイヤアプローチ又は同様の分解戦略を必要とするということである。フィリップス（登録商標）は、近年、より単純な単一イメージアプローチを提案している。これは、想像することが難しいだけでなく、実際に、多くの技術的問題を解決に向かわせる場合に、全く新しい傾向である。実際の動作では、特定のフレームワークにおいて、本願は、符号化技術などの構築の一部、並びに、様々な再生シナリオ（ＨＤＲディスプレイ及びＬＤＲディスプレイのための、少なくとも現実的／最適な見え方のイメージ）のための芸術的なグレーディングなどの全体のフレームワークを教示する。
【０００２】
「ハイダイナミックレンジ」（ＨＤＲ）に関し、我々は、キャプチャ側から取得されたイメージ（又は、複数のイメージ）が、レガシーなＬＤＲ符号化（即ち、コントラスト比１０．０００：１又はそれ以上がコーディングによって達成され、イメージ操作の全てのコンポーネントがレンダリングまで結び付き、キャプチャされるオブジェクト輝度が１０００ニット以上であり得、又は、より具体的には、一般的に、照らされるランプ又は日の当たる外部の幾つかの所望の表現を生成する所与の生成環境に対し、１０００ニット以上で再生され得る）に比して高い輝度コントラスト比を持ち、及び／又は、かかるイメージ（又は、複数のイメージ）のレンダリングが、ＨＤＲであり（即ち、イメージは、高品質なＨＤＲレンダリングのための十分な情報を含み、好ましくは、技術的に扱いやすいという点で適切でなければならない）、イメージが、少なくとも２０００ニットのピーク輝度を有するディスプレイ上でレンダリングされる又はレンダリングされることを意図されることを意味する（一般的に適切な色マッピングの後で、１００ニットのピーク輝度などのＬＤＲディスプレイ上でレンダリングされ得ないことを示してはいない）。
【背景技術】
【０００３】
近年、ドルビーのデュアルレイヤ方法（国際公開第２００５／１０４００３５号）など、複数のＨＤＲエンコーディング技術が提案されている。しかしながら、産業界は、現在、データ量だけでなく、計算の複雑性（ＩＣの価格）、導入の容易さ、作りたいものを作成する芸術家のための多用途性などの極めて重要なファクタなどの全ての要件（のバランス）にフィットする実用的なＨＤＲ映像（／イメージ）符号化技術を模索している。特に、デュアルレイヤアプローチは、複雑であると分かっている。理想的には、例えば、ＤＣＴベースのＭＰＥＧ  ＨＥＶＣ符号化などのレガシーな符号化と適合する符号化を設計可能にしたい。問題は、直感的でない（特定のＬＤＲイメージを含むために最適化された技術において、即ち、約１００ニットのピーク輝度及びぼんやりとした周囲を有するディスプレイ上で視聴される場合に、定義上、ＬＤＲイメージとは異なる、一般的により多くの関心輝度／照度レンジを持つＨＤＲイメージを符号化できる）ということである。これらのレガシーなＬＤＲイメージ操作／符号化システムは、典型的なＬＤＲイメージングシナリオで動作するように設計及び最適化されている。これは、約６８：１（それぞれ１７０：１）の総コントラスト比のビューにおいて、（例えば、白色のための８５％と黒色のための５％との間の反射率において変化可能な）オブジェクトのほとんどに関し、スタジオ照明比における４：１（又は、１０：１など）で通常十分に照らされている。ピーク白色から始まる輝度の相対レンダリングを見る場合、ローカルディミングを具備しない典型的な昔のＬＣＤモニタは、イメージコントラスト比とマッチするであろう１００ニットの白色及び１ニットの黒色などを持つであろう。一般的に、日中の間にも見られ得る平均的なＣＲＴシステムでは、例えば、４０：１の能力を持つであろう。これらのシステムにおいて標準的な輝度コード割り当てガンマ２．２関数を持つことは、より高いシーンコントラストのほとんどのシナリオに関し、十分であるとみられている。許容可能なエラーとみなされる時間における幾つかが作られるが、ＬＤＲディスプレイは、それらを物理的に正確な方法でレンダリングできないため、まずく符号化された高輝度シーン領域（例えば、ハードクリッピング）のかかるレンダリングエラーも許容可能である。
【０００４】
しかしながら、例えば、屋内にいる人が日の当たる屋外を同時に見る屋内シーンなど、１００：１又はそれ以上の輝度比であり得る、レンダリングの改善が所望されるシナリオがある。ＬＤＲでは、それらの領域は、（ソフト）クリッピングされたものとして示される（一般的に、既に、符号化イメージでは、それらのピクセルのためにおよそ最大２５５個の符号を区別することが困難である）が、ＨＤＲディスプレイ上では、それらを明るく且つ色鮮やかに表示したい。それは、かかるシーンに、また、より高い輝度コンテンツが大きな視覚的品質の改善を既に示す幾つかの反射のみからなるようなシーンにさえ、（まるで、本当にイタリアの休日にいるかのように）より自然且つ豪華なレンダリングを与えるであろう。例えば、５０００ニット又は１００００ニットのディスプレイ上で、既に、クリッピング又は量子化エラーなどのアーチファクトが煩わしく見える場合、少なくとも、我々は、適切な種類のイメージで、かかるディスプレイを駆動可能である。結果、レンダリングは、ディスプレイが可能な範囲で美しくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、追加的なオーバー輝度レンジを符号化するための古典的な知恵では、より多く（極めて多く）のビットが必要である。それは、本来、（サインビット、５ビットの指数部、及び、１０ビットの仮数部を有するOpenEXR、あるいは、数学的に、緻密に、高精度である可能なオブジェクト輝度の全体像を取得しようとするWard's LogLuvエンコーディングなどの）単一のより大きなコードワードにおける符号化により、あるいは、標準的なＬＤＲレンジ符号（例えば、ＨＤＲイメージの古典的なJPEG近似）を具備する第１のレイヤと、かかるピクセル輝度をより高い輝度（例えば、より高い輝度に対して必要である場合、各ピクセルをブーストするためのブーストイメージ、即ち、単一の線形１６ビットコードと同等の２つの８ビットイメージの乗算）に改善するための第２のレイヤと、を用いることにより、起こり得る。
【０００６】
勿論、様々なＨＤＲイメージの大きなレンジを扱うことができなければならないという事実に加え、実際のＨＤＲコーディング技術を設計する場合に解決されるべき主な実施上の問題は、ハードウェア製造業者が、コードワード（チャネル）毎のビットがより少ない量であることを望むということであり、我々の提案する技術もより大きなビットワードで動作できるが、我々は、少なくとも輝度（又は、より正確にはルマ）チャネルのために１０ビットという制限の下、うまく動作する解決法に至った。さらに、我々は、デュアルな方向で、機能する態様において、幾つかのレンダリングシナリオに関し、カラーピクセル符号化及び色表現変換の両方を行なうことができるフレームワークを開発した。これは、少なくとも第２の画像における各画像の代わりに関数のみが符号化される必要があることを意味する。また、この経路を調査及び展開することによって、我々は、何が、明らかに些細でないかを発見し、本出願において、我々が、ルマ軸上で適切な関数を選択することによって、良好な品質で、本当にシステムを動作させ、輝度に独立した色平面において他の２つのコンポーネントを符号化することさえできたことを開示した。これは、開発後、（例えば、広い色域のための）色平面の自由な選択、コーデック空間自体の内側の簡単な計算などの符号化の更なる利点をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
我々は、特に、現状、多くのレガシーなＬＤＲシステムがこの分野においてなお存在しており、ある程度の互換性を必要とするという視点に端を発する、ＨＤＲイメージの改善された符号化を必要とする。一方、これは、我々が、（第１レベルの互換性を持つ）（Ｉ）ＤＣＴなどの機能を実装する既存のコーダ（デコーダ）ＩＣを維持したいということを意味する。また、ＬＤＲ（即ち、なお十分視聴可能な暗い領域などを有する、かかるディスプレイダイナミックレンジ能力の下での正確なＬＤＲルック）のみをレンダリング可能であるため、ＬＤＲイメージを必要とするディスプレイとの第２レベルの互換性が必要である。これは、現在展開されているレガシーなＴＶに加え、将来において、消費者がＨＤＲ映画のレンダリングを所望する、ラップトップ又はパッド型コンピュータ又は携帯電話などの小さい携帯用ディスプレイの低輝度能力から、将来的には、例えば、１００００ニットのピーク輝度を持つであろう最新のＨＤＲディスプレイまで、さらに、それらの範囲の間にある全てのディスプレイにまでが対象となるためである。ディスプレイは、いまだレガシー且つ単純であるが、例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）又は他の接続などを介して、我々が発明及び説明するオプションの任意の組み合わせを提供するセットトップボックス又はコンピュータが供給するＨＤＲコンテンツにおいて、高い複雑性を有する新たなデコーディング及び色マッピングＩＣによって機能し得る。我々は、このことを、理想的なシナリオにおいて、コンテンツ供給元からの同一の映画又は画像に関して、（少なくとも）２つのグレーディングを必要とするアプローチに変換した。これを、我々は、単純に、（約１００ニットのピーク輝度を有するディスプレイなどのＬＤＲディスプレイシナリオで使用される）ＬＤＲイメージ及び（より明るいディスプレイのための）ＨＤＲイメージと呼ぶ。しかし、たとえ（例えば、ブルーレイディスク上で、ＨＤＲディスプレイの特定の想定レンジのみで機能する、又は、独立した態様でレンジ外のディスプレイのためのマッピングを導出する）単一のＨＤＲイメージのみが符号化される場合であっても、以下の実施形態も有用である。我々は、任意の想定される戦略において適合できるように上記教示を提案する。
【０００８】
このため、幾つかの実例的なシナリオに関し、我々は、マスターＨＤＲグレーデッドイメージの入力（例えば、作成者の嗜好がどんな色処理ソフトウェアであろうと、それは、自由自在に、グレーディングされている、及び、OpenEXRなどの開始色エンコーディングにおいて符号化されている）として、新規のＨＤＲエンコーディングのための開始点を持つ。様々な現在のイメージ／映像エンコーディング技術に広く適合する、新しいＢＤ（登録商標）ディスク再生器、又は、インターネットストリーム映像を受信するテレビＩＣ、又は、どんなイメージソースにも接続された任意の受信器のため、現在の映像又はイメージ技術のために（即ち、かかる符号化技術を使用する通常の方法からわずかにのみ修正するだけで、即ち、我々の方法は、１２ビットのハードウェアで動作すべきであるが、コンポーネント毎に１０ビットのみが利用可能である場合、又は、８ビットのシステム上である程度の低品質を許容する場合も、例えば、全てのバスを１２ビットに変更する必要なく）、実際に使用可能である態様でこれを符号化する必要がある。
【０００９】
我々は、ＨＤＲイメージ及び幾つかの「ＬＤＲ」イメージ（それが、ＬＤＲレンダリングのために直接的に使用されるグレーディングであろうと、更なる色処理の後、ＨＤＲ技術上のＨＤＲの方法でレンダリングされるのみのイメージを単に符号化するための、見られることがないただの「準イメージ」であろうと）が、ピクセルカラーの輝度を符号化する色成分上の関数変換（変更可能なこれらの関数がネットワーク通信経路を介して送信され、接続されたメモリ装置などに格納される場合、単一の関数、又は、有用且つ事前に合意された関数の典型的に限定されたセットの１つであり、映画の最初及び可能であれば映画を受信するテレビなどのための再生時間の数分などにおいて、前記事前合意は、コンテンツ作成側がコンテンツ受信側と機能的にリンク付けされる場合に、即ち、多くの映画を符号化する事に関し、準備及び合意していない場合、少なくとも起こるべきである）により、ＨＤＲイメージにリンク付けされ得るということの実現に至った。
【００１０】
本発明は、例えば、少なくとも以下の方法において実現されることができる。
【００１１】
ハイダイナミックレンジイメージを符号化するための方法であって、前記方法は、
入力ハイダイナミックレンジイメージのピクセルカラーを入力するステップであって、前記ピクセルカラーは、輝度及び色度の情報を持つ前記ステップと、
ピクセルカラーの前記輝度のルマコード（ｖ）を抽出するために、マッピング関数の逆関数を適用するステップであって、前記マッピング関数は、
【数１】
2018186545.tif 000003
として定義される第１の部分関数と、
【数２】
2018186545.tif 000004
として定義される第２の部分関数と、を有するものとして予め定められ、ここで、ロー（ρ）は、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度（Ｌ）に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、ガンマ（γ）は、好ましくは２．４に等しい定数である、前記ステップと、
前記ルマコード（ｖ）を有するカラー符号化を持つピクセルのマトリクスを出力するステップと、を有する、方法。
【００１２】
この関数は、区間［０，１］においてシンボルｖが与えられる［０−１０２３］符号などのＮビットルマＹ´の正規化バージョンを持つ色を有する少なくともＨＤＲマスタイメージを符号化するために使用されることができ、イメージ（人々が影にいるエジプトの青空市場や、屋根の穴を通じた強い日光の輝きによって照らされる別の人など多数であり得るが、映像は、天気図又はディスコにおけるレーザ又は人工的にシミュレートされたレーザなどのグラフィックを含んでいてもよい）における様々なオブジェクト全ての関心のある輝度レンジが十分な精度で符号化されることを保障する。このため、この関数は、均一量子化の前にルマへ輝度を再割り当てするように、素早く予め決定されていてもよいし、又は、オンザフライで決定されてもよい。この輝度マッピング関数を設計する場合（又は、より正確には、基準ディスプレイ上でレンダリング可能な輝度に対して［０，１］におけるルマコードをマッピングする対応する電気光学的等価関数ＥＯＴＦ（Electro-optical transfer function）を開始点として）、我々は、いくつかの技術的挙動基準を考慮した。第１に、多数の輝度を符号化可能とするために、（部分的な）対数的な挙動が良い特徴であるが、これは、確実に、幾つかの線形範囲の輝度の単純な対数表現ではない。（確実に、イメージ処理の理由を考慮して所望のイメージ処理ルックのみを得るためだけではなく、また、最適な符号化のために適応対数関数を切り取るだけでもない）。それどころか、この関数は、長い実験から生まれた幾つかの考慮後に設計された。これらを考慮し、それは、実際に起こるＨＤＲシーンにおける全ての必要な表現を十分現実的に示すために定義されたユニバーサル線形基準輝度レンジ（例えば、０．０００１ニット〜５０００ニット）を定義することが可能となった後、全ての基準（少なくとも良好なＨＤＲ量子化精度）に関し最適な挙動をする関数であることが分かった。形式的には、我々の基準ＥＯＴＦは、指数部を持つが、逆に、「対数的」挙動として理解及び説明することもできることに留意すべきである。。そのような基準レンジを持つことは、明るい輝度（又はルマ）のための幾つかの「対数的」挙動、及び、より暗い輝度のための幾つかのガンマ挙動を持つために最も有用である。実際、１＋ｘとしての数学的な近似ｅｘｐ（ｘ）では、暗い領域において主にガンマ挙動を有し、暗い領域において必要とされる精度をパラメータρで調整可能である（ディスプレイを操作する最大の符号は、最大の表示可能な輝度に対応するため、ガンマは、最大で１：１のマッピングの場合に更なる形状コントローラである）ため、これは、我々が、容易に制御可能な関数を有することを意味する。ＨＤＲイメージの異なるクラスを持つ場合、ＨＤＲのみのイメージエンコーディングのための単一のマスタＥＯＴＦを持つことだけでなく、ガンマも極めて有用である。事実、全てのシナリオのためにリーズナブルな単一の最適な関数を適用することを決定しない場合、ＥＯＴＦ（及び、対応する逆ＯＥＴＦ）を調整することができる。例えば、当業者である読者は、（まずく照らされた様々な反射率を有する全てのそれらのオブジェクトが、全て暗い領域に溶け込んでしまうため）暗いベ��スのイメージは、特に暗い周囲で、より暗いグレー値を見るように視聴者の目を適合させる一方、他方で、おそらくより関連性のある暗いグレー値を持ち、明るさは、特に、それらがランプそのものである場合、極限精度を必要としないであろうことを想像することができる。逆に、極めて明るい輝度（例えば、１０００ニット〜３０００ニット）を有する日光のシーンを見ている場合、極限精度は、暗さに関して必要とされない。これは、視覚系が、一般的にほとんどを無視するためである。これは、全て、明るさに対する暗さにおける挙動、及び、丁度可知差異の量、対応するルマコードレンジの特定のサブ領域における各ルマステップ（符号化解像度又は精度とも称される）を制御する我々のガンマ及びロー形状のパラメータで容易に調整されることができる。固定された事前合意済みのパラメータ関数は、新たに発明された符号が実施に意味するものを復号化するために事前合意された関数を使用するため、受信側に伝達されるパラメータを持つ必要がない。しかしながら、より一般的な適応能力のケースでは、例えば、人間のグレーダ又は自動イメージ分析プログラムによって、受信端で選択された要求されるパラメータ（ピーク輝度Ｌｍ、ロー、及び、ガンマのうちの少なくとも１つ）は、ＢＤディスクなどのメモリ上での符号化、イメージ信号におけるメタデータとしての伝送、他の信号通信経路を介した再生時間における検索などの任意の複数の可能なメカニズムにより、受信側に伝達される。
