(57)【要約】  典型的にはより狭いＲｅｃ．７０９色域において規定される、対応するＳＤＲ画像としての、良質なＨＤＲ画像復号を可能にするために、発明者は、第１の彩度を有する第１の色Ｃ＿ｉｎを有するピクセルを含む高ダイナミックレンジ画像ＨＤＲ＿２０２０を、１００ニットのピーク輝度を有する標準ダイナミックレンジ画像ＳＤＲ＿７０９であり、そのピクセルは、第１の彩度よりも低い第２の彩度を有する第２の色Ｃ＿ｏｕｔを有する、標準ダイナミックレンジ画像に変換する実用的な方法を見出しており、変換は、  第１の赤、緑、及び青の原色に従って規定される第１の色の第１のＲＧＢ表現を、第２のＲＧＢ原色に従ってそのピクセルの第２のＲＧＢ表現ＲＧＢ＿ｓｅｃにマッピングする色行列を適用することを含む色空間変換６０１を実施して、中間画像ＨＤＲ＿ＩＭを得るステップと、  第２のＲＧＢ表現に可逆的色域マッピングを適用して、マッピングされた色Ｃ＿ｍａｐを得るステップと、  マッピングされた色の輝度とは異なる輝度Ｌ＿ｏｕｔを有するピクセルを有する低ダイナミックレンジ画像ＳＤＲ＿７０９を得るために、マッピングされた色の輝度に対する輝度マッピングＴＯＭを適用し、標準ダイナミックレンジ画像ＳＤＲ＿７０９を出力するステップとを有し、  可逆的色域マッピングは、マッピングされた色を規定する出力Ｒ、Ｇ、及びＢ色成分Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏをそれぞれ得るために、第２のＲＧＢ表現の３つのＲ、Ｇ、及びＢ色成分の各々にそれぞれのマッピング関数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を適用することを含み、それぞれの３つのマッピング関数は２つの線形セグメント５０１、５０２を含み、セグメントの一方５０１は、セグメントが、それぞれ第２のＲＧＢ表現の入力赤、緑又は青色成分の閾値ＴＰにおいて開始する恒等変換に対応し、第２の線形セグメントは、閾値ＴＰから、第２のＲＧＢ表現のそれぞれの成分の最も大きい負の値に接続し、閾値ＴＰは、閾値ＴＰがそれぞれの定数ｋＲＧ、ｋＲＢによって計算される色成分以外の、第２のＲＧＢ表現の２つの成分の値を乗算し、それら２つの乗算された寄与を加算することによって計算されることを特徴とする。
2020523873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の彩度を有する第１の色を有するピクセルを含む高ダイナミックレンジ画像を、１００ニットのピーク輝度を有する標準ダイナミックレンジ画像であって、ピクセルが、前記第１の彩度よりも低い第２の彩度を有する第２の色を有する、標準ダイナミックレンジ画像に変換する方法であって、前記変換は、
第１の赤、緑、及び青の原色に従って規定される前記第１の色の第１のＲＧＢ表現を、第２の赤、緑、及び青の原色に従ってそのピクセル色の第２のＲＧＢ表現にマッピングする色行列を適用することを含む色空間変換を実施して、中間画像を得るステップであって、前記第２の赤、緑、及び青の原色は、前記第１の赤、緑、及び青の原色よりも小さい色三角を包含する、ステップと、
前記第２のＲＧＢ表現に可逆的色域マッピングを適用して、マッピングされた色を得るステップと、
前記マッピングされた色の輝度とは異なる輝度の出力色を有するピクセルを有する低ダイナミックレンジ画像を得るために、前記マッピングされた色の前記輝度に輝度マッピングを適用し、前記標準ダイナミックレンジ画像を出力するステップと
を有する方法において、
前記可逆的色域マッピングは、前記マッピングされた色を規定する出力Ｒ、Ｇ、及びＢ色成分をそれぞれ得るために、前記第２のＲＧＢ表現の３つのＲ、Ｇ、及びＢ色成分の各々にそれぞれのマッピング関数を適用することを含み、それぞれの３つのマッピング関数は２つの線形セグメントを含み、前記線形セグメントの一方は、セグメントが、それぞれ前記第２のＲＧＢ表現の入力赤、緑、又は青色成分のそれぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）において開始する恒等変換に対応し、第２の線形セグメントは、それぞれの前記閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）から、前記第２のＲＧＢ表現のそれぞれの成分の中間画像内で発生する最も大きい負の値であるそれぞれの最小値に向かい、それぞれの前記閾値は、
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；
ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；
ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
