【誤訳訂正書】
【提出日】平成24年12月5日(2012.12.5)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】電子ディスプレイの選択的階調尺度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ディスプレイにおける階調再現に関する。
【背景技術】
【０００２】
加法混色デジタル画像表示装置は、よく知られており、陰極線管、液晶変調器、及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等の固体発光体などの様々な技術の上に築き上げられている。一般的なＯＬＥＤカラー表示装置において、１つの画素は、赤色、緑色、及び青色のＯＬＥＤを含む。これらのＯＬＥＤは、色域を定義する原色である。これら３つのＯＬＥＤからの光を付加的に混合することにより、即ち、人間の視覚システムの統合能力により、多種多様な色を実現することができる。しかしながら、画像を表示するだけでは不十分である。ディスプレイは、観察者に画像のリアルな表現を提供することを意図しており、表示画像品質を向上させるために階調レスポンスを補正する必要がある場合がある。階調の拡張は、ディスプレイの表示チェーン（imaging chain）において実行されなければならない。
【０００３】
対象物のオリジナルのシーン輝度に対する、対象物の画像シーンの再生における再生輝度の関係は、観察者が再生画像に満足するか否かという面で重要である。再生されたものが観察される条件と、オリジナルのシーンが観察された条件とが一致する場合においてのみ、このための理論的に正確な再生は、オリジナルのシーンの輝度と、再生されたものの輝度との間に一対一の関係にある。このことは、Ｄｒ．  Ｒ．Ｗ．Ｇ．ハント（Ｆｏｕｎｔａｉｎ  Ｐｒｅｓｓ、英国、第４版）の書籍「Ｔｈｅ  Ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｏｌｏｕｒ」、特に階調再生の原理が記述された第６章に記載されている。
【０００４】
実際には、現実のシーンが観察される条件とは著しく乖離した条件で、オリジナルのシーンが再生されたものを表示する画面が観察される。それ故、実用的な画像再生システムによって作り出された実際の階調再生は、一対一の関係から著しく乖離せざるを得ない。多くの場合、好ましい視覚的再生は、オリジナルのシーンに最も近いそれとは対応しない。従って、画像シーンの再生における課題は、観察者が再生されたものを見たときに、オリジナルのシーンを見ているという印象を受けるように、オリジナルのシーンを再生することである。即ち、再生されたものを見ることが、あたかもオリジナルのシーンを見ているのと同じ反応を観察者に引き起こさせる必要がある。それ故に、再生されたものがオリジナルのシーンに厳密に忠実ではないとしても、即ち、再生されたものが、オリジナルのシーンと再生されたものとの間に一対一の輝度のマッピング関係にないとしても、再生されたものは観察者に自然に見えるであろう。その結果、そのような印象を与えない再生に好適な好ましい再生となる。
【０００５】
当技術分野で周知のように、オリジナルのシーンまたは再生シーンを示す表示が観察される条件は、当該シーンまたは表示の輝度及び周囲輝度を含む多くのパラメータにより特徴付けることができる。さらに、典型的に観察条件は、シーンまたはディスプレイを照らす主要な光源のパラメータによって特徴付けられる。これらには、光源の位置、色度及び輝度、（例えば、正反射性や拡散性などの）放射パターンが含まれる。これらのパラメータのいくつかをまとめる１つの有用な方法は、散乱光（フレア）、即ち、ディスプレイを見るときにユーザが見るディスプレイによって生成されたものではない照明の量を特徴付けることである。これは、観察環境下で光源から出てディスプレイで反射した光と、ディスプレイ内部で反射した光（即ち、光学的クロストーク）を含む。
【０００６】
階調再生の規格の１つの例は、「ＩＥＣ６１９６６−２．１：１９９９＋Ａ１．２００３マルチメディアシステム及び装置−色測定及び管理−パート２−１：色測定−デフォルトのＲＧＢ色空間−ｓＲＧＢ、バージョン１．１０、１１月５日、１９９６年」に記載されたｓＲＧＢである。この規格は、典型的なオフィス環境の観察条件を説明するものである。これは、図３のシステム階調尺度（ｔｏｎｅｓｃａｌｅ）曲線１７０ａに示されている。この曲線は、３桁（３  ｄｅｃａｄｅｓ）の範囲のシーン輝度に対して、３．５桁のダイナミックレンジの再生輝度に及んでおり、ＣＲＴディスプレイでは典型的である。
【０００７】
