(57)【要約】  我々は、ＳＩＭ２ディスプレイのような新たに現れたＨＤＲディスプレイ上で良好な画質でレンダリングするために現在新たに表れた高ダイナミックレンジビデオを忠実にエンコードすることができる、新たな改良された、及び、極めて異なる色エンコーディング空間を必要とした。ビデオエンコーダ３００は、ビデオソース３０１からビデオを取得するための入力部３０８を有する。画素色は（ＸＹＺ）色エンコーディングにおいてエンコードされる。ビデオエンコーダは、予め決められたコード割当て関数Ｆにより、画素色のルミナンスＹをｌｕｍａ  Ｙ´に変換するように構成される光電式変換ユニット３０４を有する。ビデオエンコーダは、色度決定ユニット３１０を有し、これは、数学的色度定義により、予め決められた閾値ｌｕｍａ  Ｅ´より低いｌｕｍａ  Ｙ´を有する画素色の色度（ｕ´´，ｖ´´）をエンコードするように構成され、数学的色度定義は、特定の色相及び予め決められた閾値ｌｕｍａ  Ｅ´より高いｌｕｍａを有する画素色のための最大のエンコード可能な彩度Ｓ＿ｂＨよりも低い、予め決められた閾値ｌｕｍａ  Ｅ´より低いｌｕｍａを有する画素色のための特定の色相のための最大のエンコード可能な彩度Ｓ＿ｂＬをもたらし、特定の色相の色及び予め決められた閾値ｌｕｍａに等しいか又はそれより高いｌｕｍａを有する画素のための一定の最大のエンコード可能な彩度Ｓ＿ｂＨをもたらす。
2017512405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオソースからビデオを取得するための入力部を有するビデオエンコーダであって、
画素色は、規格化されたデバイス非依存の線形色エンコーディングにおいてエンコードされ、
当該ビデオエンコーダは、予め決められたコード割当て関数により前記画素色のルミナンスをｌｕｍａに変換するように構成された光電式変換ユニットを有し、
当該ビデオエンコーダは、色度決定ユニットを有し、前記色度決定ユニットは、特定の色相及び予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する画素色に対して最大のエンコード可能な彩度をもたらす数学的色度定義により画素色の色度（ｕ´´，ｖ´´）をエンコードするように構成され、前記最大のエンコード可能な彩度は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される、事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）からのｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び前記予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度であり、これは、前記予め決められた閾値ｌｕｍａより高い画素色ｌｕｍａを有する画素のためのその色相に対する最大のエンコード可能な彩度より低く、これは、前記特定の色相、及び、前記予め決められた閾値ｌｕｍａに等しいか又はそれより高いｌｕｍａを有する画素色に対して一定の最大のエンコード可能な彩度をもたらす、ビデオエンコーダ。
【請求項２】
前記閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する色のための前記最大符号化可能な彩度は、前記画素色のｌｕｍａの単調な関数として減少する、請求項１に記載のビデオエンコーダ。
【請求項３】
前記色情報の空間解像度を低減するように構成される空間サブサンプリングユニットを有し、該ユニットは、線形画素色上のファクタによりサブサンプリングを実行し、画素色のサブサンプリングされた画像を前記色度決定ユニットのための入力として出力するように構成される、請求項１又は請求項２に記載のビデオエンコーダ。
【請求項４】
前記ｌｕｍａは、８，１０，１２又は１４ビットのワードにおいてエンコードされる、請求項１−３のうちいずれか一項に記載のビデオエンコーダ。
【請求項５】
前記色度は、各色度座標に対して６，７，８，９，１０，１１又は１２ビットのワードにおいてエンコードされる、請求項１−４のうちいずれか一項に記載のビデオエンコーダ。
【請求項６】
ビデオエンコーディングの方法であって、
ビデオソースから入力ビデオを受信するステップであって、画素色は、規格化されたデバイスに非依存の線形色エンコーディングにおいてエンコードされる、ステップと、
ｌｕｍａを取得するために予め決められたコード割当て関数を画素のルミナンスに適用することにより前記ルミナンスの光電子変換を実行するステップとを有し、
当該方法は、更に、
数学的色度定義により、予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する画素色の色度（ｕ´´、ｖ´´）を計算するステップであって、これは、前記予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する画素色のための特定の色相のための最大のエンコード可能な彩度をもたらし、これは、前記予め決められた閾値ｌｕｍａより高いｌｕｍａを有する画素色のための前記特定の色相のための最大のエンコード可能な彩度より低く、前記最大のエンコード可能な彩度は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）からｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び前記予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度、及び、前記予め決められた閾値ｌｕｍａに等しいか又はこれより大きい特定の色相及びｌｕｍａの色を有する画素のための一定の最大のエンコード可能な彩度である、方法。
【請求項７】
ビデオエンコーディング信号であって、
ビデオの画像に関して、画素の色は、無彩色ｌｕｍａ座標及び２つの色度座標（ｕ´´，ｖ´´）により規定される色空間においてエンコードされ、
前記色空間は、閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する低いｌｕｍａ部分における全ての色により規定される、前記色空間の前記低いｌｕｍａ部分に関して、特定の色相及び前記閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａの色のための最大の符号化可能な彩度が、その特定の色相及び前記閾値ｌｕｍａより高いｌｕｍａを有する色のための最大の符号化可能な彩度より低いという特性を有するように規定され、
前記最大の符号化可能な彩度は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）から前記ｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び前記予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度であり、
特定の色相及び前記閾値ｌｕｍａより高い任意のｌｕｍａの色のための前記最大の符号化可能な彩度は一定である、ビデオエンコーディング信号。
【請求項８】
前記閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する色のための前記最大の符号化可能な彩度は、色のｌｕｍａの単調な関数として減少する、請求項７に記載のビデオエンコーディング信号。
【請求項９】
受信し、線形デバイスに非依存の色エンコーディング、又は、線形の３色プライマリエネルギ色定義、又は、ガンマによって事前補正された３色プライマリエネルギ色定義デバイスに依存する色エンコーディングにおいて規定された画素色によって規定された画像にデコードするように構成されるビデオデコーダであって、
エンコードされたビデオ信号は、入力を介して受信され、
エンコードされたビデオ信号は、画像に関して、無彩色ｌｕｍａ座標及び２つの色度座標により規定される色空間においてエンコードされる画素の色を有し、
前記色空間は、閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する低いｌｕｍａ部分における全ての色により規定される、前記色空間の前記低いｌｕｍａ部分に関して、特定の色相及び前記閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａの色のための最大の符号化可能な彩度が、その特定の色相及び前記閾値ｌｕｍａより高いｌｕｍａを有する色のための最大の符号化可能な彩度より低いという特性を有するように規定され、
前記最大の符号化可能な彩度は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）から前記ｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び前記予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度であり、
特定の色相及び前記閾値ｌｕｍａより高い任意のｌｕｍａの色のための前記最大の符号化可能な彩度は一定である、ビデオデコーダ。
【請求項１０】
前記色空間の前記低いｌｕｍａ部分における色の低減された彩度に対して逆補正を適用するように構成されるユニットを有する、請求項９に記載のビデオデコーダ。
【請求項１１】
スケーリングルミナンス又はｌｕｍａ値を用いることにより、画素のデコードされたルミナンス非依存の色彩色成分を、これらの正しい意図されたルミナンスを有する色にスケールするように構成されたスケーリングユニットを有する、請求項９又は請求項１０に記載のビデオデコーダ。
【請求項１２】
前記スケーリングユニットは、処理されている画素のルミナンスの最大及び閾値ルミナンスのそれぞれによって、処理されている画素のｌｕｍａの最大及び閾値ｌｕｍａを乗算することにより、スケーリングを実行する、請求項１１に記載のビデオデコーダ。
【請求項１３】
ビデオデコーディングの方法であって、
入力信号を受信するステップであって、画素色は、無彩色ｌｕｍａ座標及び２つの色度座標（ｕ´´，ｖ´´）により規定される色空間において規定され、前記色空間は、閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する低いｌｕｍａ部分における全ての色により規定される、前記色空間の前記低いｌｕｍａ部分に関して、特定の色相及び前記閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａの色のための最大の符号化可能な彩度が、その特定の色相及び前記閾値ｌｕｍａより高いｌｕｍａを有する色のための最大の符号化可能な彩度より低いという特性を有するように規定され、前記最大の符号化可能な彩度は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）からｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び前記予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度であり、特定の色相及び前記閾値ｌｕｍａより高い任意のｌｕｍａの色のための前記最大の符号化可能な彩度は一定である、ステップと、
これらの画素色定義を、線形色エンコーディング又はガンマにより事前補正されたデバイス依存の色エンコーディングにデコードするステップとを有する、方法。