のように、それぞれの前記閾値がそれぞれの定数（ｋＲＧ、ｋＲＢ）によって計算される色成分以外の前記第２のＲＧＢ表現の２つの成分の値がゼロよりも大きい場合に、前記２つの成分の前記値を乗算し、それら２つの乗算された寄与を加算することによって計算されることを特徴とする、高ダイナミックレンジ画像を変換する方法。
【請求項２】
前記３つのマッピング関数は、水平方向から開始して規定され、前記２つの線形セグメントのうちの第２の線形セグメントの方向を規定する角度と同じ値を有し、前記角度は、前記方法によって予め規定され、分かっているか、又は、前記高ダイナミックレンジ画像内の色の分布に基づいて前記方法によって決定されるかのいずれかである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記３つのマッピング関数は、水平方向から開始して規定され、前記３つのマッピング関数のそれぞれの前記２つのセグメントのうちの第２のセグメントの方向を規定する角度の異なるそれぞれの値を有し、それぞれの前記角度は、前記高ダイナミックレンジ画像内の色の分布に基づいて前記方法によって決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記低ダイナミックレンジ画像は、Ｒｅｃ．７０９原色に従って色が規定される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記高ダイナミックレンジ画像は、映画原色などの広色域原色、又は、Ｒｅｃ．２０２０原色に従って色が規定される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
入力高ダイナミックレンジ画像を、色マッピング関数データと共に標準ダイナミックレンジ画像として符号化する高ダイナミックレンジ画像符号化手段であって、前記高ダイナミックレンジ画像符号化手段は、
第１の赤、緑、及び青原色に従って規定されている第１のＲＧＢ表現として規定されている高ダイナミックレンジ画像のピクセルの色から、第１の原色の対応する原色よりも彩度の低い少なくとも１つの原色を有し、結果としてより小さい色度三角形を規定する第２の赤、緑、及び青原色に従ってそのピクセルの色の第２のＲＧＢ表現への行列変換を適用し、その結果得られる前記ピクセルの色の前記第２のＲＧＢ表現を中間高ダイナミックレンジ画像において出力する、色空間変換手段と、
前記ピクセルの色に可逆的色域マッピングを適用し、前記ピクセルがより彩度の低い色を有する色マッピングされている高ダイナミックレンジ画像を出力する、色域マッピング手段と、
前記色マッピングされている高ダイナミックレンジ画像内の前記ピクセルの色の輝度に輝度マッピング関数を適用して、前記輝度とは異なる前記ピクセルの出力輝度を有する出力色を得、１００ニットのピーク明るさを有する、標準ダイナミックレンジ出力画像に前記出力色を出力する、輝度マッピング手段と
を備える高ダイナミックレンジ画像符号化手段において、
前記色域マッピング手段は、出力ＲＧＢ色成分を得るために、前記第２のＲＧＢ表現の前記３つのそれぞれの赤、緑、及び青色成分に、３つのそれぞれのマッピング曲線を適用することを含む色域マッピングアルゴリズムを適用し、前記それぞれの３つのマッピング関数は、２つの線形セグメントを含み、前記線形セグメントのうちの一方は、線形セグメントがそれぞれ前記第２のＲＧＢ表現の前記入力赤、緑、又は青色成分のそれぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）において開始する、恒等変換に対応し、第２の線形セグメントは、それぞれの前記閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）と、前記第２のＲＧＢ表現のそれぞれの成分の中間画像内で発生する最も大きい負の値であるそれぞれの最小値との間でマッピングし、それぞれの前記閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）は、
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
のように、前記閾値がそれぞれの定数によって計算される色成分以外の前記第２のＲＧＢ表現の２つの成分のうちのそれぞれの成分の値がゼロよりも大きい場合に、前記２つの前記成分の各々を乗算し、それら２つの乗算された寄与を加算することによって計算されることを特徴とする、高ダイナミックレンジ画像符号化手段。
【請求項７】
前記色域マッピング手段は、前記３つのそれぞれの曲線の前記２つの線形セグメントのうちの第２の線形セグメントの水平方向から開始して規定される角度と同じ値を有する、前記３つのマッピング曲線を適用する、請求項６に記載の高ダイナミックレンジ画像符号化手段。
【請求項８】
前記色域マッピング手段は、前記３つのそれぞれの曲線の前記２つの線形セグメントのうちの第２の線形セグメントの水平方向から開始して規定される角度の異なる値を有する、前記３つのマッピング曲線を適用する、請求項６に記載の高ダイナミックレンジ画像符号化手段。