従来のディスプレイと比較して、ＯＬＥＤディスプレイはｓＲＧＢなどの従来のトーンマッピング（ｔｏｎｅ  ｍａｐｐｉｎｇ）方法に使用されたものより大きなダイナミックレンジをもたらす。従って、観察者が見たときに、ディスプレイのダイナミックレンジ全体を利用しながらオリジナルのシーンの自然な再生とみなされる、再生画像の全体的なトーンマッピングを提供する画像再生システム及び方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、近年のディスプレイのダイナミックレンジ全体を網羅し、様々な観察環境に対して好ましい画像を提供可能な表示階調尺度を提供することにある。
【０００９】
この目的は、選択的トーンマッピングを用いてオリジナルのシーンを視覚的に再生したものをディスプレイ上に表示する方法であって、ディスプレイは、選択された白色点と、輝度が３．５桁超離れた黒色点とを有し、上記方法は、オリジナルのシーンのパラメータをキャプチャする段階と、キャプチャしたシーンのパラメータの変換を実行する段階とキャプチャされ変換されたシーンのパラメータから、シーンの視覚的再生をディスプレイ上に表示する段階と、を有し、変換は、キャプチャする段階及び表示する段階の変換されていない特性と併せて、再生トーンマッピングをもたらし、再生トーンマッピングは、ａ．３．５桁を超えるダイナミックレンジと、ｂ．オリジナルのシーンにおいて１００％の拡散反射面に対して測定された、シーンの輝度の対数−０．６において、−１．１から−１．５１である、オリジナルのシーンの輝度の対数に対する再生輝度の対数の負の値の１次微分値と、ｃ．シーン輝度の対数−１．９において、−４．０より大きく−１．９以下である１次微分値と、ｄ．シーン輝度の対数−２．０において、−３．０から−１．５である１次微分値と、ｅ．シーン輝度の対数−２．５において、シーン輝度の対数−２．０における１次微分値より大きい値である１次微分値と、を有する方法によって達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の利点は、大きなダイナミックレンジを提供しつつ、電子ディスプレイ上で好ましいシステム階調尺度再生を提供する点であり、特にＯＬＥＤに適用可能である。本発明の更なる利点は、黒色または暗色において良好な精細度が得られる点である。本発明の更なる利点は、上記利点が種々の観察環境下で得られる点である。本発明の更なる利点は、種々のディスプレイ技術に応用可能である点である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による、異なる観察環境に関する、一連の表示システムの階調尺度曲線を示す。
【図２】図１の曲線の１次微分を示す。
【図３】従来のシステム階調尺度曲線と比較した、図１における曲線のうちの１つを示す。
【図４】図３の曲線の１次微分を示す。
【図５】修正された従来のシステム階調尺度曲線と比較した、図１の曲線のうちの１つを示す。
【図６】図５の曲線の１次微分を示す。
【図７】従来のディスプレイと比較した、図１の曲線のうちの１つを示す。
【図８】図７の曲線の１次微分を示す。
【図９】本発明が適用可能な、画像キャプチャ及び表示プロセスの回路図を示す。
【図１０】本発明に従って使用される四象限の階調再生図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明による、異なる観察環境に対して設計された、一連の表示システムの階調尺度曲線を示す。図２は、図１の曲線の１次微分を示す。システム階調尺度曲線の横座標は、オリジナルのシーンにおける１００％の拡散反射面に対する、シーン輝度の１０を底とする対数である。システム階調尺度曲線の縦座標は、ディスプレイの白色点１５に関して、再生輝度の１０を底とする負の対数である。
【００１３】
図１及び図２は、再生（表示）輝度の、３．５桁超離れた選択された白色点１５及び選択された黒色点１０を有するディスプレイ上におけるオリジナルのシーンの再生に関する選択的なトーンマッピングを示す。ディスプレイは、ＯＬＥＤ、ＬＣＤ、あるいはプラズマディスプレイであってもよい。特に、ＯＬＥＤディスプレイは、４桁の再生輝度のダイナミックレンジを有することができる。図１に示すように、システム階調尺度は、黒色点１０から白色点１５までの再生輝度に関して、３．５桁超のダイナミックレンジを有する。このことは、階調尺度は、ディスプレイのダイナミックレンジを最大限に利用することを可能とする。後述するように、システム階調尺度曲線１１０ａ、１２０ａ、１３０ａ、１４０ａ、及び１５０ａは、本発明による再生トーンマッピングの代表的な実施態様である。それらは、ここに記載される異なる条件下でディスプレイに関するトーンマッピング曲線の想定される範囲を示している。そのような条件には、観察環境における光量の変化、表面反射率等のディスプレイの特性、及びシーンの輝度の範囲等の表示されるシーンの特性が含まれる。異なる曲線は、異なるレベルの散乱光補正及び異なる傾斜特性を含み、ディスプレイに用いるべき最適曲線は条件に依存する。