【請求項１４】
請求項７又は請求項８に記載のビデオエンコーディング信号を格納する、ブルーレイディスク又はソリッドステートメモリカードのようなメモリ製品。
【請求項１５】
ネットワークを介してビデオソースからデコーダにビデオ通信を動作させる方法であって、
前記ネットワークを介して請求項７又は８に記載のビデオエンコーディング信号を送信するステップを有する、方法。
【請求項１６】
請求項６又は請求項１３の方法の全てのステップを体系化するコードを有し、
プロセッサが、これらのステップを実行することにより請求項６又は請求項１３の方法を実行するのを可能にする、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新たな色空間定義においてビデオ（静止画像のセット）をエンコードするための方法及び装置、並びに、斯様な色空間を用いてより容易なデコーディングを行うデコーダ及びデコーディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９世紀以来、加法的色再現は、赤、緑及び青のプライマリ光出力を生成するための駆動座標のＲＧＢ空間において表されている。これらの異なるプライマリに異なる強度（ルミナンス）を与えることは、ＸＹＺのような一般的な色空間におけるプライマリに対応するいわゆる全域（gamut；考えられる最大の駆動（例えばＲｍａｘ）により規定される３つのベクトルにより取得されるダイヤモンド形状）の範囲内の全ての色を作成するための手段である。あるいは、同様に、プライマリから導出された他の線形空間において斯様な色を規定することができる（例えばＸＹＺ又はＵＶＷ）。これは、ベクトルの線形結合により行われる。即ち、変換マトリックスによって乗算することにより他の色空間定義における古いものを乗算することにより新たな色座標を計算することができる。
【０００３】
これは非常に有益であり、白黒テレビがルミナンスＹのみをエンコードする無彩色方向を有するために歴史的に必要だった。視覚系がこれのための分離した処理チャンネルを有するためである。これは、全域をその先端に置くことにより取得される（黒い点により図１ａにおいて表される黒である）。色表現空間の全域は、基準モニタに結合されるとき（又は、基準が規定されていない場合には信号が送信される任意のモニタ）、全域１０１である。この同じ観点において、円錐形状１０２をもたらす、無限に明るくなり得る理論的なプライマリを想像することもできる。幾つかの色空間は、この原理、とりわけ閉じられたものに従って規定される。これらは、塗装のためにも有益であり、ここでは、きれいな色を白色及び黒色と混ぜ合わせなければならない、及び、白色の紙よりは高くならない（例えば、Ｍｕｎｓｅｌｌ  ｃｏｌｏｒ  ｔｒｅｅ，ＮＣＳ及びＣｏｌｏｒｏｉｄは、斯様な（ｂｉ）ｃｏｎａｌ色空間の例であり、ＣＩＥＬＵＶ及びＣＩＥＬＡＢは、開いた円錐である）。
【０００４】
テレビの世界及びそのビデオエンコーディングにおいて、この観点のまわりの色空間の特定のセットが出現した。ＣＲＴは、ガンマを有し、これは、ほぼ入力駆動電圧の平方である出力されたルミナンスに達するので（別々の色チャネルに対して同じ）、これのために事前補正し、信号をテレビ受信機に送信することが決定される。これらは、線形カメラ信号のほぼ平方根として規定される（即ち、例えば、Ｒ´は、Ｒの平方根であり、カメラにより取り込まれたシーンにおける赤の量であり、例えば［０，０．７Ｖｏｌｔ］の範囲内である）。既存の白黒伝送システム（ＮＴＳＣ又はＰＡＬ）上に構築する必要があるので、無彩色（"白黒"）座標及び２つの色情報伝送信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ（これらからＧ−Ｙが導出され得る）を用いるというこの観点を使用する。線形システムにおけるＹは、ａ＊Ｒ＋ｂ＊Ｇ＋ｃ＊Ｂとして計算可能であるだろう。ａ，ｂ及びｃは、プライマリに依存する定数である。
【０００５】
しかしながら、導出された座標Ｒ´，Ｇ´，Ｂ´の非線形空間においてこれらの単純なマトリキシング計算を行う（即ち、平方根化された信号）。最大の考えられる全域のダイヤモンド形状は、斯様な数値演算によっては変化しないが、その範囲内の全ての色の位置／定義は変化する。これは、とりわけ、Ｙ´＝ａ＊Ｒ´＋ｂ＊Ｇ´＋ｃ＊Ｂ´がもはや全ての色の正確なルミナンスを伝達する現実のルミナンス信号ではないことを意味する。これは、ｌｕｍａと呼ばれている理由である（このテキストにおいて、線形ルミナンスではない無彩色軸に沿った全ての導出された／再定義された信号に対してｌｕｍａという用語を用いるだろう。即ち、どのようなマッピング関数が用いられたかに関係しない。即ち、平方根である必要はないが任意の関数Ｙ〜Ｙ´のものが好ましい。そして、色のルミナンスＹを表す技術的エンコーディングとしてＹ´を見るだろう。）。これは、いわゆる不変のルミナンス問題である。幾つかのルミナンス情報は、Ｙ´におけるものではなく、むしろ、色彩座標Ｃｒ，Ｃｂにおけるものであるためである。これらは、Ｃｒ＝ｍ＊（Ｒ´−Ｙ´）及びＣｂ＝ｎ＊（Ｂ´−Ｙ´）として規定される。このテキストにおいて、これらをクロミナンスと呼ぶだろう。これらは、色のルミナンスを増大させることにより大きくなるためである（彩度という用語も用いられる）。従って、これらの座標は、これらに対する色彩の態様を有するが、これは、輝度の態様と混ぜ合わせられる（精神視覚的に、これは、それ自体悪くない。彩度は、輝度とともに増大する外観ファクタであるためである。）。問題は、同じ逆デコーディングを正確に行う場合にそれほど悪くならないだろう。しかしながら、（現在のＭＰＥＧ規格の基礎を形成する）斯様なシステムにおいてエンコードされた色に対する任意の変換は、例えばルミナンス及び色の誤差のような問題を生成する。これは、例えばより低い解像度に対してクロミナンスをサブサンプリングするときに生じる。斯様な空間において色グレーディングを行うことを明確に回避するべきである。（一部の画像処理ソフトウェアが斯様な空間において機能するにも関わらず）結果がその場所に渡る全てであり得るためである。従って、これは、色を表すための最も便利な色空間ではない。これは、受け入れなければならない問題を有するためである。他の問題は、Ｒｍａｘ等が非常に大きい場合、座標がエンコーディングのために多くのビットを必要として非常に大きくなり得ることである（あるいは、言い換えると、クロミナンス空間は、極めて小さなクロミナンス値に対して十分な精度を依然として有し得るように多くのビットを必要とする）。ＨＤＲ信号によって、これは、Ｒ等からＲ´を規定する強い非線形ｌｕｍａ曲線を規定することにより部分的に軽減され得る。ＳＭＰＴＥに示された斯様な符号化空間の最近の例は、ＹＤｚＤｘ色空間である。これは、良好な（広い全域で依然として正確な）色エンコーディングのために少なくとも１０ビット又は好ましくはより多く（１２ビット）を必要とし得る。斯様な大きなワードは、ハードウェア製造者にとってはあまり便利なものではない。
【０００６】
あまり変形のない色空間トポロジの第２のタイプが出現した（図１ｂ）。単位平面１０５に線形色を投射した場合、タイプｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）及びｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）の透視変換を得る（例えばＣＩＥＬＵＶに対して同じ）。ｚ＝１−ｘ−ｙであるので、２つの斯様な色度座標のみを必要とする。斯様な空間の利点は、円錐を有限幅の円柱に変換することである。即ち、単一の色度（ｘ，ｙ）又は（ｕ，ｖ）を、一部の光により照射された特定のスペクトル反射曲線のオブジェクトと関連付けることができる。そして、この値は、ルミナンスＹから独立している。即ち、これは、どれくらいの光がその範囲に入るかに関わらず、オブジェクトの色を規定する。そして、斯様な色は、支配的な波長及び純度（又はより多くの色相及び彩度の量）によって一般に述べられる。任意の考えられる色相に対する最大の彩度は、馬蹄形の境界１０３を形成する単色の色であり、特定の加法的ディスプレイ（又は色空間）の各色相に対する最大の彩度は、ＲＧＢトライアングルにより決定される。実際には３Ｄ視野が必要とされる。加法的再現又は色空間の全域１０４はテント状に形成されるためである。ピークホワイトＷは、全ての色チャネルが最大限に駆動される条件である（即ち、ＲＧＢローカルディスプレイサブピクセルの三つ組みにおけるローカルピクセル）。
【０００７】
幾つかの既知の問題、とりわけ、不適切な非線形性に起因した種々の色チャネルの混合（例えば、一部の動作が色成分上で行われた場合にルミナンスが変化する、又は、彩度（又は良好な彩度）だけを変えたいときには色相が変化する等）が存在したが、ＮＴＳＣ，ＢＴ．６０１及びＢＴ．７０９の直系である（例えば、種々のＭＰＥＧ及び他のデジタル圧縮規格のＹ´ＣｒＣｂ）テレビ／ビデオのための、クロミナンスに基づく色空間は、実際には十分に良好なものであった。Ｙｘｙ又はＬｕ´ｖ´のような色度に基づく色空間は、画像伝送に対して用いられなかった（科学的画像解析のみに対するものであった）。
【０００８】
とりわけ、R. Mantiukらによる"Lossy compression of high dynamic range images and video Proc. SPIE-IS&T Electronic imaging Vol. 6057, 16 January 2006, pages 1-10"は、ＨＤＲ画像又はビデオの不可逆エンコーディングのための色空間を見つけることに対処している。とりわけ、彼らは、月のない空（１０ｅｘｐ（−５）ｎｉｔ）と太陽の表面（１００億ｎｉｔ）との間の全てのルミナンスを扱うことができる、シーンを参照したエンコーディングを設計した。これは、明らかに、古典的なＣＩＥ  １９７６  Ｌｕｖ空間によって扱われ得ない。これは、数百ｎｉｔである１００％反射する白と約０．５％の黒との間の典型的な反射色、即ちＬＤＲ画像コンテンツを扱うように設計された。これらは、色空間のための新たな対数タイプのｌｕｍａ軸を規定する。ｌｕｍａは、人間の視野の特性に密接に従おうとする。それ故、第１の閾値より低い第１の線形部分を有し、低電力動作を行い、第２の閾値より高い場合、対数関数的動作になる。これらに基づくｌｏｇＬ−ｕｖ色モデルは、位相的に円筒状に形成された色度表現の一例である。
【０００９】
国際公開第２０１０／１０４６２４号は、類似のＬｏｇタイプのｌｕｍａを規定している。しかしながら、純粋なログ特性のものである。これは、１００００ｎｉｔまでの実際的なルミナンスをエンコードすることができる。これらは、段落［００８７］中の式３Ａ及び３Ｂにおいてｕｖ色度を規定することにより色空間を作成する。即ち、これは、色空間を円柱形にする。
【００１０】
Larson G. Wによる"LogLuv encoding for full-gamut, high-dynamic range images", Journal of graphics tools, association for computing machinery, vol. 3, no. 1, 22 January 1999, pages 15-31は、ＨＤＲ静止画像のためのエンコーディングについて述べている。これは、前と同じように、ｌｕｍａの対数関数的定義を用いる。従って、ルミナンスの高ダイナミックレンジは、画素色ワードの１６ビットによってエンコードされ得る。色度（式３ａ及び３ｂ）は、各々８ビットによってエンコードされる。従って、この色空間の形状は、前と同じように、対数関数的ｌｕｍａ軸による、シリンダに過ぎない。そして、生ずるエンコードされた画像は、ＴＩＦＦフォーマットにおいて出力される。
