(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクチャ内の画素を前処理する方法であって、
第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために前記第１の色空間における前記画素の線形色をサブサンプリングすること（Ｓ１）と、
前記第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用すること（Ｓ２）と、
第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用すること（Ｓ３）と、を含み、
前記画素の前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出すること（Ｓ４）であって、前記画素の色は、前記第２の色空間における、前記非線形輝度成分値、前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表され、
前記非線形輝度成分値を導出することは、第３の色空間における元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を最小化する前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することを含み、前記第３の色空間における前記線形輝度成分値は、前記第２の色空間における前記非線形輝度成分値、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に基づいて決定される、方法。
【請求項２】
前記第１の色空間における前記画素の前記線形色に基づいて前記第３の色空間における前記画素の前記元の線形輝度成分値を決定すること（Ｓ１０）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ｉ）前記第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および前記第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングすること（Ｓ２０）と、
（ｉｉ）前記第１の色空間における非線形色を得るために、前記第２の色空間における候補の非線形輝度成分値、前記第２の色空間における前記アップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間における前記アップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に第２の色変換を適用すること（Ｓ２１）と、
（ｉｉｉ）前記第１の色空間における線形色を得るために前記第１の色空間における前記非線形色に第２のトランスファ関数を適用すること（Ｓ２２）と、
（ｉｖ）前記第３の色空間における線形輝度成分値を得るために前記第１の色空間における前記線形色に第３の色変換を適用すること（Ｓ２３）であって、前記非線形輝度成分値を導出すること（Ｓ１１）は、前記第３の色空間における前記元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における前記線形輝度成分値との比較に基づいて前記非線形輝度成分値を導出すること（Ｓ１１）を含む、適用することと、をさらに含む、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記非線形輝度成分値を導出すること（Ｓ１１）は、前記第３の色空間における前記元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における前記線形輝度成分値との間の差異を低減する、前記第２の色空間における候補の非線形輝度成分値を選択すること（Ｓ１１）を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の色空間における種々な候補の非線形輝度成分値に対してステップ（ｉｉ）〜（ｉｖ）を行うこと（Ｌ２）をさらに含み、前記候補の非線形輝度成分値を選択すること（Ｓ１１）は、前記第３の色空間における前記元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における線形輝度成分値との間の最小差異を生じさせる、前記第２の色空間における前記種々な候補の非線形輝度成分値の中から前記候補の非線形輝度成分値を選択すること（Ｓ１１）を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第３の色空間における元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における前記線形輝度成分値との間の差異を最小化する、前記第２の色空間における候補の非線形輝度成分値を選択するために二分探索を行うこと（Ｓ２４）をさらに含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングすること（Ｓ３０）をさらに含み、前記非線形輝度成分値を導出すること（Ｓ１１）は、前記第３の色空間における前記元の線形輝度成分値、またはこの非線形バージョン、前記第２の色空間における前記アップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間における前記アップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、またはこの量子化バージョンに基づいて、ルックアップテーブルから前記第２の色空間における前記非線形輝度成分値を検索すること（Ｓ３１）を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項８】
前記画素の高解像度の非線形輝度成分値による、前記第２の色空間における低解像度の非線形輝度成分値の置き換えによるクロミナンスシフトを防ぐために、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの前記少なくとも１つを改良すること（Ｓ４０）をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
第３の色空間における線形輝度成分値を得るために前記第１の色空間における前記線形色に第３の色変換を適用すること（Ｓ５０）と、
第４の色空間におけるクロミナンスのサブサンプリングされた非線形表現を得るために前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた線形色に第４の色変換を適用すること（Ｓ５１）と、
前記第４の色空間におけるクロミナンスのアップサンプリングされた非線形表現を得るために前記第４の色空間における前記クロミナンスのサブサンプリングされた非線形表現をアップサンプリングすること（Ｓ５２）と、
前記第１の色空間における基準線形色を得るために、前記第３の色空間における前記線形輝度成分値、および前記第４の色空間における前記クロミナンスのアップサンプリングされた非線形表現に第５の色変換を適用すること（Ｓ５３）と、
前記第１の色空間における基準非線形色を得るために前記第１の色空間における前記基準線形色に前記第１のトランスファ関数を適用すること（Ｓ５４）と、
前記第２の色空間における第１の基準非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間における第２の基準非線形クロマ成分値を得るために、前記第１の色空間における前記基準非線形色に前記第１の色変換を適用すること（Ｓ５５）と、
前記第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングすること（Ｓ５６）と、
前記第２の色空間における前記第１の基準非線形クロマ成分値と、前記第２の色空間における前記アップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値との間の第１のクロマ差、および、前記第２の色空間における前記第２の基準非線形クロマ成分値と、前記第２の色空間における前記アップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値との間の第２のクロマ差を算出すること（Ｓ５７）と、
サブサンプリングされた第１のクロマ差およびサブサンプリングされた第２のクロマ差を得るために、前記第１のクロマ差および前記第２のクロマ差をサブサンプリングすること（Ｓ５８）と、
前記第２の色空間における更新済みのサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値を得るために、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値に前記サブサンプリングされた第１のクロマ差を、および、前記第２の色空間における更新済みのサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に前記サブサンプリングされた第２のクロマ差を、追加すること（Ｓ５９）と、をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記非線形輝度成分値を導出すること（Ｓ４）は、前記第２の色空間における前記更新済みのサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、前記第２の色空間における前記更新済みのサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、前記画素の前記第２の色空間における前記非線形輝度成分値を導出すること（Ｓ１１）を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ピクチャ内の画素を前処理するためのデバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）であって、
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために前記第１の色空間における前記画素の線形色をサブサンプリングするように構成され、
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、前記第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するように構成され、
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するように構成され、および、
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、前記画素の前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するように構成され、前記画素の色は、前記第２の色空間における、前記非線形輝度成分値、前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表され、
前記デバイスは、第３の色空間における元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を最小化する前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することによって、前記非線形輝度成分値を導出するように構成され、前記第３の色空間における前記線形輝度成分値は、前記第２の色空間における前記非線形輝度成分値、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に基づいて決定される、デバイス。
【請求項１２】
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、前記第１の色空間における前記画素の前記線形色に基づいて前記第３の色空間における前記画素の前記元の線形輝度成分値を決定するように構成される、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、前記第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および前記第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングするように構成され、
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、前記第１の色空間における非線形色を得るために、前記第２の色空間における候補の非線形輝度成分値、前記第２の色空間における前記アップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間における前記アップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に第２の色変換を適用するように構成され、
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、前記第１の色空間における線形色を得るために前記第１の色空間における前記非線形色に第２のトランスファ関数を適用するように構成され、
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、前記第３の色空間における線形輝度成分値を得るために前記第１の色空間における前記線形色に第３の色変換を適用するように構成され、
前記デバイス（１００Ａ、１００Ｂ、１１０）は、前記第３の色空間における前記元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における前記線形輝度成分値との比較に基づいて前記非線形輝度成分値を導出するように構成される、請求項１１または１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
ピクチャ内の画素を前処理するためのデバイス（１２０）であって、
第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために前記第１の色空間における前記画素の線形色をサブサンプリングするための決定部（１２１）と、
前記第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するための、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および前記第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するための画素プロセッサ（１２２）と、
前記画素の前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するためのコンバータ（１２４）と、を含み、
前記画素の色は、前記第２の色空間における、前記非線形輝度成分値、前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表され、
前記非線形輝度成分値を導出することは、第３の色空間における元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を最小化する前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することを含み、前記第３の色空間における前記線形輝度成分値は、前記第２の色空間における前記非線形輝度成分値、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に基づいて決定される、デバイス。
【請求項１５】
ピクチャ内の画素を符号化するためのデバイス（１２０）であって、
第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために前記第１の色空間における前記画素の線形色をサブサンプリングするための決定部（１２１）と、
前記第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するための、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および前記第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するための画素プロセッサ（１２２）と、
前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、前記画素の前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するためのコンバータ（１２４）と、
前記非線形輝度成分値、前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を符号化するためのエンコーダ（１２３）と、を含み、
前記非線形輝度成分値を導出することは、第３の色空間における前記元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を最小化する前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することを含み、前記第３の色空間における前記線形輝度成分値は、前記第２の色空間における前記非線形輝度成分値、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に基づいて決定される、デバイス。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載のデバイス（１００、１１０、１２０）を含むユーザ機器（５、２００）であって、ビデオデータを受信しかつ処理するように構成されるデバイスまたは装置である、ユーザ機器。
【請求項１７】
プロセッサ（２１０）によって実行されたとき、前記プロセッサ（２１０）に、
第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために前記第１の色空間における画素の線形色をサブサンプリングさせ、
前記第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用させ、
第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および前記第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、前記第１の色空間における前記サブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用させ、および、
前記画素の前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出させる、命令を含み、
前記画素の色は、前記第２の色空間における、前記非線形輝度成分値、前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表され、
前記非線形輝度成分値を導出することは、第３の色空間における元の線形輝度成分値と前記第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を最小化する前記第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することを含み、前記第３の色空間における前記線形輝度成分値は、前記第２の色空間における前記非線形輝度成分値、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、前記第２の色空間における前記サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に基づいて決定される、コンピュータプログラム（２４０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、一般的に、ピクチャ内の画素の前処理および符号化に関し、特に、画素のクロミナンス値を改善する前処理および符号化に関する。
【背景技術】
【０００２】
非常に非線形のトランスファ関数、４：２：０または４：２：２サブサンプリング、および非一定輝度順序の組み合わせは、飽和色における極度のアーティファクトを引き起こす。同様の輝度の２つの色の間の変化が、非常に異なる輝度を有する再構成画像をもたらす可能性がある例が［１］に記載されている。この文献において、ビデオを処理する先行技術のやり方は、「アンカー」のやり方を示すが、これは、［２］に説明される、根拠を必要とするＭＰＥＧ（ＭＰＥＧ  ｃａｌｌ  ｆｏｒ  ｅｖｉｄｅｎｃｅ）におけるアンカーを作成するために使用されたからである。
【０００３】
アンカー処理の連鎖を使用することによる問題は、輝度が不正確になることの他に、クロミナンスもまた不正確になり得ることである。これは、クロマサンプルＣｂ’およびＣｒ’がＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’空間においてサブサンプリングされることに起因する。このこと、すなわち、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’色空間の非線形性が暗色に有利になることに問題がある。これは所望される結果ではなく、クロマサンプルＣｂ’およびＣｒ’がこれで始めるには不正確となることを暗示する。
【０００４】
サブサンプリングの最初の部分はフィルタリングであり、フィルタリングは一種の平均化であるため、２つの色を平均化するときに何が起こるかを見ることで十分である。Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’よりも、Ｒ’Ｇ’Ｂ’色空間またはドメインにおける平均化を行うときに何が起こるかを見ることは容易であるため、最初に、これらの２つのドメインにおける平均化が結局同じものになることを証明することになる。これを行うために、最初に、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’が、例えば、ＢＴ．７０９Ｒ’Ｇ’Ｂ’からＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’の変換行列によって示されるように、単なるＲ’Ｇ’Ｂ’の線形結合であることに留意されたい。
Ｙ’＝０．２１２６００＊Ｒ’＋０．７１５２００＊Ｇ’＋０．０７２２０＊Ｂ’
Ｃｂ’＝−０．１１４５７２＊Ｒ’−０．３８５４２８＊Ｇ’＋０．５０００００＊Ｂ’
Ｃｒ’＝０．５０００００＊Ｒ’−０．４５４１５３＊Ｇ’−０．０４５８４７＊Ｂ’
（式１）
【０００５】