【００１４】
上述のように、観察散乱光（ｖｉｅｗｉｎｇ  ｆｌａｒｅ）により表示画像に光が均一に加えられ、このことは、相対的に明るい色より暗い色を明るくする。全体的な影響は、再生画像のコントラストを減少させることである。システム階調尺度は、観察散乱光の存在下で、より大きなコントラストまたは付加的な散乱光補正を用いて、好ましい画像を提供することができる。システム階調尺度曲線１３０ａは、観察散乱光が比較的少ない暗い部屋に対して選択的なトーンマッピングとなり得る。システム階調尺度曲線１１０ａは、観察散乱光がいくらか存在する場合、例えば平均的な照明の居間において選択的なトーンマッピングとなり得る。システム階調尺度曲線１４０ａは、観察散乱光が非常に大きい場合、例えば明るく照らされたショールームにおいて選択的なトーンマッピングとなり得る。
【００１５】
図２は、１次微分曲線及び再生トーンマッピングの１次微分に対する制限を示す。曲線は、図１において同様に番号が付された曲線の１次微分であって、例えば、１次微分曲線１１０ｂは、システム階調尺度曲線１１０ａの１次微分である、等である。シーン輝度の対数が−０．６の場合において、オリジナルのシーンにおいて１００％の拡散反射面に対して測定された、オリジナルのシーン輝度の対数（水平軸）に対する再生表示輝度の負の対数の１次微分の値（図２の垂直軸）は、−１．１から−１．５１まで（垂直方向の範囲２０で示す）であって、望ましくは−１．２１から−１．２７までである。このような制限により、ディスプレイのダイナミックレンジを犠牲にすることなく、ハイライトや明るい色において良好な精細度が得られる。シーン輝度の対数が−１．９の場合において、１次微分値は、−１．９以下であって−４．０より大きい（垂直方向の範囲４０で示す）。シーン輝度の対数が−２．０の場合において、１次微分値は、−１．５から−３．０である（垂直方向の範囲５０で示す）。これら２つの制限は、画像の暗い色及び影の領域において、充分なコントラストが存在することを意味している。シーン輝度が−２．５の場合において、１次微分値は、シーン輝度が−２．０の場合における１次微分値よりも大きい（負の値が小さい）。この制限により、画像の非常に暗い色におけるコントラストが過剰となることを回避でき、画像における詳細な陰影が維持される。
【００１６】
トーンマッピングを改善するさらに好ましい基準が存在する。１次微分は、シーン輝度の対数の全てにおいて−４．０より大きい値を有することが好ましい。シーン輝度の対数が−２．０より小さく、−１．５より大きい場合は、１次微分値は、−３．０より大きいことが好ましい。これにより、この範囲においてディスプレイに許容されるコントラストに制限を加え、再生された薄暗い画像において精細度が向上する。暗い肌の色合いのように、中間調から暗色の画像もまた精細度が向上し、オリジナルのシーンの再生をより好ましくする。図２に示すように、シーン輝度の対数が−２．８未満の場合に、１次微分は−０．５より大きい値を有することがより好ましい。これにより、影における良好な精細度を確実にすることができる。図２に示すように、シーン輝度の対数が−３より大きく０未満の場合に、再生トーンマッピングの１次微分が連続的であることが好ましい。これにより、瞬間的な傾斜の変化による好ましくない輪郭を回避することができる。いくつかの曲線、例えば大量の観察散乱光を説明する曲線に関して、図２の曲線１１０ｂ、１２０ｂ、及び１４０ｂに示すように、シーン輝度の対数が−２．０の場合の１次微分値は、シーン輝度の対数が−１．９の場合のそれよりも大きいことがさらに好ましい。これにより、システム階調尺度曲線（図１）の頂部を丸め、視覚的に好ましくないローエンドの過剰なコントラストを回避することができる。再生トーンマッピングの２次微分は、シーン輝度の対数が−３より大きくゼロ未満の範囲で連続的であることがさらに好ましい。これにより、極端な場合において好ましくない輪郭が生じる可能性を減少させることができる。この条件は、図２の曲線１１０ｂ、１３０ｂ、及び１５０ｂの微分により満たされる。シーン輝度の対数がゼロの場合の１次微分値は、シーン輝度が０．６の場合のそれより大きいことがさらに好ましい。これにより、ハイライトのシーンにおける詳細な情報が増加する。
【００１７】
与えられた１組の条件下において使用される再生トーンマッピングは、いくつかの基準に基づいて選択することができる。基準の１つは、観察環境の特性とすることができ、それには、周囲の照明等の因子、観察散乱光、周囲の照明の色、あるいは照明のタイプ（例えば、正反射性あるいは散乱性など）を含むことができる。