【００１１】
Masahiro Okuda及びNicola Adamiによる"Effective color space representation for wavelet based compression of HDR images", 14TH International conference on image analysis and processing (ICIAP), 13-17 Sept. 2007は、前と同じように、Greg WardのこのＬｏｇＬｕｖエンコーディングを用いることを提案しているが、ＪＰＥＧ２０００において用いられるさざなみのフレームワークにおけるものである。
【００１２】
最近、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）ビデオ材料をエンコードし始めるという欲求が出現した。これらは、好ましくは少なくとも１０００ｎｉｔのピークホワイトを有するディスプレイ上でレンダリングされるようにエンコードされるビデオ画像である。典型的には、関心のある画像は、大きな幅の輝度に渡るオブジェクトを含むものである。例えば、屋内及び日当りのよい屋外の双方のオブジェクトを含むシーンは、１０００：１より高い、及び、最大１０，０００の内部画像ルミナンスコントラスト比を有してもよい。黒は、典型的には、完全に反射する白の５％及び０．５％反射し得るためである。屋内形状に依存して（例えば、屋外イルミネーションから主として保護され、それ故に間接的にのみ照射される長い通路）、屋内照度は、典型的には、屋外照度のｋ＊１／１００になる。また、夜景において、例えば２０ルクスの道路照明により照射されるオブジェクトは、例えばランプよりも、カメラ画素におけるより低いルミナンスをエンコードし得る。斯様なシーンを高品質でレンダリングするという欲求が存在する。従って、実際には、ビデオイメージの屋外の日が照っている部分は、比較的現実的に見ている日光を示すように見える。ランプは、ＨＤＲディスプレイ上で光っているべきである。それ故、これらの画素ルミナンス（及びシーンについての好ましくは更に有益なメタデータ又はそれの芸術的なグレーディング）全てを忠実にエンコードするという欲求も存在する。静止画像に関して、線形色座標をエンコードするコーデックが開発されたが、これは、単一の静止画像に対して行われ得るものであり、ビデオに関して、速度及びハードウェアの考察は、（例えば、処理ＩＣのコスト、又は、ＢＤディスク上の空間に関わらず）斯様なエンコーディングを可能にしないか、又は、少なくとも斯様なエンコーディングを用いないようにさせる。即ち、技術的制約に関してより実際的である異なるものを必要とする。
【００１３】
ＨＤＲエンコーディングにおいて有するより複雑な制約が与えられた場合、従来の色空間は、もはや最適ではない。とりわけ、画像のより暗い部分に対する動作は最適ではない（ＨＤＲにおいて、一般に普及しているシーンは、明るい光を伴う暗い地階であるが、どんな場合でも、ＬＤＲ（従来の低ダイナミックレンジ）画像よりも、ルミナンス範囲のより低い部分における重大な画素のより大きな量が統計学的に存在するだろう）。また、ＨＤＲに関して、ｌｕｍａコード割当て関数（取り込まれた又はグレーディングされたルミナンスＹの、これらを表すコードＹ´へのマッピングを規定するもの。例えば国際公開第２０１２／１４７０２２号を参照）を介して自由な制御を行いたいので、Ｙ´ＣｒＣｂの平方根と比較してより激しい非線形特性は、テレビにおいて図１ａの例示的なもののような典型的に用いられたクロミナンス空間をエンコードするという誤った動作を行うだろう。これは、非常に不適当に作用する。例えば、４：４：４〜４：２：０の色信号を空間的にサブサンプリングするときにこれは発生するが、多くの他の理由のために、これは、色座標を変えることに関係がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
それ故、本発明の以下に示された教示の目的は、改良された色エンコーディング空間、改良されたエンコーダリアリゼーション及び改良されたデコーダリアリゼーションを提供することにある。これらは、斯様な問題のある態様を扱い、ＨＤＲコンテンツを扱うことができる、より適切なビデオエンコーディングシステムをもたらす（これらの実施形態がＬＤＲコンテンツをエンコードするためにあまり適していないと言うことを意味するものではない）。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下で述べられた実施形態は、とりわけビデオソース（３０１）からビデオを取得するための入力部（３０８）を有するビデオエンコーダ（３００）によって、とりわけＨＤＲ画像のためのテレビエンコーディング（又は処理）のほとんどの問題を解決する。画素色は、規格化されたデバイス非依存の線形色エンコーディング（ＸＹＺ）においてエンコードされる。ビデオエンコーダは、予め決められたコード割当て関数（Ｆ）により画素色のルミナンス（Ｙ）をｌｕｍａ（Ｙ´）に変換するように構成された光電式変換ユニット（３０４）を有する。ビデオエンコーダは、色度決定ユニット（３１０）を有し、これは、特定の色相及び予め決められた閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａを有する画素色に対して最大のエンコード可能な彩度（Ｓ＿ｂＬ）をもたらす数学的色度定義により画素色の色度（ｕ´´，ｖ´´）をエンコードするように構成される。最大のエンコード可能な彩度（Ｓ＿ｂＬ）は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される、事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）からのｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度である。これは、予め決められた閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より高い画素色ｌｕｍａに対するその特定の色相に対する最大のエンコード可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）より低い。これは、特定の色相、及び、予め決められた閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）に等しいか又はそれより高いｌｕｍａを有する画素色に対して一定の最大のエンコード可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）をもたらす。
【００１６】
エンコーディングのこの手段は、例えば、色彩及び無彩色の方向の分離、より暗い画像又は画像のより暗い部分をエンコードするためにあまりに高いビットレートを用いないことのような、多くの利点を有する。これらは、例えば極めて暗い夜景をエンコードするときにＨＤＲにおいてしばしば生じる（以下の点に留意されたい。これらの画素色の暗さのため色誤差がレンダリングにおいて知覚されないかもしれない場合であっても、幾つかのシステムにおいて、これらのエンコードされた画素色は、例えばユーザがＴＶ上の増光機能を起動させることにより、処理されてもよい。あるいは、このグレーディングを用いて、ディスプレイピークホワイト及び平均サラウンドルミナンスのような他のレンダリングパラメータ下でレンダリングされるように他の導出されたグレーディングに色変換する。このために、色は、高い精度でエンコードされる必要があり得る。色誤差は後により可視になり得るためである。）。
【００１７】
これは、まさに、エンコーダが斯様な態様で新たな（ｕ´´，ｖ´´）色度平面を規定することを言う。より暗い色（Ｅ´より低いｌｕｍａ）に関して、任意の色相のための最も飽和した考えられる色の彩度は、高過ぎるものにはなり得ない。実際には、これは、ｌｕｍａ  Ｙ´＝Ｅ´の色のために達し得るＳ（ｕ´´，ｖ´´）の値と同じくらい高くなることさえない（これより高い場合、典型的には、最大の彩度は一定になり、通常の色表現の、円柱の動作をもたらす）。即ち、エンコーダは、エンコーディングに適した斯様な技術的動作に従って、最も暗い色の色度をより低くするために、通常の色度定義とは逆に、色度平面部分低減方式を実装する。例えば、これらの色度は半分にされ得る。色度の考えられる値をスケールするという事実は、通常のｕｖエンコーディングと同じストラテジを用いてエンコードすることができることを意味する。しかしながら、より少ないビットを割り当てることにより、例えば色値がスケールダウンにより単一の値により近くなる場合により少ないＤＣＴ値が元の値になるために必要とされるという事実により、これは、ＤＣＴ及びビデオ符号器のランレングスエンコーディングにおいて典型的に起こるだろう（その色度データがノイズが多いものである場合、これは、正確にエンコードされたノイズである必要はない）。値Ｅ´は、もちろん、任意の技術的システムのために可能な限り役立つように選ばれるだろう。即ち、一般的に、絶対的な正確さの基準はないが、典型的な設計目的は、暗い色において典型的に存在するノイズをエンコードするために必要とされるコーディングビットの量を低減させることである。ノイズは、うまくエンコードすることにとって関心がないためである。従って、エンコーダの設計者は、例えばＥ´のための良好な値を研究室において固定することができる。これは、全ての典型的な（例えばＭＰＥＧ−ＨＥＶＣ）ビデオに対して、又は、例えば異なるソースコンテンツのような、ビデオの特定のサブカテゴリのための特定の異なる値に対して、機能する。従って、どの色が生じ得るかの範囲、及び、それ故にこれらを典型的にエンコードするために必要とされるビット量は、とりわけ、これらが、閾値ｌｕｍａ  Ｅ´周辺のこれらの相対位置により規定される暗い色であるかどうかに関わらず、色のｌｕｍａに依存するだろう。提示されたエンコーダ及び方法は、とりわけ高ダイナミックレンジ画像に対して有益である。黒は、とりわけカメラがエンコーダが期待するほど高いダイナミックレンジではないとき、ノイズにおいて深くなってもよい。しかしながら、如何なる場合でも、スマートなコード割当てを伴うことなく、より高いダイナミックレンジの画像におけるより多くの情報はより多くのビットを要求するので、これは、画像を扱うことを必要とする全てのシステムにおいて利用可能ではないかもしれない。
【００１８】
入力された色に関して、これらは、規格のＣＩＥ  １９３１  ＸＹＺ色空間に従ってエンコードされることが想定される。しかしながら、もちろん、当業者は、色がエンコーダにおいて実際に入力される態様は限定されるものではないことを理解するだろう。これらは、例えば、Ｌａｂ，ＲＧＢエンコーディング等であってもよい。色が固有の理解可能な態様において規定される限り、我々のエンコーダ及び方法は、これらを、Ｚ軸上にｌｕｍａ表現（即ち、ルミナンスの関数）を有する表現及びそれに直交する色度表現へと再計算することができる。しかしながら、比較的良好な色の均一性及び全ての色の本質的な包含のため、ＣＩＥ  １９７６ｕｖ色平面は有利である。しかしながら、もちろん、要求される場合、同じ原理が、例えば幾つかのＲＧＢプライマリ（典型的にはホワイトポイント）に従って規定される（ｒ，ｇ）色度平面を用いて、エンコーダにおいて適用されてもよい。