【００１３】
しかしながら、この技術について興味深いことが起こる。この関数は、ＨＤＲの符号化を作る際、より低いダイナミックレンジイメージを作る（より小さいビット数でより良く符号化可能であると言うこともできるが、より正確な技術的定式化が、少なくとも幾つかのより重要なシーンのサブ部分、又は、イメージヒストグラムのサブレンジが、オリジナルの入力マスタＨＤＲイメージに比して中間のグレーにより近い輝度で符号化されることであろう）。ただ、一方で、好ましくは、少なくとも高い近似精度で、符号化されたＬＤＲイメージが、なお、オリジナルマスタＨＤＲルックを回復するための全ての情報を持つため、それは、ＨＤＲイメージの全ての重要なデータを含む。このため、ＥＯＴＦパラメータがうまく選択される場合、最終的な符号化イメージは、尤もらしい良好な品質のＬＤＲルックを生み出すＬＤＲディスプレイ上でのレンダリングのための色処理の更なる最適化なしに、又は、少なくとも幾つかの更なる二次オーダの最適化変換（例えば、ＬＤＲディスプレイの異なるセットへのマッピングなど）後に、直接使用され得る。
【００１４】
単一のマスタＥＯＴＦ関数で符号化する場合（我々は、利用可能な複数の関数から１つを選択するより、単一の関数を使用する場合）、即ち、少なくともＨＤＲルックのイメージテクスチャの十分な符号化を考慮に入れるだけの最もシーンに関連する基準ディスプレイにより定義されるが、我々は、一般的に、レンダリング側の特性を考慮することなく、関数を定義することができる。しかし、好ましくは、我々は、正確なルマサブレンジにおけるルマ軸に沿ってキャプチャされた様々なシーンオブジェクトを既に配置しているＬＤＲルックをも符号化したい。結果、ＬＤＲルックは、直接表示される場合、コンテンツ作成者によって好まれるように見える。しかし、我々は、マスタ関数としての更なる最適化されたルマ割り当て関数を生成する特定の視聴アプリケーションに関して既に符号化可能である。例えば、暗い又はぼんやりとした環境における視聴に関して最高品質を与えるルマコードが、１５ルクスなどの基準輝度、又は、１０ニットなどの周囲中間グレー（１８％反射）の基準環境輝度で特徴付けられる。これは、幾つかの実施形態では、１．２５である、拡張ガンマ関数を組み込むことによって達成され得る。最終的に、これは、我々が、全ての所望の部分的ガンマを最適な最終ガンマであるとモデル化する場合に、ＥＯＴＦの主な実施形態においてガンマを変更することに対応する。全ての変形例は、特定の利用可能なビット数で、最高のイメージオブジェクトテクスチャ品質を実現する、又は、他の方法において、我々が、例えば、１２ビットのみなどの比較的少ないビット数で良好な品質を得られることを保証する。一方、我々が、我々が好む選択で調整されるUCS 1976 CIE (u,v)などの色度方向においてより大きな色平面を使用する場合、広い色域能力を提示する。
【００１５】
また、我々は、この逆ＥＯＴＦがどのようにして輝度からルマコードにマッピングする（いわゆる光電気伝達関数ＯＥＴＦがカメラ又は色処理ソフトウェアなどからの輝度の光測定を、結果として得られる一般的にディジタルである電気的コードにマッピングする、これは、単位区間［０，１］×２Ｎ、（ここで、Ｎはビット量）として見られる）かについても発明した。また、対応するＥＯＴＦは、対応する最適化された（理論的な）ＨＤＲ基準ディスプレイで（（理論的な符号を直接レンダリングすることができる理論上のディスプレイと同一の特性を持つ実際のディスプレイで）最も良く機能することができる。映像がレンダリングされる必要がある最終的なディスプレイに関わらず、ルマコードを有する映像は、一意の明確な態様で定義される必要がある（原理上、コード作成側は、符号を割り当てるために任意の原理を使用することができるが、我々は、更なる明確化における単純化のために、ＥＯＴＦの逆関数を有するカメラから直接得られる輝度の線形キャプチャ範囲を符号化することを想定している）。原理的には、我々が発明した任意の所望のＬｍピーク輝度、又は、ピーク白色とも称される、又は、より正確には、基準ディスプレイのピーク輝度（完全性に関して、ディスプレイのピーク輝度がディスプレイが作ることのできる、３つのＲＧＢチャネルを最大（例えば、１０２３）で駆動する場合に発生する白色である最も明るい色であり、その周りにディスプレイ色域のための開始極を形成すると当業者は言う）を有する対数ガンマ関数を用いることができる。しかしながら、多くの分析の後、我々は、たった１つの値が使用されるべきである（映像イメージ（ピクセルカラーエンコーディング）とともに、符号化のために使用される特定の基準ピーク白色値を任意の受信器に送信する必要はなく、例えば、混乱は発生し得ない）場合、５０００ニットが極めて良好な実際の値であることを発見した。かかるシナリオでは、例えば、０．０００１ニット〜５０００ニットの範囲で究極のディスプレイのために透過的な表現輝度を忠実にレンダリングするために、５０００ニット以上の生の入力輝度をグレーディングできる。この場合、かかるデータが、例えば、２００００ニットの実際のディスプレイ上で表示されることが望まれる場合、アップグレード関数が、基準ディスプレイより明るい実際のディスプレイについての全て情報が与えられるこのルック最適化のためのメタデータとして追加されることができる。例えば、我々の基準輝度ベースのマスタ色空間の外側にある２５０００ニットのシーンの色を前記マスタ色空間内の色に芸術的に再決定するための上記の第１の戦略を、既に特定のＲＧＢ空間（即ち、同一の原色を有するが異なるピーク白色を持つ２つの色域が、一旦［０，１］に再正規化されるように配列するよう、なお作られ、それらのうちの１つが、一般的に、我々のマスタ輝度軸によって定義される我々のマスタＲＧＢ空間、及び、他の任意の現行の対数ガンマ関数を具備する任意の符号化されたＲ´Ｇ´Ｂ´空間である）にある色をどのように再決定するかについての本開示と混同すべきではない。また、より低いダイナミックレンジディスプレイ（例えば、１２００ニット又は１００���ット）、又は、５０ニットしかない暗い霧のシーンのためにグレーディングされたイメージは、このマスタ輝度レンジ［０−５０００］において符号化されることができる。混同されるべきでないことは、我々のユニバーサルルマ符号化（即ち、ルマコードの割り当てが、固定又は可変のコード割り当てＥＯＴＦにより、起こるべきである）に変換されることである。我々は、色アスペクトからダイナミックレンジアスペクトを分離している、ルマ割り当て関数が使用されることに関して、両方向において、特にルマ軸に沿ってより多くの多目的性を可能とする、ルマ（ｕ，ｖ）色空間を教示し、例えば、この符号化色空間の範囲内にある他のピーク輝度のディスプレイのためにマッピングする場合、再割り当て関数についても教示する。
【００１６】
ガンマ２．４及びロー２５の最適な値が、幾らかの考慮及び実験の後、全てのシナリオ（例えば、同時に幾つかの明るい領域、中間の明るい領域、及び、暗い領域を有するイメージ）に関して単一のルマ割り当て関数を使用したい場合、特に、ＨＤＲのみを符号化したい場合（即ち、我々は、ＨＤＲピクセルイメージエンコーディングから所望のＬＤＲルック抽出するための他のマッピング関数をメタデータとして符号化することができるが、我々は、必ずしも、全ての実施形態において、この最適な単一の対数ガンマ関数の適用から生じるイメージを直接表示することにより、良好なＬＤＲルックを得る必要はない）に発見された。
【００１７】
幾つかの色表現が、我々のルマ定義アプローチで使用され得るが、特に、（ｕ，ｖ）空間が良好に機能することを発見した。また、我々は、例えば、（ｕ´，ｖ´）＝（ｕ，ｖ）−（u_D65,v_D65）などと、選択された白色に対する基準として定義された（ｕ´，ｖ´）を定義することができる。
【００１８】
我々が、入力色が輝度及び色度の情報を有することについて述べる場合、かかる色がかかる色表現において表現された色であることを示唆しないが、この情報は、数学的に導出され、例えば、入力イメージが、ＸＹＺ又は幾つかの一意に定義されたＲＧＢなどにおいて表現される場合に満たされる。我々は、来るべきＨＤＲ符号化技術に関して有用なルマを定義するための根本的に新たな方法に至ったが、当業者である読者は、我々の教示から、どのようにして、例えば、Ｙ＝ａ１＊Ｒ＋ａ２＊Ｇ＋ａ３＊Ｂ（ａ１，ａ２，ａ３は、所与の特定のＲＧＢ原色及び白色点の選択であり得る定数）として定義される所望の白色点バランスを与えるＲＧＢ座標についての第１の重み付けによって、ＲＧＢ座標からルマを定義することができるかを理解するであろう。それらの輝度Ｙは、我々のＥＯＴＦで処理される。
【００１９】
また、当業者である読者は、どのようにして、我々が、Rec_HDR（所望のマスタＨＤＲ入力の近似再構成）と称する、最終的に出力されるイメージの情報を導出できるか、並びに、これが、例えば、ＸＹＺ出力（我々は、ルマが［０．０，１．０］で正規化される場合、輝度のために文字Ｙ又はＬを使用し、ルマのためにＹ´又はｖを使用することに留意する）として、好適になされ得ることを理解するであろう。しかしながら、我々は、Rec_HDRを、特定のＲ´Ｇ´Ｂ´、又は、特定のディスプレイを駆動するための他の装置依存性の符号化などの他の色表現に変換することもできる。さらに、Rec_HDRは、例えば、我々が、直接的に、１２００ニットのディスプレイ上で所望のルックをレンダリングするために必要な駆動ＲＧＢイメージにマッピングするか、又は、代替的に、１２００ニットの実際のディスプレイを駆動するために、中間ステップを介して、第１のRec_HDR1（我々の５０００ニットの基準ディスプレイなど）をRec_HDR2にマッピングすることができる他のＨＤＲイメージであってもよい。
【００２０】
この新規なメタデータ（ロー、ガンマ、及び、必要であればＬｍ）は、我々が、勿論、任意の以前の技術に関連しない、このメタデータを有する新規のイメージ信号を定義することもできることを意味する（それは、ピクセルマトリクス色成分のために使用されるレガシーな戦略が何であっても使用可能であるが、これにより、我々は、例えば、ＹＣｒＣｂを求めるＭＰＥＧ−ＨＥＶＣ構造において、Ｙｕｖ座標を実行する。しかし、我々が、本実施形態に従った変換を行なうＩＣ又はソフトウェアの一部を有する限り、例えば、ＤＣＴを行なう残りのコーダ（又は、デコーダ）、あるいは、ランレングス符号化などは、ケアしない）。このため、上記「フォーマット」部分が、ＭＰＥＧ又はＪＰＥＧ、あるいは、他のイメージ又は映像符号化と類似の任意のレガシーなイメージ技術であってもよいが、我々の新たな戦略に従ってピクセルコードを満たす場合の実際のイメージテクスチャは、既に、（検証可能な形で）根本的に異なっている（何が起こっているかについての適切な理解がない場合、技術的に全ての復号化ステップを行なうことができるものの、レガシーな符号化が、完全に間違ったイメージルックをレンダリングする点で、このイメージルックは、技術的に異なっている）。事実、この将来的なイメージ符号化プロジェクトに従事しているフィリップスの何名かの発明者の上記理解は、通信のＯＳＩモデルに類似の何かである将来的な幾つかのシステムに必要とされるということである。技術が進歩する場合、多くの領域において、それは複雑になるので、より構造化された態様において定義される必要があるが、問題は、どのようにそれを行なうかである。イメージ操作技術において、外側コンテナにイメージを置くための解決法（例えば、どのオーディオ及び映像コンポーネントがどの符号化戦略を使用しているかの説明が含まれ、あるいは、ＩＰ転送又はブロードキャストカルーセリングなどのためのデータのチャンクにおける分割）が既にあった。これは、古典的なＯＳＩの単純な相関性であるが、例えば、Ｒｅｃ．７０９（全てが、特に、ＲＧＢ原色の単一の想定される完全に定義されたシステム、想定される一般的な視聴環境などのために定義されている）などの特定の直接符号化を用いて、あるレイヤは、なお完全に固定されている。パラメータメタデータ（又は、定義及び／又はピクセルカラーイメージと関連付けられた色変換関数のメタデータ）を「有する」信号により、我々は、任意の方法において、例えば、同時且つ同じ信号で、又は、第１の通信チャネルを介して第１の時間でピクセルカラーマトリクスを受信し、他の通信チャネルを介して後でメタデータを受信することで、最終的にはデコーダ側で全ての必要なデータが一緒になり、メタデータが、受信側に伝達されることを意味する。このため、我々は、信号（ピクセルカラー＋関数メタデータ）を同一のBlu-ray（登録商標）ディスク上に配置し、あるいは、幾つかの予め存在している又は将来的なイメージ又は映像通信技術などによる、ブロードキャスト又はインターネットなどのネットワーク上で、上記信号を通信することができる。
【００２１】
最適な関数が、Ｌｍ＝５０００、ρ＝２５、及び、γ＝２．４を有するイメージ信号においてのみ（例えば、ディスク上のＨＤＲルックのみであり、ＬＤＲピクセルマトリクスでなく、潜在的には、ＬＤＲルックイメージを抽出するための幾つかの色マッピング関数のみ）、ＨＤＲイメージのために決定されることができる。Ｌｍ＝５０００の代わりに、上記方法は、コンテンツ作成者が、より高いＬｍ値（例えば、１００００ニット）を望む場合、又は、より低いＬｍ値（例えば、２０００ニット又は１５００ニットを望む場合にも、使用され得る。
【００２２】
また、例えば、Ｒｅｃ．７０９の等価ガンマ及びガンマ２．４に含まれる最終的なガンマを定義することにより、所望の環境的レンダリングが決定され得ることを部分的に考慮したガンマなどの他のガンマ値が設計され得る。等価ガンマに関し、当業者は、これは、線形部を有する式におけるガンマ値でないが、国力において線形部よりもむしろガンマとして開始する場合に、Ｒｅｃ．７０９符号化ＯＥＴＦを最も良く近似するガンマであることを理解するであろう。
【００２３】
パラメータρ及びγが、１００ニットのディスプレイ上で人間のカラーグレーダに従って良好に見える符号化されたイメージを生み出すために更に最適化された、ハイダイナミックレンジイメージを符号化する方法により、パラメータρ及びγの少なくとも１つが、好ましくは、人間のグレーダによって最適化されている。幾つかの可変性が存在するが、シーンに依存するパラメータの範囲が明確にあり、ＨＤＲイメージのための尤もらしい見た目のＬＤＲ対応部分を与え、このため、これは、最終的に定義及び識別されることができる方法である。イメージの可変性及び複雑性のため、通常、処理中、人間のカラーグレーダは、最も良く見えるＬＤＲイメージ、ひいては対応するρ及びγパラメータを決定する。しかしながら、少なくとも部分的な自動イメージ分析アルゴリズムは、良好に見える値を備え、例えば、一般的には、グレーダは、全てのデータ（イメージピクセル＋１又は複数のルックに対して１又は複数の色変換を記述している関数メタデータ）がイメージ信号符号化に書き込まれる前に、単に、アクセプトボタンをクリックすることによって、生成されたＬＤＲルックがユーザの嗜好に合うことを検証するだけでよい。撮影可能な暗いイメージ／シーン（例えば、光がないか、又は、暗闇の中の月のような僅かな小さい光しかない夜のシーン）をより好む曲線に関し、符号のより大きな部分が、一般的に、シーンにおけるより暗い色のために利用可能とされ、これは、例えば、約２．５５などのγのより大きな値を選択する（さらに、これに最適なρが選択され得る）場合に起こり得る。比例的により大量のより明るいオブジェクトを持つイメージ（例えば、イメージ又はＬｍにおいて最大のオブジェクト輝度より極めて暗い輝度を有するより小さいパッチが数個のみあるような場合）に関し、２〜２．２（２．１５が、良い例である）など、又は、１．２など、２より低く且つ１より大きい値などの、より小さい値のガンマが使用され得る。