よって、ベクトルｑがＲ’Ｇ’Ｂ’における色、つまり、ｑ＝（ｑ１，ｑ２，ｑ３）＝（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）を成立させ、ベクトルｐが（Ｙ’，Ｃｂ’，Ｃｒ’）における同じ色、つまり、ｐ＝（ｐ１，ｐ２，ｐ３）＝（Ｙ’，Ｃｂ’，Ｃｒ’）を成立させる場合、ｐ＝Ｍｑであり、式中Ｍは上の行列である。同様に、ｑ＝Ｍ−１ｐである。平均化を望むＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’における２つのベクトル、ｐ１およびｐ２があると仮定する。ここで、最初にＲ’Ｇ’Ｂ’にした後、平均化を行い、その後戻って、ｐ１およびｐ２の正に同じ平均化を直接行うことが示される。ｑ１＝Ｍ−１ｐ１、およびｑ２＝Ｍ−１ｐ２を使用することによってＲ’Ｇ’Ｂ’にする。
【０００６】
Ｒ’Ｇ’Ｂ’空間における平均はｑａ＝１／２（ｑ１＋ｑ２）であるが、これは、ｑａ＝１／２（ｑ１＋ｑ２）＝１／２（Ｍ−１ｐ１＋Ｍ−１ｐ２）＝Ｍ−１１／２（ｐ１＋ｐ２）に等しい。
【０００７】
Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’に戻って、Ｍによる乗算、ｐａ＝Ｍｑａ＝ＭＭ−１１／２（ｐ１＋ｐ２）＝１／２（ｐ１＋ｐ２）を行うが、これは、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’において直接平均化した場合に捕えることになるのと同じことである。ここで、Ｒ’Ｇ’Ｂ’におけるサブサンプリングが暗色に有利であることを示すだけでよい。
【０００８】
２つのＲＧＢ色（１０００，２００，０）および（１０，２００，０）を検討する。第１の色は全くの赤であり、第２の色は全くの緑である。しかしながら、第１の色は第２の色よりもかなり明るい。ぼやけて１つになるように離れて見た場合、１／２［（１０００，２００，０）＋（１０，２００，０）］＝（５０５，２００，０）であるため、正味の効果は赤味がかかった画素となり、これは、緑というよりはより赤になる。しかしながら、Ｒ’Ｇ’Ｂ’において、２つの色は（０．７５１８，０．５７９１，０）および（０．２９９７，０．５７９１，０）の値を捕える。これらの平均は、１／２［（０．７５１８，０．５７９１，０）＋（０．２９９７，０．５７９１，０）］＝（０．５２５８，０．５７９１，０）となり、これは、ＲＧＢに転換し戻したとき、（１１９，２００，０）になる。よって、Ｒ’Ｇ’Ｂ’ドメインにおいて平均化されたときに生じる色は、赤のほぼ２倍緑になる。よって、緑である暗色（１０，２００，０）は、平均に対して過度に大きな影響を与えた。
【０００９】
これが実際にはどのように見えるかを理解するために、以下の線形ＲＧＢ色を含有するたった２×２画素の小さな画像を検討する。
0006582062.tif 000002
【００１０】
これはハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）画像であるため、これを本書などのローダイナミックレンジ媒体で示すことは難しい。しかしながら、次の関数を適用することによって、いくつかのローダイナミックレンジ（ＬＤＲ）またはスタンダードダイナミックレンジ（ＳＤＲ）の露光を行うことができる。
ＬＤＲ＿ｒｅｄ＝ｃｌａｍｐ（０，２５５＊（ＨＤＲ＿ｒｅｄ＊２ｃ）ｇａｍ，２５５）
【００１１】
式中、ｃは−３から１になり、ｇａｍ＝０．４５、およびｃｌａｍｐ（ａ，ｔ，ｂ）は確実に値ｔが［ａ，ｂ］の間にあるようにする。これは、ＨＤＲ画像のＬＤＲ−「露光」と呼ぶことができる。
【００１２】
ＨＤＲ画素はかなり暗く、最高係数は４０００のうち３．４１であるため、最も暗い露光がここでは最も該当する。左上の画素は赤味がかかっており、周りの画素は黒に見える。より明るい露光においてのみ、暗い画素が実際には少し緑がかっているのを見ることが可能である。
【００１３】
しかしながら、次のアンカー処理の連鎖を行って、ＲＧＢからＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’に転換し再び戻すと、結果として生じるＨＤＲ画像は以下になる。
0006582062.tif 000003
【００１４】
ここでの問題は、左上の画素の赤味が消えており、グレー／白の画素と置き換えられていることである。この理由は、非線形Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’ドメインにおける平均化は暗色に有利であり、これによって結果として生じる画素を過度に緑色にしてしまうことである。さらにまた、３つの緑の画素およびただ１つの赤の画素があるため、結果、未だより緑色にしてしまうことになる。この結果は元のものにあまり類似していない。
【００１５】
よって、非常に非線形のトランスファ関数、クロマサブサンプリング、および非一定輝度順序の組み合わせに基づいている従来の処理の連鎖を使用するときのクロミナンスの不正確に関する改善が必要とされている。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の目的は、視覚的アーティファクトを抑制するために画素の前処理を行うことである。
【００１７】
これらのおよび他の目的は、本明細書に開示される実施形態によって満たされる。
【００１８】
実施形態の一態様は、ピクチャ内の画素を前処理する方法に関する。この方法は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングすることを含む。方法は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用することも含む。方法は、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用することをさらに含む。方法は、さらには、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することを含む。そして、画素の色は、第２の色空間における、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、およびサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表される。
【００１９】
実施形態の別の態様は、ピクチャ内の画素を前処理するためのデバイスに関する。デバイスは、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングするように構成される。デバイスはまた、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するように構成される。デバイスは、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するようにさらに構成される。デバイスは、さらには、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するように構成される。画素の色は、第２の色空間における、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表される。
【００２０】
さらなる態様は、ピクチャ内の画素を前処理するためのデバイスに関する。デバイスは、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングするための決定部を含む。デバイスは、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用する、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するための画素プロセッサも含む。デバイスは、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するためのコンバータをさらに含む。画素の色は、第２の色空間における、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表される。
【００２１】
実施形態のさらに別の態様は、ピクチャ内の画素を符号化するためのデバイスに関する。デバイスは、プロセッサと、プロセッサによって実行可能な命令を含むメモリとを含む。プロセッサは、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングするように動作可能である。プロセッサはまた、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するように動作可能である。プロセッサは、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するようにさらに動作可能である。プロセッサは、さらには、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するように動作可能である。プロセッサはまた、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、およびサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を符号化するように動作可能である。
【００２２】
実施形態のさらに別の態様は、ピクチャ内の画素を符号化するためのデバイスに関する。デバイスは、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングするための決定部を含む。デバイスは、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用する、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するための画素プロセッサも含む。デバイスは、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するためのコンバータをさらに含む。デバイスは、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を符号化するためのエンコーダをさらに含む。
【００２３】
実施形態のさらに別の態様は、プロセッサによって実行されたとき、プロセッサに、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングさせる命令を含むコンピュータプログラムに関する。プロセッサにはまた、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用させる。プロセッサには、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換をさらに適用させる。プロセッサには、さらには、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出させる。画素の色は、第２の色空間における、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表される。
【００２４】
関連の態様は、上記に従ってコンピュータプログラムを含むキャリアを規定する。キャリアは、電子信号、光信号、電磁信号、磁気信号、電気信号、無線信号、マイクロ波信号、または、コンピュータ可読記憶媒体のうちの１つである。
【００２５】
実施形態のさらなる態様は、ピクチャ内の画素の符号化バージョンを表す信号に関する。符号化バージョンは、第２の色フォーマットにおけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値の符号化バージョンと、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値の符号化バージョンと、上記に従って導出された、第２の色フォーマットにおける非線形輝度成分値の符号化バージョンとを含む。
【００２６】
本実施形態は、そうでない場合にクロマサブサンプリングと組み合わせた非線形トランスファ関数の使用によって生じ得るアーティファクトを抑制する画素の前処理および符号化を提供する。主観的には、クロミナンスの品質改善は、非圧縮ビデオに対しても明確に可視である。
【００２７】
実施形態は、これらのさらなる目的および利点と共に、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって最も良く理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】一実施形態による、画素の前処理方法を示すフローチャートである。
【図２】一実施形態による、図１に示される方法の追加の任意選択のステップを示すフローチャートである。
【図３】一実施形態による、図２に示される方法の追加の任意選択のステップを示すフローチャートである。
【図４】図２における導出ステップを実施する一実施形態を示すフローチャートである。
【図５】図２における導出ステップを実施する別の実施形態を示すフローチャートである。
【図６】一実施形態による、図１に示される方法の追加の任意選択のステップを示すフローチャートである。
【図７】一実施形態による、図１に示される方法の追加の任意選択のステップを示すフローチャートである。
【図８】一実施形態による、画素を符号化する方法を形成するための、図１に示される方法の追加のステップを示すフローチャートである。
【図９】１つの実施形態による方法のフローチャートである。
【図１０】線形ＲＧＢにおけるサブサンプリングによってＣｂ’およびＣｒ’を得る、およびＡｊｕｓｔｙを使用することによってＹ’を得る一実施形態を示す図である。
【図１１】強度に対して不変の表現におけるクロマアップサンプリングによる基準を作成する一実施形態を示す図である。
【図１２】Ｃｂ’およびＣｒ’の反復改良の一実施形態を示す図である。
【図１３Ａ】一実施形態によるデバイスのハードウェア実装形態の概略図である。
【図１３Ｂ】一実施形態によるコンバータのハードウェア実装形態の概略図である。
【図１４】プロセッサおよびメモリによる実施形態によるデバイスの実装形態の概略図である。
【図１５】一実施形態によるユーザ機器の概略図である。
【図１６】関数モジュールを用いる実施形態による、デバイスの実装形態の概略図である。
【図１７】複数のネットワークデバイスの中の実施形態の分散された実装形態を概略的に示す図である。
【図１８】一実施形態による、１つまたは複数のクラウドベースのネットワークデバイスを有する無線通信システムの一例の概略図である。
【図１９】補正されたＹ’を導出する一実施形態を示す図である。
【図２０】種々の色領域において種々の線形化があり得ることを示す図である。
【図２１】コントラスト感度のＢａｒｔｅｎ曲線を示す図である。
【図２２】Ｒｅｃ７０９の色域とＢＴ．２０２０の色域との比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図面全体を通して、同様の要素または対応する要素については同じ参照番号が使用される。
【００３０】
本実施形態は、一般的に、ピクチャ内の画素の前処理および符号化に関し、特に、画素のクロミナンス値を改善する前処理および符号化に関する。
【００３１】
従来の圧縮の連鎖は、典型的には０〜１０，０００ｃｄ／ｍ２の入来する線形ＲＧＢ光の画素を逆トランスファ関数に与えることを伴い、これによって、０〜１の新しい画素値が生じる。この後に、画素に対して色変換が行われ、これによって、輝度成分（Ｙ’）および２つのクロマ成分（Ｃｂ’，Ｃｒ’）が生じる。その後、２つのクロマ成分は、４：２：０または４：２：２など、サブサンプリングされる。展開後、４：２：０または４：２：２のシーケンスは、逆色変換される４：４：４にアップサンプリングされ、最終的に、トランスファ関数によってモニタ上で出力できる線形光の画素に戻される。
【００３２】
非常に非線形のトランスファ関数、クロマサブサンプリング、および非一定輝度順序の組み合わせは、特に飽和色について、ビデオデータに対して極度のアーティファクトを引き起こす。
【００３３】
実施形態による画素の前処理は、アーティファクトの強い影響を抑制するまたは少なくとも低減するために使用可能であり、それによって、入来する画素の「真の」色により近い色が生じる。
【００３４】
色空間または色ドメインは、色モデルの色成分の組み合わせから生じる色のタイプおよび数である。色モデルは、色が数のタプル、すなわち色成分として表され得る様式を描写する抽象構成である。色成分は、成分のタイプ、例えば色相、およびその単位、例えば度またはパーセンテージ、または、スケールのタイプ、例えば線形または非線形、および、色の深さまたはビット深さと呼ばれる値のその意図される数などのいくつかの際立った特徴を有する。
【００３５】
ピクチャおよびビデオにおける画素に対して通常使用される、非限定的であるが例示的な色空間は、赤、緑、青（ＲＧＢ）色空間、輝度、クロマ青、およびクロマ赤（ＹＣｂＣｒ、時にはＹ’ＣｂＣｒ、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’、ＹＣＢＣＲ、Ｙ’ＣＢＣＲ、またはＹ’ＣＢ’ＣＲ’と表記される）の色空間、ならびに輝度およびクロミナンス（ＸＹＺ）色空間を含む。
【００３６】
本書では、以下の専門用語が使用されることになる。
【００３７】
ＲＧＢ：それぞれの値がｃｄ／ｍ２に比例する（「光子数」）、線形ＲＧＢ値。
【００３８】
ＸＹＺ：それぞれの値がＲＧＢの線形結合である、線形ＸＹＺ値。Ｙは「輝度」と呼ばれ、おおざっぱに言うと、目には「明るさ」として感知されるものを良好に反映する。
【００３９】
ｐｑ（Ｙ）：非線形関数ｐｑ（Ｙ）が線形輝度Ｙに適用されている、非線形表現。ｐｑ（Ｙ）はＹ’と混同されるべきではない。ｐｑ（．）はＢａｒｔｅｎ曲線に類似しているため、ｐｑ（Ｙ）における小ステップは感知された輝度における小ステップに相当する。
【００４０】
Ｒ’Ｇ’Ｂ’：非線形ＲＧＢ値。Ｒ’＝ｐｑ（Ｒ）、Ｇ’＝ｐｑ（Ｇ）、Ｂ’＝ｐｑ（Ｂ）であり、ｐｑ（．）は非線形関数である。非線形関数の例は知覚量子化器（ＰＱ）トランスファ関数である。
【００４１】
Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’：それぞれの値がＲ’、Ｇ’、およびＢ’の線形結合である、非線形表現。Ｙ’は「輝度」と呼ばれ、Ｃｂ’およびＣｒ’は「クロマ」と総称される。これは、Ｙ’があるクロミナンスも含有し、Ｃｂ’およびＣｒ’がある輝度も含有するため、Ｙ’を輝度と区別するものとする。
【００４２】
ＩＣｔＣｐ：ＨＤＲおよび広色域（ＷＣＧ）イメージに対して設計される色の表現であり、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’の代案として意図される。Ｉは強度を表し、輝度情報の表現であるのに対して、ＣｔＣｐはクロマ情報を保持する。
【００４３】
ｘｙ：これは、ｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）によって「明るさ」に対して正規化されているため、クロミナンスの非線形表現である。単色レーザは、強度が何であろうとｘｙにおいて同じ座標を常に有することになる。これは、ｘｙがクロミナンスの良好な尺度であることを意味する。
【００４４】
ｕ’ｖ’：ｘｙの非線形関数である、クロミナンスの非線形表現。より知覚的に一様であると思われ、ｕ’ｖ’における小ステップはどのクロミナンスにあるかにかかわらず、等しく感知可能になることを意味する。ｘｙに関してだけ、単色レーザは、どんな強度であろうと、同じｕ’ｖ’座標を常に有することになる。
【００４５】
ｐｑ（Ｙ）ｘｙ：ｐｑ（Ｙ）が輝度全てを含有し、ｘｙがクロミナンス全てを含有する色の表現。ｐｑ（Ｙ）からＹを抽出することが可能であり、Ｙ、ｘ、およびｙから、ＲＧＢに変換されることが可能であるＸＹＺを抽出することが可能である。
【００４６】
図１は、ピクチャ内の画素を前処理する方法を示す図である。方法は、ステップＳ１において、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングすることを含む。次のステップＳ２は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数（ＴＦ：ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を適用することを含む。方法はステップＳ３に続くが、このステップは、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換（ＣＴ：ｃｏｌｏｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を適用することを含む。方法は、ステップＳ４において、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することをさらに含む。画素の色は、第２の色空間における、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表される。
【００４７】
図１の前処理は、ＨＤＲまたはＷＣＧビデオシーケンスを含む複数のピクチャを含むビデオシーケンスのピクチャといったピクチャ内の少なくとも１つの画素に適用される。一実施形態では、前処理は、図１における線Ｌ１によって概略的に示される、ピクチャ内の画素全てといった、複数の、すなわち少なくとも２つの画素に適用可能である。
【００４８】
図１に示されるような前処理は、それによって、第１の色空間における線形色から、第２の色空間における少なくとも１つのサブサンプリングされた非線形クロマ成分値がもたらされる。先行技術の前処理とは明らかに対照的に、本実施形態は、線形色をサブサンプリングすることを伴う、すなわち、線形色ドメインにおいて行われる。非線形色の生成は、次いで、サブサンプリング後に行われる、すなわち、第１のトランスファ関数はサブサンプリングされた線形色に適用される。
【００４９】
先行技術は代わりに、最初に、非線形色を得るために線形色にトランスファ関数を適用する。色変換はその後、非線形色に適用された後、サブサンプリングが行われる。
【００５０】