【００１８】
基準のもう１つは、ディスプレイの特性とすることができ、それには、ディスプレイの反射や偏光等の因子を含むことができる。他の因子、周囲のコントラスト比は、環境及びディスプレイの双方の特性である。上述したように、散乱光は、観察環境における周囲光、またはディスプレイの表面で反射した光、あるいはその両者に由来する。再生トーンマッピングを選択することにより、散乱光の存在下で好ましい画像が提供される。従って、ディスプレイが比較的高い表面反射率を有する場合、トーンマッピングは散乱光を補償するように、例えばシステム階調尺度曲線１４０ａのように選択する必要があり、これは図２の曲線１４０ｂに示すように、シーン輝度の対数が高い場合、例えば約−１．５において、１次微分が最小となる。比較的低い表面反射率を有するディスプレイについては、散乱光の補償が少ないトーンマッピング、例えばシステム階調尺度曲線１１０ａまたは１３０ａを選択する必要がある。図２の全ての曲線に関して、１次微分が最小となるシーン輝度の対数を以下の表１に示す。曲線１１０ａ及び１３０ａは、曲線１４０ａに比べて比較的低いシーン輝度で１次微分が最小となり、例えば曲線１１０ｂに関してはシーン輝度の対数は約−１．７であり、曲線１３０ｂに関してはシーン輝度の対数は約−２．１である。
【００１９】
同様に、使用される再生トーンマッピングが観察環境の特性に基づいて選択される場合において、ディスプレイの表面に入射する周囲光の量が比較的多く存在するときにディスプレイが観察される場合には、比較的高いシーン輝度で１次微分が最小となる再生トーンマッピング、例えばシステム階調尺度曲線１４０ａが選択され、ディスプレイの表面に入射する周囲光の量が比較的少ないときにディスプレイが観察される場合には、比較的低いシーン輝度で１次微分が最小となる再生トーンマッピング、例えばシステム階調尺度曲線１１０ａまたは１３０ａが選択される。正確な好ましい曲線は、観察条件及び表面反射率を含むディスプレイの特性の組み合わせに依存し、当業者であれば決定可能である。ディスプレイの表面反射率はディスプレイの構造によって決定される。表面反射率を低減する多くの技術が当技術分野で知られており、これには円偏光子、ブラックマトリクス、反射防止膜が含まれる。
【００２０】
ディスプレイに使用される再生トーンマッピングは、表示されるオリジナルのシーンの特性に基づいて選択することも可能である。そのような特性には、シーンの輝度の変動、ハイライトのレベル、シーンの平均輝度が含まれる。例えば、霧の中のシーンはシーン輝度の変動が小さく観察者には平坦に見える。この場合、シーン輝度−０．４において異なる１次微分を有する曲線を選択することにより、観察者により好ましい画像を提供するように調節することができる。シーンの全体で輝度の変動が比較的低いオリジナルのシーンを再生したものを表示する場合、シーン輝度の対数−０．４において相対的により小さい（ｎｅｇａｔｉｖｅ）（即ち、図１のシステム階調尺度曲線のコントラストがシーン輝度の対数−０．４において、より大きい）１次微分を有する再生トーンマッピングを用いることができる。シーンの全体で輝度の変動が比較的高い、例えば明るい日光と影を含むシーンなどのオリジナルのシーンを再生したものを表示する場合、シーン輝度の対数−０．４において相対的により小さくない（ｌｅｓｓ  ｎｅｇａｔｉｖｅ）値を有する１次微分を有するように再生トーンマッピングを選択することができる。シーン輝度の対数−０．４における図２の１次微分曲線の値を以下の表１に示す。曲線は、−０．４における１次微分値のみに基づいて選択する必要はなく、ここに規定された他の制限、例えばシーン輝度の対数−０．６における値を考慮してもよい。
【００２１】
我々は、（鏡のように）反射率が高いディスプレイを明るく照らされた環境（例えば、ディスプレイの表面が５００ルクス以上であるオフィスまたはショールーム）で観察する目視判定実験を通して、観察者を満足させるためには高コントラストのトーンマッピングが要求されることを発見した。この発見は驚くべきもので、既刊文献と反する。上記のコントラスト調整は、この状況で使用することができる。表面に入射する周囲光が比較的多い状況で、反射率が高いディスプレイを観察する場合、シーン輝度の対数−０．４において１次微分が比較的小さい（ｎｅｇａｔｉｖｅ）値を有するように、再生トーンマッピングを選択することができる。表面に入射する周囲光が比較的少ない状況でディスプレイを観察する場合、シーン輝度の対数−０．４において１次微分が比較的小さくない（ｌｅｓｓ  ｎｅｇａｔｉｖｅ）値を有するように、再生トーンマッピングを選択することができる。