【００２４】
上記方法に対応して、ハイダイナミックレンジイメージを符号化するためのイメージ符号化装置であって、
入力ハイダイナミックレンジイメージのピクセルカラーを得るための入力部であって、前記ピクセルカラーは、輝度及び色度の情報を持つ前記入力部と、
ピクセルカラーの前記輝度のルマコードｖを抽出するためのマッピング関数の逆関数を適用するグレーディング管理ユニット２０２であって、前記マッピング関数は、
【数３】
2018186545.tif 000005
として定義される第１の部分関数と、
【数４】
2018186545.tif 000006
として定義される第２の部分関数と、を有するものとして予め定められ、ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、好ましくは２．４に等しい定数である、前記グレーディング管理ユニット２０２と、
映像メモリ又はネットワークに接続可能な映像送信接続部２２１に接続された符号化部２１０であって、前記ルマコードである１つの色成分で符号化されたピクセルカラーを具備するピクセルマトリクスイメージを有するイメージ信号Ｓ＿ｉｍを符号化及び送信するとともに、前記ρ及びγパラメータのうちの少なくとも１つを有するメタデータと関連付けられている、前記符号化部２１０と、を有する、イメージ符号化装置の幾つかの変形例があり得る。ある典型的な変形例は、グレーディンググレーディングの組（グレーダが少なくともＨＤＲイメージを決定するために適用するソフトウェアであるが、ここでは、符号化及び／又はグレーディングされた見た目を抽出するために組み込まれる我々の特定の技術）であり得るが、装置は、例えば、カメラの内側にあってもよく、この場合、ロー及びガンマは、ともに変更されるか、又は、１又は２つの調整つまみにより同時に変更され得る。これは、例えば、標準化された映像ケーブル出力、インターネットパケットなどにおいて映像をカプセル化するためのプロトコル、ブルーレイディスク上に書き込むためのプロトコル化されたハードウェアなどであり得るため、当業者は、どのようにして、映像送信接続部２１１が、一般的に実現され得るかを理解するであろう。
【００２５】
エンコーダに対応して、ほとんど同様に動作する様々なデコーダがあり得る。即ち、エンコーダ側及びデコーダ側の両方で幾つかの更なる変形例がなお存在するものの、ここで述べるような符号割り当てのコアは、一旦符号化される任意の受信側により一意に理解されるべきである。
【００２６】
ハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを復号化するためのイメージ復号化装置３０１であって、
前記ハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを受信するとともに、請求項１記載の符号化方法から生じる、ルマコードを有する前記ハイダイナミックレンジイメージ符号化からイメージ符号化（Ｉｍ＿１）を抽出する受信及びフォーマットユニットと、
前記イメージ符号化（Ｉｍ＿１）からハイダイナミックレンジイメージ（ＲＥＣ＿ＨＤＲ）を抽出するための色マッピング戦略を適用する色マッピングユニット３０５であって、
【数５】
2018186545.tif 000007
として定義される第１の部分関数と、
【数６】
2018186545.tif 000008
として定義される第２の部分関数と、を有する（ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、前記ハイダイナミックレンジイメージＲＥＣ＿ＨＤＲのピクセルの輝度Ｌを得るために、好ましくは２．４に等しい定数である）ものとして定義された所定のマッピング関数を、前記イメージ符号化におけるピクセルルマｖを適用する前記色マッピングユニットと、を有する、イメージ復号化装置が提供される。
【００２７】
勿論、変形例として、基準輝度レンジ（０〜５０００）及びそれから構築される色空間（ＸＹＺなど）の代わりに、又は、これらに加えて、様々なデコーダが、出力として他のイメージを復号化してもよい。例えば、ＨＤＲルックの再構成Ｒｅｃ＿ＨＤＲを出力するための出力部に加えて、復号化装置は、ＬＤＲイメージのための第２の出力部（又は、ディスプレイなどの接続されたシステムが出力イメージとして何を所望しているかに依存する同じ出力部）を有していてもよい。
【００２８】
さらに、我々は、幾つかの興味深い実施形態を発明した。例えば、ハイダイナミックレンジを符号化する方法であって、
入力ハイダイナミックレンジイメージ（ＨＤＲ＿ＯＲＩＧ）からローダイナミックレンジイメージ（ＬＤＲ＿ＣＯＮＴ）を導出するためのマッピング関数を決定するステップであって、ハイダイナミックレンジイメージ（ＨＤＲ＿ＯＲＩＧ）の輝度相関（Ｌ）が、
【数７】
2018186545.tif 000009
として決定される関数を適用することにより、ローダイナミックレンジイメージ（ＬＤＲ＿ＣＯＮＴ）のピクセルのルマ（Ｙ）に変換され、ここで、上記式の係数は、前記関数が、区間［０，１］におけるＬ及びＹ値に関し、値Ｌ＝０をＹ＝０に割り当て、Ｌ＝１をＹ＝１に割り当てるように、標準化されるように規定され、Ｙレンジの中間におけるＹ値の近傍において前記関数の特定の挙動を実装する特定の更なる制限が存在し、結果、前記関数の形状が、単一のパラメータａにより制御可能である、前記ステップと、
ローダイナミックレンジイメージ（ＬＤＲ＿ＣＯＮＴ）及びハイダイナミックレンジイメージ（ＨＤＲ＿ＯＲＩＧ）の１つ、並びに、前記少なくとも１つのパラメータａを、映像メモリ又はネットワークに接続された映像送信接続部２２１に送信するステップと、を有する方法である。
【００２９】
この良く選択された対数関数は、特に、ルマコンポーネントに関して１０ビットのみ（例えば、色度ｕ及びｖに関して８ビット）が利用可能である場合、最小の可視的エラーで均一に量子化され得る最適なマッピングを生成することを可能にする。
【００３０】
最終的なイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴは、ＬＤＲイメージと称され得る。それは、様々な輝度サブ領域において明るい効果を有する一種のＨＤＲイメージのコントラストが滑らかにされたバージョンであるためである。正しい符号割り当て関数が選択された場合、ＬＤＲディスプレイ上で、プログラムの直接的なレンダリングのために、このＬＤＲ＿ＣＯＮＴを使用することさえできる。しかし、そのことは、我々の発明の全ての実施形態に必要とはされない。幾つかは、単に、ＨＤＲのみの符号化のための中間的なダミーとして、ＬＤＲ＿ＣＯＮＴを使用し得るためである。
【００３１】
ハイダイナミックレンジイメージを符号化する方法において、更なる制限が、Ｙレンジの中間における、又は、その近傍のＹ値に関し、請求項１記載の関数の逆関数であるパワー関数Ｌ１／γを適用することによって得られる最終的なＬ値と、Ｌ＾１／γ（Ｙ＝１／２）＝Ｋ／ａ（ここで、Ｋは定数）などのパラメータａとの間の関数的関係を定義する。好適には、ほとんどの関心動作が発生するこれらの領域において、曲線の特定の滑らかさを定義する。
【００３２】
ハイダイナミックレンジイメージを符号化する方法において、上記パラメータａは、初期値を有し、この値は、信号を用いる一般的なディスプレイなどの基準ディスプレイのピーク輝度に依存してもよい。一般的に、グレーダは、このグレーディングが１又は数個の範囲のディスプレイのためのものである（例えば、ＨＤＲ再構成されたイメージが５０００ニットのピーク輝度ディスプレイ又はそれに準ずるディスプレイに関して最適である（即ち、バンディングなどのアーチファクトが最も少ない））とみなす。幾つかの実施形態では、関数的マッピングＦＨ２Ｌも興味深い。なぜなら、ＬＤＲ＿ＣＯＮＴイメージは、約２００ニットのディスプレイなどに関して適切なイメージを供給し、１５０００ニット又は５０ニットのディスプレイなどでのレンダリングのために最適なイメージを得るために符号化されたシーン（又は、全体のプログラム）毎に他の関数が存在し得るためである。
【００３３】
ハイダイナミックレンジイメージを符号化する方法において、人間のカラーグレーダは、映像送信接続部２２１に送信される最適な値ａを決定する。
【００３４】
好ましくは、作成者側での我々の技術は、重要な領域における最小のアーチファクトのために、又は、良好な全体のカラールックなどのために、最適なａ値の選択を可能にする。受信側は、ａ値を符号化されるイメージ又は意図されたディスプレイの物理的特性と関連付けるための特定のアルゴリズムを知る必要がないが、適用する（逆）関数、即ち、ａ値が対応する関数的形状のみを知る必要がある。
【００３５】
ハイダイナミックレンジイメージを符号化する方法において、自動イメージ分析ユニット２２７が、例えば、それらの輝度の中央値、又は、発生する輝度の範囲のデリミタ輝度などの、ハイダイナミックレンジイメージ（ＨＤＲ＿ＯＲＩＧ）におけるピクセルの輝度を特徴付ける少なくとも１つのサマリ値に依存する値を決定する。また、人間のグレーダは、イメージのどこに関心値があるのかを特定することができる。例えば、彼は、イメージ上に走り書きできる。ユニット２２７は、９５％が符号０．７より上にあるなど、これらが最も明るい色であることを確立することができる。
【００３６】
符号化ユニットにおいて、予め設計された幾つかの決定アルゴリズムがあってもよい。
【００３７】
ハイダイナミックレンジイメージを符号化する方法において、色符号化の色座標（ｕ，ｖ）が、以下のタイプの分数方程式により、ハイダイナミックレンジイメージ（ＨＤＲ＿ＯＲＩＧ）におけるピクセルの色のＣＩＥ  ＸＹＺ座標から導出される。
【数８】
2018186545.tif 000010
及び
【数９】
2018186545.tif 000011
ここで、ａ〜ｌは、定数であり、好ましくは、ａ＝４、ｂ＝ｃ＝０、ｄ＝１、ｅ＝１５、ｆ＝３、ｈ＝９、ｇ＝ｉ＝０、ｊ＝１、ｋ＝１５、ｌ＝３である。
【００３８】
ハイダイナミックレンジイメージを符号化するためのイメージ符号化装置であって、
入力ハイダイナミックレンジイメージＨＤＲ＿ＯＲＩＧからローダイナミックレンジイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴを導出するためのマッピング関数を決定するように構成されたグレーディング管理ユニット２０２であって、前記ハイダイナミックレンジイメージＨＤＲ＿ＯＲＩＧのピクセルの輝度相関Ｌは、
【数１０】
2018186545.tif 000012
として定義される関数を適用することによって、ローダイナミックレンジイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴのピクセルのルマＹに変換され、ここで、上記式の係数は、前記関数が、区間［０，１］におけるＬ及びＹ値に関し、値Ｌ＝０をＹ＝０に割り当て、Ｌ＝１をＹ＝１に割り当てるように、標準化されるように規定され、Ｙレンジの中間におけるＹ値の近傍において前記関数の特定の挙動を実装する特定の更なる制限が存在し、結果、前記関数の形状が、単一のパラメータａにより制御可能である、前記グレーディング管理ユニット２０２と、
映像メモリ又はネットワークに接続可能な映像送信接続部２２１に接続されたエンコーダ２１０であって、ローダイナミックレンジイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴ及びハイダイナミックレンジイメージＨＤＲ＿ＯＲＩＧの１つ、並びに、前記少なくとも１つのパラメータａを有するイメージ信号Ｓ＿ｉｍを符号化及び送信するように構成される前記エンコーダ２１０と、を有する符号化装置が提供される。
【００３９】
イメージ符号化装置は、人間のグレーダが特定のａ値を選択可能にするユーザインタフェースユニット２０３と有する。
【００４０】
イメージ符号化装置は、例えば、符号化がなされるディスプレイのピーク輝度としてのかかるパラメータに基づいて、特定のａ値及び／又はハイダイナミックレンジイメージＨＤＲ＿ＯＲＩＧの輝度統計を決定するように構成された自動イメージ分析ユニット２２７を有する。
【００４１】
イメージ符号化装置において、上記グレーディング管理ユニット２０２は、ルマ独立性が、
【数１１】
2018186545.tif 000013
及び
【数１２】
2018186545.tif 000014
（ここで、ａ〜ｌは、定数であり、好ましくは、ａ＝４、ｂ＝ｃ＝０、ｄ＝１、ｅ＝１５、ｆ＝３、ｈ＝９、ｇ＝ｉ＝０、ｊ＝１、ｋ＝１５、ｌ＝３である）としての、オリジナルＨＤＲ入力のローダイナミックレンジイメージ符号化ＬＤＲ＿ＣＯＮＴの色度でもあるため、ハイダイナミックレンジイメージＨＤＲ＿ＯＲＩＧのピクセルの色成分を決定するように構成される。
【００４２】
ＨＤＲイメージ符号化信号は、ピクセル値のイメージの符号化、及び、少なくとも請求項１の関数のパラメータａの値を有する。
【００４３】
幾つかの実施形態は、完全な関数定義を転送してもよい（例えば、事前合意された関数知識を有さない受信器のために、又は、標準では１つのみの曲線しか許可されていないが、作成者側は、他の曲線を使用したい場合、任意の受信側に通知する必要がある）が、我々の実施形態の幾つかにおいて、関数は、単純である場合、関数形状を再作成するために、単に、１又は数個の係数を伝達するだけで十分である。
【００４４】
ブルーレイディスク又はメモリスティックなどのメモリ製品は、ＨＤＲイメージ符号化信号を有する。
【００４５】
ハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを復号化するためのイメージ復号化装置３０１は、
前記ハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを受信するとともに、処理されるイメージ符号化Ｉｍ＿１をを抽出する受信及びフォーマットユニット３８８と、
入力されたイメージＩｍ＿１からハイダイナミックレンジイメージＲＥＣ＿ＨＤＲを抽出するための色マッピング戦略を適用する色マッピングユニット３０５であって、前記色マッピングユニットは、ハイダイナミックレンジイメージＲＥＣ＿ＨＤＲのピクセルの輝度Ｌを得るため、イメージ符号化Ｉｍ＿１におけるピクセルルマＹに対して、マッピング関数
【数１３】
2018186545.tif 000015
（ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄ及びγは、イメージ復号化装置にとって既知の定数である）の逆関数を適用する、イメージ復号化装置が提供される。
【００４６】