一実施形態では、第１の色空間はＲＧＢ色空間であり、線形色は、それによって、本明細書ではＲＯＧＯＢＯと表記されるＲＧＢ色である。初期の色は、サブサンプリングされないまたは元のフォーマット、すなわち４：４：４フォーマットにある。このＲＯＧＯＢＯ４：４：４色は、次いで、ステップＳ１においてサブサンプリングされてサブサンプリングされたＲＧＢ色、すなわちＲＧＢ２：２：２色を捕えるのが好ましい。ステップＳ２は、サブサンプリングされた非線形色Ｒ’Ｇ’Ｂ’２：２：２を得るためにＲＧＢ２：２：２色に第１のトランスファ関数を適用することを含む。「’」は、赤、緑、および青色成分が非線形色成分であることを指示するために使用される。一実施形態では、第１のトランスファ関数は付録Ａに示される式Ａ１におけるトランスファ関数の逆関数である。線形色の値を非線形色の値に転換するために従来より採用される他のトランスファ関数も使用可能である。結果として生じるサブサンプリングされた非線形色Ｒ’Ｇ’Ｂ’２：２：２は次いで、第１の色変換を使用して、Ｒ’Ｇ’Ｂ’色空間から第２の色空間に色変換される。この第２の色空間はＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’色空間であるのが好ましく、第１の色変換は、式１において特定される、かつＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．７０９に規定されるような色変換とすることができ、これは、高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）に対して主に使用される。使用可能である別の色変換は以下の式２において、かつＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．６０１に規定されるように示され、これは、標準画質テレビ（ＳＤＴＶ）に対して主に使用される。
Ｙ’＝０．２９９０００Ｒ’＋０．５８７０００Ｇ’＋０．１１４０００Ｂ’
Ｃｂ’＝−０．１６８７３６Ｒ’−０．３３１２６４Ｇ’＋０．５０００００Ｂ’
Ｃｒ’＝０．５０００００Ｒ’−０．４１８６８８Ｇ’−０．０８１３１２Ｂ’
（式２）
【００５１】
式２は一般的に、ＢＴ．７０９におけるＲＧＢを検討するときに使用される。ＲＧＢがＢＴ．２０２０から生じるときの対応する式は以下に提示される。
Ｙ’＝０．２６２７００Ｒ’＋０．６７８０００Ｇ’＋０．０５９３００Ｂ’
Ｃｂ’＝−０．１３９６３０Ｒ’−０．３６０３７０Ｇ’＋０．５０００００Ｂ’
Ｃｒ’＝０．５０００００Ｒ’−０．４５９７８６Ｇ’−０．０４０２１４Ｂ’
（式３）
【００５２】
第１の色変換によってＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’２：２：２色がもたらされる。一実施形態では、ＹＣｂＣｒ色空間における、サブサンプリングされた非線形輝度成分値Ｙ’、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値Ｃｂ’、およびサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値Ｃｒ’全ては、ステップＳ３において得られる。代替的な実施形態では、サブサンプリングされた非線形クロマ成分値Ｃｂ’、Ｃｒ’のみがステップＳ３において算出され、それによって、基本的に、上の式１〜３における輝度成分Ｙに関連している第１行を省略する。このようなアプローチでは、ステップＳ３は、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用することを含む。さらなる実施形態は、非線形クロマ成分値のうちの１つ、すなわち、Ｃｂ’またはＣｒ’を算出することのみを含む。このような実施形態では、式１〜３の色変換における第２行または第３行における算出のみがステップＳ３において行われる。
【００５３】
ステップＳ３における前処理の結果は、Ｃｂ’値、Ｃｒ’値、またはＣｂ’値およびＣｒ’値など、第２の色空間における少なくとも１つのサブサンプリングされた非線形クロマ成分値である。
【００５４】
実施形態は、それによって、ビデオシーケンスなど、ピクチャの画素を処理するとき、サブサンプリングされたクロマ値またはサンプルＣｂ’およびＣｒ’に想到する新規のやり方を提案する。
【００５５】
本明細書においてアンカーの連鎖と表記される先行技術の前処理は、Ｃｂ’およびＣｒ’値を導出するために下記のプロセスを使用する。
【００５６】
ＲＧＢ４：４：４  →  （第１のトランスファ関数）  →  Ｒ’Ｇ’Ｂ’４：４：４（第１の色変換）  →  Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：４：４  →  （Ｃｂ’およびＣｒ’のサブサンプリング）  →  Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：２：０
【００５７】
この場合、４：４：４の全ての色成分に対するフル解像度から、４：２：０の垂直方向および水平方向両方におけるクロマ成分のサブサンプリングまでのサブサンプリングが、前処理の連鎖の最終ステップにおいて行われる。
【００５８】
一実施形態によると、下記の前処理の連鎖が提案される。
【００５９】
ＲＧＢ４：４：４  →  （ＲＧＢのサブサンプリング）  →  ＲＧＢ２：２：２  →  （第１のトランスファ関数）  →  Ｒ’Ｇ’Ｂ’２：２：２  →  （第１の色変換）  →  Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’２：２：２
【００６０】
この場合、サブサンプリングは、代わりに、前処理の連鎖の最初の部分であり、線形ドメインにおいて行われる。ここで、３つのサンプル全てが、垂直方向および水平方向、すなわち、ｘ次元およびｙ次元両方におけるハーフ解像度であることを指示するために、２：２：２という用語が使用されている。このように、最終ステップにおけるＹ’成分が２：２：２フォーマット、すなわち、両方の方向におけるハーフ解像度であるため、フル解像度の非線形輝度Ｙ’成分を捕えない。
【００６１】
一実施形態では、ステップＳ１は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために垂直方向および水平方向両方において第１の色空間における線形色をサブサンプリングすることを含む。このようなアプローチによって、第２の色フォーマットにおけるフル解像度の非線形輝度成分によって、４：２：０フォーマットにおけるＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’色がもたらされる。別の実施形態では、ステップＳ１は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために水平方向または垂直方向といった１つの方向のみにおいて第１の色空間における線形色をサブサンプリングすることを含む。この実施形態は、代わりに、第２の色フォーマットにおけるフル解像度の非線形輝度成分によって、４：２：２：フォーマットにおけるＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’色がもたらされる。
【００６２】
ステップＳ１におけるサブサンプリングは、既知のサブサンプリング技法に従って行われることが可能である。例えば、フィルタリング演算または最近傍演算が使用可能である。実施形態に従って使用できるサブサンプリング技法の一例は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ、ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１１、Ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ｍｏｖｉｎｇ  ｐｉｃｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  ａｕｄｉｏ、ＭＰＥＧ２０１３／Ｍ３５２５５、２０１４年１０月、ストラスブール、フランスのＦｒａｎｃｏｉｓらの「Ａｂｏｕｔ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ＢＴ．２０２０  ｃｏｎｔａｉｎｅｒ  ｆｏｒ  ＢＴ．７０９  ｃｏｎｔｅｎｔ」の文献［１］における、セクションＢ．１．５．５、「Ｃｈｒｏｍａ  ｄｏｗｎｓａｍｐｌｉｎｇ  ｆｒｏｍ  ４：４：４  ｔｏ  ４：２：０」に開示されている。
【００６３】
フル解像度の非線形輝度成分値Ｙ’は、図１のステップＳ４においてさまざまな実施形態に従って導出可能である。第１の実施形態では、非線形輝度成分値Ｙ’は、第１の色空間における非線形色を得るために、第１の色空間における線形色に第１のトランスファ関数を適用する追加のステップによって導出される。第１の色変換は次いで、第２の色空間における非線形輝度成分値を得るために第１の色空間における非線形色に適用される。
【００６４】
この実施形態は、それによって、次のステップを伴う。
【００６５】
ＲＧＢ４：４：４  →  （第１のトランスファ関数）  →  Ｒ’Ｇ’Ｂ’４：４：４  →  （第１の色変換）  →  Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：４：４
【００６６】
第１の色変換は、４：４：４フォーマットにおける、非線形輝度成分値Ｙ’だけでなく非線形クロマ成分値Ｃｂ’、Ｃｒ’も全て、算出するために適用可能である。しかしながら、図１における方法ステップＳ１〜Ｓ３に従ってサブサンプリングされた非線形クロマ成分値Ｃｂ’、Ｃｒ’が得られるため、非線形輝度成分値Ｙ’だけが必要とされる。これは算出を行うこと、すなわち、式１〜３における第１行のみに対応する。
Ｙ’＝０．２１２６００Ｒ’＋０．７１５２００Ｇ’＋０．０７２２００Ｂ’、または
Ｙ’＝０．２９９０００Ｒ’＋０．５８７０００Ｇ’＋０．１１４０００Ｂ’、または
Ｙ’＝０．２６２７００Ｒ’＋０．６７８０００Ｇ’＋０．０５９３００Ｂ’
【００６７】
上記に従って、この実施形態において得られた（フル解像度）の非線形輝度成分値Ｙ’は次いで、画素の色の表現である、４：２：０または４：２：２フォーマットの表現Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’を捕えるために、ステップＳ１〜Ｓ３に従って、サブサンプリングされた非線形クロマ成分値Ｃｂ’、Ｃｒ’と組み合わせ可能である。
【００６８】
一実施形態では、図１に示されるような前処理方法は、サブサンプリングされた非線形クロマ成分値Ｃｂ’、Ｃｒ’のうちの１つを導出するために使用される。このような場合、２つのサブサンプリングされた非線形クロマ成分値のうちのもう１つは、先行技術のアンカー処理から得られ得る。
【００６９】
別の実施形態では、フル解像度の非線形輝度成分値Ｙ’は本明細書においてＡｊｕｓｔｙと表記され、かつ、以下におよび付録Ａにおいてさらに説明される方法に従って導出される。
【００７０】
簡単に言えば、Ａｊｕｓｔｙ方法は、図２におけるステップＳ１１を参照すると、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することを含む。
【００７１】
一実施形態では、上で述べられる第３の色空間はＸＹＺ色空間である。したがって、第３の色空間における画素の線形輝度は、この実施形態ではＹ成分である。
【００７２】
一実施形態では、方法は、図２に示されるような追加ステップＳ１０を含む。このステップＳ１０は、第１の色空間における画素の線形色に基づいて第３の色空間における画素の元の線形輝度成分値を決定することを含む。
【００７３】
よって、非線形輝度成分値を導出することは、第１の色空間における画素の線形色に基づいて第３の色空間における画素の元の線形輝度成分値の決定を伴う。この元の線形輝度成分値は、好ましくは、画素の真の輝度、すなわち、任意のサブサンプリング、トランスファ関数および色変換の適用の前の画素の元の輝度を反映する。この元の線形輝度成分値は、第１の色空間における画素の線形色に基づいて決定される。一実施形態では、第１の色空間における画素のこの線形色は、画素の、入来する元の色である。特定の実施形態では、入来する元の色は、先に述べたＲＯＧＯＢＯであり、元の線形輝度成分はＹＯと表記される。
【００７４】
よって、元の線形輝度は、多くの種々なやり方で算出可能な目標輝度である。この元の線形輝度は、ピクチャを撮るまたはビデオ録画するカメラにおける、またはディスプレイのパネルにおけるセンサの実際の輝度に直接必ずしも対応しなくてもよい。
【００７５】
第３の色空間における元の線形輝度成分値は、あらかじめ決定されるまたはあらかじめ算出される形態で、好ましくはＹＯ値である元の線形輝度成分値として前処理および符号化機能に対して得られることが可能である。これは、第１の色空間における線形色に基づく、元の線形輝度成分値の決定が既に行われており、前処理および符号化機能にはその決定の結果のみが提供されることを意味する。
【００７６】
代替的な実施形態では、実施形態の前処理は、ＲＧＢがＢＴ．２０２０から生じるときの式４、またはＲＧＢがＢＴ．７０９から生じるときの式５における色変換といった、ＲＧＢからＸＹＺへの色変換が好ましい、第３の色変換を使用する、ステップＳ１０における元の線形輝度成分値の決定または算出を含む。
Ｘ＝０．６３６９５８Ｒ＋０．１４４６１７Ｇ＋０．１６８８８１Ｂ
Ｙ＝０．２６２７００Ｒ＋０．６７７９９８Ｇ＋０．０５９３０２Ｂ
Ｚ＝０．００００００Ｒ＋０．０２８０７３Ｇ＋１．０６０９８５Ｂ        （式４）
Ｘ＝０．４１２３９１Ｒ＋０．３５７５８４Ｇ＋０．１８０４８１Ｂ
Ｙ＝０．２１２６３９Ｒ＋０．７１５１６９Ｇ＋０．０７２１９２Ｂ
Ｚ＝０．０１９３３１Ｒ＋０．１１９１９５Ｇ＋０．９５０５３２Ｂ        （式５）
【００７７】
実際、第１の色空間（ＲＯＧＯＢＯ）における線形色から元の線形輝度値（ＹＯ）を得るために算出される必要があるのは、式４または５における第２行のみであり、つまり、ＹＯ＝０．２６２７００ＲＯ＋０．６７７９９８ＧＯ＋０．０５９３０２ＢＯまたはＹＯ＝０．２１２６３９ＲＯ＋０．７１５１６９ＧＯ＋０．０７２１９２ＢＯである。
【００７８】
次いで、第２の色空間における非線形輝度成分値は、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の非線形クロマ成分値、ならびに、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、ステップＳ１１において画素に対して導出される。故に、一実施形態では、ＹＣｂＣｒ色空間における非線形輝度成分Ｙ’は、ＹＣｂＣｒ色空間におけるＣｂ’およびＣｒ’成分、ならびに、ＸＹＺ色空間におけるＹＯ成分の関数、すなわち、Ｙ’＝ｆ（Ｃｂ’，Ｃｒ’，ＹＯ）である。次に、ＹＯ成分は、ＲＧＢ色空間における画素のＲＯＧＯＢＯ色に基づいて決定される、すなわち、ＹＯ＝ｇ（ＲＯ，ＧＯ，ＢＯ）になる。したがって、Ｙ’＝ｆ（Ｃｂ’，Ｃｒ’，ｇ（ＲＯ，ＧＯ，ＢＯ））である。
【００７９】
前処理された画素は、次いで、導出された非線形輝度成分（Ｙ’）、および、第２の色空間における２つサブサンプリングされた非線形クロマ成分（Ｃｂ’，Ｃｒ’）、すなわち、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’によって表される。よって、タプルＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’は、前処理された画素の色を、好ましくは４：２：０または４：２：２フォーマットで、すなわち、サブサンプリングされない輝度成分を除くサブサンプリングされたクロマ成分で表す。
【００８０】
一実施形態では、図２のステップＳ１１は、第２の色空間における非線形輝度成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に基づいて決定される、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を最小化する第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することを含む。
【００８１】
故に、この実施形態では、ステップＳ１１は、第３の色空間（ＸＹＺ）における、元の線形輝度成分値（ＹＯ）と線形輝度成分値（Ｙ）との間の差異を最小化する第２の色空間（ＹＣｂＣｒ）における非線形輝度成分値（Ｙ’）を見つけることを伴う。第３の色空間（ＸＹＺ）における線形輝度成分値（Ｙ）は、次に、第２の色空間（ＹＣｂＣｒ）における、非線形輝度成分値（Ｙ’）および２つのサブサンプリングされた非線形クロマ成分値（Ｃｂ’Ｃｒ’）に基づいて得られる。
【００８２】
よって、この実施形態は、差異｜ＹＯ−Ｙ｜または（ＹＯ−Ｙ）２を最小化するＹ’成分値を見つけることを伴う。この場合、Ｙ＝ｈ（Ｙ’，Ｃｂ’，Ｃｒ’）であり、ｈ（．）はＹがＹ’、Ｃｂ’、およびＣｒ’に基づいて決定されることを規定する。
【００８３】
代替的であるが関連の実施形態では、ステップＳ１１は、第３の色空間における元の輝度成分値の関数と第３の色空間における線形輝度成分値の関数との間の差異を最小化する第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することを伴う。第３の色空間におけるこの線形輝度成分値は、第２の色空間における非線形輝度成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に基づいて決定される。
【００８４】
よって、この実施形態は、差異｜ｋ（ＹＯ）−ｋ（Ｙ）｜または（ｋ（ＹＯ）−ｋ（Ｙ））２を最小化するＹ’成分値を見つけることを伴う。式中、Ｙ＝ｈ（Ｙ’，Ｃｂ’，Ｃｒ’）である。
【００８５】
関数（ｋ（．））は、付録Ａに示されるような式Ａ１におけるトランスファ関数の逆関数といった逆トランスファ関数であるのが好ましい。
【００８６】
図３は、図２に示される方法の追加の任意選択のステップを示すフローチャートである。これらのステップは、ピクチャ内の画素の最適な非線形輝度成分値を導出するための追加の処理を示す。方法は、図１におけるステップＳ３から続く。方法は、ステップＳ２０における、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を捕えるために、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングすることによって、続行する。次のステップＳ２１は、第１の色空間における非線形色を捕えるために、第２の色空間における候補の線形輝度成分値、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に第２の色変換を適用することを含む。次のステップＳ２２は、第１の色空間における非線形色を捕えるために第２の色空間における非線形色に第２のトランスファ関数を適用することを含む。最終的に、第３の色変換は、ステップＳ２３において、第３の色空間における線形輝度成分値を捕えるために第１の色空間における線形色に適用される。方法はその後、図２におけるステップＳ１１に続き、このステップは、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との比較に基づいて非線形輝度成分値を導出することを含む。
【００８７】
よって、一実施形態では、４：２：０または４：２：２フォーマットのサブサンプリングされたＣｂ’およびＣｒ’成分値は、初めに４：４：４フォーマットにアップサンプリングされる。ステップＳ２０におけるアップサンプリングは、既知のアップサンプリング技法に従って行われることが可能である。例えば、アップサンプリングは、双線形フィルタまたはより長いフィルタを使用することによって行うことができる。実施形態に従って使用可能であるアップサンプリング技法の一例は、文献［１］における、セクションＢ．１．５．６、「Ｃｈｒｏｍａ  ｕｐｓａｍｐｌｉｎｇ  ｆｒｏｍ  ４：２：０  ｔｏ  ４：４：４（Ｙ’ＣｂＣｒドメイン）」に開示されている。
【００８８】
これらの２つのアップサンプリングされたＣｂ’およびＣｒ’成分値は、次いで、色変換などの非線形Ｒ’Ｇ’Ｂ’色を捕えるために、候補のＹ’成分値と共に、第２の色変換に入力される。
Ｒ’＝Ｙ’＋ａ１３Ｃｒ’
Ｇ’＝Ｙ’−ａ２２ｂ’−ａ２３Ｃｒ’
Ｂ’＝Ｙ’＋ａ３２Ｃｂ’
【００８９】
Ｒｅｃ．７０９の色空間については、ａ１３＝１．５７４８０、ａ２２＝０．１８７３２、ａ２３＝０．４６８１２、ａ３２＝１．８５５６０であり、ＢＴ．２０２０の色空間については、ａ１３＝１．４７４６０、ａ２２＝０．１６４５５、ａ２３＝０．５７１３５、ａ３２＝１．８８１４０である。
【００９０】
一般的に、Ｒ’、Ｇ’、およびＢ’は、間隔［０，１］内の値を仮定できる。したがって、第２の色変換は、Ｒ’成分に対するＲ’＝ｃｌｉｐ（Ｙ’＋ａ１３Ｃｒ’ ，０，１）などのクランプまたはクリップ演算を含むこともできる。この場合、ｃｌｉｐ（ｘ，ａ，ｂ）は、ｘ＜ａである場合はａに等しく、ｘ＞ｂである場合はｂに等しく、その他の場合はｘに等しい。
【００９１】
このＲ’Ｇ’Ｂ’色は次いで、線形ＲＧＢ色を捕えるために、付録Ａにおけるトランスファ関数［１］といった第２のトランスファ関数に入力される。このＲＧＢ色は次いで、式４または５における色変換など、第３の色変換を使用して、ＲＧＢ色空間からＸＹＺ色空間に変換される。
【００９２】
第３の色変換から出力された線形輝度成分Ｙ値は、次いで、ステップＳ１１における画素の元の線形輝度成分ＹＯ値と比較される。
【００９３】
一実施形態では、図２のステップＳ１１は、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を低減する、第２の色空間における候補の非線形輝度成分値を選択することを含む。
【００９４】
よって、ステップＳ１１は、好ましくは、元の線形輝度成分値とステップＳ２３において得られた線形輝度成分値との間の差異の少なくとも低減をもたらす、第２の色空間における候補の非線形輝度成分値を選択することを含む。特定の実施形態では、ステップＳ１１は、第３の色空間における、元の線形輝度成分値と線形輝度成分値との間の差異を最小化する、第２の色空間における候補の非線形輝度成分値を選択することを含む。
【００９５】
この差異は、前述されるように、｜ＹＯ−Ｙ｜または（ＹＯ−Ｙ）２として表すことが可能である。この場合、Ｙは図３のステップＳ２３で得られる。
【００９６】
代替的ではあるが関連の実施形態では、ステップＳ１１は、第３の色空間における元の輝度成分値の関数と第３の色空間における線形輝度成分値の関数との間の差異を、低減する、好ましくは最小化する、第２の色空間における候補の非線形輝度成分値を選択すること、すなわち、差異｜ｋ（ＹＯ−）−ｋ（Ｙ）｜または（ｋ’−ｋ（Ｙ））２を最小化する候補のＹ’成分値を選択することを伴う。
【００９７】
一実施形態では、図３におけるステップＳ２１〜Ｓ２３は、第２の色空間における種々な候補の非線形輝度成分値に対して行われ、これは線Ｌ２によって概略的に示される。このような場合、ステップＳ１１は、好ましくは、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間の最小差異、または、第３の色空間における元の線形輝度成分値の関数と第３の色空間における線形輝度成分値の関数との間の最小差異を生じさせる、第２の色空間における種々な候補の非線形輝度成分値の中から候補の非線形輝度成分値を選択することを含む。