【００２２】
【表１】
2010540987.tif 000001
【００２３】
図３は、従来のシステム階調尺度曲線と比較した、図１の曲線のうちの１つを示し、図４は、図３の曲線の１次微分を示す。曲線１６０ａは、Ｂｕｈｒらの米国特許５，４４７，８１１、５，５２８，３３９及びその参考文献において、自発光ディスプレイに関するシステム階調尺度として教示され、図４の曲線１６０ｂは、その１次微分である。図３に示すように、その３．２桁のダイナミックレンジは、ＯＬＥＤディスプレイには不十分である。また、それは、図４における要求のいくつか、特にシーン輝度の対数−１．９及び−２．０における１次微分値を満足していない。
【００２４】
ｓＲＧＢ規格の表示曲線である曲線１７０ａは、上述のようにＳｔｏｋｅｓらによりディスプレイのためのシステム階調尺度として教示され、図４の曲線１７０ｂはその１次微分である。曲線１７０ａは３．５桁のダイナミックレンジを有するが、ほぼ直線として規定された。１次微分曲線１７０ｂはシーン輝度の対数−１．９及び−２．０における図４の要求を満足しない。１次微分曲線は、また、シーン輝度の対数−３において非常に小さい値を有し、これにより再生されたものは過剰にコントラストが低く認識されることとなる。
【００２５】
図５は、修正された従来のシステム階調尺度曲線と比較した図１の曲線のうちの１つを示し、図６は図５の曲線の１次微分を示す。曲線１６５ａは、乗算器を用いることによりダイナミックレンジを４桁にまで拡張したＢｕｈｒらの階調尺度（図３における曲線１６０ａ）であり、曲線１６５ｂはその１次微分である。これは要求されるダイナミックレンジを有するが、図６における多くの要求、特にシーン輝度の対数−０．６、−１．９、及び−２．０における一次微分値を満足していない。曲線１６５ａによって表される階調尺度を有する画像は、ダイナミックレンジが圧縮され、再生された色が暗くなり、特に中間調において曲線１１０ａのような階調尺度を有する再生画像より詳細な情報が少なくなる。曲線１７５ａは、乗算器を用いることによりダイナミックレンジを４桁にまで拡張したｓＲＧＢ規格の表示曲線（図３における曲線１７０ａ）であり、曲線１７５ｂはその１次微分である。曲線１７５ａは３．５桁を超えるダイナミックレンジを有するが、ほぼ直線として規定された。それはシーン輝度の対数−１．９及び−２．０における図６の要求を満足しない。また１次微分曲線は、シーン輝度の対数−３において−０．５未満の値を有する。曲線１７５ａによって表される階調尺度を有する画像は、平坦に見え、本発明により規定される階調尺度を有する画像と比較して、中間から暗い色調が高められる（即ち、より明るくなる）。
【００２６】
図７は、市販のディスプレイと比較した、図１の曲線のうちの１つを示す。図８は、図７の曲線の１次微分である。曲線２１０ａは市販のプラズマディスプレイに関し、曲線２２０ａは市販のＬＣＤディスプレイに関する。曲線２１０ｂ及び２２０ｂは、それぞれこれらの１次微分である。いずれも応答が３．５桁を超えるディスプレイを駆動するために必要なダイナミックレンジを有していない。両曲線は、また、図８に示すように、１次微分の境界の多くの外側にある。特に、両者は、シーン輝度の対数−０．６及び−２．０において求められる１次微分の範囲の外側にある。加えて、曲線２２０ｂは、−１．９における１次微分の要求を満足していない。曲線２１０ａ及び２２０ａによって表される階調尺度を有する画像は、特に黒及び他の暗色が高められて、白から黒まで階調の範囲が押しつぶされ、本発明によって規定された階調尺度と比較して明るい色の画像の領域（即ち、シーン輝度の対数が−０．６付近）に関して、不快感を与えるほどに低コントラストとなる。曲線２１０ａによって表される階調尺度を有する画像は、また、曲線１１０ａのような階調尺度を有する画像よりも中間調から白において不快感を与えるほど暗くなる。曲線２２０ａによって表される階調尺度を有する画像は、また、曲線１１０ａのような階調尺度を有する画像よりも中間調から黒において不快感を与えるほど明るくなる。
【００２７】
図９は、本発明が適用される画像キャプチャ及び表示方法の回路図である。本システムにおいて、デジタルカメラ２６０は、オリジナルのシーン２５０からオリジナルシーンパラメータをキャプチャするために使用することができる。そのようなカメラのキャプチャされたシーンパラメータには、シーン輝度を表すデジタルコード値、例えば、赤、緑、青の輝度のそれぞれについての０から２５５までの値が含まれる。キャプチャされたシーンパラメータは画像信号処理装置を介してディスプレイに送られる。画像信号処理装置２７０は、キャプチャされたシーンパラメータのコード値の修正を含む変換を実行する。画像信号処理装置２７０は、キャプチャされたシーンパラメータに対して変換を行う如何なる方法、例えばアルゴリズムやルックアップテーブル等を組み込むことができる。表示を行うステップにおいて、修正されたコード値がディスプレイに加えられ、修正されたコード値に対応した光を放射させ、その結果、オリジナルのシーン２５０の視覚的な再生物であるシーンの再生物２８０がディスプレイ上に表示される。