少なくとも復号化装置（実際には、ＩＣの小さな部分であり得、これは、例えば、テレビ、電話、映写機、プログラム作成の間の視聴ブートシステムなどの、任意のより大きな家庭用又は専門的装置に含まれ得る）は、最大で、それが通常のイメージであるかのようにスマートにパックされたイメージにおいて全ての情報を有する極めて高い輝度である潜在的に多くの輝度レンジを有するハイダイナミックレンジイメージを持つ、即ち、無彩色成分のための任意の我々の提案する標準符号割り当て関数の逆関数を適用可能でなければならない、即ち、ＨＤＲオブジェクトカラーの輝度又はルマが、ＨＤＲイメージ信号であるがＬＤＲイメージ信号のように見え、標準的な符号化色域において可能なほど高い輝度を配置することができる輝度定義と適合可能な幾つかの色変換を実行する、我々の符号化原理に追従できるように構成されなければならない。このため、それは、実際に伝達される必要がなく、例えば、将来のＭＰＥＧタイプのＸ標準などの特定のシステムが、たった１つの標準ルマ割り当て曲線を用いる場合、任意の受信器は、既にそのパラメータを知っており、メモリに格納された、又は、ＩＣ回路において等価な処理アルゴリズムにおいて、メモリ内に格納していてもよい。しかしながら、曲線の幾つかが変化できる（例えば、映画における暗いシーンのために、映画の残りとは異なる他の曲線を使用する）実施形態では、受信端は、幾つかのアルゴリズムにより、符号化の間、どの符号割り当て曲線が使用されたのかを一意に決定できてもよいが、好ましくは、幾つかの情報が、受信端も、どのルマコードＹの定義が、このイメージＩｍ＿１において使用されたかを確認するような任意の方法により、伝達される。次いで、最小のコアな復号化ユニット又は装置である。
【００４７】
請求項１３に記載のハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを復号化するためのイメージ復号化装置３０１において、  前記受信及びフォーマットユニット３８８は、ハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍから、ａパラメータ値、可能であれば、マッピング関数の逆関数を導出するためのガンマ値γなどの、マッピング関数の形状を定義する少なくとも１つのパラメータを導出するように構成される。
【００４８】
生成側は、上記パラメータを送信し、我々の実施形態は、１つのみのパラメータが送信される場合、他のパラメータを決定することができるため、これは、符号空間の範囲に対するＨＤＲイメージの輝度スパンの特定のサブ領域の割り当てに関する異なる挙動を有する曲線のファミリーから１つを送信するための極めて有用な態様である。例えば、ガンマが、固定及び事前合意されてもよく、イメージデータの中又はイメージデータに添付して、あるいは、別個の通信経路を介して、ａ値のみが送信されてもよい（例えば、テレビ局は、これから特定のａ値を使用することを示し、定期的にこれを伝達するなど）。
【００４９】
請求項１３又は１４に記載のハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを復号化するためのイメージ復号化装置３０１において、色マッピングユニット３０５は、入力されたイメージＩｍ＿１のピクセルカラーのｕ及びｖ成分を、ＣＩＥ  ＸＹＺ空間などのようなユニバーサル色表現にマッピングするための変換を適用するように構成される。
【００５０】
ここで述べられるように、好ましくは、我々は、色方向において色のスマートな割り当てを有する輝度の直接的な割り当てを適用する。結果、量子化された色の総エラー（例えば、デルタＥ２０００）は、イメージ、即ち、少なくとも再構成されたＲＥＣ＿ＨＤＲの任意の最終的な使用に影響せず、例えば、ＨＤＲ信号が実際の１００００ニットのディスプレイに符号化される基準ディスプレイの５０００ニットの基準レベルからのブーストなど、更に処理されるバージョンであってもよい。次いで、デコーダは、この色空間マッピングの逆変換を行なう必要がある。これは、一般的に、Ｙｕｖ色を、線形ＸＹＺのような幾つかのユニバーサル色空間にマッピングすることにより実装される。
【００５１】
上述のハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを復号化するためのイメージ復号化装置３０１において、色マッピングユニット３０５は、ハイダイナミックレンジイメージＲＥＣ＿ＨＤＲを導出するための第２の色マッピング戦略を、基準ダイナミックレンジよりも低い又は高い輝度ダイナミックレンジを有するイメージに適用するように更に構成される。符号化されたイメージを基準レンジ（０ニット〜５０００ニット）に復号化することは、物理的に実現可能なイメージを我々が有するため、有用である。勿論、典型的な実際の接続されたディスプレイは、例えば、１２００ニットのディスプレイなどであってもよい。このため、理想的には、ディスプレイを直接的に駆動することにより、１２００ニットのピーク白色に［０ニット〜５０００ニット］のディスプレイをスケーリングする代わりに、見た目の幾つかの更なる最適化が望まれる（これは、基準イメージＲｅｃ＿ＨＤＲから第２のステップとして実行される、又は、Ｙｕｖ色符号化からのアルゴリズム的な色変換の１ステップとして既に実行されている）。一般的に、少なくとも１つの導出されるイメージが存在し、ダイナミックレンジがどの典型的なダイナミックレンジに依存しているかは、ピクセル化されたイメージにおける特定の符号化されたルックと最も良く関連付け可能であった。例えば、ＬＤＲが、信号Ｓ＿ｉｍにおいて書き込まれた場合、通常、ＬＤＲルック（一般的に、１００ニットのピーク白色）から、１５００ニットのディスプレイのためのＨＤＲで最終的に導出するイメージを導出するため、幾つかのアップグレードが実行される。勿論、ルックがＨＤＲであった場合、ＬＤＲディスプレイのためのダウングレードが含まれてもよく、一般的に、幾つかの再グレーディングがなされてもよい。これらの新しいイメージを得るために、実際に、これらの様々な輝度／色マッピング関数（例えば、ＨＤＲからＬＤＲへの、及び、中間ダイナミックレンジＭＤＲルックにおいて）のための全てのデータ（色変換、ルックアップテーブルなどのパラメータ関数のための関数定数）が、実際に、様々なセットのメタデータとして符号化され得るが、勿論、受信器も、幾つかのマッピング自体を導出できる（例えば、ＨＤＲからＬＤＲへの再グレーディングがメタデータとして符号化された場合、受信器は、ＭＤＲを導出するための良好な中間マッピングの自己推定を導出することができる）。
【００５２】
幾つかのより単純なシステムでは、我々の技術が、単一の種類の「閉じた」システムのために使用され、意図される最適な（基準）ＨＤＲディスプレイは、例えば、５０００ニットであってもよい。しかしながら、例えば、２０００ニットのディスプレイのための駆動イメージにどのようにマッピングするかについての更なる関数命令があってもよい。これは、一般的に、ＲＥＣ＿ＨＤＲから開始して実行されるが、ＬＤＲ＿ＣＯＮＴ／Ｉｍ＿１イメージにおける値を考慮することによって、異なって実行され得る。
【００５３】
上述のハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを復号化するためのイメージ復号化装置３０１において、受信及びフォーマットユニット３８８は、入力イメージＩｍ＿１、可能であれば、ガンマ値もが符号化された基準ディスプレイの少なくともピーク輝度を受信し、そこからマッピング関数の逆関数を導出するように構成される。
【００５４】
符号割り当て関数を一意に定義するための間接的な方法がある。１つは、例えば、意図された（基準）ディスプレイのピーク輝度のレンジのために使用される複数の関数を事前に決めておく方法である。他のピーク輝度を有する実際のディスプレイは、その特性に関して最適に見せるためにＲＥＣ＿ＨＤＲをマッピングしてもよいが、少なくとも、どの符号定義が使用されたかを知る必要がある。
【００５５】
上述の請求項１３〜１６のいずれかに記載のハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを復号化するためのイメージ復号化装置３０１において、受信及びフォーマットユニット３８８は、入力されたイメージＩｍ＿１からハイダイナミックレンジイメージＲＥＣ＿ＨＤＲを導出するために、色マッピングユニット３０５によって、複数の事前合意済みの逆マッピング関数のうちのどれが使用されるべきかを示す連続的な数などの符号を受信するように構成される。
【００５６】
実際の符号化及び送信は、様々な方法で実行されることができる。例えば、標準では、３つの異なる曲線のみが、このプログラム又はプログラムの一部のために、関数「２」が使用されることを送信することを可能とする。
【００５７】
ディスプレイは、上述のイメージ復号化装置を有する。
【００５８】
受信したローダイナミックレンジイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴのイメージ復号化方法は、
ハイダイナミックレンジイメージ符号化Ｓ＿ｉｍを受信するとともに、そこから処理されるイメージ符号化Ｉｍ＿１を導出するステップと、
入力されたイメージＩｍ＿１から、ハイダイナミックレンジイメージＲＥＣ＿ＨＤＲを導出するための色マッピング戦略を適用することによって色マッピングを行なうステップと、を有し、色マッピングユニットが、イメージ符号化Ｉｍ＿１におけるピクセルルマＹに対して、マッピング関数
【数１４】
2018186545.tif 000016
（ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄ及びγは、イメージ復号化方法において既知の定数である）の逆関数を適用するように構成される。
【００５９】
請求項２０記載の受信したローダイナミックレンジイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴのイメージ復号化方法において、前記受信するステップは、マッピング関数
【数１５】
2018186545.tif 000017
の逆関数を一意に定義する任意の情報を受信するステップを有する。
【００６０】
本発明は、信号において実現されるパラメータを定義するような様々な実施形態の主な技術的要件を含む中間体を具備するような多くの他の（部分的）方法において実現されることができ、その多くのアプリケーションは、消費者又は専門家向けのシステムにおいて、通信、使用、色処理などを行なう様々な方法のように、様々な可能な信号及び様々なハードウェアコンポーネントを組み込む又は様々な方法を使用するための様々な方法を生じ得る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
本発明に従った方法及び装置のこれらの態様及び他の態様が、以下に述べられる実装及び実施形態を参照して、及び、より一般的な概念を例示する非限定的な特定の単なる図示として機能する添付の図面を参照して、明確且つ明らかにされるであろう。
【図１】図１は、マスタＨＤＲグレーディングに対応するＬＤＲグレーディングを作るために、コンテンツ作成者によって使用必須の、表現されるオブジェクトの輝度を有する、ルマコードと呼ばれるものと関連付けている上記使用可能なルマコード割り当て曲線のファミリーの一例を概略的に示している（ＨＤＲグレーディングは、一般的に、セルロイド映画、又は、ＨＤＲ、又は、ＲＥＤカメラなどの一般的に向上されたＬＤＲ高品質カメラのいずれかを有するカメラキャプチャの後の人間のカラールック微調整を意味する。しかしながら、ＬＤＲカメラキャプチャからのグレーディング又は特別効果処理において、輝度改善された準ＨＤＲを生成してもよい。ここで、人間のカラリストは、例えば、減少された彩度などのカメラの物理的制約を取り除くために、色を改善するだけでなく、適切に暗い廊下などの好みに、色の芸術的なルックを改善し、このマスタグレーディングは、とても複雑且つ注意深くなされ得る）。
【図２】図２は、本発明に従ってＨＤＲイメージをグレーディング及び符号化するための可能な装置の実施形態を概略的に示している。
【図３】図３は、本発明に従って符号化されたイメージを用いるための幾つかの可能な装置を概略的に示している。
【図４】図４は、イメージの輝度特性に依存するセットから、複数の（しばしば３つで十分である）異なる符号割り当て関数を、どのようにして選択できるかを概略的に示している。
【図５】図５は、任意の我々の可能なルマ符号化に属する色度成分符号化をどのようにして定義できるかを概略的に示している。
【図６】図６は、どのようにして、我々の関数が、一般的に平均の部屋周囲照度など、特定のレンダリングシステムの特定の要件を既に組み込むことができるかについての幾つかの他の例示的な実施形態を概略的に示している。
【図７】図７は、かかる関数のための幾つかの例示的な数学的定義を概略的に示している。
【図８】図８は、色量子化エラーの丁度可知差異（ＪＮＤ）に関する、符号ステップが実行される場合に、符号レンジに沿って発生するレンダリングされた輝度のステップＤＹ／Ｙであり、この例では、ルマコードのために一般的な１０ビットの値が使用される、図６の選択された曲線のための幾つかの等価物を概略的に示している。
【図９】図９は、我々の実施形態が、Ｓ＿ｉｍにおいてピクセル化されたイメージがＨＤＲイメージである態様で使用される場合、又は、より正確には、ほとんどＨＤＲのようなルックが直接的に使用される場合の、エンコーダ及びデコーダを具備する可能な符号化システムを概略的に示している。
【図１０】図１０は、我々の実施形態が、Ｓ＿ｉｍにおいてピクセル化されたイメージがよりＬＤＲのようなルックを持つ場合、又は、より正確には、ほとんどＬＤＲのようなルックである場合の、例えば、５００ニットのピーク輝度などのおよそ１００ニットのピーク輝度のＬＤＲディスプレイ上での略直接的なレンダリングのために適切な、可能な符号化システムを概略的に示している。
【図１１】図１１は、ＨＤＲイメージのイメージ信号において、ただ１つの可能な符号化、並びに、ＨＤＲイメージからパラメータ的に導出可能な対応するＬＤＲイメージを概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）イメージ／映像は、一般的に、現在使用されているイメージ／映像とは異なる輝度分布を持つ。特に、ハイダイナミックレンジイメージデータのピーク対平均輝度比は、しばしば、より高い。これは、例えば、部屋における反射的な物体の比較的暗い色が存在し、ランプ又は光効果のような極めて明るい数個のオブジェクトが存在するためである。一方、ＬＤＲイメージは、一般的に、オブジェクトに対する照射がそれほど変化しない（例えば、４：１）（少なくともシーンの重要な部分において）多かれ少なかれ単一の照明により構成される。ＨＤＲイメージ技術は、明るいスポットライトの下にある幾つかの物体及び暗い廊下の影にある他の物体を有する、高い可変性を持つ照明を有するシーンを持つ現実世界を操作する。しかしながら、レンダリング側では、これは、ＬＤＲシステムにとってより良く適するように、ＨＤＲイメージのルックを色マッピングすることにより再定義する必要性があることをも意味し、これは、我々がＬＤＲグレーディング又はグレードと呼ぶものを特定することを意味する。また、単に、ＨＤＲイメージのみを符号化する場合、輝度の統計は、様々なＬＤＲ符号化技術から知られているガンマ２．２タイプの輝度符号割り当てとうまくマッチしない。
【００６３】