【００９８】
これは、ステップＳ２１〜Ｓ２３のループが複数回行われ、かつ、ステップＳ２１における種々な候補のＹ’成分値を使用することを意味する。後に、ＹＯとＹとの間またはｋ（ＹＯ）とｋ（Ｙ）との間の最小差異をもたらす候補のＹ’成分値は選択され、かつ、画素の色表現としてのサブサンプリングされたＣｂ’およびＣｒ’成分値と共に使用される。
【００９９】
続く実施形態では、第３の色空間における元の線形輝度成分値（ＹＯ）と第３の色空間における線形輝度成分値（Ｙ）との間の差異に関してより詳細に説明される。これらの実施形態はまた、第３の色空間における元の線形輝度成分値（ｋ（ＹＯ））の関数と第３の色空間における線形輝度成分値（ｋ（Ｙ））の関数との間の差異を包含する。関数は、本明細書に先に述べられるように、付録Ａにおける式Ａ１におけるトランスファ関数の逆関数といったトランスファ関数の逆関数であるのが好ましい。
【０１００】
複数の候補のＹ’成分値の中からの最適な候補のＹ’成分値の選択は、本明細書にさらに説明されるようにさまざまな実施形態に従って行うことが可能である。
【０１０１】
第１の実施形態は二分探索を行うことを伴う。それ故に、この実施形態では、方法は、図４におけるステップＳ２４を参照すると、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を最小化する第２の色空間における候補の非線形輝度成分値を選択するために二分探索を行うことを含む。
【０１０２】
二分探索は、最適な候補の非線形輝度成分値を見つけるために使用可能である効率的な技法である。一般的に、二分探索アルゴリズムは、第３の色空間における元の輝度成分値と、第２の色空間における可能な候補の非線形輝度成分値の分類されたアレイの中間要素を使用して得られる第３の色空間における線形輝度成分値とを比較することによって始める。第３の色空間における線形輝度成分値が第３の色空間における元の線形輝度成分値に等しい、または、既定量未満で、第３の色空間における元の線形輝度成分値と異なっている場合、中間要素の位置に戻され、この探索を終える。線形輝度成分値が元の線形輝度成分値を上回る場合、この探索は該アレイの下半分について続行する、または、線形輝度成分値が元の線形輝度成分値を下回る場合、この探索は該アレイの上半分について続行する。このプロセスは、要素の半分を削除すること、および、生じる線形輝度成分値と元の線形輝度成分値とを、その間の差異がゼロになるまで、またはアレイ全体が探索されるまで、すなわち、１以外の全ての要素が削除されるまで比較することを続行する。これは、ｌｏｇ２（Ｎ）ステップのみに保証され、この場合、Ｎはアレイにおける可能な候補の非線形輝度成分値の数である。例えば、候補の非線形輝度成分値が［０，１０２３］のアレイから選択可能であると仮定する。すると、Ｎ＝１０２４であり、ｌｏｇ２（１０２４）＝１０である。
【０１０３】
一実施形態では、二分探索は、探索間隔の中ほどで第２の色空間における候補の非線形輝度成分値に対して図３におけるステップＳ２１〜Ｓ２３を行うことによって行われる。その後、探索間隔の中ほどにおける候補の非線形輝度成分値は、第３の色空間における元の輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異がゼロに等しい場合に選択される。その他の場合、すなわち、差異がゼロに等しくない場合、方法は、上で使用される探索間隔と比較するとサイズが半分の探索間隔を選択すること、および、第３の色空間における線形輝度成分値が第３の色空間における元の線形輝度成分値より大きい場合、上で使用される候補の非線形輝度成分値で終了すること、または、上で使用される探索間隔と比較するとサイズが半分の探索間隔を選択すること、および、第３の色空間における線形輝度成分値が第３の色空間における元の線形輝度成分値より小さい場合、上で使用される候補の非線形輝度成分値で開始することによって続行する。
【０１０４】
ループＬ２を伴うステップは、その後、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異がゼロに等しくなる、もしくは少なくとも規定された閾値より小さくなる、探索間隔がこれ以上半分にすることができなくなる、ループが既定回数繰り返されている、または探査間隔があらかじめ定められた間隔のサイズに到達している、すなわち、探索間隔があらかじめ定められた間隔のサイズより小さくなる、または等しくなるまで、繰り返される。
【０１０５】
探索間隔の選択は、一般的に、上で使用される探索間隔と比較すると、サイズがおよそ半分の探索間隔を選択することを伴う。例えば、探索間隔が値１００、１０１、１０２、１０３を含有する場合、「中央値」として１０１または１０２のどちらかを選定することができ、これによって、［１００，１０１］（探索間隔の真の半減）もしくは［１０１，１０３］（探索間隔のほぼ半減）の「半減した」探索間隔、または、［１００，１０２］（探索間隔のほぼ半減）もしくは［１０２，１０３］（探索間隔の真の半減）の「半減した」探索間隔が生じる。
【０１０６】
別の実施形態は非線形輝度成分値の選択を最適化問題と見なすことであり、Ｙ’に対する誤差Ｅ＝（ＹＯ−Ｙ）２またはＥ＝｜ＹＯ−Ｙ｜を最小化する。これは、例えば、Ｙ’に対するＥの勾配を算出すること、すなわち、ｄＥ／ｄＹ’による、勾配降下によって行うことができ、勾配の反対方向に少量Ｙ’を更新すること、すなわち、式中、αは小定数として、Ｙ’ｎ＋１＝Ｙ’ｎ−α（ｄＥ／ｄＹ’）が可能である。
【０１０７】
勾配降下は低速になり得るため、二階微分値ｄ２Ｅ／ｄＹ’２を算出するまたは概算する二次最適化アルゴリズムを使用するより迅速なやり方を取ることができる。ガウス−ニュートンはかかるアルゴリズムの一例である。
【０１０８】
さらなる実施形態は、非線形輝度成分値を選択するとき、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を使用することを伴う。このようなＬＵＴは、例えば、Ｃｂ’、Ｃｒ’、およびＹＯ成分値のあらゆる可能な組み合わせに対する最良のＹ’成分値を含むことができる。例えば、Ｃｂ’およびＣｒ’成分が１０ビットまで量子化され、かつ、ＹＯ成分も１０ビットまで量子化されると仮定する。さらに、ＬＵＴは、２１０×２１０×２１０異なるＹ’成分値を含有するものとする。これは、２３０のＹ’成分値と同等である。各このようなＹ’成分値が２バイトである場合、ＬＵＴは２３１バイトまたは２Ｇｂを有することになる。
【０１０９】
より小さいＬＵＴを使用することも可能とすることができる。例えば、ＹＯ、Ｃｂ’、およびＣｒ’成分をより小さいサイズ、例えば６ビットに量子化可能とすることができる。さらに、ＬＵＴは、２１８Ｙ’成分値、または５１２ｋｂに等しい２１９バイトとなる。
【０１１０】
ＹＯ成分は線形であるため、該成分をただ量子化することは非効率である場合がある。むしろ、最適なＹ’成分を捕えるためにＬＵＴへの入力としてＣｂ’およびＣｒ’と共にＹＯの関数を使用することがより良い場合がある。該関数は、好ましくは、ＹＯ成分の非線形表現を出力し、例えば、付録Ａにおけるトランスファ関数［１］の逆関数などの逆トランスファ関数（ＴＦ−１（．））とすることができる。最適なＹ’成分値は、その後、Ｙ’＝ＬＵＴ（Ｃｂ’，Ｃｒ’，ＴＦ−１（ＹＯ））としてＬＵＴから導出される。
【０１１１】
図５は、ＬＵＴを使用するときの、図２におけるステップＳ１１の一実施形態を示すフローチャートである。方法は、図１のステップＳ３から続行する。次のステップＳ３０は、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を捕えるために、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングすることを含む。
【０１１２】
次のステップＳ３１は、ルックアップテーブルへの入力として、第３の色空間における元の非線形輝度成分値、またはこの非線形バージョン、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、またはこの量子化バージョンを使用して、ルックアップテーブルから第２の色空間における非線形輝度成分値を検索することを含む。
【０１１３】
一実施形態では、方法は、第３の色空間における元の非線形輝度成分値を捕えるために第３の色空間における元の線形輝度成分値に第１の逆トランスファ関数を適用することも含む。方法は次いで、図５におけるステップＳ３１に続行する。この実施形態では、ステップＳ３１は、ルックアップテーブルへの入力として、第３の色空間における元の非線形輝度成分値、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、またはこの量子化バージョンを使用して、ルックアップテーブルから第２の色空間における非線形成分値を検索することを含む。
【０１１４】
一実施形態では、ルックアップテーブルは、第３の色空間における元の非線形輝度成分値、またはこの非線形バージョン、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、またはこの量子化バージョンの各組み合わせに対して、第２の色空間における最適な非線形輝度成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に基づいて決定される、第３の色空間における元の非線形輝度成分値と第３の色空間における非線形輝度成分値との間の差異を最小化する、第２の色空間における最適な非線形輝度成分値を含む。
【０１１５】
図３におけるステップＳ２０および図５におけるステップＳ３０で行われる際の、第２の色空間における非線形クロマ成分値のアップサンプリングは、好ましくは、第２の色空間における非線形輝度成分値と同じ数のサンプルに、非線形クロマ成分値をアップサンプリングする。
【０１１６】
非線形輝度成分値Ｙ’を導出するＡｊｕｓｔｙ方法は、一実施形態において、下記の前処理ステップを伴う。
【０１１７】
ＲＧＢ４：４：４  →  （第３の色変換）  →  ＸＹＺ４：４：４  →  Ｙ４：４：４――＋―→  Ｙ’＝Ａｊｕｓｔｙ（Ｙ４：４：４，Ｃｂ’Ｃｒ’４：４：４）
【０１１８】
Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’２：２：２  →  Ｃｂ’Ｃｒ’２：２：２  →  （アップサンプリング）  →  Ｃｂ’Ｃｒ’４：４：４――／
【０１１９】
この場合、Ｙ４：４：４はＸＹＺ４：４：４の輝度成分であり、Ｃｂ’Ｃｒ’４：４：４はＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’のアップサンプリングされたクロマ成分である。要するに、目標輝度Ｙ４：４：４は、最初に、ＲＧＢ４：４：４からＸＹＺ４：４：４に転換後、Ｙ４：４：４を使用することによって見出される。次いで、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’２：２：２から４：４：４のフォーマットをアップサンプリングし、かつＣｂ’Ｃｒ’４：４：４を使用することによってＣｂ’Ｃｒ’４：４：４が得られる。最終的に、上述され、かつ付録Ａにさらに示されるＡｊｕｓｔｙ方法は、最良のＹ’４：４：４を見出すためにＹ４：４：４およびＣｂ’Ｃｒ’４：４：４に対して使用される。
【０１２０】
図１０は、線形ＲＧＢにおけるサブサンプリングを行うことによってＣｂ’およびＣｒ’を得る、およびＡｊｕｓｔｙを使用することによってＹ’を得る一実施形態を示す。前処理への入力は、高解像度の画像またはピクチャ、すなわち、ＨＤＲまたはＷＣＧピクチャといった、線形ＲＧＢ（４：４：４フォーマット）における画像またはピクチャである。図１０、また図１１および図１２において、例示の目的で２×２画素もしくはサンプルの画像またはピクチャが使用されているが、実際の画像またはピクチャは当然ながらよりもっと大きい。図１０〜図１２に示される実施形態は、組み合わせてまたは別個に使用可能である。
【０１２１】
図１０に示される第１の実施形態は、Ｙ’およびＣｂ’Ｃｒ’の良好な値を見出すために使用される前処理を示す。第１のステップは、サブサンプリングされたＲＧＢ画像を得る（Ｂ）ためにＲＧＢ画像をサブサンプリングする（Ａ）ことである。この例では、サブサンプリングはｘ次元およびｙ次元両方におけるものである。次に、最初に非線形トランスファ関数ＴＦ（．）を適用してＲ’Ｇ’Ｂ’を得た（Ｃ）後、これをＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’に転換してＣｂ’Ｃｒ’を保有する（Ｄ）ことによって、Ｃｂ’Ｃｒ’係数の第１のバージョンが作成される。そのとき、正しく低い解像度、すなわち２：２：２フォーマットのＣｂ’Ｃｒ’がある。
【０１２２】
正しい、高解像度、すなわち４：４：４フォーマットのＹ’も捕えるために、それぞれの画素に対する基準線形輝度Ｙを必要とし、これを、フル解像度ＲＧＢ入力（Ａ）からＸＹＺに転換し、かつＹを保有する（Ｅ）ことによって捕える。また、Ｃｂ’Ｃｒ’のアップサンプリングを行う（Ｆ）。ここで、Ｙ’を捕える（Ｇ）ためにＹ（Ｅ）およびＣｂ’Ｃｒ’（Ｆ）に対してＡｊｕｓｔｙを使用することができる。そのとき、出力はＣｂ’Ｃｒ’（Ｄ）およびＹ’（Ｇ）である。
【０１２３】
２×２画素の画像による説明的な例において、それぞれの画素は、それ自体が導出した、４：４：４フォーマットの非線形輝度成分値Ｙ１〜Ｙ４を有するが、サブサンプリングされる、２：２：２フォーマットの非線形クロマ成分値Ｃｂ’Ｃｒ’は、ｘ次元およびｙ次元両方におけるサブサンプリングによって、２×２画素に対して導出されることに留意されたい。
【０１２４】
Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：２：０または４：２：２表現に想到すると、上記をさらに改善することが可能である。その理由は、フル解像度ではないそれぞれのＣｂ’および／またはＣｒ’値がいくつかのＹ’値に使用されることになることである。しかしながら、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’空間の非線形性質によって、Ｙ’成分を変更することは画素の輝度だけでなくクロミナンスにも影響しない。１つのＹ’値だけで正しいクロミナンス、すなわち、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’２：２：２からのＹ’が与えられることになり、このＹ’値からずれる場合、クロミナンスはわずかにシフトすることになる。いくつかの画素はＹ’２：２：２値より大きくなり、それらの画素ではクロミナンスは１つの向きにシフトされることになる。いくつかの他の画素は、Ｙ’２：２：２値より小さくなり、それらのクロミナンスは反対の向きにシフトされることになる。伴う非線形性によって、これらのシフトは、打ち消せない場合がある。従って、Ｃｂ’および／またはＣｒ’を、集約したクロミナンスがシフトした向きとは反対の向きに補正することは有利である場合がある。
【０１２５】
図６は、このような改良を伴う追加のステップを示すフローチャートである。方法は、図１におけるステップＳ３から続く。次のステップＳ４０は、画素の高解像度の非線形輝度成分値による、第２の色空間における低解像度の非線形輝度成分値の置き換えを防ぐために、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを改良することを含む。方法はその後、図１におけるステップＳ４に続く。
【０１２６】
サブサンプリングされたＣｂ’および／またはＣｒ’値の改良は、さまざまな実施形態に従って行われることが可能であり、これらはさらに本明細書において説明される。
【０１２７】
図７は、このような改良の例を示すフローチャートである。方法は、図１のステップＳ３からステップＳ５０へ続く。このステップＳ５０は、第３の色空間における線形輝度成分値を得るために第１の色空間における線形色に第３の色変換を適用することを含む。第４の色変換は、ステップＳ５１において、第４の色空間におけるクロミナンスのサブサンプリングされた非線形表現を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に適用される。第４の色空間におけるクロミナンスのサブサンプリングされた非線形表現は、ステップＳ５２において、第４の色空間におけるクロミナンスのアップサンプリングされた非線形表現を得るためにアップサンプリングされる。下記のステップＳ５３は、第１の色空間における基準線形色を得るために、第３の色空間における線形輝度成分値、および第４の色空間におけるクロミナンスのアップサンプリングされた非線形表現に第５の色変換を適用することを含む。次のステップＳ５４は、第１の色空間における基準非線形色を得るために第１の色空間における基準線形色に第１のトランスファ関数を適用することを含む。第１の色変換は、ステップＳ５５において、第２の色空間における第１の基準非線形クロマ成分値、および第２の色空間における第２の基準非線形クロマ成分値を得るために、第１の色空間における基準非線形色に適用される。次のステップＳ５６は、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングすることを含む。第１のクロマ差は、ステップＳ５７において、第２の色空間における第１の基準非線形クロマ成分値と、第２の空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値との間で算出される。ステップＳ５７は、第２の色空間における第２の基準非線形クロマ成分値と、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値との間の第２のクロマ差を算出することも含む。第１のクロマ差および第２のクロマ差は次いで、サブサンプリングされた第１のクロマ差およびサブサンプリングされた第２のクロマ差を得るためにサブサンプリングされる。サブサンプリングされた第１のクロマ差は、第２の色空間における更新済みのサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値を得るために、ステップＳ５９において、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値に追加される。対応して、サブサンプリングされた第２のクロマ差は、第２の色空間における更新済みのサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に追加される。
【０１２８】
上述された改良において、Ｃｂ’値およびＣｒ’値は両方共、ステップＳ５０〜Ｓ５９に従って改良されている。代替的な実施形態では、Ｃｂ’値のみまたはＣｒ’値のみが改良される。このような場合、ステップＳ５５〜Ｓ５９などにおいて、第１の非線形クロマ成分値および第２の非線形クロマ成分値のうちの１つのみが使用される必要がある。
【０１２９】
一実施形態では、方法は、図２におけるステップＳ１１に続く。この実施形態では、ステップＳ１１は、第２の色空間におけるサブサンプリングされた更新済みの第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた更新済みの第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出することを含む。
【０１３０】
それ故に、この実施形態では、更新済みのＣｂ’Ｃｒ’値は、Ａｊｕｓｔｙ方法において入力されることで、非線形クロマ成分値だけでなく、非線形輝度成分値も改善する。
【０１３１】
このアプローチは、図１１および図１２においてさらに開示される。
【０１３２】
この実施形態において、第１の実施形態からのＣｂ’Ｃｒ’値は、図１０を参照すると、強度に対して不変の表現におけるアップサンプリングから導出されるＣｂ’Ｃｒ’値と、第１の実施形態からのアップサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’値との間の差異によって更新される。更新済みのＣｂ’Ｃｒ’値は次いで、線形輝度Ｙと共に使用されて、Ａｊｕｓｔｙ方法を使用して新しいＹ’値を導出する。
【０１３３】
図１１は、強度に対して不変の表現におけるクロマアップサンプリングによる基準を作成する一実施形態を示す。
【０１３４】
Ｃｂ’Ｃｒ’値を改善するために、最初に、いくつかの基準を作成する必要がある。線形ＲＧＢ入力（Ａ’）で開始するが、これは図１０における（Ａ）と同じである。第１の基準は、単なるフル解像度の線形輝度Ｙであり、これは、ＲＧＢ（Ａ’）をＸＹＺに転換し、ＸＺを捨てて、Ｙを保有する（Ｆ’）ことによって得られる。これは図１０における（Ｅ）と同じである。これによって、第１の基準またはＹ基準が与えられる。
【０１３５】
その後、ＲＧＢ４：４：４（Ａ’）からＲＧＢ２：２：２（Ｂ’）にサブサンプリングするが、これは図１０における（Ｂ）と同じである。次のステップは、ＲＧＢ（Ｂ’）からＸＹＺに、次いでｘｙｚに転換し、ｚを捨てて、ｘｙを保有する（Ｃ’）ことである。ｘｙ値はその後、アップサンプリングされ、かつＹｘｙを形成する（Ｄ’）ためにＹと組み合わせられる（Ｆ’）。それぞれのＹｘｙ値（Ｄ’）は次いで、好ましくは、ＸＹＺに転換し戻された後、Ｒ’Ｇ’Ｂ’に、最後にＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’に転換される（Ｅ’）ことによって、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’に転換される。これは第２の基準またはＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’基準である。
【０１３６】
図１２は次いで、図１１からの基準を使用してＣｂ’およびＣｒ’の反復改良の一実施形態を示す。
【０１３７】
Ｃｂ’Ｃｒ’データ（Ｈ）について挙げる。最初の反復の場合、これは図１０における（Ｄ）と同じである。反復ｋの場合、これは、反復ｋ−１の（Ｍ）と同じである。アップサンプリングして（Ｈ）を捕える（Ｉ）。
【０１３８】
Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’基準を捕える（Ｊ）が、これは図１１における（Ｅ’）と同じであり、Ｙ’を捨てて、それぞれの画素に対してＣｂ’およびＣｒ’を保有する。次いで、（Ｉ）からのＣｂ’およびＣｒ’を減じて、それぞれの画素における差異ΔＣｂ’Ｃｒ’である（Ｋ）を得る。（Ｋ）における差分信号は次いで、サブサンプリング（Ｌ）された後、（Ｈ）におけるＣｂ’Ｃｒ’信号に追加されて、Ｃｂ’Ｃｒ’の更新バージョンがもたらされる（Ｍ）。