【００２８】
このプロセスはさらに図１０に示され、これは画像キャプチャ、変換、及び表示プロセスの四象限の図である。カメラ曲線３１０は、シーン輝度に対するカメラの応答である。一般的に、カメラ曲線３１０は、規定された規格、例えば、ＩＴＵ  ＨＤＴＶ規格のカメラ曲線である（Ｒｅｃ．  ＩＴＵ-Ｒ  ＢＴ．７０９−５  ２００２，  ”Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  ｖａｌｕｅｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ＨＤＴＶ  ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｐｒｏｇｒａｍｍｅ  ｅｘｃｈａｎｇｅ”，  １．２項を参照）。与えられたシーン輝度において、カメラ曲線３１０上でのカメラの測定値３５０は、対応するデジタルコード値を提供し、これはディスプレイに（例えば放送により）提供される。ガンマ補正曲線３２０は、コード値を修正する変換３６０をもたらす。その結果、修正されたコード値は、キャプチャされ変換されたシーンパラメータである。本実施例において、修正されたコード値は線形の強度であるが、当技術分野で周知の他の変換を用いることもできる。修正されたコード値は、ディスプレイが修正されたコード値に対応する光を発するようにディスプレイ応答３７０を提供するために、ディスプレイ特性曲線３３０を介して適用される。カメラ曲線３１０は既刊の規格によって設定され、ディスプレイ特性曲線３３０はディスプレイの特性によって決定される。ガンマ補正曲線３２０は、右上の象限における「再生輝度の負の対数」対「シーン輝度の対数」が望ましいシステム階調尺度曲線、例えば１１０ａを生成するように与えられる。従って、ガンマ補正曲線３２０によって与えられた変換は、カメラ曲線３１０で表されるキャプチャステップ及びディスプレイ特性曲線３３０によって表される表示ステップの変換されていない特性と併せて、システム階調尺度曲線１１０ａの再生トーンマッピングをもたらす。
【００２９】
ガンマ補正曲線３２０は、カメラ曲線３１０及びディスプレイ特性曲線３３０を通じて、所望のシステム階調尺度曲線１１０ａの軸を変換することにより提供される。シーン輝度の対数の軸は、例えば、対数の演算を取り消して、カメラ曲線３２０を通じて結果のシーン輝度を電圧にマッピングし、電圧の極値をコード値の極値、例えば０及び２５５にマッピングすることにより、コード値に変換することができる。再生輝度の対数の負の軸は、例えば、ネゲートし（ｂｙ  ｎｅｇａｔｉｎｇ）、対数の演算を取り消し、結果の再生輝度の範囲を、例えば［０，１］の範囲に規格化することにより線形強度の軸に変換することができる。結果として得られるコード値の線形強度へのマップは、一般にガンマ補正曲線と呼ばれ、画像信号処理装置２７０の第１段階として使用されるのに適合している。どのようなカメラ曲線及びディスプレイ特性が与えられても、再生トーンマッピングとガンマ補正曲線との間は一対一対応であり、ガンマ補正曲線は上記の手順を逆に行うことにより再生トーンマッピングに容易に変換することができることに注意されたい。
【００３０】
ｓＲＧＢ（ＩＥＣ  ６１９６６−２−１  :  １９９９）などの、この分野で既存の規格は、再生トーンマッピングよりむしろガンマ補正曲線を規定し、図１にｓＲＧＢに関して示された再生トーンマッピングは、６１９６６−２付録Ｂに従って、Ｒｅｃ．７０９カメラ特性を用いて計算される。ｓＲＧＢ（６１９６６−２の式５及び６）により規定されたガンマ補正曲線は単調に増加し、ほぼ傾き２．２のべき関数である。この曲線は、どこでも上に凸であるため、数学的に表すのは容易である。しかしながら、それは、上述のように、規格に規定された条件以外の観察条件の下でディスプレイについて良好な画像品質を提供していない。
【００３１】
本発明の方法は、再生トーンマッピングから始まりガンマ補正を計算しているため、如何なる特有の特性を有するガンマ補正曲線を提供することを保証するものではない。例えば、曲線１１０ａは凹面を複数回変えているが単調に増加しており、例えば多項式関数で表現することは困難である。従って、画像処理方法には、直接的な方法としてガンマ補正曲線を実行するためのルックアップテーブルを含み、これにより閉形式の式あるいはガンマ補正曲線を近似する他の関数を用いる必要がなくなる。これにより、観察者にとって好ましい再生を生成する本発明による階調尺度の使用が可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１０    黒色点