非限定的な図２の実施形態では、我々は、グレーダが、既に、ＨＤＲ＿ＯＲＩＧのマスタグレーディング（想定では、例えば、３×１６ビットのリニアなＸＹＺイメージ）を準備していることを想定しているが、以下では、我々は、ピクセルカラー符号化（例えば、ルマコード、又は、輝度値）の輝度相関についてまず焦点を当てている。そして、我々は、この値が、浮動小数［０，１］であることを想定している（当業者は、どのようにして、例えば、０、・・・、１０２４符号化などにおける代替的な実施形態を作るかを理解する）。我々が想定しているのは、グレーディング及び符号化機能は、あるグレーディング装置２０１において実装されるが、勿論、それらは別個の装置であってもよいということである（核心的には、我々は、ＩＣの一部のような、符号化ユニットを教示しているだけである）。ユーザインタフェースユニット２０３は、人間のグレーダによるグレーディング制御（ユーザ入力ＵＳＲＩＮＰ）を扱う（ここで説明される全てのユニットと同様に、これは、例えば、専用のＩＣであってもよいし、又は、汎用プロセッサ上で実行されるソフトウェアなどであってもよい）。また、ユーザインタフェースユニット２０３は、値を変更するためのダイヤル又はボールを具備するキーボードなどに接続されてもよく、特に、以下の我々の曲線のａ値において、又は、ロー値及びガンマ値、及び、Ｌｍ値が選択可能であってもよい。グレーディング管理ユニット２０２は、例えば、グレーダに従って、最適に見えるＬＤＲ出力ＬＤＲ＿ＣＯＮＴを得るために、以下で説明されるマッピング曲線を決定するとともに、入力ＨＤＲイメージＨＤＲ＿ＯＲＩＧに、そのマッピング曲線を適用するように構成されている。ＬＤＲ出力ＬＤＲ＿ＣＯＮＴは、例えば、ＡＶＣなどのＭＰＥＧタイプの符号化、又は、ＶＣ１のような類似の符号化などで、従来的に符号化されていてもよい。グレーダは、一般的に、接続された校正済みのモニタ上の結果を見ることができる。例えば、グレーダが、Ｓ＿ｉｍにおいてＬＤＲルックとしてＨＤＲ符号化を決定している場合、グレーダは、ＬＤＲモニタ上で（符号化から復号化された、又は、ＤＣＴ符号化の前の再色付けされたルックでさえある）ＬＤＲイメージを直接的に見ていてもよく、同時に、一般的な５０００ニットの白色の基準ＨＤＲモニタ上で、ＬＤＲイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴから回復され得るＲｅｃ＿ＨＤＲイメージを見ていてもよい。グレーダは、輝度相関マッピング関数（これは、原理的には、Ｒ＿ＨＤＲとＲ＿ＬＤＲとの間のマッピングなどであってもよい）ＦＨ２Ｌを決定する。これにより、ＨＤＲイメージの輝度（又は、ルマ）が、ＬＤＲイメージのルマ値に変換される（又は、逆に、この関数は、一般的にリバーシブルであり、逆関数ＦＬ２Ｈは、ＬＤＲ＿ＣＯＮＴからＲｅｃ＿ＨＤＲを再構成するために使用されることができ、一般的には、アップグレード関数ＦＬ２Ｈは、Ｓ＿ｉｍに格納される）。我々のエンコーダの他の実施形態において、これは、例えば、単一の固定符号割り当て曲線（例えば、曲線のこのファミリーの一部は、現行の映画又は映像プログラムのために使用される）により、あるいは、イメージ又は複数の連続的なイメージ（例���ば、ショット、シーン、又は、プログラム全体でさえ）を分析することによって、自動的に実行されてもよく、例えば、「Ｘ≦中央値≦Ｙである場合、Ｚに近い曲線を使用する」というルールのセットにより曲線を選択するため、ルマレンジの少なくとも１つのサブレンジにおける中央値又は加重平均輝度又はルマ発生回数を使用する。このマッピング関数は、一旦、受信側において、ＨＤＲイメージの符号化が利用可能となった場合、コンテンツ作成者が好むような最適な見た目のＬＤＲイメージ、又は、逆に、符号化されたＬＤＲイメージから最適なＨＤＲイメージを導出することを可能にする。また、グレーディング装置２０１などの作成側において、又は、受信側において、に関わらず、逆マッピングが、容易に、決定され得る（我々の輝度マッピングは、一般的に、可逆的である）。また、この関数は、利用可能なＬＤＲ符号化ＬＤＲ＿ＣＯＮＴに基づいて、（量子化及びＤＣＴ近似効果の後で）オリジナルマスタグレーディングＨＤＲ＿ＯＲＩＧの近似の再作成を可能にする。ストレージのために、又は、受信端への送信のために、ＨＤＲからＬＤＲへのマッピング関数ＦＬ２Ｈ、その逆関数ＦＨ２Ｌ、ＬＤＲイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴ、及び、対応するＨＤＲイメージＨＤＲ＿ＯＲＩＧ（及び、ビット節約的数学変換の後のこれらのイメージの任意の近似）の任意の組み合わせが符号化され得る。しかしながら、ビット予算の理由のため、これらのイメージの１つのみを格納／送信することがよいであろう。我々が想定するのは、エンコーダ２１０が、静止画又は映画オブジェクトのテクスチャを定義する第１の（セットの）イメージ（複数イメージ）Ｉｍ＿１ＤＲを符号化及びフォーマット化する（即ち、ＤＣＴ及びランレングス符号化などの古典的なＭＰＥＧ符号化を行なう）ということである。なお、Ｉｍ＿１は、ＬＤＲ＿ＣＯＮＴである。また、エンコーダ２１０は、選択された特定のマッピング関数ＦＲ２Ｒ（例えば、映画のシーン毎に異なる１つの関数、又は、映画全体のために単一の関数）の予め決められたフォーマット、総イメージ信号Ｓ＿ｉｍへＦＲ２Ｒ＝ＦＬ２Ｈを行なう（当業者は、ディスク上の別個のデータトラックとして、別個の取得可能なネットワーク伝達された信号として、幾つかの画像のヘッダにおいて、ＳＥＩメッセージなどを介して、イメージ中に又はイメージと関連付けられたメタデータを符号化するための様々な方法があり、関数を適用する時間である映画の中の瞬間などの同期化データがあってもよいことを理解すべきである）。次いで、エンコーダ２１０は、例えば、このＩｍ＿１及びメタデータをブルーレイディスク又はソリッドステートメモリ装置のようなメモリ製品などのメモリ２９９に格納し、又は、例えば、グレーディングが、テレビスタジオで起こる場合、（ほぼ）リアルタイムのストリーミングのためにＤＶＢ−Ｔテレビ信号など、幾つかのネットワーク技術２１１を介して信号を送信する。我々は、例えば、マスタＢＤディスクに向かうバス又はケーブル、あるいは、コンテンツ供給者が保有するサーバ上の一時メモリストレージなどであり得る１つの可能な映像送信接続部２２１を示すが、様々な技術システムを介してイメージ信号を出力するため���幾つかのかかる接続部があってもよい。例えば、アンテナが、第２のＳ＿ｉｍ出力接続部（図示省略）などを持っていてもよい。
【００６４】
我々は、一般的な複数の標準化されたシナリオ（少なくとも単一のマッピングとしてでない場合、輝度の連続における第１のステップであり、一般的に彩度マッピングのような色マッピング）において好適に適用される、ＨＤＲ輝度相関を「ＬＤＲ」ルマへ方向付けるための符号割り当て関数ＯＥＴＦ（又は、逆関数ＥＯＴＦ）の複数の変形例を発明した（単純化のため、我々は、輝度だけを想定するが、勿論、かかる輝度の任意の符号化であってもよい）。好適には、これらの関数は、例えば、以下要件を必ずしも必要とせず実現できる。
１．曲線を適用する効果が、輝度の変化として知覚され得ない（明るさは、物理的にレンダリングされた輝度の心理視覚的効果である）。
２．明るさの変更が、（より低い明るさ及びより高い明るさの）２つの方向において、可能であるべきであり、好ましくは、情報／詳細が全く又はほとんど失われないべきである（即ち、曲線は、少なくとも連続的な色空間において可逆的であるべきである）。
曲線の適用から生じるイメージは、知覚的に、満足させるべきである。即ち、人間のカラーグレーダは、それらにより、良好な又は比較的良好なイメージを作ることが可能であるべきである（特に、知覚的に関連する明るさのレンジにおけるコントラスト比が、もっともらしく、知覚的に保存されるべきである）。
【００６５】
しかし、少なくとも幾つかの実施形態では、我々は、関数が、重要な（我々は、一般的にＨＤＲシーンからキャプチャされたイメージを指している）イメージにおける情報を最適に符号化するように、特に、関数が、符号化された輝度レンジのサブレンジのほとんど又は全てに亘って大き過ぎる量子化エラーを作らないように、関数を作ることを所望する。これにより、我々は、ＬＤＲ符号化へマッピングする場合、また、オリジナルマスタグレーディングＲｅｃ＿ＨＤＲの近似を得るために逆マッピングする場合に、例えば、明るい領域が、明るさ伸長の後で、粗く量子化される、ひいては、明るい雲において（多過ぎる）バンディングが見えるようなマッピング関数を使用すべきではないことを意味する。これは、一般的に、複数の重要なテストイメージに関するデルタＥ２０００などのエラー測定を計算することによって決定され、我々が復号化したＨＤＲレンダリングＲｅｃ＿ＨＤＲの隣にオリジナルの符号化されていないマスタグレーディングを有するディスプレイを見た場合に（一般的に、復号化されたＨＤＲ映画を単に視聴するより重要である）、どれくらい多くの色の違いが人間により見えるのかを示している。
【００６６】
輝度符号割り当て関数のファミリーの良好な実施形態に関し、我々は、写真家又は写真監督は、関連するテクスチャの多過ぎる露出（明るい部分においてクリッピングにより詳細の損失を発生させる）又は露出不足（過度のノイズ、即ち、ノイズ対信号比のために詳細の損失を発生させる）のリスクを最小化するために、露出スケール又はルマ値軸の中間において、関連するイメージ／映像部分を維持しようとするため、我々は、ＨＤＲ／ＬＤＲ符号化技術を設計する際、これを上手く利用することができるという見通しを持った。従って、最も関連するイメージデータ上で所望の結果を最も良く供給するために、所望の明るさ（輝度）変更効果が、スケールの中間の周囲で作用する／発生するべきである。さらに、ＨＤＲイメージングに関し、少なくともより暗い領域の品質において、また、可能であれば幾つかのより明るい領域においても、重要なルックを持つことは、有用であろう。我々は、上述の要件が、スケールの中間において線形制御を持つ「対数的な」性質の曲線のファミリーによって満足され得ることを発見した。
【００６７】
トーンマッピングにおいてダイナミックレンジを減少させるためのＬＤＲ輝度相関とＨＤＲ輝度相関との関連付けを適用できる上記の対数的曲線は、一般的な第１の形態
【数１６】
2018186545.tif 000018
（ここで、ｘは、０、・・・、１の範囲に正規化された「線形の」入力値であり、ｖは、「対数的な」出力値であり、これも０、・・・、１の範囲に正規化されている）から開始されることができる。ダイナミックレンジを増加させるため、以下の式によって与えられる、上記曲線の逆関数が使用される。
【数１７】
2018186545.tif 000019
【００６８】
ＨＤＲ輝度がｘ軸上にある場合、我々は、ｙ軸上でＬＤＲ＿ＣＯＮＴルマ値を得るために、暗い領域を明るくする、又は、圧縮する、即ち、対数的形態を使用することが明らかであろう。
【００６９】
曲線を更に特定するために、我々は、制限を課す。最初の２つの制限は、入力値０及び１が同一の出力値にマッピングされる。即ち、ｖが０である場合、ｘも０であり、ｖが１である場合、ｘも１である正規化された０〜１範囲によって与えられる。
【数１８】
2018186545.tif 000020
これより、
【数１９】
2018186545.tif 000021
が導かれ、さらに、
【数２０】
2018186545.tif 000022
は、
【数２１】
2018186545.tif 000023
と書き換えられることができる。
【００７０】
最後に、我々は、対数スケールの中間であるｖ＝１／２において、関数が、ａと線形である（ａが変化される場合に、この位置において、線形的な輝度変化を供給する）という制限を課す。これは、
【数２２】
2018186545.tif 000024
を示している。ここで、Ｋは、定数であり、上記式は、
【数２３】
2018186545.tif 000025
と書き換えられることができる。最後の２つの制限を結合することによって、我々は、
【数２４】
2018186545.tif 000026
の項を除去でき、
【数２５】
2018186545.tif 000027
を得る。ここで、
【数２６】
2018186545.tif 000028
を代入することにより、更に、
【数２７】
2018186545.tif 000029
を与えることによって、解
【数２８】
2018186545.tif 000030
を得る。
【００７１】
上記解は、
【数２９】
2018186545.tif 000031
に関し、妥当である。Ｋに関する値を選択することによって、上記曲線は、単一のパラメータａにより特定され、これは、光に敏感な、又は、フィルム速度のパラメータと同様に機能し、このため、我々は、ａを、曲線のための露出インデックスパラメータと呼ぶ。Ｋに関して我々が選択した値は、
【数３０】
2018186545.tif 000032
である。このＫの値は、実際に使用される露出インデックス値におよそ対応するａに関する値につながる。
【００７２】
表１において、対数曲線及びその逆関数のＣ符号実装が与えられる。ここで、変数名は、上記の式に使用される変数名に対応している。
【表１】
2018186545.tif 000033
【００７３】
図１において、提案される対数曲線のファミリーの幾つかの例示的な曲線がプロットされている。ａ＝３２から開始し、１／３ストップ（２１／３）のステップで、ａ＝２０４８まで増加させている。ここで、このステップサイズは、対数スケールの中間位置（値０．５）において、容易に観察され得る。
【００７４】
このため、ここでは、我々は、１つのパラメータａによって制御可能な関数のセットを有する。グレーダは、例えば、画像のショット／ランに関し、つまみを調整するなどして、最適なａ値を容易に導出することができ、また、自動イメージ分析アルゴリズムが、同様に、最適なａ値を選択することができる。また、我々は、グレーダが選択したａ値を格納するために、浮動小数又は整数などであるデータタイプを定義することによって、イメージ又は映像信号符号化Ｓ＿ｉｍにおける上記関係を容易に符号化することができる（我々は、多くの値を必要としないため、異なるａ値が８ビットコードワード値などに割り当てられるように、Ａ＊ａ＋Ｂなどとして、ａ値を符号化することができる）。このため、例えば、ＬＵＴなどのような信号における完全な曲線の符号化の代わりに、我々の技術の実施形態は、（一度、又は、数回、データ破壊に対するセキュリティのために同一の値で又は選択的に異なるａ値で）ａ値を符号化するだけでよく、使用される関数が、ランタイムにおいて事前合意済みでないが標準化されている場合、受信端は、実際の関数がａ値と関連付けられていることを即座に知るであろう。受信端において、この値は、受信イメージＩｍ＿１ＤＲを、特定のテレビ上でレンダリングされる最終的なイメージにマッピングするために使用されることができる。
【００７５】
対数ガンマ曲線のファミリーを提案するためのより良い方法は、
【数３１】
2018186545.tif 000034
である。ここで、Ｌは、ｃｄ／ｍ２における輝度であり、ｖは、０〜１の範囲に正規化された電気的な値であり、Ｌｍは、ｃｄ／ｍ２におけるディスプレイのピーク輝度値である。ただ１つのマスタＨＤＲ符号割り当て曲線を定義する場合の最適な定数ρ及びγの提案値は、ρ＝２５且つγ＝２．４である。
【００７６】
我々は、上記ＥＯＴＦと逆関数ＯＥＴＦとを一致させることができる。これは、少なくともある範囲に亘って、高い精度でこの挙動を近似する（しかし、例えば、より低い輝度部分を線形にするなど、どのようにして古典的なＯＥＴＦが定義されてきたかにより従わせるため、わずかに区別できる）。例えば、
【数３２】
2018186545.tif 000035
である。ここで、Ｅは、基準白色レベルにより正規化された電圧であり、基準カメラ色チャネルＲ，Ｇ，Ｂにより検出される絶対的な光輝度に比例する。即ち、これらが、ＲＧＢピクセルバイナリを光電子で満たすことから生じる線形電圧であると想定でき、Ｅ´は、最終的な非線形信号、即ち、ルマコードである。さらに、１０ビットのシステムでは、ρ＝２５、ａ＝１．０９９、β＝０．０１８であり、１２ビットのシステムでは、ρ＝２５、ａ＝１．０９９３、β＝０．０１８１である。
【００７７】
第１の変形例と比較した場合、我々は、以下の式のように、ρをａで識別することができる。
【数３３】
2018186545.tif 000036
【００７８】
上記の特定の最適なルマ割り当て関数ＯＥＴＦを導出するための幾つかの更なる原理が、以下に示される。
【００７９】
現在のテレビシステムは、エンドツーエンド（光から光へ）の非線形変換特性を有する。この変換特性は、典型的な調光サラウンドテレビ視聴環境のための正確なレンダリング意図を提供する。これについては、R.W.G. Hunt (Sixth ed., Wiley, 2006)による「The Reproduction of Colour」の１１．９項、１９．１３項、及び、２３．１４項などを参照。
【００８０】
フィリップスは、高いピーク輝度のディスプレイ（特に、フィリップスの実験では、５０００ｃｄ／ｍ２のピーク輝度を具備するディスプレイが適用された）を具備する、将来的なハイダイナミックレンジテレビシステムのために、エンドツーエンドテレビシステム変換特性を調査した。そして、現在のエンドツーエンド変換特性は、これらの将来的なシステムにおいても適用可能であることが発見された。この観察により、変換特性が、テレビ視聴環境によって、決定されることが説明される。ハイダイナミックレンジテレビのための視聴環境は、現在のテレビのための視聴環境と同じであろう。
【００８１】