【００１９】
ビデオエンコーダ（３００）において、更に、閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａを有する色のための最大符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＬ）は、画素色のｌｕｍａ（Ｙ´）の単調な関数として減少する。実際には、Ｅ´より低いより暗い色のための幾つかの色度セクション低減メカニズムが予想されることができ、うまく機能することができる（単調性は、絶対に必要とされない。暗い色を低減するための他の手段が存在し得るためである。これは、依然として相対的に小さな断面をもたらす。我々は、例えばＬＵＴを規定することができ、これは、Ｅ´より低い各ｌｕｍａ  Ｙ´値に対して任意の２Ｄスケーリングマッピングを規定する。）。しかしながら、例えば最も黒い黒からの始まるｌｕｍａ値を伴う線形又は正方形である単調な関数として最大の考えられる彩度を低減するものが、見事に単純なものである。典型的には、ハードウェア又は計算ソフトウェアにおいて実装するのを簡素化する。これは、とりわけ色度表現において記録された色がよりノイズが多くなり得る領域のための次第に減少するビットを必要とすることを確認する。これは、例えば図３ａのように、Ｃｒａｙｏｎ状の色空間を生成するだろう。また、減衰関数が規定される手段は、Ｃｒａｙｏｎ先端の鈍さを規定する。これは、符号化されるべきビデオのために有益である。一方、幾つかの好ましい実施形態において、最も暗いｌｕｍａを有する色が最も大きな減衰を有することを望む。かなりの量のノイズは、このあまり有益でないデータをエンコードするために多量のビットを生成し得ないためである。単調な関数は、容易に設計されるだけでなく、例えばオンザフライで計算され、有益でもある。エンコードされるべきｕ，ｖ信号におけるノイズを生成する関数は、ｕ，ｖを生成する投影方程式柔軟なを介してｌｕｍａに依存してブーストするためである。幾つかの更なる考察は、とりわけデジタル圧縮自体の特性（例えばＤＣＴデコーディング誤差）を考慮することにより、Ｃｒａｙｏｎ先端の鈍さを設計することであり得る。一般に、我々の教示を適用するとき、暗いノイズが多い画像領域において浪費されたコーディングビットレートを主に最小化するために用いる場合に、Ｃｒａｙｏｎ先端（即ち、減衰関数）を設計すべきである。従って、（即ち、ノイズが視覚的に顕著な信号の任意の寄与を失い始める所における）これらの低ｌｕｍａ領域に渡る全てのノイズファクタは、最小限の影響を有することができる。この減衰関数の最適化は、例えば画像のセットのノイズ統計値を解析することにより、オンザフライで行われ得る。この場合において、典型的には、特定の減衰関数形状は、例えばＬＵＴとして、トランスミッタからレシーバに通信されるだろう。あるいは、ほとんどのコンテンツに対して平均的に良好な固定されたストラテジを用いる実施形態を設計することができる（そして、必要以上に少ないが、Ｃｒａｙｏｎ先端を伴わない場合よりも依然としてずっと少ないノイズを典型的にエンコードする）。中間の実施形態は、トランスミッタ側で選択され得る、事前同意された関数の数（例えば３）を用いることができる。
トランスミッタは、選択された関数の数を通信する。従って、トランスミッタは、例えば、きれいな信号を与えるハイエンド多画素カメラが用いられたか、又は、コンピュータグラフィックスビデオを生成するためのコンピュータが用いられたか、又は、ノイズが多い安価な消費者向けカメラが用いられたか等に依存して、（自動的に、又は、人間が彼の選択の結果をディスプレイ上で確認することにより）異なる関数を送信することができる。
【００２０】
ビデオエンコーダ（３００）は、色情報の空間解像度を低減するように構成される空間サブサンプリングユニット（３０２）を有する。このユニットは、線形（ＸＹＺ）画素色上のファクタ（ｓｓ）によりサブサンプリングを実行し、（ＸＹＺ）画素色のサブサンプリングされた画像を色度決定ユニット（３１０）のための入力として出力するように構成される。Ｙｕｖビデオエンコーディングは、（ＨＤＲ又はＬＤＲ）ビデオの多くのタイプに対して（従って、サブサンプリングされない画像に対しても）有益である。しかしながら、（例えば、ＣｒＣｂ画像の場合のように、レガシーＭＰＥＧエンコーディング技術においてｕ，ｖ成分をエンコードする場合に）典型的にはビデオエンコーダはサブサンプリングを用いるので、斯様なＹｕｖ符号化のための最適なサブサンプリング及び復元方法を用いることが有利である。これは、とりわけ色表現におけるエンコーダでのサブサンプリングを含み、これは、依然として画素ルミナンス（即ち、ＸＹＺの色に基づく変換又はＸＹＺ自体）を伴う線形である。
【００２１】
より低い解像度において色情報をエンコードすることが有利である。我々の新たなエンコーディング技術は、サブサンプリングをどのように行うか及びどこで行うかについてかなりの自由度を有する。
【００２２】
利点は、ｌｕｍａが８，１０，１２又は１４ビットのワードにおいてエンコードされるビデオエンコーダ（３００）の一実施形態である。色成分のための特定のビットレートに限定したくないが、実際には、我々の実施形態は、原理上、任意のビットレートによって機能し得るので、とりわけ、ＨＤＲビデオに関して、古典的クロミナンスに基づく表現よりも小さいビットレートにより同様の品質を得ることができる（クロミナンスという用語を用いる場合、これは、線形ルミナンスに基づく色座標であってもよいことに留意されたい。しかしながら、典型的には、ビデオエンコーディングにおいて、非線形ものは、ほぼ平方根である例えば規格化されたべき関数（例えばＲｅｃ．７０９等）を適用した後に用いられる。）。よりスマートなものは、コード割当て又は光電子変換関数ＯＥＣＦを選択する。原理上、全ての関連画像情報をエンコードするためにより少ないビットしか必要としない。我々の実施形態は、単一の規格化された関数、又は、例えば画像のショット又はシーン毎に、オンザフライで生成され、メタデータとして共同エンコードされたものを用いることができる。
【００２３】
ビデオエンコーダ（３００）の実施形態において、色度は、各色度座標に対して６，７，８，９，１０，１１又は１２ビットのワードにおいてエンコードされる。我々の色度エンコーディングは、クロミナンスに基づくエンコーディングより少ないビットで、高いルミナンス又はｌｕｍａから低いものまで減少させる極めて良好な精度を得るのを可能にする。
【００２４】
ビデオエンコーディングの方法は、以下のものを有する。
−  ビデオソース（３０１）から入力ビデオを受信する。画素色は、規格化されたデバイスに非依存の線形色エンコーディング（ＸＹＺ）においてエンコードされる。
−  ｌｕｍａ（Ｙ´）を取得するために予め決められたコード割当て関数（Ｆ）をルミナンス（Ｙ）に適用することにより画素のルミナンス（Ｙ）の光電子変換を実行する。
−  本方法は、更に、数学的色度定義により、予め決められた閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａ（Ｙ´）を有する画素色の色度（ｕ´´、ｖ´´）を計算することを有する。これは、予め決められた閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａを有する画素色のための特定の色相のための最大のエンコード可能な彩度（Ｓ＿ｂＬ）をもたらす。これは、予め決められた閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より高いｌｕｍａを有する画素色のための特定の色相のための最大のエンコード可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）より低い。最大のエンコード可能な彩度は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）からｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度、及び、予め決められた閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）に等しいか又はこれより大きい特定の色相及びｌｕｍａの色を有する画素のための一定の最大のエンコード可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）である。
【００２５】
ビデオエンコーディング信号（Ｓ＿ｉｍ）であって、ビデオの画像に関して、画素の色は、無彩色ｌｕｍａ（Ｙ´）座標及び２つの色度座標（ｕ´´，ｖ´´）により規定される色空間においてエンコードされる。色空間は、閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａを有する低いｌｕｍａ部分における全ての色により規定される、色空間の低いｌｕｍａ部分（ＬＬ）に関して、特定の色相（ｈ）及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａの色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＬ）が、その特定の色相及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より高いｌｕｍａを有する色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）より低いという特性を有するように規定される。最大の符号化可能な彩度は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）からｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度であり、特定の色相及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より高い任意のｌｕｍａの色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）は一定である。
【００２６】
ビデオエンコーディング信号（Ｓ＿ｉｍ）において、閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａを有する色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＬ）は、色のｌｕｍａ（Ｙ´）の単調な関数として減少する。
【００２７】