１５    白色点
２０    制限
４０    制限
５０    制限
１１０ａ    システム階調尺度曲線
１１０ｂ    １次微分曲線
１２０ａ    システム階調尺度曲線
１２０ｂ    １次微分曲線
１３０ａ    システム階調尺度曲線
１３０ｂ    １次微分曲線
１４０ａ    システム階調尺度曲線
１４０ｂ    １次微分曲線
１５０ａ    システム階調尺度曲線
１５０ｂ    １次微分曲線
１６０ａ    システム階調尺度曲線
１６０ｂ    １次微分曲線
１６５ａ    システム階調尺度曲線
１６５ｂ    １次微分曲線
１７０ａ    システム階調尺度曲線
１７０ｂ    １次微分曲線
１７５ａ    システム階調尺度曲線
１７５ｂ    １次微分曲線
２１０ａ    システム階調尺度曲線
２１０ｂ    １次微分曲線
２２０ａ    システム階調尺度曲線
２２０ｂ    １次微分曲線
２５０    オリジナルのシーン
２６０    カメラ
２７０    画像信号処理装置
２８０    シーンの再生
３１０    カメラ曲線
３２０    ディスプレイガンマ補正曲線
３３０    ディスプレイ応答曲線
３５０    カメラ測定値
３６０    変換
３７０    ディスプレイ輝度応答
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的トーンマッピングを用いてオリジナルのシーンを視覚的に再生したものをディスプレイ上に表示する方法であって、
前記ディスプレイは、選択された表示白色点と、輝度が３．５桁超離れた表示黒色点とを有し、
前記方法は、
オリジナルのシーンのパラメータをキャプチャする段階と、
前記のキャプチャしたシーンのパラメータの変換を実行する段階と、
前記のキャプチャされ変換されたシーンのパラメータから、シーンの視覚的再生をディスプレイ上に表示する段階と、を有し、
前記変換は、キャプチャする段階及び表示する段階の変換されていない特性と併せて、再生トーンマッピングをもたらし、再生トーンマッピングは、
ａ．３．５桁を超えるダイナミックレンジと、
ｂ．オリジナルのシーンにおいて１００％の拡散反射面に対して測定された、シーンの輝度の対数−０．６において、−１．１から−１．５１である、オリジナルのシーンの輝度の対数に対する再生輝度の対数の負の値の１次微分値と、
ｃ．シーン輝度の対数−１．９において、−４．０より大きく−１．９以下である１次微分値と、
ｄ．シーン輝度の対数−２．０において、−３．０から−１．５である１次微分値と、
ｅ．シーン輝度の対数−２．５において、シーン輝度の対数−２．０における１次微分値より大きい値である１次微分値と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記再生トーンマッピングは、シーン輝度の対数の全ての範囲において−４．０より大きい１次微分値を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記再生トーンマッピングは、シーン輝度の対数−２．０未満及びシーン輝度の対数−１．５超において、−３より大きい１次微分値を有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ディスプレイは、ＯＬＥＤ、ＬＣＤ、またはプラズマディスプレイである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ディスプレイは、ＯＬＥＤディスプレイである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記再生トーンマッピングは、シーン輝度の対数０における１次微分値が、シーン輝度の対数−０．６における１次微分値より大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記再生トーンマッピングは、シーン輝度の対数−２．８未満において、−０．５より大きい１次微分値を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記再生トーンマッピングの１次微分は、シーン輝度の対数が−３より大きく０未満の範囲において連続的である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記再生トーンマッピングの２次微分は、シーン輝度の対数が−３より大きく０未満の範囲において連続的である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