現在のテレビシステムに関するエンドツーエンド変換特性は、推奨されるＯＥＴＦ（勧告ITU-R BT.709、勧告ITU-R BT.2020）とＥＯＴＦ（勧告ITU-R BT.1886）とのコンカチネーションによって決定される。
【００８２】
例えば、勧告ITU-R BT.709のＯＥＴＦは、１≧Ｌ≧０．０１８に関して、Ｖ＝１．０９９Ｌ０．４５−０．０９９、０．０１８＞Ｌ≧０に関して、Ｖ＝４．５００Ｌによって与えられる。
【００８３】
ガンマ２．４を有するこのＯＥＴＦを、勧告ITU-R BT.1886のＥＯＴＦと結合することにより、１≧Ｌ≧０．０１８に関して、（１．０９９Ｌ０．４５−０．０９９）２．４、０．０１８＞Ｌ≧０に関して、（４．５００Ｌ）２．４である、エンドツーエンド変換特性が得られる。
【００８４】
フィリップスは、提案されるＥＯＴＦを用いて、ハイダイナミックレンジテレビシステムのためのエンドツーエンド変換特性を完全に保存することを提案する。このＥＯＴＦは、正規化された形式
【数３４】
2018186545.tif 000037
を有する。
【００８５】
それは、関数
【数３５】
2018186545.tif 000038
と、勧告ITU-R BT.1886に従ったガンマ２．４のＥＯＴＦとのコンカチネーションであることが分かる。従って、エンドツーエンドの特性を保存するため、提案されるＥＯＴＦとともに使用されるＯＥＴＦは、現在勧告されているＯＥＴＦ（勧告ITU-R BT.709及び勧告ITU-R BT.2020）と
【数３６】
2018186545.tif 000039
の逆関数である
【数３７】
2018186545.tif 000040
とのコンカチネーションであるべきである。
【００８６】
このコンカチネーションは、（勧告ITU-R BT.709のＯＥＴＦを例として）以下のＯＥＴＦを生じる。
１≧Ｌ≧０．０１８に関して、Ｖ＝
【数３８】
2018186545.tif 000041
であり、０．０１８＞Ｌ≧０に関して、Ｖ＝
【数３９】
2018186545.tif 000042
【００８７】
ρに関し、２５の提案値で満たすと、ＯＥＴＦは、更に簡略化されることができる。即ち、１≧Ｌ≧０．０１８に関して、Ｖ＝
【数４０】
2018186545.tif 000043
であり、０．０１８＞Ｌ≧０に関して、Ｖ＝
【数４１】
2018186545.tif 000044
となる。
【００８８】
等価的に、勧告ITU-R 2020に関して、提案されるＯＥＴＦは、
【数４２】
2018186545.tif 000045
であり、ここで、Ｅは、基準白色レベルにより正規化された電圧であり、基準カメラ色チャネルＲ，Ｇ，Ｂにより検出される絶対的な光輝度に比例し、Ｅ´は、最終的な非線形信号である。ここで、１０ビットのシステムでは、ρ＝２５、ａ＝１．０９９、β＝０．０１８であり、１２ビットのシステムでは、ρ＝２５、ａ＝１．０９９３、β＝０．０１８１である。
【００８９】
最も簡単な方法は、補完的イメージを導出するためにマッピングを適用するだけである（例えば、ＨＤＲ＿ＯＲＩＧが、ディスク上でＮビットの色座標により符号化された場合、実質的により低いピーク輝度を有する任意のテレビを駆動するためのＬＤＲ＿ＣＯＮＴイメージは、符号化されたａ値を有する我々の選択された対数ガンマ関数を単に適用することにより使用され得る）が、例えば、国際公開第２０１２／１２７４０１号において教示されるように、最終的なレンダリングのために中間的なグレーディングを導出してもよい。
【００９０】
本発明は、幾つかの実施形態における幾つかの方法において使用され得る。例えば、グレーダが、手元にある特定のイメージ／映像のための最適な曲線を選択すること気にしない場合、ａ＝１１００などを有するデフォルトの曲線が選択される（また、信号におけるａ値のデータタイプが空欄である場合、受信端は、デフォルトでこの値を使用する）。しかしながら、そうでない場合、グレーダは、例えば、ａ＝５５０の曲線がより良い結果をもたらすことを発見し得る。そして、この値を、ディスク上で、ａ値データタイプの少なくとも１つのコピーとして書き込む。より多くのコピーがある場合、一般的には、プレゼンテーションタイムスタンプなどのような、イメージのセットのどの部分にこの曲線が属しているのかを示す基準データのような更なる特定データもあろう。
【００９１】
我々の方法は、イメージ（Ｉｍ＿１ＤＲ）テクスチャ符号化のフォーマットが何であれ、使用され得る。しかし、それは、例えば、１０ビットのルマ符号化で良好に機能することができ、古典的に使用される８ビットのルマ符号化（イメージ符号化の幾つかのアプリケーションは、より低品質を必要とする）においても同様である。
【００９２】
一般的に、曲線の形状を定義している選択されたａ値は、想定されるレンダリングディスプレイの特性（一般的には、そのピーク輝度）に依存する。例えば、グレーダは、映画の再生時間の最も良い部分の間、一般的に、約２０００ニットのピーク輝度を有するＨＤＲディスプレイ上で見られることを考慮し得る。グレーダは、かかるディスプレイ上で最適なルックを与えることができ（即ち、ＨＤＲが再構成される場合）、可能であれば、６００ニットのテレビのような低いピーク輝度のディスプレイ上でもリーズナブルなルックを与える曲線を使用する。勿論、今から２０年後、視聴者の大多数が、このＨＤＲ符号化された映画を１５０００ニットのディスプレイなどで視聴する場合、なおリーズナブルなレンダリングが発生し得るが、それは、上記曲線に対して最適でない可能性がある。コンテンツ作成者は、それらのディスプレイのために異なるａ値を有する様々な曲線を具備する新たな符号化を作ることができる。また、そのために新たなＬＤＲイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴを作らないことも考えられるが、約１５０００ニットのカテゴリのディスプレイに最も適切なＨＤＲイメージを再構成するために新たな曲線ＦＬ２Ｈを作るだけである。
【００９３】
また、グレーダ又は自動アルゴリズムは、符号化されるイメージの特性に基づいて符号化されるＨＤＲイメージの特性（即ち、キャプチャされるシーンの種類）に基づいて、ファミリーから、特定のルマコード割り当て曲線をとることを決定することができる。例えば、それが、暗い領域のみ（又は、おそらく小さな明るいランプのみ）を含む場合、より暗い色に関する精度を増すために、明るい側における幾つかの量子化精度を犠牲にする曲線を使用することを考慮することができる。これは、イメージにおいて輝度の中間値を決定し、そこからどのａ値がそれに対応しているかを決定するような最も単純なものから始まり、利用可能な（ピクセルが全く又はほとんどないことを越えて）輝度の範囲をチェックし、存在しているオブジェクト輝度の範囲のサイズ及び／又は位置に依存して曲線を決定するなど、様々なイメージ分析アルゴリズムによって実行されることができる（例えば、かかる範囲に亘る曲線の勾配測定を見る。これは、割り当てがアルゴリズムによってなされる場合に使用され得るが、一般的には、かかる知見は、ルールのセットにおいて人間の知識を定義することにより割り当てられる。例えば、デザイナーは、３つのカテゴリを作った。１つは、５０ニットより低い全ての輝度を持つイメージであり、１つは、全ての輝度が５００ニットより上にある「屋外」イメージであり、もう１つは、その中間的なカテゴリである。決定アルゴリズムが、マスタグレーディングにおいて、例えば、３０ニット〜２００ニットの利用可能な範囲を発見した場合、重複基準に基づき、中間レンジ符号割り当て曲線を選択するであろう）。
【００９４】
図４は、かかる実施形態の一例を示している。当該ルマ割り当て曲線は、好ましくは、ガンマが１．０に等しくない、対数関数とパワー関数との組み合わせである。
【数４３】
2018186545.tif 000046
【００９５】
ルマコード（Ｅ水平軸）は、［０，１］にスケーリングされており、対応する基準ディスプレイ上の対応する輝度は、ストップにおいて対数的に与えられる（ｙ軸）。例えば、５０００ｃｄ／ｍ２のピーク輝度のために単一の曲線を所望する場合、
【数４４】
2018186545.tif 000047
を使用し、そこから、例えば、ａ＝６７．８８７３、ｂ＝２．８２８４、ｃ＝０．７１５３、ｄ＝−０．３２３０、及び、ガンマ係数γ＝２．３５を導出することができる（異なるガンマ値に関し、ａ〜ｄの係数は、一般的に異なるであろう）。
【００９６】
我々は、この例において、基準ルマ割り当て曲線４０１によりＨＤＲイメージを符号化できることを想定する。当該曲線は、同じイメージにおいて、日の当たる屋外と同時により暗い屋内などを有するような全ての可能なＨＤＲイメージ上でうまく機能する。しかしながら、わずか数個の明るいランプを有する暗い地下において再生するプログラム又はシーンを持つ（明るくレンダリングされる必要のみがあり、正確である必要はない）場合、そのような暗い領域に関してより良い精度で振る舞う、即ち、ＨＤＲ輝度／ｘ軸の暗いサブレンジにおいてもっと利用可能な符号を持つ、他のわずかに異なる曲線を選択したい可能性がある。曲線４０３は、そのような場合に適している。多くの明るい日の当たる屋外のピクセル及び数個のより暗いピクセルが存在する他のシナリオが、生じることがある。
【００９７】
これは、人間の視覚は、大きな明るいイメージに適合され、絶対的な精度で量子化される必要がないためである。かかるシナリオは、例えば、タイで屋外を撮影する場合に生じ、寺院の少し内側の小さい扉を通じて見ることができる（ＴＶのレンダリングは、これらの暗い内部を少し明るくするように決定してもよく、このため、我々は、それでもなおもっともらしく符号化されることを好むことに留意する）。そのような場合、人間のグレーダは又は符号化装置／アルゴリズムは、曲線４０２が、それらのＨＤＲイメージを符号化するＬＤＲ＿ＣＯＮＴのために使用する、より良い曲線であると決定してもよい。
【００９８】
図６は、同じ総対数ガンマＥＯＴＦ原理を示しているが、ここでは、意図された視聴環境を含む場合である。図７は、どのようにそれらの関数を定義するかについての２つの例を示している。「ＬＤＲ」が量子化［０，１］ルマ（ｖ）符号値である部分、即ち、ＨＤＲのみの再構成に関し、我々は、一般的に、請求項１記載の２つの指数関数（即ち、ロー部分及びガンマ部分）を適用するだけである。「ガンマ２．４部分」は、プレガンママッピング手続きに変更されるが、ここでは、調光サラウンド輝度を考慮したファクターを含んでいる。図７の底部は、２．４及び勧告７０９のＯＥＴＦ（ダウンマッピング又は輝度からのルマ決定）
【数４５】
2018186545.tif 000048
への上部側ガンマサブマッピングの等価的な要約である。ＬＣ（ａ）は、マッピングの第１の部分、即ち、２．４ガンマを有さないロー部分である。矢印は、上向き矢印により、アップグレードタイプの変換、即ち、より暗い領域及び中間のグレーから明るい領域を引き延ばす、及び、その逆の変換を示している。Ｑは、例えば、勧告709に従って、通常の１０ビット量子化されたＬＤＲイメージである。第２の勧告709ダウングレードは、請求項１記載のマスタＥＯＴＦが入力として期待するものに従って、正確に決定された入力を再フォーマット（ルマ軸に沿った正確な再分布）する。図７の上側又は下側の手続きの結果は、一般的に、基準モニタ、即ち、２．４のガンマに従って規定された実際のディスプレイへ送信される。
【００９９】
図８は、図６の関数がＤＹ´／Ｙ´への変換である場合、暗いオブジェクトカラーへの拡大を示している。
【０１００】
図３は、家庭又はディジタル映画館などの専門場所における可能な受信側システムの一例を示している。我々の復号化技術を使用できる多くのアプリケーション及び多くのタイプの装置があり、これらは、例えば、ＩＣのような復号化ユニットを有することができるが、当業者は、我々の教示が、他のシナリオにそれをどのようにマッピングするかを理解できるので、我々は、その１つのみを明らかにする。アンフォーマッタ３８８は、それが記録／送信、及び、受信されたフォーマットが何であれ、信号Ｓ＿ｉｍを解凍及び復号化する。我々は、この非限定的な例において、受信及び初期処理が、（セットトップボックス、ブルーレイ再生器、パーソナルコンピュータなどであり得る）幾つかのイメージ操作装置３０１によってなされることを想定している。当該装置は、ディスプレイ及び可能な環境の特性がそれを望めば、レンダリングされる正確に作成された最終的なイメージをディスプレイ３０２に送信する（この例では、色最適化能力を持たないディスプレイであるが、いくつかのハードウェア決定された色度特性を持つ）。しかし、勿論、このディスプレイがより賢く、例えばテレビなどであれば、イメージ操作装置３０１における上述の動作のほとんど又は全てを単体で実行することができる。簡単な説明のために、我々は、ディスプレイが、（例えば、５０００ニットのピーク輝度を有する）ＨＤＲディスプレイであり、ＨＤＭＩ（登録商標）ケーブルなどのイメージ伝達技術３９８を介してイメージをレンダリングすることを想定している。ディスプレイがより賢くないほど、ケーブルを介してより多くのイメージが、ＸＹＺにおいて完全に最適化されたような標準的なイメージのように見える。あるいは、ＲＧＢイメージの直接駆動のようにさえ見える。しかし、ディスプレイがより賢いほど、ＬＤＲ＿ＣＯＮＴ符号化イメージが何であれ、イメージがより多くのパラメータを取得し、ディスプレイ自体によって所望の最適な駆動イメージのためのパラメータを取得する。ディスプレイ（及びＳ＿ｉｍメタデータ）は、映画における様々なショットのために様々な色マッピング戦略を適用するように実現され得る。イメージ信号Ｓ＿ｉｍは、ＢＤディスクのような物理的な媒体メモリ、あるいは、有線又は無線ネットワーク接続された映像ストア購読などの様々な送信技術を介して受信される。
【０１０１】
幾つかの実施形態では、イメージ操作装置３０１は、第２のディスプレイであるＬＤＲディスプレイ３３０のためにＬＤＲイメージも生成、又は、ＬＤＲイメージを単独で生成する（当該イメージは、例えば、直接的に、ＬＤＲ＿ＣＯＮＴイメージであってもよいし、又は、ダイナミックレンジ調整又は視聴環境調整なしで、ＲＧＢへの単なる色変換であってもよいが、符号化されたイメージＬＤＲ＿ＣＯＮＴから導出される第２の最適なグレーダイメージであってもよい）。これは、例えば、アンテナ３９９により、無線イメージ／映像／データ接続を介してストリーミングされるが、我々の発明の核心部は、ＨＤＲイメージのみを作るために使用されてもよい。
【０１０２】
色マッピングユニット３０５は、例えば、Ｓ＿ｉｍからＬＤＲ＿ＣＯＮＴ符号化イメージを取得し、当該信号からＦＬ２Ｈマッピング関数を読み出すことによって、又は、ＦＨ２Ｌマッピング関数を読み出して、それを内部で逆関数であるＦＬ２Ｈマッピング関数に変換することによって、上記符号化イメージをＲｅｃ＿ＨＤＲに変換する。
【０１０３】
多くの上記装置又はシステムが、我々の発明から製造され、専門用カメラ又は消費者向けカメラ、任意の種類のディスプレイ（例えば、携帯電話のような携帯装置に内蔵され得る）、カラーグレーディングソフトウェア、映像改善装置などのトランスコーダ、映像管理システム、スーパーマーケットなどにおけるパブリックディスプレイなどに内蔵され得ることが理解されるべきである。
【０１０４】
これまで、色空間の輝度軸上で何を実行するかについてのみを議論してきたが、色は、３次元定義を必要とする。ルマＹ方向において我々が行なってきたことは、色割り当て関数による色座標の伸長及び圧縮である。結果、いずれの等価なステップも、視覚的に、ほぼ等しく重要である。これは、量子化を行なう場合、同様のコントラストで見える各輝度領域のために等しい数の符号をおよそ持つということを意味する。即ち、我々は、ほぼ同じ程度に、いかなる場所におけるバンディングも減少する。しかし、色空間は、高度に非線形であり、ＸＹＺ又はｘｙＹのような典型的な色空間は、人間の視覚の性質に良好にマッピングされない。従って、我々は、色方向における同様のトリックを行なう必要がある。
【０１０５】