【０１３９】
そのとき、正しい解像度のＹ’だけを必要とする。これを、Ｃｂ’Ｃｒ’（Ｍ）をより高い解像度（Ｎ）にアップサンプリングすることによって行う。アップサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’（Ｎ）は、図１１からのＹ基準（Ｆ’）と共に、Ａｊｕｓｔｙ方法によって使用されてＹ’を生じさせる（Ｏ）。出力はそのとき、Ｃｂ’Ｃｒ’（Ｍ）およびＹ’（Ｏ）になる。
【０１４０】
「ＲＧＢをＸＹＺに転換してＹを保有する」というとき、３つの成分全てを転換することが必要でなく、１つだけを保有することが多いことは留意されるべきである。典型的には、これらのケースでは、保有することを望む成分１つのみを算出することが可能である。ＸＹＺからのＹであり、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’からのＹ’ではないことを意味することを強調するように書き込むこのやり方が使用されている。
【０１４１】
一実施形態では、それによって、図７におけるステップＳ５０は、ＸＹＺ色空間におけるＹの４：４：４成分値を得るために、ＲＧＢの４：４：４色に第３の色変換を適用することを含む。ステップＳ５１は、ＲＧＢの２：２：２色に第４の色変換を適用してＲＧＢ２：２：２からＸＹＺ２：２：２にした後、ｘｙｚ２：２：２にして、ｘｙｚ色空間におけるクロミナンスのサブサンプリングされた非線形表現としてｘｙ２：２：２を保有することを含む。ｘｙ２：２：２表現は、ステップＳ５２においてｘｙ４：４：４を捕えるためにアップサンプリングされる。第５の色変換は、ＹｘｙからＸＹＺへの色変換およびＸＹＺからＲＧＢへの色変換によって、ＲＧＢの４：４：４基準色を得るために、ステップＳ５３において、Ｆ’からのＹの４：４：４成分値およびＤ’からのｘｙの４：４：４成分値に適用される。よって、第５の色変換は、ＹｘｙからＸＹＺへの色変換およびＸＹＺからＲＧＢへの色変換から成ると見なされることが可能である。第１のトランスファ関数はその後、Ｒ’Ｇ’Ｂ’の４：４：４基準色を得るために、ステップＳ５４において、ＲＧＢの４：４：４基準色に適用される。第１の色変換（ＲＧＢからＹＣｂＣｒへの色変換）は次いで、ステップＳ５５において、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’基準色４：４：４を捕えるために、Ｒ’Ｇ’Ｂ’の４：４：４基準色に適用される。
【０１４２】
サブサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’２：２：２値は、ステップＳ５６において、アップサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’４：４：４値にアップサンプリングされ、ステップＳ５５からのＣｂ’Ｃｒ’４：４：４基準値と共に使用されて、ステップＳ５７においてΔＣｂ’Ｃｒ’４：４：４差を算出する。ΔＣｂ’Ｃｒ’４：４：４差は、ΔＣｂ’Ｃｒ’２：２：２にサブサンプリングされ、サブサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’２：２：２値に追加されて、更新済みのＣｂ’Ｃｒ’２：２：２値を捕える。これらは次いで、Ａｊｕｓｔｙ方法に対する入力としてＹの４：４：４基準と共に、アップサンプリングされかつ使用されてよい。
【０１４３】
代替的な実施形態では、「Ｙ’およびＣｂ’Ｃｒ’に対する良好な値を見出す」ことは、アンカー処理の連鎖：ＲＧＢ４：４：４  →  Ｒ’Ｇ’Ｂ’４：４：４  →  Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：４：４  →  （サブサンプリング）  →  Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：２：０によって置き換えられる。そして、新しい基準Ｙは、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：２：０  →  （Ｃｂ’およびＣｒ’をアップサンプリングする）  →  Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：４：４  →  Ｒ’Ｇ’Ｂ’４：４：４  →  ＲＧＢ４：４：４  →  ＸＹＺ４：４：４  →  Ｙ４：４：４を行うことによるそれぞれの反復で作成されなければならない。このＹは、その後、（Ｆ’）の代わりに図１１における（Ｄ’）において使用される。これでは、良好な輝度となるような作成は行われないが、例えば、複雑な理由で、アンカー処理の連鎖を開始時にそのままにしておきたいときのある特定の状況下では良好である可能性がある。
【０１４４】
任意の目標画像またはピクチャが使用可能であることは明確である。上記において、最初にＲＧＢでサブサンプリングされた後、ｘｙに転換されたクロミナンスを、ＸＹＺに転換されたサブサンプリングされないＲＧＢから生じる輝度Ｙと共に有する目標画像またはピクチャが使用される。しかしながら、別の目標画像またはピクチャを使用することは等しく簡易であると思われる。例として、最初に画像またはピクチャをＲＧＢからＸＹＺに転換してからｘｙに転換後、これをサブサンプリングしてサブサンプリングされたｘｙを捕えたい場合がある。これは、同じ輝度Ｙと組み合わせ可能である。この詳細な実施形態は、明るさにかかわらずクロミナンスを維持したかったら良好であると思われる。また、他の目標画像が使用可能である。
【０１４５】
別の実施形態では、上記の実施形態におけるサブサンプリングは、人間の視覚に従って、表現空間における誤差を低減するように最適化される適応フィルタから成る。
【０１４６】
別の実施形態では、Ｃｂ’およびＣｒ’のうちの１つまたはその両方は、元の表現または色空間におけるより良い表現、または、人間の視覚に従った表現空間を捕えるように修正される。この修正は、Ｃｂ’またはＣｒ’値＋１または−１で修正後、Ｃｂ’およびＣｒ’の修正された値および修正されない値をアップサンプリングする反復テスト、Ｒ’Ｇ’Ｂ’への転換、非線形トランスファ関数の適用、および、人間の視覚に従った表現または色空間への転換によって行われ得る。修正されたＣｂ’／Ｃｒ’値が、Ｃｂ’に対するＺおよびＣｒ’に対するＸと同様の（輝度ではない）クロマ特有の色成分表現空間における空間域に対する絶対誤差または２乗誤差が少ない場合、修正が選択される。空間域はアップサンプリングフィルタのサイズに関連している。双線形フィルタが４：２：０から４：４：４へのＣｂ’またはＣｒ’改良をアップサンプリングするために使用される場合、その空間域のサイズは、水平方向に３、垂直方向に４になる。４タップフィルタがアップサンプリングに使用される場合、該空間域のサイズは、水平方向に７、垂直方向に８になる。誤差はまた、修正された値が４：４：４における３×４または７×８の近傍サンプルのそれぞれにどのように影響し得るかによって重み付け可能である、または、ただ単に、該空間域の中央部分（３×２）を含むことができる。
【０１４７】
別の実施形態では、Ｃｂ’またはＣｒ’改良の大きさは、修正されるべきサンプルまたは画素の周りの中央の３×２の区域におけるＡｊｕｓｔｙ方法の平均値の大きさに初期化される。Ｃｂ’またはＣｒ’改良の標示は、Ｃｂ’に対するＺおよびＣｒ’に対するＸと同様の（輝度ではない）クロマ特有の色成分表現空間における改良前の誤差平均から標示を取り出すことによって導出される。よって、Ｃｂ’改良の初期値は、Ｃｂ’＋標示（誤差）＊ａｂｓ（平均（Ａｊｕｓｔｙ前のＹ’−Ａｊｕｓｔｙ後のＹ’）／Ｎ）である。式中、Ｎは約２である。修正されたＣｂ’によってＣｂ’に対するＺと同様の（輝度ではない）クロマ特有の色成分表現空間における空間域に対する絶対誤差または２乗誤差が少ない場合、修正が選択され、方法がＣｒ’に対して適用される場合、同様に適用される。別の実施形態では、Ｃｂ’またはＣｒ’改良の大きさは、修正されるべきサンプルの周りの中央の３×２の区域における４：４：４のＣｂ’またはＣｒ’の平均値に初期化される。よって、Ｃｂ’改良の初期値は平均（４：４：４のＣｂ’）になる。修正されたＣｂ’によってＣｂ’に対するＺと同様の（輝度ではない）クロマ特有の色成分表現空間における空間域に対する絶対誤差または２乗誤差が少ない場合、修正が選択され、方法がＣｒ’に対して適用される場合、同様に適用される。
【０１４８】
別の実施形態では、Ａｊｕｓｔｙ方法によるＹ’からＹｍｏｄ’への調節は、ＸＹＺにおけるＺと同様のクロマ特有の色成分表現空間における誤差（輝度以外のメトリック）を低減する場合、Ｙ’の方へ１ステップごとに修正されるが、輝度Ｙのいずれの視覚的劣化も引き起こさない。これによって、クロマ特有の色表現空間における性能の改善に加えて、場合によってはまた、Ｙ’を容易に符号化することができる。
【０１４９】
本明細書に説明される実施形態は、クロマ成分が垂直方向および水平方向両方においてサブサンプリングされる場合の、ＲＧＢ４：４：４からＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：２：０への転換について開示している。実施形態の方法は、当然ながら、クロマ成分が水平方向のみにサブサンプリングされた場合に、ＲＧＢ４：４：４から別のサブサンプリングされたＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’フォーマット、例えばＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’４：２：２へ転換するときに等しくうまくいくと思われる。さらに、クロマ成分のうちの１つのみをサブサンプリングすることも可能であると思われる。
【０１５０】
図９は、１つの実施形態による方法のフローチャートを示す。方法は、第１の色表現または空間における少なくとも第１の画素を表現するビットストリームを受信することを含む。次のステップでは、有意である第２の色表現または空間における変動を生じさせ得る人間の目で見ることが難しい向きに画素が変動しているかどうかを究明する。この究明によってこのような有意な変動が生じ得ると結論付けられる場合、画素はこのような変動性を除去するように処理される。方法は、任意選択で、第２の色表現に少なくとも第１の画素を転換することを含む。
【０１５１】
実施形態による画素の前処理は、種々な応用例で、特に、ビデオ符号化を含む種々なビデオ応用例で使用可能である。
【０１５２】
したがって、一実施形態は、ピクチャ内の画素を符号化する方法に関する。方法は、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するために、本明細書に開示されるような実施形態のいずれかに従って画素を前処理することを含む。方法はまた、図８に示されるステップＳ１２において、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を符号化することを含む。
【０１５３】
よって、画素の前処理は、ビデオシーケンスのピクチャを符号化することなどに関連して、ピクチャの画素の符号化中の追加の処理として使用可能である。
【０１５４】
４：２：０または４：２：２フォーマットなどにおける前処理の出力、すなわちＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’は、次いで、Ｈ．２６４ビデオエンコーダ、高効率ビデオエンコーダ（ＨＥＶＣ）、Ｈ．２６５ビデオエンコーダ、または、別のビデオエンコーダなどのビデオエンコーダに入力される。ビデオエンコーダによって行われる符号化は、インター予測、イントラ予測、モード判断、残留変換、および、例えば、コンテキスト適応型二値算術符号化方式（ＣＡＢＡＣ）エンコーダといった、エントロピーエンコーダなどにおいて、変換されかつ量子化された残差の量子化および符号化などの従来のビデオ符号化ステップを含むことができる。
【０１５５】
実施形態を前処理する利点は、ビデオエンコーダまたはピクチャエンコーダにおけるいずれの調節も、または対応するビデオデコーダまたはピクチャデコーダにおけるいずれの調節も行う必要なく、いずれのビデオまたはピクチャ符号化プロセスにも適用可能であることである。明確な対照をなして、前処理は、追加の処理、すなわち、トランスファ関数の適用、色変換の適用、およびクロマサブサンプリングを伴う、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’色への、符号化されるべきピクチャ内の画素のＲＯＧＯＢＯ色といった、元の色の従来の転換の代わりに、入力されたピクチャに適用される前処理として、理解できる。
【０１５６】
ビデオシーケンスなどのピクチャ内の画素の前処理はまた、ビデオ符号化以外の他の応用例で使用可能である。例えば、実施形態は、高精細マルチメディアインターフェース（ＨＤＭＩ）、ディスプレイポート、またはサンダーボルトといった、インターフェース上でビデオを転送する前に適用される前処理として使用可能である。例えば、ＨＤＭＩ２．０ａにおいて、毎秒５０または６０フレーム（ｆｐｓ）で４Ｋ解像度を伝達するただ１つのやり方は、４：２：０または４：２：２のＹＣｂＣｒサブサンプリングを使用することである。ビデオデータが完全なクロマサンプリングフォーマット（４：４：４）である場合、サブサンプリング前処理ステップは、ＨＤＭＩケーブル上でビデオデータを送る前に適用されなければならない。４：２：０または４：２：２のビデオデータは、次いで、さらなる圧縮なくインターフェース上で転送される。実施形態の前処理を適用することによって、ビデオ品質は非線形ドメインにおける従来の４：２：０または４：２：２サブサンプリング、すなわち、Ｃｂ’Ｃｒ’値のサブサンプリングと比較して改善されている。
【０１５７】
前述では、線形色の好ましい例として、ＲＧＢ４：４：４色をＲＧＢ２：２：２色にサブサンプリング後、サブサンプリングされた非線形色の好ましい例として、トランスファ関数を適用してＲ’Ｇ’Ｂ’２：２：２色を得ることに関する実施形態が説明されている。次いで、サブサンプリングされた非線形クロマ成分値および非線形輝度成分値それぞれの好ましい例として、Ｃｂ’および／またはＣｒ’値を得るために色変換が適用され、Ｙ値が導出される。
【０１５８】
しかしながら、実施形態はこれらに限定されない。ＩＣｔＣｐは代替的な色空間であり、ここで、Ｉ値は輝度情報を保持し、ＣｔＣｐ値はクロマ情報を保持する。一実施形態では、ＬＭＳ色空間におけるＬＭＳ値は、式６に従って、ＲＧＢ値および色変換から得られることが可能である。
Ｌ＝（１６８８＊Ｒ＋２１４６＊Ｇ＋２６２＊Ｂ）／４０９６
Ｍ＝（６８３＊Ｒ＋２９５１＊Ｇ＋４６２＊Ｂ）／４０９６
Ｓ＝（９９＊Ｒ＋３０９＊Ｇ＋３６８８＊Ｂ）／４０９６                    （式６）
【０１５９】
ＥＯＴＦＰＱの逆関数といったトランスファ関数は、次いで、非線形Ｌ’Ｍ’Ｓ’値を得るためにＬＭＳ値に適用可能である。最後に、ＩＣｔＣＰ値を得るためにこれらのＬ’Ｍ’Ｓ’値に色変換が適用される。
Ｉ＝０．５＊Ｌ’＋０．５＊Ｍ’
Ｃｔ＝（６６１０＊Ｌ−１３６１３＊Ｍ’＋７００３＊Ｓ’）／４０９６
Ｃｐ＝（１７９３３＊Ｌ’−１７３９０＊Ｍ’−５４３＊Ｓ’）／４０９６    （式７）
【０１６０】
実施形態は次いで、以下に従ってこのケースに適用可能である。第１のアプローチでは、図１のステップＳ１において、画素の線形ＲＧＢ４：４：４色は、サブサンプリングされた線形ＲＧＢ２：２：２色を得るためにサブサンプリングされる。方法はまた、サブサンプリングされた線形ＬＭＳ２：２：２色を得るために、上記の式６などに従って、色変換をサブサンプリングされた線形ＲＧＢ２：２：２色に適用することを含む。ＥＯＴＦＰＱの逆関数といったトランスファ関数は、ステップＳ２において、非線形Ｌ’Ｍ’Ｓ’２：２：２色を得るために線形ＬＭＳ２：２：２色に適用される。上記の式７などの色変換は、ステップＳ３において、サブサンプリングされた非線形クロマ成分値Ｃｔおよび／またはＣｐを得るために非線形Ｌ’Ｍ’Ｓ’２：２：２色に適用される。ステップＳ４において、非線形輝度成分値としてＹ’を使用して先に説明された実施形態と同様の非線形輝度成分値Ｉが導出される。
【０１６１】
代替的なアプローチでは、図１の方法は、ステップＳ１において、画素の線形ＬＭＳ４：４：４色を線形ＬＭＳ２：２：２色にサブサンプリングすることによって開始する。それ故に、この実施形態では、第１の色空間における画素の線形色はＬＭＳ色空間におけるＬＭＳ４：４：４色である。下記のステップＳ２〜Ｓ４は上述されるように行われる。
【０１６２】
実施形態によると、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’に転換する前に線形空間においてサブサンプリングすることによって、アンカープロセスと比較して、シーンにおける真のクロミナンスをより良く反映するクロマサンプルを捕えることができる。しかしながら、連鎖において早期にサブサンプリングすることは、何か他のやり方でＹ’成分を見つけ出す必要があることを意味する。これは、一実施形態において、Ｃｂ’およびＣｒ’を前提として所与の輝度Ｙを適合させるようにＹ’を使用するためにＡｊｕｓｔｙ方法を使用することによって、解決される。
【０１６３】
別の態様では、Ｃｂ’およびＣｒ’サンプルは、低解像度のＹ’成分が高解像度のＹ’成分と置き換えられるときに発生するシフトを防ぐためにさらに改良される。これはさらに色忠実度を改善する。
【０１６４】
さらに別の態様では、Ａｊｕｓｔｙ方法後のＹ’サンプルは、輝度のいずれの視覚的劣化も引き起こさずに、輝度以外の別のメトリックにおける誤差を低減する場合、Ａｊｕｓｔｙ方法前のＹ’値に対して修正される。
【０１６５】
第１の態様によると、第１の解像度の画素ＲＧＢ表現をサブサンプリングされたクロマサンプルＣｂ’およびＣｒ’に転換するための方法が提供される。これは、ｘ次元およびｙ次元両方においてＲＧＢ表現をサブサンプリングすること、および、最初に非線形トランスファ関数ｔｆ（．）を適用してＲ’Ｇ’Ｂ’を得た後、これをＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’に転換することによってＣｂ’Ｃｒ’サンプルの第１のバージョンを作成することによって、達成される。
【０１６６】
したがって、デバイスが、サブサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’成分を捕えるために線形ドメインにおける画素のＲＧＢ表現をサブサンプリングするように構成される、および、デバイスが、Ｙ’成分を捕えるためにＡＪＵＳＴＹ方法を使用するようにさらに構成される場合の、デバイスおよびその方法が提供される。
【０１６７】
任意選択のステップは、次いで、Ｃｂ’Ｃｒ’値を補正してＹ’値をより良く合わせることである。
【０１６８】
実施形態の別の態様は、ピクチャ内の画素を前処理するためのデバイスに関する。デバイスは、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における画素の線形色をサブサンプリングするように構成される。デバイスはまた、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するように構成される。デバイスは、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するようにさらに構成される。デバイスは、さらには、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するように構成される。画素の色は、第２の色空間における、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表される。
【０１６９】
一実施形態では、デバイスは、第１の色空間における非線形色を得るために第１の色空間における線形色空間に第１のトランスファ関数を適用すること、および、非線形輝度成分値を得るために第１の色空間における非線形色空間に第１の色変換を適用することによって、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するように構成される。
【０１７０】
別の実施形態では、デバイスは、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するように構成される。
【０１７１】
一実施形態では、デバイスは、第１の色空間における画素の線形色に基づいて第３の色空間における画素の元の線形輝度成分値を決定するように構成される。
【０１７２】
一実施形態では、デバイスは、第２の色空間における非線形輝度成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に基づいて決定される、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を最小化する第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するように構成される。
【０１７３】
一実施形態では、デバイスは、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングするように構成される。デバイスはまた、第１の色空間における非線形色を得るために、第２の色空間における候補の非線形輝度成分値、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に第２の色変換を適用するように構成される。デバイスは、第１の色空間における線形色を得るために第１の色空間における非線形色に第２のトランスファ関数を適用するようにさらに構成される。デバイスは、さらに、第３の色空間における線形輝度成分値を得るために第１の色空間における線形色に第３の色変換を適用するように構成される。デバイスはまた、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との比較に基づいて非線形輝度成分値を導出するように構成される。
【０１７４】
一実施形態では、デバイスは、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を低減する、第２の色空間における候補の非線形輝度成分値を選択するように構成される。
【０１７５】