ビデオデコーダ（３５０）は、受信し、線形デバイスに非依存の色エンコーディング（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、又は、線形の３色プライマリエネルギ色定義（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、又は、ガンマによって事前補正された３色プライマリエネルギ色定義（Ｒ´´，Ｇ´´，Ｂ´´）デバイスに依存する色エンコーディングにおいて規定された画素色によって規定された画像にデコードするように構成される。エンコードされたビデオ信号（Ｓ＿ｉｍ）は、入力（３５８）を介して受信される。エンコードされたビデオ信号（Ｓ＿ｉｍ）は、画像に関して、無彩色ｌｕｍａ（Ｙ´）座標及び２つの色度座標（ｕ´´，ｖ´´）により規定される色空間においてエンコードされる画素の色を有する。色空間は、閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａを有する低いｌｕｍａ部分における全ての色により規定される、色空間の低いｌｕｍａ部分（ＬＬ）に関して、特定の色相（ｈ）及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａの色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＬ）が、その特定の色相及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より高いｌｕｍａを有する色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）より低いという特性を有するように規定される。最大の符号化可能な彩度は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）からｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度であり、特定の色相及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より高い任意のｌｕｍａの色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）は一定である。
【００２８】
色変換ユニット（３５１，３５５）を有するビデオデコーダ（３５０）は、色空間の低いｌｕｍａ部分（ＬＬ）における色の低減された彩度に対して逆補正を適用するように構成される。これにより、デコーダは、この色エンコーディング技術に従った後に、暗い色の正しい彩度を再取得することができる。
【００２９】
ビデオデコーダ（３５０）は、スケーリングルミナンス又はｌｕｍａ値（Ｙ又はＹ´）を用いることにより、画素のデコードされたルミナンス非依存の色彩色成分（Ｒ−Ｙ／Ｙ，Ｇ−Ｙ／Ｙ，Ｂ−Ｙ／Ｙ又はＲ´／Ｙ´´，Ｇ´´／Ｙ´´，Ｂ´´／Ｙ´´）を、これらの正しい意図されたルミナンスを有する色（Ｒ−Ｙ，Ｇ−Ｙ，Ｂ−Ｙ又はＲ´´，Ｇ´´，Ｂ´´）にスケールするように構成されたスケーリングユニット（３５６又は４０５）を有する。スケーリングユニットは、線形ルミナンス又は非線形ｌｕｍａ領域においてスケーリングを実現するように構成される。典型的には、スケーリングは、現在処理されている画素色のための対応するｌｕｍａ（又はルミナンス）座標により、倍数的に増加することを必要とするだろう。これは、ルミナンス非依存の色平面又は空間において機能するために非常に有益である。例えば、接続されたディスプレイの、他の色空間への色彩の変換は、これらの統一ｌｕｍａ平面において行われ得る。適切な正しいルミナンスを有する現実の色を取得するために、（例えばＸＹＺ）色は、ディスプレイを駆動させるためのＲ，Ｇ，Ｂ値に変換され得る。それらの統一ルミナンス色をこれらの正しい元の色にスケールしなければならない。あるいは、元の入力画像よりも接続されたディスプレイに適したルミナンスを取得するためにルミナンス変更変換を行う場合であっても、レンダリングされるべき色のための新たな有利な出力ｌｕｍａ又はルミナンスによってスケールしなければならない。
【００３０】
ビデオデコーダ（３５０）において、スケーリングユニット（３５６又は４０５）は、処理されている画素のルミナンスの最大及び閾値ルミナンス（Ｅ）のそれぞれによって、処理されている画素のｌｕｍａの最大及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）を乗算することにより、スケーリングを実行する。これは、色空間のための所望のＣｒａｙｏｎ形状に達するコンピュータ処理的に単純で低コストのバージョンである。
【００３１】
ビデオデコーディングの方法は、以下のものを有する。
−  入力信号（Ｓ＿ｉｍ）を受信する。画素色は、無彩色ｌｕｍａ（Ｙ´）座標及び２つの色度座標（ｕ´´，ｖ´´）により規定される色空間において規定される。色空間は、閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａを有する低いｌｕｍａ部分における全ての色により規定される、色空間の低いｌｕｍａ部分（ＬＬ）に関して、特定の色相（ｈ）及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より低いｌｕｍａの色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＬ）が、その特定の色相及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より高いｌｕｍａを有する色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）より低いという特性を有するように規定される。最大の符号化可能な彩度は、式Ｓ＝ｓｑｒｔ（（ｕ´´−ｕ´´ｗ）２＋（ｖ´´−ｖ´´ｗ）２）によって計算される事前指定されたホワイトポイント（ｕ´´ｗ，ｖ´´ｗ）からｌｕｍａのための色度（ｕ´´，ｖ´´）平面における色の距離に従って計算される、斯様な色相及び予め決められた閾値ｌｕｍａより低いｌｕｍａを有する任意の画素色のための最も高い考えられる彩度であり、特定の色相及び閾値ｌｕｍａ（Ｅ´）より高い任意のｌｕｍａの色のための最大の符号化可能な彩度（Ｓ＿ｂＨ）は一定である。
−  これらの画素色定義を、線形色エンコーディング又はガンマにより事前補正されたデバイス依存の色エンコーディング（Ｒ´´，Ｇ´´，Ｂ´´）にデコードする。
【００３２】
我々の技術は、例えば、新たなビデオエンコーディング信号（Ｓ＿ｉｍ）を格納するブルーレイディスク又はソリッドステートメモリカードメモリ製品、又は、ネットワーク（３２０）を介してビデオソース（３９９）からデコーダ（３５０）へとビデオ通信を動作させる方法のように、種々の形式及び手段において具現化され得る。本方法は、ネットワークを介して新たなビデオエンコーディング信号（Ｓ＿ｉｍ）を送信することを有し、又は、コンピュータプログラム製品は、プロセッサが我々の発明の原理に従って種々のエンコーディング又はデコーディング方法の実施形態を実装可能なコードを有する。
【００３３】
更に興味のある実施形態は、とりわけ、ビデオ信号（Ｓ＿ｉｍ）を受信するための入力部（３５８）を有するビデオデコーダ（３５０）である。画素色は、無彩色ｌｕｍａ（Ｙ´）座標及び２つの色度座標（ｕ´´，ｖ´´）によってエンコードされる。ビデオデコーダは、無彩色ｌｕｍａによるスケーリングにより、ルミナンスに依存するクロミナンス色表現における色度の色を変換するように構成されるスケーリングユニット（３５６）を有する。これは、無彩色及び色彩の方向における任意のエンコーディング又は処理の極めて良好な分離を可能にする。正しくルミナンススケールされた色表現への最終的なスケーリング（即ち、例えば線形表現。これは、色座標を有するＸＹＺまでと同じである。ＸＹＺによって又はより正確に言うとそのＹによってサイズが大きくなる。しかしながら、これは、例えばガンマ変換された表現のように、非線形性を依然として含むことができる。しかしながら、どんな場合でも、出力は、クロミナンス色空間表現である。）は、ディスプレイのガンマ領域において、最後に行われ得る。あるいは、一連の無彩色方向マッピングは、典型的には最終的なｌｕｍａスケーリング関数によって、最後に行われ得る。
【００３４】
ビデオデコーダ（３５０）において、スケーリングユニット（３５６）の前の色処理パイプラインにおける或る位置に色度基本変換ユニット（３５２）が含まれる。基本変換ユニット（３５２）は、一体的ルミナンス二又は三次元色表現において、新たな色表現への変換を行うように構成される。新たな色表現は、好ましくは、一体的（Ｒ，Ｇ，Ｂ）である。当業者は、我々の教示から、（即ち、典型的には１の最大を有するｌｕｍａ、及び、例えば同様にスケールされた（Ｒ−Ｙ）／Ｙのような、ルミナンス非依存の３つの色座標によって）色平面における色変換の等化物、及び、一体的にスケールされた空間における３Ｄ変換を実現するだろう。この場合において、２つの座標は、（例えば、ｕ´´，ｖ´´からＣＩＥＬａｂのａ，ｂ等のような他の色空間に回転するために）充分又は有利である。この場合において、３つの座標は、例えば３つのＲＧＢ駆動値に達するための予備計算を行うために、有利である。従って、色平面において要求するどんな基本変換でも行うことができる。
【００３５】
ビデオデコーダ（３５０）は、べき関数を入力色座標に適用するように構成される光電式変換ユニット（４０４）を有する。このユニットは、スケーリングユニット（３５６）の前の色処理パイプラインにおける或る位置に位置している。これは、ディスプレイ１／ガンマ事前補償空間への変換を可能にし、このガンマ空間においてｌｕｍａスケーリングを行う。
【００３６】
ビデオデコーダ（３５０）は、入力画像に対する画素値中間物を取得するための挿入関数を適用することにより、色座標（ｕ´´）により画素の入力画像の解像度を増大するように構成される空間アップサンプリングユニット（３５３）を有する。空間アップサンプリングユニット（３５３）は、スケーリングユニット（３５６）の前の色処理パイプラインにおける或る位置に位置している。我々の色エンコーディングの他の興味深い動作は、好ましくは最大解像度（例えば４Ｋ又は８Ｋ）においてスケーリングを行うこと、及び、処理チェインの前のルミナンス非依存の表現におけるいかなる解像度における全ての他の処理を行うことである。もちろん、乗算するとき、色彩及び無彩色の画素画像は、同じ解像度でなければならないが、乗算の直前まで空間アップスケーリングを遅延させてもよい。例えば、アップスケーリングは、即ちルミナンス非依存のディスプレイガンマ色表現におけるディスプレイ駆動のために、Ｒ´´／Ｙ´´等の座標上で行われてもよい。これは、最も高いシャープネスを生成する（即ち、４：２：０エンコーディングのみを用いるとき、ほぼ４：４：４の精度を効果的に有する。線形色空間において生じるエンコーダでの空間サブサンプリング。）。
【００３７】
ビデオデコーディングの方法は、以下のものを有する。
−  ビデオ信号（Ｓ＿ｉｍ）を受信する。画素色は、無彩色ｌｕｍａ（Ｙ´）座標及び２つの色度座標（ｕ´´，ｖ´´）によってエンコードされる。
−  無彩色ｌｕｍａによるスケーリングにより、ルミナンス依存のクロミナンス色表現において色度の色を変換する。
【００３８】
ビデオデコーディングの方法は、スケーリングの前に、入力色度座標を、（（Ｒ−Ｙ）／Ｙ，（Ｇ−Ｙ）／Ｙ，（Ｂ−Ｙ）／Ｙ）のような他のルミナンス非依存の色表現に変換することを有する。
【００３９】
ビデオデコーディングの方法は、スケーリングの前に、べき関数を、加法的再現色チャネル（Ｒ／Ｙ，Ｇ／Ｙ，Ｂ／Ｙ）のルミナンス非依存の表現に適用することを有する。
【００４０】
ビデオデコーディングの方法は、スケーリングの前に、ルミナンス非依存の色表現に空間アップスケーリングを行うことを有する。
【００４１】
ビデオエンコーダ（３００）は、ビデオをエンコードするように構成される。ビデオの画素色は、ビデオ信号（Ｓ＿ｉｍ）への任意の入力色表現（Ｘ，Ｙ，Ｚ）においてエンコードされる。画素色は、無彩色ｌｕｍａ（Ｙ´）座標及び２つのルミナンス非依存の色度座標（ｕ´´，ｖ´´）により規定される色エンコーディングにおいてエンコードされる。
【００４２】
全てのこれらの実施形態は、多くの他の変形、方法、（ネットワーク接続を介して送信されるか又は格納されるかに関わらず）信号、コンピュータプログラム等として実現され得る。