本発明者は、符号化空間を色平面のＹ方向と色度方向とに分解できる（いずれの場合においても、この空間は、イメージカラー処理などを実行するために必ずしも使用されるわけではないが、中間的な「値保持部」としてのみ使用され、色座標が何であれ、逆マッピングによりマスタＨＤＲのオリジナルのＸＹＺ１６ビットなどを抽出可能である場合にのみ十分であり得る）ことを、既に、以前から理解している（未公開公報ＥＰ１２１８７５７２号参照）。これについては、図５において、概略的に見ることができる。全ての符号化可能なＲＧＢカラーの色域５０２（我々は、ｘｙＹのような空間を使用したい。結果、色域上限、例えば、５０００ニットの白色点の定義によって定義される全ての可能な物理的に発生する最大輝度までの色が符号化可能である）は、色三角形ｘｙとルマＹ軸５０１とによって決定される。より具体的には、ルマＹ又は対応する輝度Ｌについて、このＹ軸は、使用される符号割り当て関数によって定義する。概念的に、符号割り当て関数に従って色域における全ての色を調和的に伸長するような様々な符号割り当て関数の使用が可能である。例えば、中間（Ｙ＝０．５）の周囲での精度が十分であると考える場合、そこでの値を伸長し、Ｙ軸の他のサブレンジにおいて圧縮する他の対数関数を選択してもよい。また、例えば、各１／１００番目の値を量子化する場合、例えば、５００ニットと８００ニットとの間の上記伸長された輝度の領域は、４個などの代わりに６個のルマ符号に伸長される。同じことが他の色度に関して起こる。例えば、ＥＰ１２１８７５７２号は、［０，１］Ｙスパンを超えず、特定の色度（ｘ，ｙ）のための色域において、可能なＹのスパンを超える、以下の選択された対数関数形状によって、どのようにこれを行なうかについての実施形態を定めている。我々は、色度方向においても同じトリックを実行したい。しかしながら、好ましくは、ユニバーサルｘｙ色度は、青色領域（Ｂ）においてMacAdam楕円よりも小さく、緑色領域（Ｇ）において大きいことが知られている。これは、大きい符号誤りを作る（緑色領域において（ｘ，ｙ）＿１を（ｘ，ｙ）＿２に変更することは、かかる顕著な効果を有さない）が、青色領域における量子化は、より容易に発見されることを意味する。小さい誤りを有する箇所のどこでも符号化可能とするため、我々は、我々の究極的な量子化された符号化が、量子化エラーをより均一に分配することを確認したい。我々は、三角形（これは、グラフ５０３において、色経路における１つの寸法において概略的に示されている）に亘るエラー関数により、これを決定することができる。また、我々は、我々はの色度割り当て関数（新たな座標ｕｖの関数として定義される経路Ｈが、ｘ及びｙの関数Ｇとしても定義可能であることが、５０４において概略的に示されている）を変更することによって、これを変更することができる。即ち、楕円が色空間の領域に関して長過ぎる場合、我々は、その領域においても同様に色空間を伸長することができ、これは、楕円の圧縮の逆等価である。この再定義は、高度に非線形な関数であり得るが、好ましくは、我々は、我々の符号化を単純なもので定義する。即ち、透視変換
【数４６】
2018186545.tif 000049
【数４７】
2018186545.tif 000050
により、上記楕円を変形することができる。これらの等式において、ｘ，ｙ及びｕ，ｖは、色三角形であり、ａ〜ｌは、定数である。
【０１０６】
これが、線形変換マトリクスにより定義され得る、ＸＹＺベクトルにより定義される色空間からＵＶＷベクトルにより定義される色空間への３Ｄにおける基本的変換に対応することが、数学的に証明されることができる。
【０１０７】
我々は、リーズナブルな均一性を持つ従来技術から知られるマッピング（しかしながら、ＨＤＲ符号化のための使用については調査されたことがない）により、色度を定義することが有用であることを発見した。
【数４８】
2018186545.tif 000051
【数４９】
2018186545.tif 000052
【０１０８】
ここで、色度平面座標が、線形ＸＹＺ色空間座標から直接決定される。このため、我々は、当該空間においてグレーディングでき、色符号化へ向けて直接進むことが可能である。
【０１０９】
従って、次に我々がすることは、上記の対数ルマ符号割り当て関数のいずれかを用いることであり、それを、Ｙｕｖ色定義のＹ（非線形ルマ）の定義として用いることであり、色の色度成分のために上記定義を用いることである。それは、古典的なＬＤＲ色符号化スキームと反対のＨＤＲカラーを定義することができる方法である。
【０１１０】
しかしながら、全てのそれらの色は、通常、（特に、ＭＰＥＧ２などで使用されるようなＹ´ｕｖＰＡＬタイプのＹＵＶ又はＹＣｒＣｂと混同されない）ＬＤＲイメージのために期待する（例えば、ｕ及びｖと同様、Ｙ´のために１０ビット）数学的な範囲における値を持つため、通常のＬＤＲ符号化技術を有する他のイメージ符号化チェイン（量子化、ＤＣＴなど）を行なってもよい。受信側における逆マッピングの際、我々は、レガシーな技術により符号化されないリアルなＨＤＲイメージを再取得する。
【０１１１】
勿論、以下の同様の技術原理、同様の色空間が、受信端でのイメージがオリジナルマスタＨＤＲを回復できるように標準的に定義する限り、色域テントが我々の新たなルマ軸の定義により定義されるよう、設計され得る。
【０１１２】
図９は、ＨＤＲルックが支配的である、第１の可能な有用な符号化システムを概略的に示している。即ち、我々は、比較的大きいダイナミックレンジ（即ち、ＬＤＲディスプレイ上で直接示される場合、例えば、暗過ぎて十分に認識できない暗い領域を持っていてもよいが、接続された場合に５０００ニットのＨＤＲモニタ９５８などのＨＤＲディスプレイのため、完全なＨＤＲイメージが、受信側において取得され得る）の静止画であるＬＤＲ＿ＣＯＮＴイメージを変換する。我々のＥＯＴＦは、このシナリオに特に適している。例えば、パラメータのρ＝２５且つγ＝２．４が、パラメータ埋め込みユニット９０８によって、イメージ信号Ｓ＿ｉｍに埋め込まれてもよい。
【０１１３】
我々は、我々のマスタＨＤＲグレーディングＨＤＲ＿ＯＲＩＧ（ここで、参照番号９０１は、ハードウェアユニットではなく、イメージである）から開始する。色変換ユニット９０２は、例えば、オリジナルが、比較的広い色域（映画材料において幾つかの着色剤により発生し得る）において飽和した色度を含んでいる場合、色変換を実行することができる。ここで、典型的な勧告７０９原色の消費者向けディスプレイの機能のみが想定され、この色変換ユニット９０２は、勧告７０９色域へのプレ色域マッピングを既に実行し得る。ダイナミックレンジ変換器９０４は、一般的に、ＬＤＲルックイメージ９０５を取得するため、インタフェースユニット９０３を介してグレーダからの芸術的ガイドの下、幾つかの関数を適用する。このＬＤＲイメージは、比較的単純な可逆的色マッピングにより取得されるが、より複雑且つ不可逆的な（データ破壊、即ち、そのイメージ単独からマスタＨＤＲが完全に再構成され得ない）マッピングによって、取得されてもよい。ＨＤＲは、我々の実施形態に従って、即ち、請求項１記載のＥＯＴＦの逆関数を用いて、カラーエンコーダ９０６による我々のＹ´ｕ´ｖ´符号化へ、マッピングされる。次いで、通常の映像符号化が、ＨＥＶＣエンコーダ又は任意の類似品であってもよい映像エンコーダ９０７により実行される。最後に、この例示的な実施形態では、我々の比色分析符号化関数のパラメータ（ロー、ガンマ、及び、Ｌｍの少なくとも１つ）が、メタデータとして、例えばＤＶＢ又はＡＴＳＣフォーマットされたＨＤＲテレビ信号として送信されるＳ＿ｉｍに埋め込まれる。受信側において、受信器が、デコーダ９５１により通常の映像復号化を行なう。しかしながら、ＸＹＺなどにおいてＲｅｃ＿ＨＤＲイメージ９５２を取得するため、このデコーダも我々の技術により向上されている。第２の色マッパー９５９による第２の色域適合の後、我々は、接続されたモニタが、例えば、広い色域能力を有することを考慮することができる。ディスプレイ調整ユニット９５７は、更なるディスプレイ調整を行なうことができる。例えば、２４００ニットのディスプレイなどの接続されたディスプレイのための最適なルック輝度を導出するため、我々の第２の色マッピング関数を適用し、また、視聴環境又は視聴嗜好（視聴者の好ましい明るさ）が操作され得る。Ｓ＿ｉｍにおける様々なパラメータは、パラメータ抽出器９５０によって抽出される。それらの幾つかは、良好なＬＤＲルックを導出するために使用可能である。このため、このシステム実施形態では、最初に、色マッピングユニット９５３によって更なる色マッピングを行なう、次いで、輝度マッパー９５４によってダイナミックレンジ変換を行ない、任意の接続可能なＬＤＲモニタ９５６のためにＬＤＲ映像を生成することによって、ＬＤＲが、ＨＤＲ（正確にはオリジナルのＨＤＲではないが、受信側におけるＲｅｃ＿ＨＤＲに極めて近い近似である）から導出される。勿論、回復されたＲｅｃ＿ＨＤＲからの上記ＬＤＲルックの再構成は、パラメータにより、送信側でＬＤＲがどのように生成されたかを模倣する。実際、本発明に従った逆ＥＯＴＦである我々のＯＥＴＦによるマッピングが既に十分であることを考慮する場合、幾つかの実施形態が、使用され得る。勿論、特定のショット又はシーンのための最適化されたロー及びガンマパラメータを有するが、一般的に、ＨＤＲイメージにおける主なＬＤＲレンジのコントラスト伸長や、当該レンジの外側のハードクリッピングなど、Ｓ＿ｉｍに含まれ格納される他の関数が存在し得る。
【０１１４】
図１０は、どの種類のＬＤＲ＿ＣＯＮＴ／Ｉｍ＿１イメージが、実際に符号化されるべきかについての他の考え方であるが我々のＥＯＴＦ技術に含まれる考え方に従ったシステム構築の特定の例を示している。
【０１１５】
ダイナミックレンジ変換器１００１及びＹ´ｕ´ｖ´色変換器１００２などの送信側のコンポーネントは、図９におけるものと同様である。しかしながら、ここでは、ディスク上でＬＤＲルックを有するＩｍ＿１を使用する。このため、ＬＤＲ映像を取得するために１００１において適用される対数ガンマ関数は、異なるロー及びガンマパラメータを用いることによって、図９のＳ＿ｉｍシナリオにおけるＨＤＲルックにおけるそれよりも高い等価ガンマ（我々の標準的なロー及びガンマパラメータの等価ガンマ、即ち、平面ガンマ関数Ｌ＝ｖ＾ガンマだけを使用する場合は、約７である）を有していてもよいが、他のシーンに関しては、それらはより低くてもよい。いずれの場合においても、我々は、一般的に、可逆的な輝度マッピング関数のみを使用し、我々のＥＯＴＦ及びその逆関数ＯＥＴＦは、この基準を満たす。ＬＤＲイメージ（一般的には、ＹＣｒＣｂの代わりに、まだＹ´ｕ´ｖ´である）は、通常の映像エンコーダにおいて開始される。しかしながら、受信側では、埋め込まれたパラメータは、ＬＤＲルックを作るためには使用されず、ＨＤＲルックを作るために使用され、ＬＤＲイメージは、ＬＤＲモニタに直接送られてもよい。従って、ＨＤＲを取得するために、Ｓ＿ｉｍからのＬＤＲは、ダイナミックレンジアップコンバータ１０５０、所望の色度ルックを得るための色変換器１０５１、及び、基準レンジなど（０〜５０００）において再構成されるＨＤＲから始まる特定のディスプレイのための正しいルックを得るためのディスプレイ調整ユニット１０５２によって、連続的に処理される。当業者である読者は、我々の教示から始まる他の実際の実施形態は、例えば、ほとんどが対数ガンマ形状を持つ（即ち、それは、一般的には、可能な入力値［０，１］のレンジに亘るほとんどの入力値のための我々のロー及びガンマファミリ曲線からの関数によって定義されるような出力値を有する）ＯＥＴＦ及びＥＯＴＦを使用してもよいが、幾つかの入力値に関し、マッピングは、幾らか異なっていてもよい（例えば、異なる傾斜を局所的に実装し、ＥＯＴＦの標準的な対数ガンマ部分が到達するまで除々に滑らかにするなど）ことを理解するべきである。かかる偏差は、自動イメージ分析アルゴリズムによって符号化装置、又は、曲線において局所的な変化を明示するグレーダ、又は、グレーダの幾つかのガイドを得て、部分的な修正に到達するための幾つかの計算を行なう任意の半自動的態様においてなされてもよい。これらの曲線は、パラメータ的に伝達されることもできるが、例えば、１又は複数の追加的パラメータ（ガウスバンプ修正など）により関数的に符号化された局所的な修正形状を有するＬＵＴとして伝達されてもよい。
【０１１６】
図１１は、どのようにして本出願の教示を考慮したＨＤＲイメージ信号１１００を符号化できるかについての一例を示している。我々は、ＨＤＲシーンに見られるダイナミックレンジのセットを符号化することを想定している。例えば、０．００５ニット〜５０００ニットの基準輝度レンジの全てに亘って輝度の可能なオブジェクトを有する少なくともマスタハイダイナミックレンジイメージを受信側においてレンダリングされることができる必要がある。同時に、我々は、復号化側において、同じシーンの少なくともローダイナミックレンジイメージを再決定可能としたい。これは、符号化されたＨＤＲイメージ１１０１及びマッピング関数に基づいて決定される。上述のように、符号化／復号化ブロックは、ＨＥＶＣなどにおける機能と同様の標準である。このため、我々は、このフレームワークで可能なＨＤＲ符号化を作るための新たな色度教示に焦点を当てている。
【０１１７】
このため、イメージ１１０１のイメージピクセルルママトリクスは、例えば０．００５ニット〜５０００ニットの基準輝度レンジにおける輝度にルマ符号がどのように関連するかを定義する、我々の主な教示の「対数ガンマ」関数によって、決定される。即ち、イメージ１１０１は、ＨＤＲイメージを符号化する。ルマ符号が正確であれば（しかしながら、それらは定義される）、復号化の間に、それらは、基準５０００ニットピーク輝度のディスプレイ上でレンダリング可能なピーク輝度に変換される（又は、実際は、線形又はガンマドメインのＲＧＢなどにおける（ｕｖ）ピクセルカラーである色度成分とともに変換される）ことができる。他の特性を有するディスプレイは、ディスプレイ依存の色変換最適化を行なう。これは、一般的に、信号１１００におけるイメージ及びメタデータ色マッピング関数に基づいている。ルマ符号を定義するための事前合意済みのＥＯＴＦが（固定のＬｍ、ロー、及び、ガンマとともに）使用される場合、イメージ信号１１００においてそれについての情報を符号化する必要はない。デコーダは、どの関数が使用されるかを知っているためである。あるいは、数個の固定の関数が選択可能である場合、対応する曲線数１１０８（例えば、事前合意済みの曲線３）が符号化され得る。信号における上記データ保持部は、より正確にＥＯＴＦを特定するために補完的であり、後者のシナリオが満たされる必要はない。上記のケースでは、ロー値１１０２、乗数Ｌｍ１１０９及び／又はガンマ値１１０３を満たすことによって、（一般的に、シーンが変わる度に、即ち、２つの画像又は瞬間の間に）、イメージ１１０１においてルマを部分的又は完全に定義してもよい。幾つかのシナリオでは、他のゲイン要因１１０４が使用され得る。しばしば、これは、Ｌｍにより符号化され得るが、映画全体に関して標準的な値５０００でＬｍを満たしたいが、ゲイン要因１１０４により比較的暗いシーンを符号化したいというシナリオもあり得る。この場合、例えば、シーンにおける典型的な（基準ディスプレイ上でレンダリングされる）輝度は、１０００となる数個の異常値とともに、１００ニットより下に落ち込む場合、最大５０００ニットの異なる信号であるかのように見せることを決定してもよい。この倍数的伸長は、量子化及びＤＣＴの適用前に、エンコーダによって実行される。信号におけるメタデータのために保持部１１０４において満たされるゲイン要因５又は１／５は、デコーダが、どのように、復号化された信号が所望のルックとなるように各乗数を分割するかを特定している。
【０１１８】
幾つかのより進化した符号化関数に関し、対数ガンマ関数の偏差が、偏差数セット１１０７において符号化され得る。これは、例えば、対数ガンマ関数の一部に沿った追加的又は倍数的変形の仕様、より大きい勾配からより小さい勾配までの部分の幾つかのサブ領域の作成、イメージの様々なオブジェクト領域に割り当てられるおおよその符号の生成などを含んでいてもよい。これらの数は、我々の対数ガンマ関数の関数的変形を符号化することもできる。例えば、２つのパラメータＬ１及びＬ２が、調整される輝度又はルマにおけるＥＯＴＦのサブレンジの境界を定め、幾つかのパラメータが、ａｘ＾２＋ｂｘ＋ｃ（ここで、ｘは、サブレンジにおける走査座標であり、ａ，ｂ，ｃは定数であり、様々な数の保持部Ｄ３，Ｄ４，・・・において符号化される）などの変形を定義する。エンコーダは、関数が意味することを知る。関数的変形に関する幾つかの事前合意済みの符号化メカニズムが存在するためである。