一実施形態では、デバイスは、第２の色空間における候補の非線形輝度成分値、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値への第２の色変換の適用と、第１の色空間における非線形色への第２のトランスファ関数の適用と、第２の色空間における種々な候補の非線形輝度成分値のための第１の色空間における線形色への第３の色変換の適用とを行うように構成される。この実施形態では、デバイスはまた、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間に最小の差異を生じさせる、第２の色空間における種々な候補の非線形輝度成分値の中から候補の非線形輝度成分値を選択するように構成される。
【０１７６】
一実施形態では、デバイスは、第３の色空間における元の線形輝度成分値と第３の色空間における線形輝度成分値との間の差異を最小化する第２の色空間における候補の非線形輝度成分値を選択するために二分探索を行うように構成される。
【０１７７】
一実施形態では、デバイスは、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングするように構成される。デバイスはまた、第３の色空間における元の非線形輝度成分値、またはこの非線形バージョン、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、またはこの量子化バージョンに基づいて、ルックアップテーブルから第２の色空間における非線形輝度成分値を検索するように構成される。
【０１７８】
一実施形態では、デバイスは、画素の高解像度の非線形輝度成分値による、第２の色空間における低解像度の非線形輝度成分値の置き換えを防ぐために、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを改良するように構成される。
【０１７９】
一実施形態では、デバイスは、第３の色空間における線形輝度成分値を得るために第１の色空間における線形色に第３の色変換を適用するように構成される。デバイスはまた、第４の色空間におけるクロミナンスのサブサンプリングされた非線形表現を得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第４の色変換を適用するように構成される。デバイスは、第４の色空間におけるクロミナンスのアップサンプリングされた非線形表現を得るために、第４の色空間におけるクロミナンスのサブサンプリングされた非線形表現をアップサンプリングするようにさらに構成される。デバイスはさらには、第１の色空間における基準線形色を得るために、第３の色空間における線形輝度成分値、および第４の色空間におけるクロミナンスのアップサンプリングされた非線形表現に第５の色変換を適用するように構成される。デバイスはまた、第１の色空間における基準非線形色を得るために第１の色空間における基準線形色に第１のトランスファ関数を適用するように構成される。デバイスは、第２の色空間における第１の基準非線形クロマ成分値、および第２の色空間における第２の基準非線形クロマ成分値を得るために、第１の色空間における基準非線形色に第１の色変換を適用するようにさらに構成される。デバイスはさらには、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値をアップサンプリングするように構成される。デバイスはまた、第２の色空間における第１の基準非線形クロマ成分値と、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値との間の第１のクロマ差、および、第２の色空間における第２の基準非線形クロマ成分値と、第２の色空間におけるアップサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値との間の第２のクロマ差を算出するように構成される。デバイスは、サブサンプリングされた第１のクロマ差およびサブサンプリングされた第２のクロマ差を得るために、第１のクロマ差および第２のクロマ差をサブサンプリングするようにさらに構成される。デバイスはさらには、第２の色空間における更新済みのサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値を得るために、サブサンプリングされた第１のクロマ差を第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値に追加するように、および、第２の色空間における更新済みのサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、サブサンプリングされた第２のクロマ差を第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値に追加するように構成される。
【０１８０】
一実施形態では、デバイスは、第２の色空間におけるサブサンプリングされた更新済みの第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた更新済みの第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するように構成される。
【０１８１】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、実施形態に従って、デバイス１００Ａおよびコンバータ１００Ｂの特定のハードウェア実装形態をそれぞれ示す。一実施形態では、図１３Ａを参照すると、デバイス１００Ａは、サブサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’成分を捕えるために線形ドメインにおける画素のＲＧＢ表現をサブサンプリングするように構成されるサブサンプリング部１０６を含む。デバイス１００Ａはまた、Ｙ’成分を捕えるためにＡｊｕｓｔｙ方法を使用するように構成される画素プロセッサ１０２を含む。
【０１８２】
一実施形態では、デバイス１００Ａはまた、符号化されるべきビデオを受信するように構成される入力部１０４と、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’データを出力するように構成される出力部１０５とを含む。
【０１８３】
入力部１０４は、特に、外部デバイスへの有線接続の場合、一般的な入力部の形態とすることができる。代替的には、入力部１０４は、特に、外部デバイスへの無線接続の場合、受信機またはトランシーバの形態とすることができる。それに応じて、出力部１０５は、特に、外部デバイスへの有線接続の場合、一般的な出力部の形態とすることができる。代替的には、出力部１０５は、特に、外部デバイスへの無線接続の場合、送信機またはトランシーバの形態とすることができる。
【０１８４】
入力部１０４は、好ましくは、出力部１０５に接続される画素プロセッサ１０２に接続されるサブサンプリング部１０６に接続される。出力部は、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’表現をエンコーダに送付することができる。デバイス１００Ａがまた、エンコーダの一部分とすることができる、またはエンコーダ１０７を含むことができることは留意されるべきである。
【０１８５】
図１３Ｂにおいて、デバイスの実装例として示されるコンバータ１００Ｂは、ＲＧＢ色４：４：４をサブサンプリングされたＲＧＢ色２：２：２にサブサンプリングするように、かつ、サブサンプリングされた非線形Ｒ’Ｇ’Ｂ’色２：２：２を捕えるためにサブサンプリングされたＲＧＢ色２：２：２に第１のトランスファ関数を適用するように構成される決定部１０１を含む。コンバータ１００Ｂはまた、第１の色変換を適用して、Ｒ’Ｇ’Ｂ’色２：２：２をサブサンプリングされた非線形クロマ成分値Ｃｂ’Ｃｒ’２：２：２に転換するように構成されるコンバータ１０３を含む。コンバータ１００Ｂの画素プロセッサ１０２は、Ａｊｕｓｔｙ方法を使用してサブサンプリングされた非線形クロマ成分値に基づいて非線形輝度成分値Ｙ’４：４：４を導出するために使用するように構成される。コンバータ１０Ｂ０は、任意選択に、前述された入力部１０４および出力１０５を含むこともできる。
【０１８６】
一実施形態では、デバイス１００Ａまたはコンバータ１００Ｂは、決定部１０１またはサブサンプリング部１０６、画素プロセッサ１０２およびコンバータ１０３、ならびに、任意選択に入力部１０４および出力部１０５を含む。このような場合、決定部１０１またはサブサンプリング部１０６は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングするように構成される。画素プロセッサ１０２は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するように構成される。コンバータ１０３または画素プロセッサ１０２は、そして、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するように構成される。
【０１８７】
適したハードウェア回路構成の特定の例は、１つまたは複数の適当に構成された、または場合によっては再構成可能な電子回路構成、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または適したレジスタ（ＲＥＧ）および／またはメモリ部（ＭＥＭ）と接続した専門機能を果たすように相互接続された離散論理ゲートおよび／またはフリップフロップに基づいた回路などの任意の他のハードウェア論理を含む。
【０１８８】
代替的には、本明細書に説明されるステップ、関数、手順、モジュール、および／またはブロックの少なくともいくつかは、１つまたは複数のプロセッサもしくは処理部などの適した処理回路構成によって実行するためにコンピュータプログラムなどのソフトウェアに実装されてよい。
【０１８９】
処理回路構成の例は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、１つまたは複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）、ビデオアクセラレーションハードウェア、および／または、１つもしくは複数のＦＰＧＡ、または１つもしくは複数のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの任意の適したプログラマブル論理回路構成を含むが、これらに限定されない。
【０１９０】
提案された技術が実装される任意の従来のデバイスまたはユニットの一般的な処理機能を再利用することを可能とすることができることも理解されるべきである。また、例えば、既存のソフトウェアの再プログラミングによって、または新しいソフトウェア構成要素を追加することによって、既存のソフトウェアを再利用可能とすることができる。
【０１９１】
特定の例では、デバイス１１０（図１４を参照）は、プロセッサ１１１、および、プロセッサ１１１によって実行可能な命令を含むメモリ１１２を備える。プロセッサ１１１は、サブサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’成分を捕えるために線形ドメインにおける画素のＲＧＢ表現をサブサンプリングするように、および、好ましくは、Ｙ’成分を捕えるためにＡｊｕｓｔｙ方法を使用するように動作可能である。
【０１９２】
一実施形態では、デバイス１１０は、処理されるべき画素を表すビットストリームを受信するように構成される入力部１１３も含む。このような場合、プロセッサ１１１は、入力部１１３からビットストリームを受信するように動作可能である。
【０１９３】
一実施形態では、デバイス１１０はまた、プロセッサ１１１から受信されるようなＹ’Ｃｂ’Ｃｒ’ビットストリームを出力するように構成される出力部１１４を含む。
【０１９４】
特定の実施形態では、プロセッサ１１１は、上述される動作を行うためにメモリ１１２に記憶された命令を実行するとき、動作可能である。そのため、プロセッサ１１１は、通常のソフトウェアによる実行を可能にするためにメモリ１１２に相互接続される。
【０１９５】
よって、一実施形態では、図１４においてコンバータで表される、ピクチャ内の画素を前処理するためのデバイス１１０は、プロセッサ１１１と、プロセッサ１１１によって実行可能な命令を含むメモリ１１２とを含む。プロセッサ１１１は、第１の色空間における線形色をサブサンプリングするように動作可能である。プロセッサ１１１はまた、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するように動作可能である。プロセッサ１１１はさらには、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するように動作可能である。プロセッサ１１１は、第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するようにさらに動作可能である。
【０１９６】
図１５は、プロセッサ２１０、関連付けられたメモリ２２０、および通信回路構成２３０を含むユーザ機器またはデバイス２００の一例を示す概略ブロック図である。
【０１９７】
この特定の例では、本明細書に説明されるステップ、関数、手順、モジュール、および／またはブロックの少なくともいくつかは、コンピュータプログラム２４０に実装され、このコンピュータプログラム２４０は、１つまたは複数のプロセッサ２１０を含む処理回路構成による実行のためにメモリ２２０にロードされる。プロセッサ２１０およびメモリ２２０は、通常のソフトウェアによる実行を可能にするために互いに相互接続される。通信回路構成２３０はまた、前処理されるべきピクチャを含む、ビデオデータの入力および／または出力を可能にするために、プロセッサ２１０および／またはメモリ２２０に相互接続される。
【０１９８】
ユーザ機器２００は、ビデオデータを受信しかつ処理することができる任意のデバイスまたは装置とすることができる。例えば、ユーザ機器２００は、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、セットトップボックスといった、固定型または携帯型のどちらのコンピュータとすることができる。
【０１９９】
「プロセッサ」という用語は、特定の処理、決定、またはコンピューティングタスクを行うためのプログラムコードまたはコンピュータプログラム命令を実行可能である任意のシステムまたはデバイスとしての一般的な意味で解釈されるべきである。
【０２００】
よって、１つまたは複数のプロセッサを含む処理回路構成は、コンピュータプログラムを実行するとき、本明細書に説明されるものなどの明確に定義された処理タスクを行うように構成される。
【０２０１】
処理回路構成は、上述されるステップ、関数、手順、および／またはブロックのみを実行する専用のものとする必要はなく、他のタスクも実行してよい。
【０２０２】
一実施形態では、コンピュータプログラム２４０は、プロセッサ２１０によって実行されたとき、プロセッサ２１０に、サブサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’成分を捕えるために線形ドメインにおける画素のＲＧＢ表現をサブサンプリングさせる命令を含み、ユーザ機器２００は、Ｙ’成分を捕えるためにＡｊｕｓｔｙ方法を使用するようにさらに構成される。
【０２０３】
よって、一実施形態では、コンピュータプログラム２４０は、プロセッサ２１０によって実行されたとき、プロセッサに、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングさせる命令を含む。プロセッサ２１０にはまた、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用させる。プロセッサ２１０にはさらに、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用させる。プロセッサ２１０はさらには、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出させる。画素の色は、第２の色空間における、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、およびサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表される。
【０２０４】
一実施形態では、コンピュータプログラムは、プロセッサ２１０によって実行されたとき、プロセッサ２１０に、好ましくは、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて画素に対して導出された、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および第２の色空間における非線形輝度成分値を符号化させる命令をさらに含む。
【０２０５】
提案された技術はまた、コンピュータプログラム２４０を含むキャリア２５０を提供する。キャリア２５０は、電子信号、光信号、電磁信号、磁気信号、電気信号、無線信号、マイクロ波信号、または、コンピュータ可読記憶媒体２５０のうちの１つである。
【０２０６】
例として、ソフトウェアまたはコンピュータプログラム２４０は、通常は、コンピュータ可読媒体２４０、好ましくは、不揮発性コンピュータ可読記憶媒体２５０上に保持されるまたは記憶されるコンピュータプログラム製品として実現されてよい。コンピュータ可読媒体２５０は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）記憶デバイス、フラッシュメモリ、磁気テープ、または、任意の他の従来のメモリデバイスを含むがこれらに限定されない、１つまたは複数の取り外し可能なまたは取り外し不可能なメモリデバイスを含むことができる。よって、コンピュータプログラム２４０は、図１５におけるデバイス２００によって表される、コンピュータまたは同等の処理デバイスのオペレーティングメモリに、このプロセッサ２１０による実行のためにロードされてよい。
【０２０７】
実施形態のさらなる態様は、ピクチャ内の画素の符号化バージョンを表す信号にも関する。符号化バージョンは、第２の色フォーマットにおけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値の符号化バージョンと、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値と、実施形態のいずれかに従って導出された、第２の色フォーマットにおける非線形輝度成分値の符号化バージョンとを含む。
【０２０８】
一実施形態では、信号は、電子信号、光信号、電磁信号、磁気信号、電気信号、無線信号、およびマイクロ波信号のうちの１つである。
【０２０９】
したがって、本明細書に提示されるフロー図または図表は、１つまたは複数のプロセッサによって行われるときの、コンピュータフロー図または図表と見なされてよい。対応するデバイスは、関数モジュールのグループとして規定されてよい。この場合、プロセッサによって行われる各ステップは関数モジュールに対応する。この場合、関数モジュールは、プロセッサ上で起動しているコンピュータプログラムとして実装される。故に、デバイスは、代替的には、関数モジュールのグループとして規定されてよく、この場合、関数モジュールは、少なくとも１つのプロセッサ上で起動しているコンピュータプログラムとして実装される。
【０２１０】
よって、メモリに常駐するコンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されたとき、本明細者に説明されるステップおよび／またはタスクの少なくとも一部を行うように構成される適切な関数モジュールとして組織化可能である。このような関数モジュールの一例は図１６に示されている。
【０２１１】
図１６は、関数モジュールによる配置構成またはデバイス１２０の概略的ブロック図である。配置構成１２０は、サブサンプリングされたＣｂ’Ｃｒ’成分を捕えるために線形ドメインにおける画素のＲＧＢ表現をサブサンプリングするための決定部またはサブサンプリング部１２１を含む。デバイス１２０は、Ｙ’成分を捕えるためにＡｊｕｓｔｙ方法を使用する画素プロセッサ１２２も含む。
【０２１２】
デバイス１２０は、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’を表すビットストリームを符号化するためのビデオエンコーダ１２３をさらに含む。デバイス１２０はコンバータ１２４も含んでよい。
【０２１３】
一実施形態では、決定部またはサブサンプリング部１２１は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングするためのものである。画素プロセッサ１２２は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するためのものである。コンバータ１２４は、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するためのものである。任意選択のエンコーダ１２３はまた、第２の色空間における、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の非線形クロマ成分値、ならびに、非線形輝度成分値を符号化するためのものである。
【０２１４】
さらなる態様は、ピクチャ１２０内の画素を前処理するためのデバイス１２０に関する。デバイス１２０は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングするための決定部１２１を含む。デバイス１２０は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用する、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値のうちの少なくとも１つを得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するための画素プロセッサ１２２も含む。デバイスは、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するためのコンバータ１２４をさらに含む。画素の色は、第２の色空間における、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値によって表される。
【０２１５】