【請求項９】
色空間変換手段及び色域マッピング手段が、Ｒｅｃ．２０２０原色によって規定される色空間内で規定される入力高ダイナミックレンジ画像を、ピクセル色がＲｅｃ．７０９原色によって規定される色空間内で規定される標準ダイナミックレンジ画像として符号化する、請求項６から８のいずれか一項に記載の高ダイナミックレンジ画像符号化手段。
【請求項１０】
高ダイナミックレンジ画像を復号する方法であって、前記高ダイナミックレンジ画像は、ＲＧＢ原色のうちの少なくとも１つが、高ダイナミックレンジ画像が復号される、対応する原色よりも彩度が低い色空間内で符号化されている標準ダイナミックレンジ画像として符号化された状態で受信され、前記方法は、
受信されている輝度マッピング関数として規定される輝度マッピングを、前記標準ダイナミックレンジ画像のピクセルの色の輝度に適用して、前記輝度とは異なる輝度を有する前記ピクセルのＨＤＲ色を得るステップであって、前記ピクセル色は、第１の中間高ダイナミックレンジ画像内に格納される、ステップと、
高ダイナミックレンジ画像から前記標準ダイナミックレンジ画像を導出した符号化手段によって適用されており、関数の形状を規定するデータが受信されている色域マッピングの逆である関数を用いて色域マッピングを適用して、色域再マッピング画像を得るステップと、
前記色域再マッピング画像の前記ピクセルの色に色空間変換を適用するステップであって、赤、緑、及び青原色の第１のセットによって規定される前記標準ダイナミックレンジ画像の第１のＲＧＢ色表現として表される色を、赤、緑、及び青原色の第２のセットであって、それらのうち少なくとも１つの原色は、前記ＲＧＢ原色の前記第１のセット内の対応する原色よりも彩度が高い、第２のセットによって規定される、前記高ダイナミックレンジ画像の第２のＲＧＢ色表現に変換するための行列を適用することを含む、ステップと、
前記高ダイナミックレンジ画像を出力するステップと
を有する方法において、
前記色域マッピングが、マッピングされた色のマッピングされているＲＧＢ色成分を得るために、ＨＤＲ色のそれぞれのＲＧＢ色成分に対して３つのそれぞれのマッピング関数を適用することを含み、マッピング関数は２つの線形セグメントを含み、前記線形セグメントのうちの一方は、線形セグメントがそれぞれ前記第２のＲＧＢ表現の入力赤、緑又は青色成分のそれぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）において開始する、恒等変換に対応し、第２の線形セグメントは、前記ＨＤＲ色の前記ＲＧＢ色成分のそれぞれの入力色成分がゼロである場合に前記マッピングされているＲＧＢ色成分のそれぞれの色成分のそれぞれの最も大きい負の値にマッピングし、最も大きい負の値は、標準ダイナミックレンジ画像が符号化である元々の高ダイナミックレンジ画像のＲＧＢ色表現内のその色成分の最も大きい負の値に実質的に等しく、それぞれの前記閾値は、
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
のように、閾値（ＴＰ）がそれぞれの定数によって計算される色成分以外の第２のＲＧＢ色表現の２つの成分の値がゼロよりも大きい場合に、そのような値を乗算し、それら２つの乗算された寄与を加算することによって計算されることを特徴とする、高ダイナミックレンジ画像を復号する方法。
【請求項１１】
前記３つのＲＧＢ色成分のうちのそれぞれの成分の前記色成分マッピング関数の非恒等線形セグメントの垂直方向から開始して規定される前記それぞれの３つの角度は異なり、前記画像の符号化手段からメタデータとして受信される、請求項１０に記載の高ダイナミックレンジ画像を復号する方法。
【請求項１２】
前記３つのＲＧＢ色成分のうちのそれぞれの成分の前記色成分マッピング関数の非恒等線形セグメントの垂直方向から開始して規定される同じ角度を使用し、前記角度は固定され、前記方法によって分かっているか、又は、前記画像の符号化手段からメタデータとして受信されるかのいずれかである、請求項１０に記載の高ダイナミックレンジ画像を復号する方法。
【請求項１３】
ｋＲＧ＝（ｃＲＧ／ｃＲＲ）＊ｃＰ＿ｒｅｄ／（１．０−ｃＰ＿ｒｅｄ）、ｋＲＢ＝（ｃＲＢ／ｃＲＲ）＊ｃＰ＿ｒｅｄ／（１．０−ｃＰ＿ｒｅｄ）、ｋＧＲ＝（ｃＧＲ／ｃＧＧ）＊ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ／（１．０−ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ）、ｋＧＢ＝（ｃＧＢ／ｃＧＧ）＊ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ／（１．０−ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ）、ｋＢＲ＝（ｃＢＲ／ｃＢＢ）＊ｃＰ＿ｂｌｕｅ／（１．