【００４３】
本発明による方法及び装置のこれらの及び他の態様は、以下述べられる実装及び実施形態並びに添付図面から明らかになり、これらを参照して説明されるだろう。これらは、単により一般的な概念を例証する非限定的な特定の例として役立つに過ぎない。破線は、成分がオプションであることを示すために用いられ、非破線の成分は、必ずしも必須であるというわけではない。破線は、必須であると説明される要素がオブジェクトの中に隠されることを示すために用いられてもよく、又は、例えばオブジェクト／領域の選択のような無形のもの（及び、これらがディスプレイ上でどのように示され得るか）に対して用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１ａ】従来技術の色空間、円錐及び円柱のための２つの異なるトポロジを概略的に示す。
【図１ｂ】従来技術の色空間、円錐及び円柱のための２つの異なるトポロジを概略的に示す。
【図２】例えばケーブルテレビシステムを介した、ビデオのための例示的な通信システム、及び我々のエンコーダの一実施形態、及び我々のデコーダの一実施形態を概略的に示す。
【図３ａ】とりわけＤＣＴエンコーディングと同一又は類似のデータ圧縮が含まれるときに色をエンコードするのに役立つ、我々が取り込んだ新たなＣｒａｙｏｎ状の色空間を概略的に示す。
【図３ｂ】とりわけＤＣＴエンコーディングと同一又は類似のデータ圧縮が含まれるときに色をエンコードするのに役立つ、我々が取り込んだ新たなＣｒａｙｏｎ状の色空間を概略的に示す。
【図４】Ｃｒａｙｏｎ色空間先端形状を決定する考えられる減衰及びゲイン関数の他の実施形態を概略的に示す。
【図５】イプシロン値（Ｅ´）を計算する方法の典型的な例を概略的に示す。先端領域は、色相毎に一定の最大の彩度の縦軸傾斜領域において変化する。あるいは、一定最大のｕ´及びｖ´を同様に述べている。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図２は、ビデオエンコーダ３００及び考えられるデコーダのうち特定の１つ（即ち、デコーダ３０５）を有する、新しく発明された原理に従い、及び、新たな色空間定義に適合する、エンコーディングシステムの第１の例示的な実施形態を示している（Ｃｒａｙｏｎ空間定義されたビデオ画像を処理することができ、例えば特定の態様で色度ｕ´´，ｖ´´サブサンプリングを扱うことができ、所望の色処理を行うことができるデコーダを組み込む種々の手段が存在するが、我々は、原理を与えるために１つだけを教示する）。エンコーダは、ビデオソース３０１から入力接続部３０８を介して映像入力を得る。これは、ＣＩＥ  ＸＹＺフォーマットにおけるビデオイメージを供給し、これは、デバイス非依存の線形色エンコーディングである。もちろん、デコーダは、更なるユニットを有してもよく、又は、更なるユニットに接続されてもよい。これらは、例えばＯｐｅｎＥＸＲフォーマット又はＲＡＷカメラフォーマット等からのマッピングのような、典型的なビデオ変換を行う。我々がビデオと言うとき、当業者は、例えば含まれる逆ＤＣＴ変換のような、ビデオデコーディングの態様、及び、画素が（Ｘ，Ｙ，Ｚ）としてエンコードされた色を有する画像のセットをもたらすのに必要なものが存在してもよいことを理解するものとみなす。これは、我々の発明された実施形態の詳細を説明するために必要とされる部分である。もちろん、以下で提示する、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から始まる式は、例えば規格化されたＲＧＢプライマリを伴う（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のような、他の線形色空間から始めるために導出されてもよい。しかしながら、我々は、普遍的に既知のＣＩＥ  ＸＹＺ空間から始まる実施形態を説明するだろう。芸術的部分に関して、ソース３０１は、マスターＨＤＲグレーディングを供給する。これは、例えば、正しい芸術的な見た目を得る（例えば、穏やかな青い空を良好な紫がかったものに変換する）ために少なくとも１つのグレーダにより再着色される動画であるだろう。しかしながら、入力は、もちろん、例えばカメラＲＡＷ出力のような、時間的に連続的に関連した画像の任意のセット、又は、アップグレードされたレガシーＬＤＲ（低ダイナミックレンジ）動画等であってもよい。また、入力は、例えば４Ｋのような高画質解像度におけるものであるだろう。しかしながら、当業者は、他の解像度が考えられ、とりわけ、我々の実施形態は異なる色成分のための種々の解像度に対処するのに特に適していることを理解するだろう。
【００４６】
典型的には、オプションとして、空間サブサンプリングユニット３０２は、色度における色情報の決定が実行される前に信号をダウンコンバートするだろう。目は、色情報に対してあまり重要ではないためである。それ故、色度画像のための解像度を抑えることができ、例えば、単一のエンコードされるべき画像において２つの色度成分画像をインターリーブすることができる（我々は、この更なるエンコーディングが、例えばＡＶＣエンコーダのようなＭＰＥＧのような符号器のように、即ちＤＣＴ−ｉｎｇ等を行うことにより、レガシー符号器によりと行われ得るようにシステムを開発した）。例えば、空間サブサンプリングユニット（３０２）は、４：４：４から４：２：０になるように、双方の方向においてサブサンプリングファクタｓｓ＝２を用いてもよい。
【００４７】
この元の又は低減された解像度（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＿ｘＫ信号（ｘは、色彩情報を決定するための、例えば８Ｋオリジナルから２Ｋ入力への、任意の解像度を示す）は、色度決定ユニット３１０のための入力である。我々の実施形態においては、クロミナンスタイプの色空間ではなく、色度に基づくものを用いる。これは、幾つかの極めて有利な特性を有するためである。しかしながら、標準の色度空間（即ち、色度平面＋ルミナンス又はｌｕｍａ又は明るさの軸）は、とりわけＨＤＲビデオエンコーディングのために、適切に用いられ得ない。
【００４８】
原理上、他の色度平面定義が用いられてもよいが、ＣＩＥの１９７６  Ｙ´ｕ´ｖ´空間上、又は、より正確に言うとその色度平面上で我々の定義の基礎を形成することを想定するだろう。しかしながら、色度座標の新たな定義により再形成するだろう。それ故、二重ダッシュ（ｕ´´，ｖ´´）により示すだろう。（役立つように再公式化される）古典的ＣＩＥＬＵＶ  １９７６定義
【数１】
2017512405.tif 000003
を用いる場合、生ずる色空間及びこれにおいてエンコードされた色は、幾つかの良好な特性を有するだろう。第一に、１つの非常に強力な、及び、使用可能な特性は、色の純粋な色彩特性（即ち、クロミナンスと対照的に、これは、依然としていくらかのルミナンス情報を含む）から分離されたｌｕｍａ（即ち、ルミナンスをエンコードする座標、又は精神視覚的に再び述べられる輝度）を有することである。しかしながら、最後の数年に渡る考察及び実験により、発明者及び彼らの同僚は、この分離は、とりわけＨＤＲビデオエンコーディングに対して主として重要である特性を有するというより深い洞察を得た。（これらがカメラ又はそのグレーディングにより取り込んだどうか、又は、ビデオを受信するディスプレイにより出力されたかどうかに関わらず）必要とされるルミナンス（例えば、極めて高ガンマのもの、又は、Ｓ字形状のような曲がっているもの、又は、不連続なもの）をエンコードするために任意のコード割当て関数又は光電子変換関数ＥＯＣＦを用いることができる（ｌｕｍａがクロミナンスと関連付けられた"疑似ルミナンス"になるものと想像することができる）。この"特性を気にしない"は、ｌｕｍａ軸に沿ったルミナンスの湾曲が何であれ、色彩"単位ルミナンス"平面のみにおいて（エンコーディング、又は、例えば他の見た目を取得するための再グレーディングのような色処理に関わらず）所望の処理の一部を分離し得ることを意味する。これは、ＨＤＲエンコーディング及び他の見た目のエンコーディング（例えば中間のダイナミックレンジディスプレイのための必要とされる駆動グレーディングに対する同調性）が比較的単純になるという洞察をもたらす。空間オブジェクトテクスチャ構造をエンコードするために１つの画像を必要とするためである。これは、（ｕ´´，ｖ´´）及び基準シェーディング（Ｙ´）により行われ得る。最初に、Ｙ´の支配的な再検討を行い、そして、（ｕ´´，ｖ´´）方向における最適な見た目を実現するために更に必要とされる処理を行うことにより、他の照明状況に変換することができる。
【００４９】
従って、光電式変換ユニット３０４は、任意の予め選択された関心のある色割当て関数を適用することを想定するだろう。これは、古典的ガンマ２．２関数であってもよいが、ＨＤＲに関して、より高いガンマが好ましい。例えばドルビーのＰＱ関数を用いてもよい。あるいは、
【数２】
2017512405.tif 000004
を用いてもよい。ｍ及びガンマは定数であり、ｖは（Ｙ−Ｙ＿ｂｌａｃｋ）／（Ｙ＿ｗｈｉｔｅ−Ｙ＿ｂｌａｃｋ）として規定される。無彩色軸の恣意性は、原理上、線形ルミナンスを用いてもよく、ｌｕｍａの代わりにルミナンス閾値設定定義を用いることにより、例えば我々のエンコーダクレームを再公式化することができることを意味することに留意されたい。
【００５０】
このエンコーディングの他の利点は、ルミナンスが何であれ色度が同じ幅寸法の範囲内にあることである。これは、クロミナンスに基づく色空間とは対照的に、色度をエンコードするために同じビット量を常に用い得るとともに、色空間の縦軸に沿って良好な精度を有し得ることを意味する。色彩成分のために１０より多くのビット、好ましくは１２ビットを必要とする、Ｙ´ＤｚＤｘ色エンコーディングとは対照的に、１０ビットしか伴わない高画質、及び、８ビットを伴う適切な画質を得ることができる。例えば、考えられる色度の最大範囲、ｕ＝［０，０．７］，ｖ＝［０，０．６］、又は、少し厳しい境界、例えば［０，０．６２３］，［０．０１６、０．５８７］に渡ってこれらのビットを均一に割り当てることができる（まれな極めて飽和した色を切り抜いてもよいが、広い全域のエンコーディングに関して、これは、全ての考えられる物理的な色が含まれる場合に役立ち得る）。
【００５１】
分離の他の利点は、これがエレガントに、ＨＤＲ（即ち、明るいルミナンス及び／又は大きなルミナンスコントラスト比）エンコーディングだけでなく広い全域の色エンコーディングも有するという欲求を実現することである。（ｕ´´，ｖ´´）は、本来、実現可能な任意の色度をエンコードし得るためである。我々の新たなＣｒａｙｏｎ状の色空間定義において、ＲＧＢディスプレイが、図１ｂのようなテント形状を有するが、底部先端においてフィットされる（圧搾される）その底部分を有する場合、非常に飽和した及び明るい色をレンダリングし得る、例えば赤、黄、黄色がかった緑、緑、シアン、青及び青紫のレーザで構成されるマルチプライマリディスプレイを駆動させるために我々のエンコードされた色を用いることができる。
【００５２】
解決される他の大きな問題は、実際に色度における色彩情報のみを有するので、例えばサブサンプリングが含まれるときに、とりわけ古典的なクロミナンスに基づくテレビエンコーディングにおいて、色境界において生じる大きな色クロストークの問題を回避することができることである（例えば１ピクセル幅の暗い赤及び明るいグレーラインのストライプパターン、又は相補的な色）。Ｙ´ＤｚＤｘ空間を用いることは、大きな色誤差を取り込み得る（例えば、暗い赤／明るいグレーラインのインターリービングは、風変わりな明るいオレンジ色に変換する）。我々の実装は、最初に線形ＸＹＺ領域においてサブサンプリングを行い、そして、我々の（ｕ´´，ｖ´´）を用いて、色彩情報の４：２：０エンコーディングに関わらず、通常の色を生成する。