実施形態のさらに別の態様は、図１４を参照すると、ピクチャ内の画素を符号化するためのデバイス１１０に関する。デバイス１１０は、プロセッサ１１１と、プロセッサ１１１によって実行可能な命令を含むメモリ１１２とを含む。プロセッサ１１１は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングするように動作可能である。プロセッサ１１１はまた、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用するように動作可能である。プロセッサ１１１は、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するようにさらに動作可能である。プロセッサ１１１は、さらには、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するように動作可能である。プロセッサ１１１はまた、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を符号化するように動作可能である。
【０２１６】
実施形態の別のさらなる態様は、図１６を参照すると、ピクチャ内の画素を符号化するためのデバイス１２０に関する。デバイス１２０は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色を得るために第１の色空間における線形色をサブサンプリングするための決定部１２１を含む。デバイス１２０は、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色を得るために第１の色空間におけるサブサンプリングされた線形色に第１のトランスファ関数を適用する、および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値および第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を得るために、第１の色空間におけるサブサンプリングされた非線形色に第１の色変換を適用するための画素プロセッサ１２２も含む。デバイス１２０は、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、第２の色空間におけるサブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値、および、第３の色空間における元の線形輝度成分値に基づいて、画素の第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するためのコンバータ１２４をさらに含む。デバイス１２０はさらには、非線形輝度成分値、サブサンプリングされた第１の非線形クロマ成分値、および、サブサンプリングされた第２の非線形クロマ成分値を符号化するためのエンコーダ１２３を含む。
【０２１７】
本実施形態はまた、実施形態による、画素を前処理するためのデバイス、または画素を符号化するためのデバイスを含むユーザ機器に関する。ユーザ機器は、好ましくは、ビデオデータを受信しかつ処理するように構成されるデバイスまたは装置である。ユーザ機器は、例えば、ＨＤＭＩなどのインターフェース上でビデオデータを送付するように構成されるデバイスまたは装置とすることができる。
【０２１８】
別の実施形態は、実施形態による、画素を前処理するためのデバイス、または画素を符号化するためのデバイスを含むユーザ機器に関する。この実施形態では、ユーザ機器は、コンピュータ、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、およびセットトップボックスから成るグループから選択されるのが好ましい。
【０２１９】
ネットワーク上での遠隔地へのサービスなどのリソースがもたらされる、ネットワークノードおよび／またはサーバなどのネットワークデバイスにおけるハードウェアおよび／またはソフトウェアなどのコンピューティングサービスを提供することがますます普及してきている。例として、これは、機能が、本明細書に説明されるように、１つまたは複数の別個の物理ノードもしくはサーバに分散または再配置可能であることを意味する。機能は、別個の物理ノードに、すなわち、いわゆるクラウドに位置付け可能である１つまたは複数の共同で作動する物理および／または仮想マシンに再配置または分散されてよい。これは時にクラウドコンピューティングとも呼ばれ、ネットワーク、サーバ、記憶域、アプリケーション、および、一般サービスまたはカスタマイズされたサービスなどの構成可能なコンピューティングリソースのプールへのユビキタスオンデマンドネットワークアクセスを可能にするモデルである。
【０２２０】
図１７は、機能が、一般的なケースにおける、異なるネットワークデバイス３００、３０１、３０２の間でどのように分散または区分可能であるかの一例を示す概略図である。この例では、少なくとも２つの個別ではあるが相互接続されたネットワークデバイス３００、３０１があり、これらは、ネットワークデバイス３００、３０１の間で区分される、異なる機能、または同じ機能の一部を有することができる。このような分散実装形態の一部である追加のネットワークデバイス３０２があってよい。ネットワークデバイス３００、３０１、３０２は、同じワイヤレス通信システムの一部であってよく、または、ネットワークデバイスの１つまたは複数は、ワイヤレス通信システムの外部に位置するいわゆるクラウドベースのネットワークデバイスであってよい。
【０２２１】
図１８は、１つまたは複数のクラウドベースのネットワークデバイス３００と協働する、アクセスネットワーク１および／またはコアネットワーク２および／または運用支援システム（ＯＳＳ）３を含む、ワイヤレス通信システムの一例を示す概略図である。図はまた、実施形態による、アクセスネットワーク１のネットワークノード４、およびユーザ機器５も示す。
【０２２２】
付録Ａ
本付録Ａは、第２の色空間における非線形輝度成分値を導出するために実施形態に従って使用可能であるＡｊｕｓｔｙ方法の説明を含む。
【０２２３】
非常に非線形のトランスファ関数、４：２：０または４：２：２サブサンプリング、および非一定輝度順序の組み合わせは、飽和色における極度のアーティファクトを引き起こす。一例が付録Ｂに記載されており、ここで、同様の輝度の２つの色の間の変化は、非常に異なる輝度を有する再構成画像をもたらす可能性がある。
【０２２４】
デジタルビデオ信号において、サンプル、すなわち画素のそれぞれの成分は、整数または浮動小数点値によって表される。ビデオをレンダリングするスクリーン、テレビ、またはモニタなどのディスプレイは、ビデオ信号のデジタル値に基づいて可視光を除外する。デジタル値Ｖを可視光Ｙに変える関数は、光電気トランスファ関数（ＥＯＴＦ）である。従来、ＥＯＴＦは、ガンマ関数と呼ばれる指数関数として表現されており、この場合、ガンマ（γ）は指数値である。これは典型的には、２．４（他の値の可能性もある）：Ｙ＝Ｖγである。
【０２２５】
ガンマ関数を使用することは、低輝度信号にはうまくいくが、輝度が１００ニト（ｃｄ／ｍ２）を超えるとき、ガンマ関数は、人間の視覚系のコントラスト感度とうまく整合しない。したがって、より非線形であるトランスファ関数は例えば以下のように規定される。
0006582062.tif 000004
【０２２６】
このトランスファ関数は、０から１までの範囲を超えるその一次導関数の最大値がガンマ関数の最大値より大きいという意味でガンマ関数よりも非線形である。
【０２２７】
クロマサブサンプリングは、典型的には、データ量を低減する最初のステップとして圧縮前に行われる。４：２：２において、クロマ信号は、垂直方向において解像度が半分に低減される。４：２：０において、クロマ信号は、垂直方向および水平方向両方において解像度が半分に低減される。これは、典型的には、良質の信号を捕えるようにあるフィルタリング演算によって行われるが、最近傍法を使用して行うこともできる。
【０２２８】
４：２：０または４：２：２のビデオを表示するために、デコーダはクロマ信号のアップサンプリングを行い、これは、双線形フィルタまたはより長いフィルタを使用して行うことが可能である。
【０２２９】
しかしながら、非常に非線形のトランスファ関数、４：２：０または４：２：２サブサンプリング、および非一定輝度順序の組み合わせは、特に、飽和色、すなわち、色域の縁に近い色について、ビデオデータに対して極度のアーティファクトを引き起こす。
【０２３０】
この問題に対処するいくつかのやり方がある。１つのやり方は、４：２：０または４：２：２のサブサンプリングを使用せずに代わりに４：４：４のサブサンプリングを使用することである。しかしながら、それは高価となり、なぜなら、４：２：０は圧縮前のビット数を半減させ、４：２：２はビット数を３分の２に低減するからである。別のやり方は、非常に非線形のトランスファ関数を使用しないことである。しかしながら、これは、暗い領域にバンディングを有することなしには非常に高いピーク明るさのコンテンツを表現することが難しいことを意味する。第３のやり方は、一定の輝度を使用する、すなわち、ＣＩＥ１９３１  ＸＹＺ色空間に変換後にトランスファ関数を適用することである。しかしながら、このような解決策は、放送産業内で一般的な慣行に合わず、いくつかのシナリオでは、実現するのが困難であり、かつ費用がかかる恐れがある。
【０２３１】
典型的な圧縮の連鎖について後述されている。０から１０，０００までの範囲の入来する線形光画素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、初めにトランスファ関数に与えられ、それによって、０〜１の新しい画素（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）がもたらされる。この後、画素は色変換され、これによってＹ’、Ｃｂ’、Ｃｒ’がもたらされる。次いで、Ｃｂ’およびＣｒ’成分は４：２：０にサブサンプリングされる。
【０２３２】
展開後、４：２：０のシーケンスは、再び４：４：４にアップサンプリングされ、逆色空間転換によって（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）がもたらされ、最終的に、逆トランスファ関数によってモニタ上で出力できる線形光画素（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に戻される。
【０２３３】
Ｃｂ’およびＣｒ’成分が補間されるのに対し、Ｙ’成分は補間されないことから問題が生じる。故に、画素におけるＹ’成分の急激なシフトがあり得るが、Ｃｂ’およびＣｒ’成分は補間されないためそうならない。いくつかの色、とりわけ飽和色について、完全に誤った強度の画素が生じ、これは、明確に可視である。
【０２３４】
これらの場合では、補間された色から生成されたタプル（Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’）が元のものとそれほど異ならないようにＹ’成分を変更することが提案される。理想的には、その差異は、はっきりしないくらい小さいものとする。
【０２３５】
基本的に、Ｃｂ’およびＣｒ’成分が偽であるという認識が生じることで、Ｙ’成分も偽とし、それによって（Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’）は真の色により近くなる。換言すれば、Ｙ’に誤差を導入することによって、Ｃｂ’およびＣｒ’に既に存在している誤差を補償して、実際の画素により近づけることができる。例えば、初めにクロマ（４：２：０）をサブサンプリング後（４：４：４へ）アップサンプリングすることから捕えるＣｂ’を比較することによって、Ｃｂ’−ＣｂおよびＣｒ−Ｃｒを閾値と比較することによって、Ｃｂ’およびＣｒ’成分が偽であると決定することができる。
【０２３６】
第１の態様によると、Ａｊｕｓｔｙ方法が提供される。該方法は、エンコーダで、またはエンコーダに対する前処理で行われることが可能である。方法において、Ｃｂ’成分および／またはＣｒ’成分が誤差を含むと決定されるとき、補正されたＹ’成分は、Ｃｂ’成分および／またはＣｒ’成分における誤差を補償するために導出される。
【０２３７】
第２の態様によると、プリプロセッサまたはエンコーダなどのユニットが提供される。ユニットは、Ｃｂ’および／またはＣｒ’成分が誤差を含むかを決定するように構成され、Ｃｂ’および／またはＣｒ’成分が誤差を含むと決定されたとき、該ユニットは、Ｃｂ’およびＣｒ’成分における誤差を補償するために、補正されたＹ’成分を導出するように構成される。
【０２３８】
補正されたＹ’成分は後述される異なる実施形態に従って導出可能である。故に、補正されたＹ’成分、Ｃｂ’およびＣｒ’は次いで圧縮されることで、画像またはビデオがより高い品質で感知されることになる。
【０２３９】
Ｙ’成分を変更する、すなわち、補正されたＹ’成分を導出することによって、もたらされる輝度値を補償できる。目は、クロミナンス変化よりも輝度変化に対してはるかにずっと敏感であるため、第１のルールは、輝度が元の値からそれほど多くずれていないことを常に確認しなければならない。
【０２４０】
上述されるように、非線形輝度Ｙ’は、画素の線形輝度Ｙがその補正値により近くなるように、圧縮前に調節される。これはさらに後述される。
【０２４１】
例えば０〜９６画素のスクリーンの左部分が値（２１４２，０，１３８）を有し、例えば９７〜１９２０画素のスクリーンの右部分が値（２１４２，４，１３８）を有するピクチャを仮定する。従来の処理の連鎖によって、表Ａ１の結果がもたらされることになる。
0006582062.tif 000005
【０２４２】
ここで、Ｙ値は線形輝度である。すなわち、元のＹ値は、元の線形光ＲＧＢ（２１４２，４，１３８）を捕え、かつこれをＸＹＺに転換するときに捕えられる値である。例えば、ＲＧＢがＢＴ．２０２０色空間にある場合、以下を使用して転換できる。
Ｘ＝０．６３６９５８×Ｒ＋０．１４４６１７×Ｇ＋０．１６８８８１×Ｂ
Ｙ＝０．２６２７００×Ｒ＋０．６７７９９８×Ｇ＋０．０５９３０２×Ｂ
Ｚ＝０．００００００×Ｒ＋０．０２８０７３×Ｇ＋１．０６０９８５×Ｂ
（式４）
【０２４３】
このＹ成分は、目に最も敏感な輝度である。該Ｙ成分は、Ｒ、ＧおよびＢに非線形的に依存する、上記のＹ’成分と混同しないようにすべきである。
【０２４４】
表Ａ１においてわかるように、Ｙ値は、ＲＧＢ４：２：０のサブサンプリングおよびアップサンプリングを使用するとき、画素９７に対して大きく誤っている。この例では、圧縮は行われておらず、１０ビットに対する量子化のみが行われ、しかも、Ｙ値は８５％の相対誤差を有する。目で見ることができる差異がどれほど大きいかを予測するＢａｒｔｅｎのモデルを使用して、この誤差が１９５のＢａｒｔｅｎステップである、または、ただ目につくこととなるであろうものより１９５倍大きいことがわかる。
【０２４５】
表Ａ２を見ると、何が起こっているかがわかる。
0006582062.tif 000006
【０２４６】
Ｃｂ’成分を見る場合、この成分は値６０７を有し、これは、不連続点、すなわち画素９４の前の６５０と、不連続点の後の５７５との間のほぼ中間であるが、正しい値は５７５である。その誤差は画素のクロミナンスだけでなく輝度にも影響を及ぼし、画素を大きくし過ぎることになるという問題がある。本発明者らの着想は、これを、画素のＹ’成分を変更することによって補償することである。実施形態によると、Ｙ成分を、画素に対して４２２とせずに、代わりに値３６３を選択する。表Ａ３では、その結果を示す。
0006582062.tif 000007
【０２４７】
ここで、新しい色がその正しい値にさらに一層類似していることがわかる。緑成分は誤った方向に向かっているが、１．７２ｃｄ／ｍ２のみである。しかしながら、同時に、赤成分はその正しい値のほぼ半分であって、動きが１８４９ｃｄ／ｍ２あり、青成分は同様に変化している。表Ａ４では、輝度に何が起こるかを示す。
0006582062.tif 000008
【０２４８】
表Ａ４に見られるように、輝度Ｙにおいてよりはるかに小さい誤差が生じる。相対誤差は０．２４６５％であり、これは、Ｂａｒｔｅｎステップの０．５６０２と同等である、すなわち、見ることは不可能である。
【０２４９】
誤差は、ここではむしろクロミナンスにあるが、人間の視覚系が輝度ほどクロミナンスにおいては誤差に敏感ではないことを考えると、これは大した問題ではない。さらに、サブサンプリングが行われるため、いずれにしてもクロミナンスに誤差が生じることになる。また、Ｙ’成分を変更して、輝度における誤差とクロミナンスにおける誤差との間で良好なトレードオフを生じさせることが可能である。
【０２５０】
さらに、クロミナンスの変化ははっきりしない場合さえあり、その差異は、緑成分が３．９７５０ｃｄ／ｍ２ではなく０．７００８ｃｄ／ｍ２だけであるが、これは、ほぼ１０００倍大きい２１４５であるため、たいがいは、いずれにしても赤成分によって小さくされる。この変化を見るための別のやり方では、緑成分と赤成分との間の割合が、正しい３．９７５０／２１４２．６６１７＝０．００１８５５ではなく、０．７００８／２１４５．１１＝０．０００３２７となる。色相のこのわずかなシフトを人間の目で見ることが可能であるかは明らかでない。故に、ただ目につくものより２００倍大きい輝度の誤差を、見ることができないかもしれない程小さいクロミナンスの誤差と交換されている。
【０２５１】
良い点としては、変更されたＹ’値のみが個々の画素に影響することである。故に、Ｙ’成分を変更することによって他の画素が犠牲になることはない。
【０２５２】
一実施形態では、値Ｙ’は、Ｃｂ’およびＣｒ’の特有の値に対して最適化されない。むしろ、Ｙ’値は、Ｃｂ’およびＣｒ’のいくつかの異なる値に対する、または、Ｃｂ’およびＣｒ’値の範囲に対する輝度誤差を最小化するように選択される。これは、クロマアップサンプリング方法が未知であるシナリオで行われる可能性がある。
【０２５３】
１つの変形は、一定の数のクロマアップサンプリング方法を行い、次いで、種々なアップサンプリング方法のための平均２乗誤差を最小化するＹ’値を選択することである。別のバージョンでは、Ｙ’値は、最悪のケース、すなわち最大誤差が最小化されるように選択される。
【０２５４】
別の変形は、Ｃｂ’およびＣｒ’の２つ以上の近傍値を使用し、かつ、それらを直接的に使用して、可能なＣｂ’およびＣｒ’値の範囲を算出することである。
【０２５５】
Ｙ’の最良値を見つけるためのいくつかのやり方があり、これらのうちのいくつかを行うようにする。１つのやり方が図１９に示されている。
【０２５６】
最初に最適化対象の値ＹＯを見つける必要がある。元の画素ＲＯ、ＧＯ、ＢＯは、上記のようにＲＧＢからＸＹＺに変換される。これによって、ＸＯ、ＹＯ、ＺＯが生じ、この中ではＹＯのみに関心がある。実際、ＸＯおよびＺＯを算出する必要はない。このＹＯは線形光における元の輝度であり、これは目に敏感なものである。テストケースでは、ＹＯは５７３．５９９１に等しい（表Ａ１を参照）。
【０２５７】
第２に、Ｃｂ’およびＣｒ’値と共に既存のＹ’値を採り入れる。上のケースでは（４２２、６０７、８１２）を与えることになる（表２を参照）。ここで、Ｙ’Ｃｂ’Ｃｒ’からＲ’Ｇ’Ｂ’への色変換を行うようにする。これは以下を使用して行われる。
Ｒ＝Ｙ’＋１．４７４６０×Ｃｒ’
Ｇ＝Ｙ’−０．１６４５５×Ｃｂ’−０．５７１３５×Ｃｒ’
Ｂ＝Ｙ’＋１．８８１４０×Ｃｂ’                                    （式Ａ２）
【０２５８】
次に、トランスファ関数を呼び出す。この場合、ＰＱ−ＥＯＴＦを使用し、これは、例えば、以下のＭａｔｌａｂコードを使用して実装できる。
0006582062.tif 000009
【０２５９】
その結果は、線形光における色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）である。ここで、これを上記のようにＸＹＺに転換する、または、実際には、Ｙを算出することだけが必要である。このＹは画素の線形輝度であり、ＹＯにできるだけ近づけさせたいのはこの輝度である。Ｙは１０６６．４３１１から始まる（表Ａ１を参照）。
【０２６０】
ここで、ＹとＹＯとを比較する。ＹがＹＯより大きい場合、Ｙ’値を４２２からより小さいものに縮小する。例えば、１つのステップを行って４２１を試みることができる。次いで、算出全体が再び行われて、新しいＹ値を生成する。これは再びＹＯと比較され、これが依然大きすぎる場合、Ｙ’をさらに小さくする。最終的に、３６３に到達し、結果としてのＹ値が生じ、すなわち、５７２．１８５２がここでＹＯより小さくなる、すなわち、５７３．５９９１になる。プロセスはここで停止する。
【０２６１】
上の実施形態では、４２２−３６３＝５９を繰り返し行って、最良値に到達する。これには費用がかかる場合がある。
【０２６２】
したがって、一実施形態として、最良のＹ’値を見つけるために二分探索を行う。任意選択で、まず、最大Ｙ’値、例えば１０２３を試みる。任意選択で、最小Ｙ’値、例えば０を試みる。次いで、中間の値、例えば５１２を試みる。Ｙ’＝５１２から生じるＹ値がＹＯより大きい場合、間隔［０，５１２］で探索するものとする。Ｙ値がＹＯより小さい場合、代わりに間隔［５１２，１０２３］を探索するものとする。次に進んで、選択された間隔の中ほどで新しい値を算出し、かつ、その間隔のみが［３６３，３６３］または［３６３，３６４］などの単一数を含有するまで進む。これは、ｌｏｇ２（Ｎ）ステップだけを取ることを保証し、この場合、Ｎは可能な値の数であり、この場合１０２４である。故に、ｌｏｇ２（１０２４）＝１０のステップで十分である。
【０２６３】
最良値を算出する別のやり方は、最適化問題として図８を参照して、誤差Ｅ＝（Ｙ−ＹＯ）２をＹ’に対して最小化することである。これは、Ｙ’に対するＥの勾配を算出すること、すなわち、ｄＥ／ｄＹ’による、勾配降下によって行うことができ、勾配の反対方向に少量Ｙ’を更新すること、つまり、式中αは小定数として、Ｙ’ｎ＋１＝Ｙ’ｎ−α×ｄＥ／ｄＹ’が可能である。
【０２６４】
勾配降下は低速になり得るため、より迅速なやり方として、二階微分値ｄ２Ｅ／ｄＹ’２を算出するまたは概算する二次最適化アルゴリズムを使用することが可能である。ガウス−ニュートンはかかるアルゴリズムの一例である。
【０２６５】
別の実施形態では、Ｙ’を算出するために以下のプロセスが適用される：
−Ｘ、ＹＯ、およびＺはＸＹＺ／ＲＧＢ転換によって転換されて、新しい値Ｒ１、Ｇ１およびＢ１がもたらされる
−Ｒ１、Ｇ１、およびＢ１は逆トランスファ関数によって転換されて、Ｒ１’、Ｇ１’、およびＢ１’がもたらされる
−Ｒ１’、Ｇ１’、およびＢ１’は逆色変換によって転換されてＹ’がもたらされる
【０２６６】
一実施形態では、ある画像またはピクチャにおける全ての画素のＹ’値は補正される。代替的な実施形態では、可視の輝度誤差を有する危険性がある画素のみが補正される。これは、色域の縁に近い画素を含むことができるが、色域三角形の中間により近い画素を除くことができる。
【０２６７】
図１９における最下行を見ると、処理の第１のステップは以下になる。
Ｒ’＝Ｙ’＋１．４７４６０×Ｃｒ’
Ｇ’＝Ｙ’−０．１６４５５×Ｃｂ’−０．５７１３５×Ｃｒ’
Ｂ’＝Ｙ’＋１．８８１４０×Ｃｂ’                                  （式Ａ２）
【０２６８】