シーン輝度の対数−０．６における１次微分値が−１．２１から−１．２７である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
シーン輝度の対数−２．０における１次微分値が、シーン輝度の対数−１．９における１次微分値より大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記のキャプチャされたシーンパラメータは、シーン輝度を表すデジタルコード値を含み、前記変換は前記コード値の修正を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コード値は、画像処理の過程で修正され、
前記の表示段階は、前記の修正されたコード値を前記ディスプレイに与え、前記修正されたコード値に対応した光を放射させる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記の画像処理の過程は、ルックアップテーブルを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記再生トーンマッピングは、前記ディスプレイの特性に基づいて選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
比較的高い表面反射率を有するディスプレイについては、比較的高いシーン輝度において１次微分が最小となる、再生トーンマッピングが選択され、
比較的低い表面反射率を有するディスプレイについては、比較的低いシーン輝度において１次微分が最小となる、再生トーンマッピングが選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記再生トーンマッピングは、観察環境の特性に基づいて選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記ディスプレイの表面に入射する周囲光の量が比較的多い状況で観察されるディスプレイについては、比較的高いシーン輝度において１次微分が最小となる、再生トーンマッピングが選択され、
前記ディスプレイの表面に入射する周囲光の量が比較的少ない状況で観察されるディスプレイについては、比較的低いシーン輝度において１次微分が最小となる、再生トーンマッピングが選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ディスプレイは高い表面反射率を有し、
前記ディスプレイが、その表面に比較的多い量の周囲光が入射する状況で観察される場合、シーン輝度の対数−０．４おいて１次微分が比較的小さい値を有するように、再生トーンマッピングが選択され、
前記ディスプレイが、その表面に比較的少ない量の周囲光が入射する状況で観察される場合、シーン輝度の対数−０．４おいて１次微分が比較的大きい値を有するように、再生トーンマッピングが選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記再生トーンマッピングは、前記オリジナルのシーンの特性に基づいて選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記シーンの全体にわたって、輝度の変動が比較的少ないオリジナルのシーンの再生を表示する場合、シーン輝度の対数−０．４おいて１次微分が比較的小さい値を有するように、再生トーンマッピングが選択され、
前記シーンの全体にわたって、輝度の変動が比較的多いオリジナルのシーンの再生を表示する場合、シーン輝度の対数−０．４おいて１次微分が比較的大きい値を有するように、再生トーンマッピングが選択される、請求項２０に記載の方法。
【誤訳訂正３】
【訂正対象書類名】図面
【訂正対象項目名】全図
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図１】
2010540987.tif 000002
【図２】
2010540987.tif 000003
【図３】
2010540987.tif 000004
【図４】
2010540987.tif 000005
【図５】
2010540987.tif 000006
【図６】
2010540987.tif 000007
【図７】
2010540987.tif 000008
【図８】
2010540987.tif 000009
【図９】
2010540987.tif 000010
【図１０】
2010540987.tif 000011