【００５３】
しかしながら、斯様な円柱形のＹ´ｕ´ｖ´エンコーディングの欠点は、Ｙによる除算のため、暗い色が非常にノイズの多いものになることである。これは、変換に基づくエンコーダにより必要とされるビットレートを増大させる。それ故、我々は、色空間定義、それ故、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から（ｕ´´，ｖ´´）へのマッピングを規定する対応する透視変換を再定義した。従って、エンコーダは、新たなビデオエンコーディングにより、即ち、例えばノイズ除去等のような全ての種類の更なるトリックに頼ることなく、この問題をエレガントに処理することができる。
【００５４】
我々の新たな透視変換は、図３ａで示すＣｒａｙｏｎ状の色空間をもたらす。底部分は、これを描くことができるようにサイズ的に強調して示されている。先細になっている先端は、底部分ＬＬに入る、最も暗いエンコード可能な色に対してのみ生じるだろう。この部分は、予め決められた閾値ｌｕｍａ  Ｅ´に対応し、及び、ルミナンス方向及びその任意の選択可能なＯＥＣＦの分離の観点で、任意の選択Ｅ´は、閾値ルミナンスＥの固有の値に対応する。これは、ＯＥＣＦ関数の逆（即ち、ＥＯＣＦ（電気光学変換関数））をＥ´に適用することにより決定され得る。Ｅ又はＥ´は、例えばエンコーダ及びデコーダのハードウェアにおいて固定されてもよく（普遍的に使用可能な値）、又は、場合毎に選択されてもよく、及び、例えばビデオを格納するＢＤディスク上に格納される信号によって共同伝送される。Ｅの値は、典型的には、色空間のピークホワイトにより除算を経て一体的表現に変換される、範囲［０．０１，１０］又はより好ましくは［０．０１，５］ｎｉｔの範囲内であってもよい。従って、特定の入力色のための色エンコーディングが（ｕ＿ｘｘ，ｖ＿ｘｘ）より大きな色度によって生じ得るという事実は、Ｃｒａｙｏｎ先端における全域の境界が固定された値に向かって縮小することを述べることにより、より正確に述べられ得る。これは、彩度ｓｑｒｔ（ｄｕ´´＾２＋ｄｖ´´＾２）を用いることにより数学的に規定され得る。ｄｕ´´＝ｕ´´−ｕ´´＿ｗ，ｄｖ´´＝ｖ´´−ｖ´´＿ｗ及び（ｕ´´＿ｗ，ｖ´´＿ｗ）は、基準ホワイトの色度である。全域の馬蹄形状の外側境界は、各色相（角度）に対して、（その支配的な波長又は"色相"の単色の色のための）最大の考えられる彩度を決定する。これらの外側境界は、Ｅ´より高いｌｕｍａ  Ｙ´を有する色に対して同じのままであるということが分かる。しかしながら、Ｅ´より低いｌｕｍａを有する色に対して小さくなる。我々は、紫色のための最大彩度がどのようにＥ´より高い同じＳ＿ｂＨのままになるかを示した。これは、このＣｒａｙｏｎ色空間の例示的な実施形態において、Ｙ´とともに減少し、Ｅ  ´より低いＳ＿ｂＬとして名前を変えられる。これは、いかにノイズが多くても、暗い色のためのこの再定義された小さな色度は、あまり多くのビットを消費し得ないという利点を有する。一方、Ｅ´より高い場合、色度の良い特性、即ち、ルミナンス情報からのこれらの完全な及びうまく一様にスケーリングされた分離を見つける。
【００５５】
従って、エンコーダは、この動作を実現するｕ´´，ｖ´´を取得するために透視マッピングを適用しなければならない（これを実現する式の任意の定義は、我々の新たなエンコーディング技術の所望の特性を実現するだろう）。これを実現する１つの手段が図３ｂに示されている。エンコーダは、非統一ゲインｇ（Ｙ´）を、Ｅ´より低いｌｕｍａを有する色の彩度に適用する。好ましくは、デコーダは、復元された色に対して同じ色彩度を取得するために逆ゲインを適用する（即ち、ｇ＿ｅｎｃｏｄｅｒが０．５である場合、ｇ＿ｄｅｃｏｄｅｒは２．０になる）。
【００５６】
我々は線形の例を示した。しかしながら、例えば、０＜＝Ｙ´＜Ｅ´の場合にｇ（Ｙ´）＝Ｙ´＊（（Ｅ´＋１／Ｅ´）−Ｙ´），Ｙ´＞＝Ｅ´の場合にｇ（Ｙ´）＝１のような、他の関数が用いられてもよい。
【００５７】
従って、色度空間公式化は、（ｕ´´，ｖ´´）＝（ｕ´＿ｗ，ｖ´＿ｗ）＋ｇ（Ｙ´）＊［（ｕ´，ｖ´）−（ｕ´＿ｗ，ｖ´＿ｗ）］のように行われ得る。（ｕ´＿ｗ、ｖ´＿ｗ）は、予め決められたホワイトポイントのための色度である。従って、最も暗い色の色度に対して１より小さな任意の非統一ゲインを適用することは、これらを、選ばれたホワイトポイントまで彩度を減じるだろう。エンコードされるべき特定の画素色のｌｕｍａがＥ´より高い場合、１のゲイン乗数を適用するだろう。即ち、出力色度（ｕ´´，ｖ´´）は、エンコードされるべき元の色の入力色度と同じである（ｕ´，ｖ´）。これは、任意の色相に関して、ＤＣＴエンコードされるべき高ルミナンスのブロックの出力ピクセルにおける（ホワイトポイントから距離として規定される）最大の考えられる色度又はより正確に言うと最大の考えられる彩度は、ＣＩＥ  １９７６ｕｖ変換自体により規定される値になることを意味する。以下のＹ´値に関して、上記の例においてｌｕｍａ  Ｙ´のみの適切な関数であるゲインによりスケールする。従って、明瞭になるように、上記の式において、例えばＥ´が０．２であった場合、Ｙ´＝０．１のための第２の条件の値は５．１になるだろう。それ故、製品をゲイン０．５１にする（即ち、全ての色の彩度を半分まで減少する。それ故に、各色相のための考えられる最大限に飽和したもの。）。
【００５８】
Ｃｒａｙｏｎ状の色空間を実現する有利な実施形態は、色度を規定する透視変換におけるより低いルミナンスの定義を再符号化するだろう。
【数３】
2017512405.tif 000005
【００５９】
適切なＧ（Ｙ）関数を規定した場合、即ち、より低いＹ領域において適切な形状を規定した場合、欲求に従って色度値（即ち、クレヨン先端の幅形状）を調整することができる。従って、色度は、線形色アンバランス（Ｘ−Ｙ），（Ｚ−Ｙ）、及びスケーリングに影響するこのＧファクタから導出されることが分かる。ニュートラル色（Ｘ＝Ｙ＝Ｚ）に関して、先端は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（０，０，０）のためのその最も低いホワイトポイント（ｕ´´，ｖ´´）＝（４／１９，９／１９）まで彩度を縮小するだろう。
【００６０】
Ｃｒａｙｏｎ先端のＧ（Ｙ）リアリゼーションは、これを実現する１つの容易な手段である。エンコーディング空間の全域の幾何学的形状動作が同じである限り、例えばＹ又はＹ´に類似する他の相関関数を用いることにより、これを行う他の手段が存在し得る。
【００６１】
極めて単純な考えられる（オプションの）実施形態は、図２に示されたものである。即ち、Ｇ（Ｙ）のための種関数としてＭａｘ（Ｙ，Ｅ）を用いる。
【００６２】
我々のエンコーダの有利に単純な実施形態は、例えば２Ｋ解像度画像において、Ｘ−Ｙ及びＺ−Ｙ値を決定するためにマトリキシングユニット３０３によりマトリキシングを第一に行う。そして、透視変換ユニット３０６により適用される透視変換は、上記の変換である。しかしながら、図２の実施形態において、Ｃｒａｙｏｎテーパリングを最大関数により外側に分割し、最大計算ユニット３０５により実行する。結果は、透視方程式の最後の条件の場所で満たされる。最終的に、エンコーダは、更に、フォーマッタ３０７において任意の既存（又は、ビデオ伝送（例えばＭＰＥＧ規格）のために用いられ得る将来のビデオエンコーディング規格）のストラテジに従ってエンコード及びフォーマットする。これらの画像は、データＹ´及び（ｕ´´，ｖ´´）を含む。及び、エンコーダは、ビデオ信号Ｓ＿ｉｍにおいてこれを（場合により例えばエンコードされたグレーディングが行われた基準ディスプレイのピークホワイトのようなメタデータＭＥＴ、及び、場合によりＥ又は類似のＥ´のための選ばれた値と一緒に）エンコードする。
【００６３】
そして、このビデオ信号Ｓ＿ｉｍは、出力３０９を介してビデオ送信システム３２０上の任意の受信装置に送信され得る。これは、非限定的に、例えば、ＢＤディスク又はソリッドステートメモリカードのような、ビデオを含むメモリ製品、又は、例えば衛星ＴＶ放送接続若しくはインターネットネットワーク接続等のような任意のネットワーク接続であってもよい。任意のネットワークを介する代わりに、ビデオは、ストレージデバイス３９９上に予め格納されてもよく、これは、例えばインターネットを介したビデオオンデマンドのために、所望の任意の時間においてビデオソースとして機能してもよい。
【００６４】
この信号の受信に関して、ビデオデコーダ３６０の第１の考えられる実施形態を図２に示す。これは、グレーディングが例えば特定のレンダリング状況（例えば、薄暗い環境下で５０００ｎｉｔのＨＤＲディスプレイ、又は暗い環境下で１２００ｎｉｔのディスプレイ等）においてレンダリングされたときのように見えるものをグレーダがチェックしたいときに、同じ全体システムに取り込まれ得る。あるいは、このレシーバは、他の位置にあってもよく、他の実体又は人により所有されてもよい。非限定的には、このデコーダ３６０は、例えばテレビ又はディスプレイ、セットトップボックス、コンピュータ、映画館におけるデジタル映画処理ユニット等の部分を形成してもよい。
【００６５】
デコーダは、元の色に戻すために、エンコーダで行われた処理を理想的にほとんど（必ずしもではないが）正確に反転させるだろう。これは、それ自体がＸＹＺにおいて表される必要はない。しかしながら、ディスプレイ３７０により必要とされるディスプレイ依存の色空間（典型的にはＲＧＢ）における幾つかの駆動色座標に直接変換されてもよい。しかしながら、これは、マルチプライマリ座標であってもよい。従って、入力部３５８から、第１の信号経路は、画素のための元のルミナンスＹに戻すために、ＯＥＣＦの逆であるＥＯＣＦを適用する電気光学変換ユニット３５４にｌｕｍａ  Ｙ´画像を送信する。前と同じように、Ｃｒａｙｏｎ色空間のＭａｘ（Ｙ，Ｅ）定義を用いた場合、最大計算ユニット３５５がオプションとして含まれてもよい。そうでなければ、彩度の減少は、逆透視変換ユニット３５１により適用される数学的関数において処理される。このユニットは、例えば以下のものを計算するだろう。
【数４】
2017512405.tif 000006
【００６６】
即ち、これらは色度だけの量である（注記；これらをＸ−Ｙ／Ｍａｘ（Ｙ，Ｅ）とみなしてもよい。しかしながら、これは問題にならない。これらは、画素の色がどんなルミナンスを有しているかに関わらず、（ｕ´´，ｖ´´）色度から単独で導出可能な、無彩色の量であるためである。これらは、フルカラーを取得するために、後に正しいルミナンスにより乗算されることを依然として必要とする。
【００６７】