０−ｃＰ＿ｂｌｕｅ）、ｋＢＧ＝（ｃＢＧ／ｃＢＢ）＊ｃＰ＿ｂｌｕｅ／（１．０−ｃＰ＿ｂｌｕｅ）に従って、前記標準ダイナミックレンジ画像の前記第１のＲＧＢ色表現内で表されるときの任意の色のＲＧＢ値と、前記高ダイナミックレンジ画像の前記第２のＲＧＢ色表現として表されるときの前記任意の色の前記ＲＧＢ値との間の関係を規定する行列係数に基づいて、乗算のためのそれぞれの定数が計算され、ここで、ｃＸＸ係数が、前記行列係数であり、それぞれのｃＰ＿Ｘ値は、前記３つのＲＧＢ色成分について同じであるか又は異なる角度である、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の高ダイナミックレンジ画像を復号する方法。
【請求項１４】
前記標準ダイナミックレンジ画像は、Ｒｅｃ．７０９  ＲＧＢ原色によって規定される色空間内で規定される、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の高ダイナミックレンジ画像を復号する方法。
【請求項１５】
高ダイナミックレンジ画像を符号化している入力標準ダイナミックレンジ画像であって、ＲＧＢ原色のうちの少なくとも１つが、前記高ダイナミックレンジ画像が復号される対応する原色よりも彩度が低い色空間内で符号化されている、当該入力標準ダイナミックレンジ画像から、前記高ダイナミックレンジ画像を復号する高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段であって、前記高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段は、
受信されている輝度マッピング関数を得て、前記輝度マッピング関数を前記標準ダイナミックレンジ画像のピクセルの色の輝度に適用して、前記輝度とは異なる輝度を有する前記ピクセルのＨＤＲ色を得る輝度マッピング手段であって、前記ＨＤＲ色は、第１の中間高ダイナミックレンジ画像内に格納される、輝度マッピング手段と、
高ダイナミックレンジ画像から前記標準ダイナミックレンジ画像が導出された符号化部位において適用されており、色マッピング関数の形状を規定するデータが受信されている色域マッピングの逆を実施する前記色マッピング関数を用いて適用する色域マッピング手段であって、色域再マッピング画像を得る、色域マッピング手段と、
前記色域再マッピング画像の前記ピクセルの色に、ＲＧＢ原色の第１のセットによって規定される前記標準ダイナミックレンジ画像の第１のＲＧＢ色表現として表される色を、ＲＧＢ原色の第２のセットであって、うち少なくとも１つの原色は、前記ＲＧＢ原色の第１のセット内の対応する原色よりも彩度が高い、第２のセットによって規定される、前記高ダイナミックレンジ画像の第２のＲＧＢ色表現に変換するための行列を適用することを含む色変換を適用する色空間変換手段と、
前記高ダイナミックレンジ画像を出力する手段と
を備える高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段において、
前記色域マッピング手段が、マッピングされた色のマッピングされているＲＧＢ色成分を得るために、前記ＨＤＲ色のそれぞれのＲＧＢ色成分に対して３つのそれぞれのマッピング関数を適用し、前記マッピング関数は２つの線形セグメントを含み、前記線形セグメントのうちの一方は、線形セグメントがそれぞれ前記第２のＲＧＢ表現の入力赤、緑又は青色成分のそれぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）において開始する、恒等変換に対応し、第２の線形セグメントは、ゼロ入力値を、標準ダイナミックレンジ画像が符号化である元々の高ダイナミックレンジ画像内で発生するそのＲＧＢ色表現内のその色成分の最も大きい負の値に実質的に等しいマッピングＲＧＢ色成分のそれぞれの色成分の負の値にマッピングする垂直方向から開始して規定されるそれぞれの角度を有し、それぞれの前記閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）は、
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
のように、前記色成分がゼロよりも大きい値を有する場合に、それぞれの閾値がそれぞれの定数（ｋＲＧ、ｋＲＢ）によって計算される色成分以外の第２のＲＧＢ色表現の２つの成分の値を乗算し、それら２つの乗算された寄与を加算することによって計算されることを特徴とする、高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段。
【請求項１６】
前記色域マッピング手段が、前記３つのＲＧＢ色成分のそれぞれの前記色成分に対して前記３つの色マッピング関数を適用し、それぞれの前記関数が、恒等変換ではない前記線形セグメントの角度の同じ値を有する、請求項１５に記載の高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段。
