(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
広色域の色度点であって、狭色域の色度点ではない各色度点を、狭色域の対応する色度点に変換する色域変換装置において、
CIELAB色空間のＣ*-Ｌ*平面において、広色域中の最高彩度点と、狭色域中の最高彩度
点とを結ぶ直線と、Ｌ*軸との交点Ｐ（0、L）を第１の焦点として設定する、第１焦点設
定手段と、
該直線とＣ*軸との交点Ｑ（C、0）を第２の焦点として設定する（ただし、Cが負値の場合はＱ´（−C、0）を第２の焦点として設定する）第２焦点設定手段と、
前記Ｃ*-Ｌ*平面上において、前記第１の焦点と前記第２の焦点とを結んだ直線を境に
して、この直線以上の領域を第１領域とするとともに、この直線よりも下の領域を第２領域としたとき、
前記第１領域における色域の変換は、変換しようとしている前記広色域の色度点から前記第１の焦点に向かう直線と、前記狭色域の外形線との交点に移動するようにして行うとともに、前記第２領域における色域の変換は、前記第２の焦点から、変換しようとしている前記広色域の色度点に向かう直線と、前記狭色域の外形線との交点に移動するようにして行う、色域変換手段を、
備えたことを特徴とする色域変換装置。
【請求項２】
前記第１の焦点のＬ値が所定値より大きい場合には、前記第１の焦点のＬ値を前記所定値以下の値に変換設定する第１焦点変換設定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の色域変換装置。
【請求項３】
前記広色域がスーパーハイビジョンの色域であり、前記狭色域がハイビジョンの色域であることを特徴とする請求項１または２記載の色域変換装置。
【請求項４】
広色域の色度点であって、狭色域の色度点ではない各色度点を、狭色域の対応する色度点に変換する場合に、
各色相毎のCIELAB色空間のＣ*-Ｌ*平面において、広色域中の最高彩度点と、狭色域中
の最高彩度点とを結ぶ直線と、Ｌ*軸との交点Ｐ（0、L）を第１の焦点とし、
該直線とＣ*軸との交点Ｑ（C、0）を第２の焦点とし（ただし、Cが負値の場合はＱ´（−C、0）を第２の焦点とする）、
前記Ｃ*-Ｌ*平面上において、前記第１の焦点と前記第２の焦点とを結んだ直線を境に
して、この直線以上の領域を第１領域とするとともに、この直線よりも下の領域を第２領域としたとき、
前記第１領域における色域の変換は、変換しようとしている前記広色域の色度点から前記第１の焦点に向かう直線と、前記狭色域の外形線との交点に移動するようにして行うとともに、前記第２領域における色域の変換は、前記第２の焦点から、変換しようとしている前記広色域の色度点に向かう直線と、前記狭色域の外形線との交点に移動するようにして行う、ことを特徴とする色域変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
スーパーハイビジョンに代表される広色域表色系で撮影した映像を、それよりも狭色域表色系のハイビジョン映像などに変換（ダウンコンバート）する色域変換装置および色域変換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スーパーハイビジョン（以下、省略するときはＳＨＶと称する）では、３原色がスペクトル軌跡上に位置した広色域表色系を用いることがITU-R勧告BT.2020（以下、Rec.2020と称する）に規定されている。一方、ハイビジョン（以下、省略するときはＨＶと称する）では、ITU-R勧告BT.709（以下、Rec.709）で定められた、ＳＨＶよりも狭い色域の表色系を用いている。このため、ＳＨＶ映像をＨＶ映像にコンバートする際に色域変換が必要となる。
【０００３】
広色域から狭色域に変換する最も単純な方法として、広い色域には含まれるが狭い色域からは外れるRGB値を、狭い色域の所定値にクリップする手法が知られている。これは、
広色域のRGB値に所定の3×3リニアマトリクスを掛けて狭色域RGB値に変換した後に、レンジ外の値（例えば、8bitレベルで16以上254以下の値）をレンジの端値にクリップする（