これの分子は、線形Ｘ，Ｙ及びＺ座標の線形結合である。従って、スケールファクタとして適切なルミナンスにより依然として参照される線形Ｒ，Ｇ，Ｂ座標を取得するために、これに対してマトリキシングを行うことができる。これはマトリキシングユニット３５２により実現され、出力として（Ｒ−Ｙ）／Ｙ，（Ｇ−Ｙ）／Ｙ及び（Ｂ−Ｙ）／Ｙをもたらす。当業者により知られているように、マッピングマトリックスの係数は、色空間の定義（例えばＥＢＵプライマリ）のために使用される実際のプライマリに依存する（ディスプレイの実際のプライマリへの変換は、全域マッピングユニット３６０により後に行われ得る。これは、実際の駆動値（Ｒ´´，Ｇ´´，Ｂ´´）において事前補正するためにディスプレイのＯＥＴＦを適用する（例えば、これは、Ｒｅｃ．７０９エンコーディングを期待するディスプレイ３７０でもよい。あるいは、これは、例えばＳＩＭ２のような、複雑な駆動方式であってもよい。しかしながら、これは本発明の教示を越えている。）。）。我々は、これが色空間のコード割当て関数の非線形性ではなく、ディスプレイのものであることを明らかに強調するために二重ダッシュを用いている。ＯＥＴＦ＿ｄは、特定の接続されたディスプレイの必要とされる非線形光電子伝達関数ブロックである。エンコーダにおいて空間サブサンプリングを行った場合、アップサンプリングユニット３５３は、信号を例えば４Ｋ解像度に変換するだろう。良好な色クロストーク性能を有するためにこのアップサンプリングが処理チェインにおけるこの位置において意図的に配置されていることに留意されたい。ここで、線形差分値（クロミナンス）Ｒ−Ｙ等は、適切なルミナンス（例えばＭａｘ（Ｙ，Ｅ））により乗算することにより取得される。最終的に、これらのクロミナンスに対して画素毎に線形ルミナンスを追加することにより、線形（Ｒ，Ｇ，Ｂ）色座標を得る。これは、出力部３５９に出力される。
【００６８】
ＨＤＲビデオのために線形空間において計算を行う欠点は、２０（又はこれより多くの）ビットワードが１００万：１（又は、１００００：０．０１ｎｉｔ）のコントラスト比の画素ルミナンスを表すために必要であることである。
【００６９】
図３において概念的に示されたＣｒａｙｏｎバージョンは一実施形態として機能するが、異なる、及び、より適切なＹ´´ｕ´´ｖ´´Ｃｒａｙｏｎ空間を規定することができる。ゼロ（その近く）へのＹ／イプシロン又はＹ´´／イプシロン´´による減衰又は乗算に関する問題は、レシーバにおいて無限ゲインによって増幅しなければならないことである。如何なる誤差も伴うことのない究極的に正確なシステムにおいては、これは問題にならないだろう。レシーバ側で（ＣＩＥ  １９７６に従う）元のｕ´ｖ´が再取得され得るためである。しかしながら、実際には、典型的な技術的制約を考慮しなければならない。一方では、ｕｖ座標上の誤差ｄｕ及びｄｖが存在するだろう。これは、とりわけ、主に、暗い領域におけるカメラノイズからもたらされる。しかしながら、これらは、減衰により大幅に低減されたものである。しかしながら、使用されるエンコーディング技術に起因して、更なる色度誤差が存在し得る。幸運にも、これらは、典型的に大きくならないだろう。及び、あまり目立たないだろう。これらは、典型的に既に暗い色であるものの軽微な変色に過ぎないためである。従って、目は、多少緑がかった黒と多少青みがかった黒との間の差に気が付かない。しかしながら、より深刻な関心事は、レシーバでもＹ´´チャネル上に誤差が存在し得ることである。これらは、乗法的スケーリングのため、数学的により深刻になる。戻されたｕ´ｖ´及び無効な、非物質的な値において深刻な彩度誤差を有し得る。従って、より鈍いＣｒａｙｏｎ先端を用いてこれを考慮する必要がある。我々がこれのために用いる減衰の数式は、以下のとおりである。
Ａｔｔｅｎ＝ｃｌｉｐ（１，Ｙ´´／Ｅ´´，１／Ｋ）
Ｋは、例えば１２８であり得る。
【００７０】
Ｙ´´がＥ´´より低いＣｒａｙｏｎ先端領域に関して、この除算による乗算は、線形減衰を実現する。これは、もちろん、これらが等しい場合に１になり、Ｃｒａｙｏｎの縦円柱境界が続く。しかしながら、１により乗算することにより最小限減衰がなくなるように減衰を明示的に境界付けることができる。より興味深い態様は、１２８への制限である。正しいｕ´，ｖ´値を再取得するために減衰を元に戻すために増幅ゲインを取得するように線形関数（７０１）を反転させる場合、もちろんその乗法的ゲインに関して双曲線を取得する。これは、曲線７０３であり、これは、無限距離まで進むよりもむしろ最大値にクリップされることが分かる。しかしながら、クリップされるか又はクリップされないかに関わらず、減衰を規定する。実際に重要であるものは、レシーバにおいて再ブースティングのゲインをクリップする（例えば、ｇａｉｎ（Ｙ´´）＝ＣＬＩＰ（１，Ｅ´´／Ｙ´´，Ｋ＝１２８））。ｕ´´，ｖ´´値が何であれ、例えば（０，０）であるか又は（即ち、（０，０）の代わりに（ｄｕ，ｄｖ）をもたらす）小さな誤差を有するかに関わらず、とりわけｄｕ又はｄｖが大きい場合に、レシーバでそのｕ´´，ｖ´´復元をブーストし過ぎるべきではない。そして、良好なストラテジは、曲線７０２のようにソフトクリッピングを行うことである。これは、曲線７０４のように、及び、好ましくは比較的小さな傾斜によって、ゲイン曲線の最も低い部分を線形経路に従わせることにより容易に設計し得る。あまり小さくならない。後にｕ´ｖ´値を十分に減衰させないためである。あまりに多くのカメラノイズを符号化する。これは、必要とされるエンコーディングビットバジェットを増大させるか、又は、画像の他の部分における圧縮アーチファクトを生成する。しかしながら、あまり大きな傾斜にはならない。レシーバがそのＹ´´値における誤差ｄＹ´´をもたらす場合、これは、正しいｕ´，ｖ´画素色を取得するために必要とされるものより極めて異なるゲインブースト（ｇ＋ｄｇ）をもたらし得るためである（即ち、過度に飽和した復元された色をもたらす）。あるいは、ｄｕ´は、一般に少し大きな色誤差におけるｄｖ´に等しいためである。従って、この傾斜した部分は、システム毎にバランスをとられるべきである。あるいは、多数の典型的な将来のシステムに対して平均的に調整されるべきである。種々の傾斜（２５６についてＥ´´を有する１０ビットのＹ´´の例）を選択することができる。これは、送信される我々のｕ´ｖ´色の定義であるので、レシーバは、どのＣｒａｙｏｎ先端関数が用いられたかについて知らなければならない。即ち、この情報は、送信もされなければならない。及び、これを行う種々の手段が存在する。例えば、Ｓ＿ｉｍにおけるメタデータは、例えばレシーバが使用しなければならない特定のゲイン関数を特定するＬＵＴを含んでもよい（例えば１又はそれ以上のディスプレイ上の典型的な復元画質を見ることにより、コンテンツ作者が用いた選択された減衰関数に対応する）。あるいは、代わりに、関数のパラメトリック機能的記述が送信されてもよい。例えば、クレヨン先端の上側領域が線形のままであることを知っている場合、先端の最下部の部分しかエンコードする必要がない。例えば、ソフトクリッピングのずれが始まるポイント（例えばＰ´又はＰ）、及び、機能的記述（例えば線形セグメントの傾斜等）を送信し得る。これらの単純で有利な変形に加えて、当業者は、Ｃｒａｙｏｎ先端を規定する種々の他の手段が存在し得ることを理解すべきである。
【００７１】
Ｅ´´のための良好な位置を決定する方法。ＨＤＲ−ＥＯＴＦで定義されたｌｕｍａであるＹ´´を有する先端定義を行うとみなす。それ故、Ｅ´´である。例えば５０００ｎｉｔ基準モニタのためのＨＤＲエンコーディングを有するものとみなす。１０ビットのレベル周辺のノイズを有する典型的なカメラ材料を想定する場合、これは、ピークホワイトの約１／１０００になるだろう。即ち、５０００ｎｉｔディスプレイ上でレンダリングされる５ｎｉｔより低い場合、多くのノイズを見るものとみなすだろう。これは、ＭＰＥＧ  ＤＣＴ符号化の前にｕ´ｖ´の減衰を必要とするだろう。例えば、１２ビットのｌｕｍａ（最大コード４０９６）に関して、イプシロンＥ´´が１０２４になるように計算し得る。これは、コード軸の２５％になる。これは高いように見える。しかしながら、ＨＤＲ  ｌｕｍａコード割当てのＥＯＴＦは非常に非線形であり、従って、２５％のｌｕｍａコードは実際に非常に暗くなることに留意されたい。実際には約５ｎｉｔ又は０．１％のｌｕｍａである。イプシロンポイントＥ´´は、水平ラインが傾斜ラインに変化する所にある。
ＥＯＴＦから、約１０００のｌｕｍａコード（又は２５％）又は５ｎｉｔルミナンスに入るものと理解することができる。同様のストラテジは、例えば良好な将来のカメラ又はコンピュータグラフィックス生成部からの非常にきれいなマスター信号を有する場合に計算され得る。同様のクレヨン先端減衰ストラテジは、より厳しいデジタル（ＤＣＴ又は他のもの（例えばさざなみ））エンコーディング及びこれらの予想されたノイズ等のために設計され得る。
【００７２】
このテキストにおいて開示されたアルゴリズムコンポーネントは、実際には、ハードウェア（例えばアプリケーション専用のＩＣの部分）として、又は、特別なデジタル信号プロセッサ又は汎用プロセッサ等で実行するソフトウェアとして（全体的に又は部分的に）実現されてもよい。
【００７３】
コンポーネントはオプショナルな改良であってもよいこと、他のコンポーネントと組み合わせて実現されてもよいこと、方法の（オプションの）ステップが装置のそれぞれの手段にどのように対応するか（及び逆の場合も同じである）は、我々の提示から当業者によって理解可能であるべきである。この出願における装置という用語は、その最も広い意味（即ち、特定の目的の達成を可能にする手段のグループ）において用いられ、それ故、例えばＩＣ（の小さな回路部分）、又は専用の電気機器（例えば、ディスプレイを有する電気機器）、又はネットワーク化されたシステムの部分であってもよい。また、装置は、最も広い意味において用いられることを意図される。従って、これは、とりわけ単一の装置、装置の一部、協働する装置（の部分）の集合等を有してもよい。
【００７４】
コンピュータプログラム製品という表示は、プロセッサにコマンドを入力するために、及び、発明の特定の機能のいずれかを実行するために、一連のロードするステップ（これは、中間言語への、及び、最終的な処理言語への変換のような、中間変換ステップを含んでもよい）の後に、一般的又は特別な目的プロセッサを可能にするコマンドの寄せ集めの任意の物理的な実現を含むように理解されるべきである。とりわけ、コンピュータプログラム製品は、例えばディスク又はテープ、メモリ内に存在するデータ、有線若しくは無線のネットワーク接続を介して伝送するデータ、又は刊行物上のプログラムコードのような担体上のデータとして実現されてもよい。プログラムコードから離れて、プログラムのために必要とされる特性データは、コンピュータプログラム製品として具現化されてもよい。
【００７５】
方法の動作のために必要とされるステップの幾つかは、データ入力及び出力ステップのような、コンピュータプログラム製品において述べられたものの代わりに、プロセッサの機能において既に存在していてもよい。
【００７６】
上述の実施形態は、本発明を限定するよりはむしろ例示であることに留意すべきである。示された例の請求項の他の領域へのマッピングを当業者が容易に実現することができる一方で、我々は簡潔さのためにこれらのオプションを詳細に述べていない。請求項において組み合わせられる本発明の要素の組み合わせから離れて、前記要素の他の組み合わせが可能である。要素の任意の組み合わせは、単一の専用の要素において実現されてもよい。
【図１ａ】
2017512405.tif 000007
【図１ｂ】
2017512405.tif 000008
【図２】
2017512405.tif 000009
【図３ａ】
2017512405.tif 000010
【図３ｂ】
2017512405.tif 000011
【図４】
2017512405.tif 000012
【図５】
2017512405.tif 000013
【国際調査報告】
2017512405.tif 000014
2017512405.tif 000015
2017512405.tif 000016