【０１１９】
次いで、他のメタデータが、イメージ信号において符号化されるＨＤＲイメージ１１００に基づいて、どのようにして、ＬＤＲルックイメージを導出するかを定義する。このＬＤＲイメージは、例えば、（他のガンマ関数を有するＬＤＲにマッピングされるような）ＨＤＲイメージにおいて利用可能な全ての符号を示すより小さいコントラストのイメージ、又は、ＨＤＲシーンの重要なＬＤＲサブレンジのための利用可能な多くのＬＤＲルマ符号を予約し、当該領域の外側をクリップ又はソフトクリップするコントラストの強いＬＤＲルックであってもよい。
【０１２０】
一般的に、（ここでは、（ｕ、ｖ）成分を同じに保つ）ルマ上で任意のマッピングを行なうに関し、例えば、ＨＤＲイメージ１１０１のルマとパラメータ的に符号化されるＬＤＲイメージの所望のルマとの間でルママッピング関数１１１０の形状を符号化する十分正確なＬＵＴを含むためのメタデータ保持部１１０５が存在する。この関数は、任意の形状を有することができ、単調である必要さえない（勿論、輝度マッピング、ＲＧＢ＿ｍａｘマッピング、又は、任意の輝度相関マッピングとして定義されてもよい）。さらに、彩度マッピングなどの色処理があってもよく、これは、ルマ毎に（ＨＤＲイメージからトーンマッピング後のＬＤＲイメージのためのルマ依存彩度修正１１２０を実現する）倍数的な彩度要因を定義する一次元ＬＵＴ１１０６、又は、例えば、グレーダが、ＬＤＲにおいてより暗く、少なくともよりカラフルな幾つかのオブジェクトを作ることを可能にするようなより複雑な戦略、又は、他の彩度変更原理に従った戦略によって、実行され得る。信号の単純なバージョンは、１つの彩度数位置のみを持っていてもよく、又は、他の信号は、単一の彩度数を満たすためのメタデータにおける追加的な位置を持っていてもよい。結果、この単一の乗数は、輝度に関わらず、全てのピクセルカラーに適用され得る。これは、ＨＤＲ＋ＬＤＲイメージ信号において一般的に符号化され得るものの単なる例であり、例えば、イメージの局所的なセグメント化可能な領域を処理するなど様々な数のセットが存在し得る。しかし、我々の提示した技術に従って、実際、どのようにして、シーンのＨＤＲイメージを符号化するだけでなく、５０００ニットの基準ディスプレイとは異なるダイナミックレンジ能力を有するディスプレイシステムでレンダリングするのに適した、かかるシーンの符号化された様々な他のダイナミックレンジの再ルックをも符号化するかについても十分な理解を与えるべきである。
【０１２１】
本開示において開示されたアルゴリズム的なコンポーネントは、実際は、ハードウェア（例えば、アプリケーション特有のＩＣの一部）、又は、特別なディジタル信号プロセッサ、又は、汎用プロセッサなどで実行されるソフトウェアとして、（完全に、又は、部分的に）実現されてもよい。
【０１２２】
我々の提示から当業者は、どのコンポーネントが、オプションの改善であり、他のコンポーネントとの組み合わせで実現可能か、さらに、方法の（オプションの）ステップが、各手段の装置に対応するか、及び、その逆について、理解可能であろう。本出願において「装置」なる用語は、最も広い意味で使用され、特定の目的の実現を可能とする手段のグループであり、従って、例えば、ＩＣ（の小さい部分）、又は、（ディスプレイを有する機器などの）専用機器、又は、ネットワークシステムの一部などであってもよい。「構成」も、最も広い意味で使用され、このため、それは、とりわけ、単一の装置、装置の一部、協働する装置（の一部）の集合などを有していてもよい。
【０１２３】
本実施形態のコンピュータプログラム製品バージョンが示すものは、プロセッサにコマンドを入力し、本発明の任意の特徴的な関数を実行する、（中間言語、及び、最終的な言語への変換などの、中間的な変換ステップを含んでいてもよい）一連のローディングステップの後に、汎用又は専用のプロセッサを可能とするコマンドの集合の任意の物理的な実現を強調するために理解されるべきである。特に、コンピュータプログラム製品は、例えば、ディスク、又は、テープ、メモリにおいて提示されるデータ、有線又は無線ネットワーク接続を介して伝播するデータ、又は、紙上に記録されたプログラムコードなどのキャリア上のデータとして実現されてもよい。プログラムコードとは別に、プログラムのために必要な特徴的なデータが、コンピュータプログラム製品として実現されてもよい。コンピュータにより、我々は、データ計算を行なうことが可能な任意の装置を意味する、即ち、それは、携帯電話などであってもよいことが明らかである。また、装置クレームは、実施形態のコンピュータ実装されたバージョンをカバーし得る。
【０１２４】
任意の提示された方法の動作のために必要な幾つかのステップは、前述のコンピュータプログラム製品、データ入出力ステップなどの代わりに、本発明のプロセッサの機能において既に提示されていてもよい。
【０１２５】
上記実施形態は、例示のためであって、本発明を限定するものではないことに留意すべきである。当業者は、容易に、提示された例の請求項の他の領域に対するマッピングを理解することができ、我々は、簡潔性のために、全てのこれらのオプションについて詳細には説明していない。請求項中で組み合わせられるような本発明の要素の組み合わせとは別に、当該要素の他の組み合わせが可能である。要素の任意の組み合わせが、単一の専用要素において理解されることができる。
【０１２６】
請求項中、括弧内の任意の参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」なる用語は、請求項に記載されたもの以外の要素又は態様の存在を除外しない。要素の単数形は、かかる要素が複数存在することを除外しない。
【０１２７】
以上の各実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１２８】
〔付記〕
（付記１）ハイダイナミックレンジイメージを符号化するための方法であって、前記方法は、
入力ハイダイナミックレンジイメージのピクセルカラーを入力するステップであって、前記ピクセルカラーは、輝度及び色度の情報を持つ前記ステップと、
ピクセルカラーの前記輝度のルマコードを抽出するために、マッピング関数の逆関数を適用するステップであって、前記マッピング関数は、
【数５０】
2018186545.tif 000053
として定義される第１の部分関数と、
【数５１】
2018186545.tif 000054
として定義される第２の部分関数と、を有するものとして予め定められ、ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、好ましくは２．４に等しい定数である、前記ステップと、
前記ルマコードを有するカラー符号化を持つピクセルのマトリクスを出力するステップと、
を有する、方法。
（付記２）Ｌｍが、５０００ニットに等しい、付記１記載のハイダイナミックレンジイメージを符号化するための方法。
（付記３）ρが、２５に等しい、付記１又は２に記載のハイダイナミックレンジイメージを符号化するための方法。
（付記４）前記γ関数が、Rec.709符号化γと同等のγと、γ２．４関数と、からなる、付記１又は２に記載のハイダイナミックレンジイメージを符号化するための方法。
（付記５）ρ及びγのパラメータが、１００ニットのディスプレイ上の人間のカラーグレーダに従って良好に見える符号化イメージを生み出すために更に最適化され、これにより、前記ρ及びγのパラメータの少なくとも１つが、好ましくは、人間のグレーダにより最適化される、付記１乃至４のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジイメージを符号化するための方法。
（付記６）前記カラー符号化の色座標（ｕ，ｖ）が、
【数５２】
2018186545.tif 000055
及び
【数５３】
2018186545.tif 000056
の形の分数方程式であって、ａ〜ｌは、好ましくは、ａ＝４，ｂ＝ｃ＝０，ｄ＝１，ｅ＝１５，ｆ＝３，ｈ＝９，ｇ＝ｉ＝０，ｊ＝１，ｋ＝１５，ｌ＝３の定数である、前記分数方程式によって、前記ハイダイナミックレンジイメージにおけるピクセルの色のCIE XYZ表現から参照されるものと定義される、付記１乃至５のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジイメージを符号化するための方法。
（付記７）前記色座標（ｕ，ｖ）が、好ましくはD65などの所定の白色点に関連するものとして定義される、付記１乃至６のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジイメージを符号化するための方法。
（付記８）イメージ信号が、前記ルマコードである１つの色成分で符号化されるピクセルカラーを具備するピクセルマトリクスイメージを有するように形成され、前記ρ及びγパラメータのうちの少なくとも１つを有するメタデータと関連付けられる、付記１乃至７のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジイメージを符号化するための方法。
（付記９）マッピング関数の逆関数を用いることによって、輝度のために定義されたルマを有するピクセルカラーのマトリクスを有するイメージ信号であって、前記マッピング関数は、
【数５４】
2018186545.tif 000057
として定義される第１の部分関数と、
【数５５】
2018186545.tif 000058
として定義される第２の部分関数と、を有するものとして予め定められ、ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、好ましくは２．４に等しい定数である、イメージ信号。
（付記１０）前記マッピング関数を定義するメタデータを有し、前記メタデータが、ピーク輝度Ｌｍ，定数ρ及びγ値のうちの少なくとも１つである、付記９記載のイメージ信号。
（付記１１）付記９又は１０に記載のイメージ信号を含む光ディスク又はソリッドステートメモリなどのストレージ製品。
（付記１２）ハイダイナミックレンジイメージを符号化するためのイメージ符号化装置であって、
入力ハイダイナミックレンジイメージのピクセルカラーを得るための入力部であって、前記ピクセルカラーは、輝度及び色度の情報を持つ前記入力部と、
ピクセルカラーの前記輝度のルマコードを抽出するためのマッピング関数の逆関数を適用するグレーディング管理ユニットであって、前記マッピング関数は、
【数５６】
2018186545.tif 000059
として定義される第１の部分関数と、
【数５７】
2018186545.tif 000060
として定義される第２の部分関数と、を有するものとして予め定められ、ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、好ましくは２．４に等しい定数である、前記グレーディング管理ユニットと、
映像メモリ又はネットワークに接続可能な映像送信接続部に接続された符号化部であって、前記ルマコードである１つの色成分で符号化されたピクセルカラーを具備するピクセルマトリクスイメージを有するイメージ信号Ｓ＿ｉｍを符号化及び送信するとともに、前記ρ及びγパラメータのうちの少なくとも１つを有するメタデータと関連付けられている、前記符号化部と、
を有する、イメージ符号化装置。
（付記１３）人間のグレーダが、ρ及び／又はγの特定の値を選択できるようにするユーザインタフェースユニットを有する、付記１０記載のイメージ符号化装置。
（付記１４）前記ハイダイナミックレンジイメージの少なくとも１つに存在する物体の前記輝度の静的分析に基づいて、ρ及び／又はγの特定の値を決定する自動イメージ分析ユニットを有する、付記１３記載のイメージ符号化装置。
（付記１５）前記グレーディング管理ユニットが、
【数５８】
2018186545.tif 000061
及び
【数５９】
2018186545.tif 000062
（ａ〜ｌは、好ましくは、ａ＝４，ｂ＝ｃ＝０，ｄ＝１，ｅ＝１５，ｆ＝３，ｈ＝９，ｇ＝ｉ＝０，ｊ＝１，ｋ＝１５，ｌ＝３の定数）として、前記ハイダイナミックレンジイメージの前記ピクセルの色成分を決定する、付記１２乃至１４のいずれか１項に記載のイメージ符号化装置。
（付記１６）ハイダイナミックレンジイメージ符号化を復号化するためのイメージ復号化装置であって、
前記ハイダイナミックレンジイメージ符号化を受信するとともに、付記１記載の符号化方法から生じる、ルマコードを有する前記ハイダイナミックレンジイメージ符号化からイメージ符号化を抽出する受信及びフォーマットユニットと、
前記イメージ符号化からハイダイナミックレンジイメージを抽出するための色マッピング戦略を適用する色マッピングユニットであって、
【数６０】
2018186545.tif 000063
として定義される第１の部分関数と、
【数６１】
2018186545.tif 000064
として定義される第２の部分関数と、を有する（ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、前記ハイダイナミックレンジイメージのピクセルの輝度Ｌを得るために、好ましくは２．４に等しい定数である）ものとして定義された所定のマッピング関数を、前記イメージ符号化におけるピクセルルマｖを適用する前記色マッピングユニットと、
を有する、イメージ復号化装置。
（付記１７）前記受信及びフォーマットユニットが、前記ハイダイナミックレンジイメージ符号化からパラメータρ，γ又はＬｍのうちの少なくとも１つを抽出する、付記１６記載のハイダイナミックレンジイメージ符号化を復号化するためのイメージ復号化装置。
（付記１８）前記色マッピングユニットが、前記ピクセルカラーのための色座標（ｕ，ｖ）を受信し、前記輝度の情報、並びに、CIE XYZ色表現などのユニバーサル色表現又はRGBなどの色表現に依存した装置に対する前記イメージＩｍ＿１の前記ピクセルカラーの前記ｕ及びｖ成分で、マップに変換を適用する、付記１６又は１７に記載のハイダイナミックレンジイメージ符号化を復号化するためのイメージ復号化装置。
（付記１９）前記色マッピングユニットが、前記ハイダイナミックレンジイメージによって定義されるダイナミックレンジとは異なるダイナミックレンジを具備するイメージに対する色マッピングを特定するメタデータとして符号化された他の色マッピングパラメータを用いる第２の色マッピング戦略を適用する、付記１６乃至１８のいずれか１項に記載のハイダイナミックレンジイメージ符号化を復号化するためのイメージ復号化装置。
（付記２０）付記１６乃至１９のいずれか１項に記載の復号化装置としてのイメージ復号化装置を有する、ディスプレイ。
（付記２１）イメージ復号化方法であって、
ハイダイナミックレンジイメージ符号化を受信し、処理されるイメージ符号化を抽出するステップと、
前記イメージ符号化からハイダイナミックレンジイメージを抽出するために、色マッピング戦略を適用することによって、色マッピングを行なうステップであって、前記色マッピングは、
【数６２】
2018186545.tif 000065
として定義される第１の部分関数と、
【数６３】
2018186545.tif 000066
として定義される第２の部分関数と、を有する（ここで、ρは、同調定数であり、ｖは、符号化される輝度に対応する前記ルマコードであり、Ｌｍは、所定の基準ディスプレイのピーク輝度であり、γは、前記ハイダイナミックレンジイメージのピクセルの輝度Ｌを得るために、好ましくは２．４に等しい定数である）ものとして定義された所定のマッピング関数を、前記イメージ符号化におけるピクセルルマｖを適用する、イメージ復号化方法。
【図１】
2018186545.tif 000079
【図２】
2018186545.tif 000080
【図３】
2018186545.tif 000081
【図４】
2018186545.tif 000082
【図５】
2018186545.tif 000083
【図６】
2018186545.tif 000084
【図７】
2018186545.tif 000085
【図８】
2018186545.tif 000086
【図９】
2018186545.tif 000087
【図１０】
2018186545.tif 000088
【図１１】
2018186545.tif 000089