例えば、16や254に設定する）手法である。
しかし、この手法は知覚的な色空間における変換ではないため、変換後の映像の色相や明度の変化を伴い不自然な画像になる場合がある。
【０００４】
より映像品質を重視した変換手法においては、明度、彩度および色相が予測できる色空間モデルを用いる。一般的には広色域のRGB値をCIELAB等の知覚的均等色空間における値
に変換し、色相を一定に保持しつつ彩度を下げて、狭色域の色空間内にマッピングする変換を行う（非特許文献１を参照）。
【０００５】
ここで、CIELAB色空間における、上記色域変換の例を図８に示す。
なお、図８（ａ）は横軸に彩度Ｃ*をとり、縦軸に明度Ｌ*をとった場合の座標系を示すものであり、図８（ｂ）は横軸にａ*をとり、縦軸にｂ*をとった場合の座標系を示すものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Jan  Morovic  "Color  Gamut  Mapping",  2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、明度・色相一定の条件下におけるRec.2020色域からRec.709色域への変換で
は、色域変換の前後で、明度の大小に拘らず彩度差が大きくなり過ぎ、制作者の意図とはかけ離れた色味となってしまう、という問題があった。
【０００８】
このことを、図９を用いて説明する。図９においては、明度一定の条件下で、各明度におけるRec.2020色域からRec.709色域への変換量（彩度差）が矢印の長さで示されている
が、このような従来手法によれば、特にＳＨＶ色域とＨＶ色域の彩度がともに大きくなる位置（図９における各色域のピーク点（黒丸で表される））付近において彩度差が極めて大きくなっていることが明らかである。
【０００９】
また、明度を一定に保つ変換をしていても、彩度の低下に応じて明度が低下して見える現象（Helmholtz-Kohlrausch効果）があるため、彩度が大きく低下すると、変換後の明度が変換前よりも大幅に低下して見える、という問題があった。
また、非特許文献１には明度を変えつつ変換する手法も記載されているが、これらの手法では、明度の低い領域において明度を大きく上げる変換を行うことになるため、変換に伴って画像コントラストやＳ／Ｎ比の大幅な低下を抑制することが困難という問題があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、変換前後の彩度の大幅な低下を抑制することができ、この彩度の大幅な低下に伴って明度が低下して認識される状況を回避することができ、さらに、明度の低い領域において明度を大きく上げながら変換を行うことに伴う、画像コントラストやＳ／Ｎ比の大幅な低下を阻止し得る、色域変換装置および色域変換方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の色域変換装置は、広色域の色度点であって、狭色域の色度点ではない各色度点を、狭色域の対応する色度点に変換する色域変換装置において、
各色相毎のCIELAB色空間のＣ*-Ｌ*平面において、広色域中の最高彩度点と、狭色域中
の最高彩度点とを結ぶ直線と、Ｌ*軸との交点Ｐ（0、L）を第１の焦点として設定する第
１焦点設定手段と、
該直線とＣ*軸との交点Ｑ（C、0）を第２の焦点として設定する（ただし、Cが負値の場合はＱ´（−C、0）を第２の焦点として設定する）第２焦点設定手段と、
前記Ｃ*-Ｌ*平面上において、前記第１の焦点と前記第２の焦点とを結んだ直線を境に
して、この直線以上の領域（Ｌ*値が高い領域）を第１領域とするとともに、この直線よ
りも下の領域（Ｌ*値が低い領域）を第２領域としたとき、
前記第１領域における色域の変換は、変換しようとしている前記広色域の色度点から前記第１の焦点に向かう直線と、前記狭色域の外形線との交点に移動するようにして行うとともに、前記第２領域における色域の変換は、前記第２の焦点から、変換しようとしている前記広色域の色度点に向かう直線と、前記狭色域の外形線との交点に移動するようにして行う、色域変換手段を、備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