しかしながら、Ｃｒ’およびＣｂ’は固定され、補間されて、送られないため、Ｙ’の右側の全てを定数に置き換えることができる。
Ｒ’＝Ｙ’＋ｃ１
Ｇ’＝Ｙ’＋ｃ２
Ｂ’＝Ｙ’＋ｃ３
【０２６９】
次のステップとして、色成分のトランスファ関数を行う：
Ｒ＝ＴＦ（Ｒ’）
Ｇ＝ＴＦ（Ｇ’）
Ｂ＝ＴＦ（Ｂ’）
これらは次いで以下になる
Ｒ＝ＴＦ（Ｙ’＋ｃ１）
Ｇ＝ＴＦ（Ｙ’＋ｃ２）
Ｂ＝ＴＦ（Ｙ’＋ｃ３）
【０２７０】
処理の最後のステップはＲＧＢからＸＹＺまで行う。これは以下を使用して行われる。
Ｘ＝０．６３６９５８×Ｒ＋０．１４４６１７×Ｇ＋０．１６８８８１×Ｂ
Ｙ＝０．２６２７００×Ｒ＋０．６７７９９８×Ｇ＋０．０５９３０２×Ｂ
Ｚ＝０．００００００×Ｒ＋０．０２８０７３×Ｇ＋１．０６０９８５×Ｂ
（式４）
【０２７１】
このうち、Ｙ成分のみに関心があるため、以下を使用する。
Ｙ＝０．２６２７００×Ｒ＋０．６７７９９８×Ｇ＋０．０５９３０２×Ｂ
【０２７２】
先の式をこれに挿入すると、以下になる。
Ｙ＝０．２６２７００×ＴＦ（Ｙ’＋ｃ１）＋０．６７７９９８×ＴＦ（Ｙ’＋ｃ２）＋０．０５９３０２×ＴＦ（Ｙ’＋ｃ３）、または短くすると、
Ｙ＝ｆ（Ｙ’）になる。
【０２７３】
この式の出力された値Ｙを元のＹＯに適合させることが望まれる。非線形の形態では、Ｙは３つの異なる場所におけるＹ’に依存するため、Ｙ’＝ｆ−１（Ｙ）を捕えることができるように、関数を逆関数にする容易なやり方があるようには思われない。
【０２７４】
しかしながら、非線形のＴＦ（ｘ）〜ｋｘ＋ｍを線形にすることが可能である。３つの異なる場所でこれを行うと、
Ｙ〜ｋ１×Ｙ’＋ｍ１＋ｋ２×Ｙ’＋ｍ２＋ｋ３×Ｙ’＋ｍ３になり、これは、
Ｙ〜（ｋ１＋ｋ２＋ｋ３）×Ｙ’＋（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３）と同等である。
【０２７５】
これは、以下のような逆関数にすることができる。
Ｙ’〜Ｙ’ｋ＝（ＹＯ−（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３））／（ｋ１＋ｋ２＋ｋ３）
【０２７６】
よって、Ｙ’ｋは前よりもＹＯに近い値Ｙｋを生じさせる可能性がある。関数はこの新しい点Ｙ’ｋで再び線形にすることができ、これによって新しい値、Ｙ’ｋ＋１などが生じる。
【０２７７】
これらの反復技法全てについて、ＹＯ値に最も近いＹ値を生成する絶対的に最良の１０ビット値を見つける必要はないことは留意されるべきである。反復法を数回または１回でも使用するだけで十分な場合がある。１回の反復から生じる補正されたＹ値は、全く補正されていないものよりもはるかに良好なものになる可能性が最も高くなる。
【０２７８】
いくつかの線形化は前もって行われてもよい。上で指摘されるように、最悪の問題は、色域の縁上で生じる。故に、赤色原色を緑色原色に連結する線に対する１つの線形化、赤色原色を青色原色に連結する線に対する１つの線形化、および、緑色原色を青色原色に連結する線に対する１つの線形化を有することが可能である。別のやり方として、赤色原色に近い線形化、緑色原色に近い別の線形化、および青色原色に近い第３の線形化を使用させるようにすることができる。さらにまた、図２０に示されるように、色域の線に沿っていくつかの線形化を有することができる。
【０２７９】
よって、種々な領域において種々な線形化があるようにすることができる。色が実線による円の中にある場合、緑色原色に近くなり、１つの線形化を使用できる。赤色原色にさらに沿ってそれに向かって、すなわち破線ボックス内の場合、第２の線形化を使用できる。色域の縁、および、おおむね、赤色原色と緑色原色との中間、すなわち点線ボックス内部の場合、第３の線形化が使用可能である。赤色原色により一層近い、すなわち、実線によるボックス内部の場合、第４の線形化が使用可能である。点線の円内部にある、すなわち、赤色原色に近い場合、第４の線形化が使用可能である。三角形における他の２つの線の同じ仕切りも使用可能である。最終的に、三角形内部であるがボックスまたは円内ではない領域は、１つまたは複数の領域に区分されることが可能であり、各領域は異なる線形化を有する。
【０２８０】
別のやり方は、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成することである。上の公式化からわかるように、Ｃｂ’、Ｃｒ’、および望まれるＹ’値を有する場合、上記の反復技法のいずれかを使用して最良のＹ’を見つけることができる。故に、Ｃｂ’、Ｃｒ’、およびＹの全ての可能な組み合わせについてルックアップテーブルを作成できる。例えば、Ｃｂ’およびＣｒ’が１０ビットに量子化されると仮定する。さらに、Ｙの１０ビットへの量子化も仮定する。すると、ルックアップテーブルにおいて２１０×２１０×２１０の異なる値が必要とされる。それは、２３０の値と同等である。各値が２バイトである場合、これは、２３１バイト、すなわち２Ｇｂを意味する。これは大きい値であるが、恐らくは、特に将来的に実行不可能ではない。
【０２８１】
Ｙを量子化するときに慎重になる必要がある場合がある。Ｙが完全に線形であるためこれをただ量子化することは非効率的である場合がある。その代わりに、入力される変数として、Ｃｂ’、Ｃｒ’、およびＹｎｏｎｌｉｎｅａｒを使用して、Ｙｎｏｎｌｉｎｅａｒ＝ＴＦ（Ｙ）を作成し、かつ代わりにＹのためのＬＵＴを作成する方がより良い場合がある。Ｃｂ’、Ｃｒ’、Ｙ’として、初めに、Ｙｎｏｎｌｉｎｅａｒ＝ＴＦ（Ｙ）を算出後、Ｙ’＝ＬＵＴ（Ｃｂ’，Ｃｒ’，Ｙｎｏｎｌｉｎｅａｒ）を見つけるようにする。
【０２８２】
また、より小さいＬＵＴを使用することが可能である。例えば、Ｙ（またはＹｎｏｎｌｉｎｅａｒ）、Ｃｂ’、およびＣｒ’を、例えば６ビットに量子化可能とすることができる。次いで、テーブルサイズは、２（６＋６＋６）＝２１８の値、または５１２ｋバイトに等しい２１９バイトとなる。これは現在のハードウェアでも合理的なサイズである。
【０２８３】
真の値に最も近い量子化された値Ｃｂ’、Ｃｒ’、およびＹを捕えて、それらを補間可能とすることができる。例として、Ｃｂ’の実際の値が６ビットに量子化されたＣｂ’より大きいが、６ビット＋１に量子化されたＣｂ’より小さい場合、以下は良好な近似となる場合がある。
Ｙ’＝（ＬＵＴ（Ｃｂ’６ｂｉｔ，Ｃｒ’６ｂｉｔ，Ｙ６ｂｉｔ）＋（ＬＵＴ（Ｃｂ’６ｂｉｔ＋１，Ｃｒ’６ｂｉｔ，Ｙ６ｂｉｔ））／２
【０２８４】
２つ以上の値の間での補間も可能である。
【０２８５】
一実施形態では、ルックアップテーブルはＹ’の値を導出するために使用される。１つのバージョンでは、ルックアップテーブルは、ＹＯ、Ｃｂ’、およびＣｒ’の全ての可能な値を含有する。これによって、１０ビットのビデオに対して、１０２４×１０２４×１０２４のエントリが生じることになり、いくつかの応用例では、このサイズは受け入れ可能である。別のバージョンでは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）は、例えば、ＹＯ、Ｃｂ’、およびＣｒ’のうちの１つまたは複数を例えば８ビットに丸めることによって簡潔にされる。簡潔にされたルックアップテーブルが使用される場合、アルゴリズムは、ＬＵＴから検索されたＹ’から最良のＹ’を見つける改良ステップによって拡張可能である。あるバージョンでは、Ｃｂ’値および／またはＣｒ’値によってＹ’がＹＯとあまりにも異なってくる可能性があるとき、すなわち、最初に算出されたＹ’によってＹＯとはあまりにも異なっている線形Ｙ値が与えられるときだけにＬＵＴが使用され、それによって、ＬＵＴのサイズは、Ｃｂ’およびＣｒ’の多くの値がいずれの問題も引き起こさないため、実質的に低減可能である。
【０２８６】
一実施形態では、ＹＯ、Ｃｂ’、およびＣｒ’の関数、例えば、一次結合、多項式関数、指数関数、対数関数、三角関数などは、Ｙ’を導出するために使用される。該関数は、ＹＯ、Ｃｂ’、およびＣｒ’のいずれの値に対しても、ＹとＹＯとの間の差異がある特定の閾値を下回る、または、導出されたＹ’と最適なＹ’との間の差異がある特定の閾値を下回るように規定できる。
【０２８７】
一実施形態では、ＹＯ、Ｃｂ’、およびＣｒ’のいくつかの異なる関数はＹ’を導出するために規定される。どの関数を使用するかについての選択は、ＹＯ、Ｃｂ’、およびＣｒ’の値に基づく。
【０２８８】
本明細書に説明される各実施形態について、Ｙ’を導出するための方法が、Ｙ’とＹＯとの間の差異が開始するためのある特定の閾値を上回る場合にだけ呼び出される場合があり得る。
【０２８９】
付録Ｂ
この付録Ｂでは、４：２：０のサブサンプリングによる色のアーティファクトを究明する。最初に、照合が試みられるが、最悪の値は再生できず、これは、既に固定されているＨＤＲＴｏｏｌｓにおけるバグによる可能性がある。次に、４：２：０のサブサンプリングから生じる、輝度の最悪の相対誤差についての探索が行われる。４０００ニトに限定されるスクリーン上で表示される場合でも、８６％の相対誤差（１９５のＢａｒｔｅｎステップ）が生じ得ることがわかる。データがＲｅｃ７０９に制限され、かつＢＴ．２０２０コンテナにおいて保有されている場合でも、３０のＢａｒｔｅｎステップの誤差が生じる可能性がある。ＢＴ．２０２０コンテナにおけるＰ３コンテンツについて、４０のＢａｒｔｅｎステップの誤差が生じ得る。
【０２９０】
１．概論
圧縮が発生しない場合でも、４：２：０のサブサンプリングが使用されるとき、色の小さな変更が驚くほど大きなアーティファクトを導入する可能性があることが記されている。
【０２９１】
１．１  照合不一致
この究明は、ｍ３５２５５［１］の照合で開始し、以下の表Ｂ１に転写される、スライド１３上の結果を再現することを試みる。その結果はテスト画像から生じ、ここで画素９５に至るまでの画像の左部分は色（３０００，０，１００）を有し、画素９６に至るまでの画像の右部分および前方は色（３０００，４，１００）を有する。
0006582062.tif 000010
【０２９２】
アンカー（ｎ１４５４８、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ、ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１１、Ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  ｍｏｖｉｎｇ  ｐｉｃｔｕｒｅｓ  ａｎｄ  ａｕｄｉｏ、ＭＰＥＧ２０１４／Ｎ１４５４８、２０１４年７月、札幌、日本のＬｕｔｈｒａらの「Ｔｅｓｔ  ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ  ａｎｄ  ａｎｃｈｏｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＨＤＲ  ａｎｄ  Ｗｉｄｅ  Ｇａｍｕｔ  Ｃｏｎｔｅｎｔ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ」［２］）についてと同じ手順を使用した照合時に、表Ｂ２に示される結果が得られる。ダウンサンプリングについて、［２］のセクション２．４．７に記載されるフィルタが採り入れられ（２および３タップ）、アップサンプリングについて、［２］のセクション２．４．８に記載されるフィルタが採り入れられる（フィルタを４タップ）。
0006582062.tif 000011
【０２９３】
見られるように、この適合は実に不十分であり、画素番号９４および９８のみが適合するのに対し、画素番号９５〜９７、または９９については適合が見出されない。しかしながら、この不連続点を代わりに画素９７に移動させることで、表Ｂ３に示されるように、はるかに良好に適合する。
0006582062.tif 000012
【０２９４】
表Ｂ３において、画素番号９６のみが適合しない。これはまた、最も奇妙な値（１００００，１．５７，４０２．２５）の画素であり、正しい解答は（３０００，０，１００）または（３０００，４，１００）であり、これは不連続点を入れた場所に左右される。
【０２９５】
照合における不適合は、ＨＤＲｔｏｏｌｓにおいて既に補正されている誤差によるものであるかのように思われる。改訂４９２に戻る場合、ｍ３５２５５［１］と同じ値がもたらされる可能性がある。ＨＤＲｔｏｏｌｓのより新しいバージョン（改訂５７３）が正しいことを確認するために、Ｍａｔｌａｂにおける処理の連鎖が独立して実施されており、表Ｂ３と同じ結果が得られる。不連続点を適合のために移動しなければならなかった理由は、現在のバージョンに固定されている改訂４９２における間違ったフィルタリングによる恐れがある。
【０２９６】
１．２  丸めの問題点
Ｍａｔｌａｂ照合を実施するとき、ＨＤＲｔｏｏｌｓにおけるＥＸＲへの浮動の転換は丸めが欠如している。仮数の２３ビットを１０ビットへ丸める代わりに、単に右にシフトさせて、基本的に丸め（）をフロア（）に置き換える。これは最終結果に影響を及ぼす。例として、３００８．０がはるかに近い値であっても、３００７．９の浮動は３００６．０に転換されることになる。適合させるために、Ｍａｔｌａｂコードによって、ＨＤＲｔｏｏｌｓの現在のバージョンにおけるフロア（）タイプの転換をエミュレートする（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｇ１１．ｓｃ２９．ｏｒｇ／ｓｖｎ／ｒｅｐｏｓ／Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｓ／ＸＹＺ／ＨＤＲＴｏｏｌｓ／ｂｒａｎｃｈｅｓ／０．９−ｄｅｖ［３］の改訂５８７）。
【０２９７】
１．３  色の外れ値
画素９６がもはや極端な外れ値でない場合でも、画素９７は依然、（３０００，４，１００）ではなく正しい（５８６０，２．５８，１９９）からは程遠い。これに対して、４：２：０のサブサンプリングが生成するのはどれほど悪い外れ値の可能性があるか、かつこれはどこで発生するのかに関する疑問点が生じる。この疑問点に解答するために、最初に「悪い」が何を意味するのかを規定する必要がある。人間の視覚系はクロミナンスより輝度の変化により敏感であるため、輝度に集中させた。故に、入力されたＥＸＲ画像および出力されたＥＸＲ画像両方の線形光両方をＸＹＺに変換させ、かつ、Ｙの差異を形成した。相対誤差を捕えるために、次いで、元の成分のＹ成分で除算した。次いで、画素９７に対するこの相対誤差を、正にｍ３５２５５［１］で行われたように、左部分が１つの色であり、右部分が同じ色であり、加えて、小さいデルタが長さ４であるタイプの全ての可能な画像にわたって最大化するように小プログラムを書き込んだ。
【０２９８】
このプログラムを起動することによって、表Ｂ４に示されるように、左部分における色（２１４２，０，１３８）および右部分における色（２１４２，４，１３８）を有することで、最大の可視誤差が生じるという解答が得られた。「最悪」の誤差を探す最適化ソフトウェアは最大値を見つけることは保証していないため、色域におけるさらに悪い位置が存在する場合がある。
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【０２９９】
２１４２より高い赤成分を有することはより大きい相対誤差も生成することになることは留意されるべきである。しかしながら、４０００を上回るＲＧＢ値はモニタによって４０００にクリッピングされると仮定したため、実際の画面上の差異はより高い値が使用されたとしたら減少し始めることになると考えられる。
【０３００】
表Ｂ４に見られるように、ＲＧＢ４：４：４の相対誤差は０．０３０４％である。これを全体的に見るために、コントラスト感度に対するＢａｒｔｅｎ曲線を示す図２１に見られるように、これとＢａｒｔｅｎ曲線とを比較した。曲線より下のコントラストははっきりしない。表Ｂ５は曲線を図２１にプロットするために使用される値を示す。
0006582062.tif 000014
【０３０１】
図２１に見られるように、相対誤差の許容範囲は輝度が増すにつれ減少する。１００ニトで、０．４４％の誤差がただ目につくことになる可能性があるのに対し、１０００ニトで、０．４０％の誤差がただ目につくことになる可能性がある。これらのちょうど間に４５５ニトあるため、０．４４％のより高い値が使用される。これによって０．０６９のＢａｒｔｅｎステップが示され、これははっきりしないことを意味する。
【０３０２】
一方、４：２：０のサブサンプリングについて、相対誤差は８５．９２％である。これは、１９５を超えるＢａｒｔｅｎステップと同等であるため、明確に可視になるはずである。したがって、４：２：０のサブサンプリングが、アンカー生成時の場合のように、少なくとも、非一定輝度および非常に非線形のトランスファ関数と共に、明確に可視のアーティファクトをもたらす可能性があると結論付けることは妥当であると思われる。
【０３０３】
緑色がゼロであり、色（２１４２，０，１３８）が赤色原色と緑色原色との間の線上にあるため、最悪の誤差は正に色域の境界上にあることに留意されたい。これは、ｍ３５２５５［１］において報告されたことと一致しており、また、これによって、色域の縁上の色は問題があるとして指摘されている。
【０３０４】
１．４  入力が７０９のデータであるとき
表Ｂ１に提示されるデータは、ＢＴ．２０２０原色についてであった。入力データがＲｅｃ７０９原色によるものであるがコンテナがＢＴ．２０２０である場合、色域境界線に到達することは不可能となる。これは、図２２に見られるように、Ｒｅｃ７０９色域三角形が色域境界線に触れずにＢＴ．２０２０三角形内部にあることによる。したがって、相対誤差がより小さくなると仮定することは妥当である。
【０３０５】
ＢＴ．２０２０の転換後に最大の相対誤差を生じさせることになるＲｅｃ７０９色を見つけるための最適化ソフトウェアを起動させる。結果として生じる２つの色は、スクリーンの左部分が（０，０，５０）で右部分が（２，３，４９）である。これは表Ｂ６に提示されている。
0006582062.tif 000015
【０３０６】
ここでは、１０ニトでＢａｒｔｅｎステップを使用しており、これは０．５４％に等しい。次いで、ＲＧＢ４：４：４について、１．２３０５のＢａｒｔｅｎステップにおいてただ目につく誤差が生じるのに対し、ＲＧＢ４：２：０における誤差は３３のＢａｒｔｅｎステップに等しく、これは明確に可視になるはずである。また、Ｒｅｃ７０９データで始めることは色がＢＴ．２０２０の色域の縁の部分全てに到達するのを妨げるため、誤差はより小さい（１９５のＢａｒｔｅｎステップに対して３３のＢａｒｔｅｎステップ）ことが妥当である。
【０３０７】
最悪の誤差が青色原色近くで利用可能であることが最適化による結果でどのように見つけられるのかについても注目されたい。これは、可能性として、図２２に見られるように、青のＲＥＣ７０９原色がＢＴ．２０２０の色域の縁に最も近いことによると思われる。
【０３０８】
１．５  入力がＰ３データであるとき
ＢＴ．２０２０コンテナにおいて含有されるＰ３ソースデータについて同じテストが実行可能である。そして、最悪の色は、表Ｂ７に示されるように、（２．４８，３．３２，４．６３）および（３．２９，０，６．７１）である。
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【０３０９】
誤差がＲｅｃ７０９とＢＴ．２０２０との間のどこかにあり、これがまたそのケースであると仮定し、ここで、４０．３８のＢａｒｔｅｎステップと同等の誤差が生じる。Ｂａｒｔｅｎ値が変化するため、ループにおいて最悪の値を探索するときにこの誤差を含むことが重要であることは留意されたい。０．８５％に等しい、１ｃｄ／ｍ２のＢａｒｔｅｎ値が使用されている。
【０３１０】
１．６  おわりに
この付録では、４：２：０のサブサンプリングによる輝度の誤差が究明されている。ｍ３５２５５［１］からの最悪の外れ値の適合は可能ではないが、一般データについてほぼ２００のＢａｒｔｅｎステップに到達する最悪のケースの誤差は依然甚大である。ソースデータがＲｅｃ７０９に拘束され、かつＢＴ．２０２０コンテナに入れられる場合でも、誤差は依然甚大で３０を上回るＢａｒｔｅｎステップがあり、ＢＴ．２０２０コンテナにおけるＰ３データについては、４０を上回るＢａｒｔｅｎステップがある。
【０３１１】
上述される実施形態は、本発明の数個の説明的な例として理解されるべきである。本発明の範囲から逸脱することなく、該実施形態に対するさまざまな修正、組み合わせ、および変更が可能であることは、当業者には理解されるであろう。特に、種々な実施形態における種々な部分的な解決策は、技術的に可能である場合、他の構成で組み合わせ可能である。しかしながら、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定される。
引用文献
［１］International Organization for Standardization, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, Coding of moving pictures and audio, MPEG2013/M35255, October 2014, Strasbourg, France, Francois et al., About using a BT.2020 container for BT.709 content 
［２］International Organization for Standardization, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, Coding of moving pictures and audio, MPEG2014/N14548, July 2014, Sapporo, Japan, Luthra et al., Test sequences and anchor generation for HDR and Wide Gamut Content Distribution
［３］https://wg11.sc29.org/svn/repos/Explorations/XYZ/HDRTools/branches/0.9-dev
［４］International Organization for Standardization, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, Coding of moving pictures and audio, MPEG2014/N15083, February 2015, Geneva, Switzerland, Luthra et al., Call for Evidence (CfE) for HDR and WCG Video Coding
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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