この場合において、前記第１の焦点のＬ値が所定値より大きい場合には、前記第１の焦点のＬ値を前記所定値以下の値に変換設定する第１焦点変換設定手段を備えることが好ましい。
また、前記広色域をスーパーハイビジョンの色域とし、前記狭色域がハイビジョンの色域とすることが一例として挙げられる。
【００１３】
また、本発明の色域変換方法は、
広色域の色度点であって、狭色域の色度点ではない各色度点を、狭色域の対応する色度点に変換する場合に、
CIELAB色空間のＣ*-Ｌ*平面において、広色域中の最高彩度点と、狭色域中の最高彩度
点とを結ぶ直線と、Ｌ*軸との交点Ｐ（0、L）を第１の焦点とし、
該直線とＣ*軸との交点Ｑ（C、0）を第２の焦点とし（ただし、Cが負値の場合はＱ´（−C、0）を第２の焦点とする）、
前記Ｃ*-Ｌ*平面上において、前記第１の焦点と前記第２の焦点とを結んだ直線を境に
して、この直線以上の領域を第１領域とするとともに、この直線よりも下の領域を第２領域としたとき、
前記第１領域における色域の変換は、変換しようとしている前記広色域の色度点から前記第１の焦点に向かう直線と、前記狭色域の外形線との交点に移動するようにして行うとともに、前記第２領域における色域の変換は、前記第２の焦点から、変換しようとしてい
る前記広色域の色度点に向かう直線と、前記狭色域の外形線との交点に移動するようにして行う、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の色域変換装置および方法においては、色域変換前後における、各色度点の明度を若干変えることで、変換前後の彩度の著しい低下を抑制するようにしている。
【００１５】
すなわち、各色相におけるＬ*-Ｃ*平面を、明度の高低によって２つの領域に分け、明
度の高い領域においては、Ｃ軸上の第１の焦点に集まるような直線に沿って、広色域から狭色域への色域変換を行うことによって、変換を行う際のＬ*-Ｃ*平面上の移動量を減少
させることができ、この結果、この変換による彩度の著しい低下を回避することができる。
【００１６】
また、変換前後の彩度の大幅な低下を抑制することができるので、彩度の大幅な低下に伴って、あたかも明度が大幅に低下したかのように認識される状況を回避することができる。
【００１７】
一方、明度の低い領域においては、Ｌ軸上の第２の焦点から発散するような直線に沿って、広色域から狭色域への色域変換を行うことによって、第１の焦点に向かう直線に沿った変換と比して、変換を行う際の、画像コントラストやＳ／Ｎ比の大幅な低下を抑制することができる。
【００１８】
また、明度値が特に高い領域においては、色相の変化に対して焦点の変化が極度に大きくならないように、第１の焦点の設定明度値（Ｌ値）を所定の値まで低下させることにより、色域変換した後における色の連続性を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る色域変換装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る色域変換方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態の色域変換装置によりなされるCIELAB色空間のＬ*-Ｃ*平面での色域変換処理を示すグラフである。
【図４】色相角ｈとＬ*の関係、およびＬ*focalのクリップ・平滑化位置を表すグラフである（点線はＬ*CUSP、実線はＬ*focalを示すものであり、Ｌ*focalは、Ｌ*CUSPにおいて上限を所定値にクリップしたものである）。
【図５】第１の焦点が所定の値でクリップされた場合（Ｌ*cuspがＬ*focalに変換された場合）の色域変換の例を示すグラフである。
【図６】色相角ｈとＬ*  の関係、およびＬ*focalのクリップ・平滑化位置を表すグラフである（点線はＬ*CUSP、実線はＬ*focalを示すものであり、Ｌ*focalは、Ｌ*CUSPにおいて上限および下限を各々所定値にクリップしたものである）。
【図７】Ｌ*focalの上限および下限を図６に示すようにクリップした場合に、図３に替えて用いる色域変換の例を示すグラフである。
【図８】CIELAB色空間での色域変換の例を示す概略図である。
【図９】Rec.2020色域（広色域）からRec.709色域（狭色域）への色域変換の従来技術を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、上記図面を参照しながら説明する。
スーパーハイビジョン（ＳＨＶ）では、広い色域が規定されているため、ＳＨＶの映像をＨＶの映像として用いる場合には、広い色域から狭い色域への色域変換が必要となる。
本実施形態において、このような色域変換は、図１に示す色域変換装置によって行われ
る。
【００２１】
すなわち、この色域変換装置１０は、ＳＨＶ広色域の各色度点を、ＨＶ狭色域の色度点に変換する装置であって、信号入力部１１と、第１焦点設定手段１２ａと、第２焦点設定手段１２ｂと、色域変換手段１３と、信号出力部１４とを備えている。
【００２２】
信号入力部１１は、パソコン等から入力されたＳＨＶ用映像信号を第１焦点設定手段１２ａ、および第２焦点設定手段１２ｂに供給するものである。
また、第１焦点設定手段１２ａは、ＳＨＶ表色系とＨＶ表色系に基づき、CIELAB色空間のＣ*-Ｌ*平面における、広色域中の最高彩度点と、狭色域中の最高彩度点とを算出し、
これら２つの最高彩度点を結ぶ直線ｃ（図３を参照）と、Ｌ*軸との交点Ｌ*focal（０、
Ｌ）を第１の焦点として設定するものである。
【００２３】
また、同様に、第２焦点設定手段１２ｂは、ＳＨＶ表色系とＨＶ表色系に基づき、CIELAB色空間のＣ*-Ｌ*平面における、広色域中の最高彩度点と、狭色域中の最高彩度点とを
算出し、これら２つの最高彩度点を結ぶ直線ｃと、Ｃ*軸との交点Ｃ*focal（Ｃ、０）を
第２の焦点として設定するものである。ただし、Ｃ*focalのＣ*座標値が負値の場合は、
第２の焦点は座標（−Ｃ、０）の位置となる。
【００２４】
また、色域変換手段１３は、Ｃ*-Ｌ*平面上において、第１の焦点Ｌ*focalと第２の焦
点Ｃ*focalとを結んだ直線を境にして、この直線よりも明度の高い領域を第１領域とするとともに、この直線よりも明度の低い領域を第２領域に設定する。第１領域における色域の変換は、変換しようとしている広色域の色度点から第１の焦点に向かう直線と、狭色域の外形線との交点に移動するようにして行う。また、第２領域における色域の変換は、第２の焦点から、変換しようとしている前記広色域の色度点に向かう直線と、狭色域の外形線との交点に移動するようにして行う。
【００２５】
また、信号出力部１４は、色域変換手段１３でＨＶ狭色域の色度点に変換された映像信号を装置１０の外部に出力するものである。
ここで、色域を変換するとは、具体的には、ＳＨＶ広色域の各色度点の色度を、所定の変換式や所定の変換テーブルを用いてＨＶ狭色域の色度点の色度に変換することを意味する。
なお、色域変換装置１０を構成する各部は、実際には、ＣＰＵや各種メモリを含むハード的な手段と、これらのメモリに格納されたプログラムからなるソフト的な手段とを組み合わせて構成される。
【００２６】
次に、図２に示すフローチャートを用いて、上記色域変換装置１０の動作について説明するとともに、本発明の実施形態に係る色域変換方法を説明する。
まず、外部からのＳＨＶの映像信号は、信号入力部１１に入力され（Ｓ１）、この入力されたＳＨＶの映像信号に基づいて、第１の焦点を決定し（Ｓ２）、続いて第２の焦点を決定する（Ｓ３）。
【００２７】
これらの焦点の決定は、図３に示すように、Ｃ*-Ｌ*平面（色相角ｈが３３°の場合）
上において、Rec.2020色域内で最も彩度が高い最高彩度点Ｓｈ１と、Rec.709色域内で最
も彩度が高い最高彩度点Ｓｈ２を導出し、これら２つの最高彩度点Ｓｈ１、Ｓｈ２を結んで、直線ｃを決定しておいた上で、この直線ｃとＬ*軸との交点Ｌ*focalを求めて第１の
焦点を決定する。
【００２８】
また、上記直線ｃとＣ*軸との交点を求めて第２の焦点を決定する。ただし、第２の焦
点のＣ*座標値は、その絶対値をとったものとする。
【００２９】
これら２つの焦点の決定処理において、２つの最高彩度点Ｓｈ１、Ｓｈ２を算出する処理および直線ｃを決定（設定）する処理は、両設定手段１２ａ、ｂで別々に行うのではなく、両設定手段１２ａ、ｂよりも前段（上流側）のデータ処理部（図示せず）において、２つの最高彩度点Ｓｈ１、Ｓｈ２を決定する処理および直線ｃを決定する処理を共通して行ってから、その結果を、各設定手段１２ａ、ｂに入力せしめるようにしてもよい。また、上述した、２つの最高彩度点Ｓｈ１、Ｓｈ２を算出する処理は、焦点の決定（設定）処理を行うのに先立って予め行うことが、コスト的にも有利である。
【００３０】
なお、第１の焦点の決定（設定）処理および第２の焦点の決定（設定）処理は、上記と逆の順番で行うよにしてもよいし、両者を同時に行うようにしてもよい。
【００３１】
次に、上述のようにして決定（設定）された、第１の焦点および第２の焦点は、色域変換手段１３に入力される。色域変換手段１３においては、まず、図３に示すＣ*-Ｌ*平面
を、明度の高い領域（Ｌ*が大きい）からなる第１の領域と、明度の低い領域（Ｌ*が小さい）からなる第２の領域に分割する処理を行う（Ｓ４）。
【００３２】
すなわち、第１の焦点Ｌ*focalと第２の焦点Ｃ*focalとを結んで、直線ｄを決定し、この直線ｄ以上の領域（Ｌ*が大きい）からなる第１の領域２１と、この直線ｄより小さい
領域（Ｌ*が小さい）からなる第２の領域２２とに分割する。
【００３３】
次に、第１の領域２１の色度点と第２の領域２２の色度点について、互いに異なる手法によって色域変換を行い（Ｓ５）、色域変換に係る最終的に得られた信号を信号出力部１４から出力させる（Ｓ６）。
すなわち、各色相について、第１の領域２１における、Rec.2020の色域であって、Rec.709色域以外の色域の色度点は、図３に示すようにＬ*-Ｃ*平面上で、第１の焦点Ｌ*focalに集束する直線（矢印）に沿って、Rec.709色域内の外形線上の色度点（Rec.709色域内、かつ同一矢印上で最も彩度の高い外形線上の色度点）に変換され、出力される。
【００３４】
このように第１の焦点Ｌ*focalに集束する直線に沿って変換された結果、変換される際の色度点の移動量（矢印の長さ）が、従来技術を表す図９の場合と比べて小さくなっている。したがって、明度の高い領域からなる第１の領域においては、色域変換処理を行う際に、変換前後での明度を変えることで、明度を保ったまま変換を行う場合に比べて変換による彩度の低下を緩和することができ、著しく彩度が低下するという事態を回避することができる。これによって、色域変換により制作者の意図とはかけ離れた色味となってしまう、という事態も回避することができる。
【００３５】
また、彩度の低下に応じて明度が低下して見えるHelmholtz-Kohlrausch効果により、従来技術においては、彩度が大きく低下してしまうことで、変換後の明度が変換前よりも大幅に低下して見える、という問題があったが、このような問題も解決することができる。
【００３６】
一方、各色相について、第２の領域２２における、Rec.2020の色域であって、Rec.709
色域以外の色域の色度点は、図３に示すようにＬ*-Ｃ*平面上で、第２の焦点Ｃ*focalか
ら発散するような直線（矢印）に沿って、Rec.709色域内の色度点（Rec.709色域内、かつ同一矢印上で最も彩度の高い外形線上の色度点）に変換される。
【００３７】
このように明度の低い領域からなる第２の領域においては、第１の焦点Ｌ*focalではなく第２の焦点Ｃ*focalを用い、この第２の焦点Ｃ*focalから発散する直線に沿って変換される。この結果、明度を変えながら変換を行う従来技術のように、明度の低い色度点が、変換により明度が過度に高められる現象を緩和することができるため、明度の低い領域か
らなる第２の領域において、広色域から狭色域への色域変換を行っても、変換を行う際の画像コントラストやＳ／Ｎ比の大幅な低下を生じる虞がない。
【００３８】
さらに、変換後の明度は変換前より若干は高くなることから、人間の知覚特性に基づき、彩度の低下により変換後の明度が低下して見える現象（Helmholtz-Kohlrausch効果）を補償することができる。
【００３９】
また、色相角ｈ（度）とＬ*CUSPの関係をグラフに表すと図４の点線で示されるように
なる。ここで、Ｌ*CUSPとＬ*focalは、いわば素データと加工データの関係にあり、素デ
ータＬ*CUSPをクリップ加工して実際に使用するデータＬ*focalを得る。
図４の点線で示されるように、Ｌ* CUSP の値は、色相が99度〜280度の範囲で極端に大きい値をとり、99度〜280度および306度〜335度の範囲で値の変化が極めて大きい状態と
なり、0度〜40度および335度〜360度の範囲で小さい値にとどまる。
【００４０】
第１の焦点のＬ*値（Ｌ*CUSP）が所定値より大きい場合には、第１の焦点のＬ*値（Ｌ*CUSP）を、その所定値以下の値（Ｌ*focal）に変換設定する第１焦点変換設定手段を備えることが好ましい。上述した実施形態方法を用いて色域変換を行う場合には、Ｌ*focalの値が大き過ぎると、明度が高い領域における彩度の減少を十分に抑制することが困難であるから、Ｌ* CUSP の値に上限を設けてＬ*focalの値とし、Ｌ*focalの値が大きくなり過
ぎないようにしたものである。
【００４１】
また、Ｌ*focalの変化が大きくなると、これに伴って色相角ｈの変化に対するＬ*値の
変化が大きくなり過ぎ、色域変換後の色の連続性が失われて不自然な色味の映像になる。これを回避するためには、図４の実線で示されるように、色相99度〜240度の範囲におい
てＬ*focalの値を所定値にクリップし、色相240度〜335度の範囲において斜め直線状に平滑化するとよい。
【００４２】
Ｌ*focalの値をクリップ・平滑化した場合の変換例を図５（色相角ｈ＝197度）に示す
。図５から明らかなように、第１の焦点のＬ*focal値（Ｌ* CUSP 値をそのままＬ*focal
値とした場合）が所定値より大きい場合には、第１の焦点のＬ*focal値を所定値に変換設定する（第１焦点変換設定手段により行われる）ことにより、色相角ｈの変化に対するＬ*値の変化を抑制することができ、色域変換後の色の連続性を担保することできる。
【００４３】
また、Ｌ*focalの値が小さ過ぎると、色域変換後の明度が下がり過ぎるため、図６に示すように、色相0度〜52度および色相306度〜360度の範囲において、Ｌ*focalの下限も所
定値にクリップすることがより好ましい。
【００４４】
図６に示すように、Ｌ*focalに下限を設けた場合には、色域変換後の明度が下がり過ぎるのを抑制することができる。この場合には、上述した図３に示す色域変換処理を示すグラフは、図７に示すグラフに置き替えられる。
【００４５】
図３においては、Ｌ*focal値は５０以下（図３におけるＬ* CUSP値）であったが、図７においては、Ｌ*focalの下限値がクリップされて５０以上となっており、明度が大きくなっていることが明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１０      色域変換装置
１１      信号入力部
１２ａ、ｂ      焦点設定手段
１３      色域変換手段
１４      信号出力部
２１      第１の領域
２２      第２の領域
Ｓｈ１、Ｓｈ２    最高彩度点
Ｌ*focal      第１の焦点
Ｃ*focal      第２の焦点
２４      変換点Ｂ
２５      原点
【図１】
0006562793.tif 000002
【図２】
0006562793.tif 000003
【図３】
0006562793.tif 000004
【図４】
0006562793.tif 000005
【図５】
0006562793.tif 000006
【図６】
0006562793.tif 000007
【図７】
0006562793.tif 000008
【図８】
0006562793.tif 000009
【図９】
0006562793.tif 000010