【請求項１７】
それぞれ３つの異なる角度又は同じ角度が、前記画像の符号化手段によって作成されたメタデータとして受信される、請求項１５又は１６に記載の高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段。
【請求項１８】
前記閾値の決定における乗算のための前記定数（ｋＲＧ、ｋＲＢ、ｋＧＲ、ｋＧＢ、ｋＢＲ、ｋＢＧ）は、メタデータ入力を介して受信される、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段。
【請求項１９】
前記閾値の決定における乗算のための前記定数（ｋＲＧ、ｋＲＢ、ｋＧＲ、ｋＧＢ、ｋＢＲ、ｋＢＧ）は、前記復号手段によって、ｋＲＧ＝（ｃＲＧ／ｃＲＲ）＊ｃＰ＿ｒｅｄ／（１．０−ｃＰ＿ｒｅｄ）、ｋＲＢ＝（ｃＲＢ／ｃＲＲ）＊ｃＰ＿ｒｅｄ／（１．０−ｃＰ＿ｒｅｄ）、ｋＧＲ＝（ｃＧＲ／ｃＧＧ）＊ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ／（１．０−ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ）、ｋＧＢ＝（ｃＧＢ／ｃＧＧ）＊ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ／（１．０−ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ）、ｋＢＲ＝（ｃＢＲ／ｃＢＢ）＊ｃＰ＿ｂｌｕｅ／（１．０−ｃＰ＿ｂｌｕｅ）、ｋＢＧ＝（ｃＢＧ／ｃＢＢ）＊ｃＰ＿ｂｌｕｅ／（１．０−ｃＰ＿ｂｌｕｅ）に従って、前記第１のＲＧＢ表現で表されるときと前記第２のＲＧＢ色表現で表されるときとの色を規定する行列係数に基づいて計算され、ここで、ｃＸＸ係数が、前記行列係数であり、それぞれのｃＰ＿Ｘ値は、前記３つのＲＧＢ色成分について同じであるか又は異なる、角度である、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段。
【請求項２０】
前記色域マッピング手段及び前記色空間変換手段が、Ｒｅｃ．７０９ＲＧＢ原色に従って規定される標準ダイナミックレンジ画像から前記高ダイナミックレンジ画像を復号する、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、より大きい色域を用いてより高いダイナミックレンジ画像を表している低ダイナミックレンジ画像の通信において使用されるより小さい色域の域外にある色を処理するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
数年前まで、すべてのビデオ及びほとんどの静止画像は、標準ダイナミックレンジ（ＳＤＲ）とも呼ばれる、いわゆる低ダイナミックレンジ（ＬＤＲ）の原理に従って符号化されていた。これは、キャプチャされる元のシーンがどんなものであっても、コードの最大値（典型的には、８ビットのルマＹ’＝２５５、また同様に非線形の近似的な平方根のＲ’Ｇ’Ｂ’色成分、又は、アナログディスプレイ駆動についての１００％の電圧、より高い色精度のために後で１０ビットにアップグレードされる）が、標準化された規定によって、標準合意によって１００ニットであるディスプレイピーク明るさＰＢ＿Ｄ（すなわち、ディスプレイがレンダリングすることができる最も明るい白色）を有するディスプレイに対応し、すなわち、このディスプレイ上でレンダリングされるべきことを意味する。これは、すべてのディスプレイが、実際には、それらの測色能力に関してほぼ同一であり、すなわち、それらが０．１ニットと１００ニットとの間の輝度（のみ）をレンダリングすることができるために行われており、それは、所望される任意の画像の色を生成するのに間に合わせるためにしなければならないことであった。しかしまた、洞窟のような元々ＨＤＲのシーンでさえあるような任意のシーンについて、洞窟内部を明るくし、典型的には、外側世界のピクセルをクリッピングして白色又は明るいパステルカラーにすることによって、満足のいく程度に見える画像及びそれらの色を規定することができる、明確な単一の色域を有することができるため、それは物事を単純にしていた。そのようなディスプレイは、非常に微細な画像をレンダリングすることができ、特に、自然物体の反射率はおおよそ９５％と０．５％との間に及び、そのため、コンテンツ生成中にのみ、シーンの照明を妥当に均一にすることによってシーンの照明に気を配れば、最終的な観察者は実際に、すべての物体を自然な色で、相対的に明るく、良好に見ることになるため、消費者が不満を訴えることはない。しかしながら、光が眩しい領域又は暗く陰になった領域のいずれかを含むシーンが自然にレンダリングされなければない場合は、そうではない。
【０００３】
ＰＢ＿Ｄ＝１００ニットの理論的最適値よりもわずかに暗い又は明るい実際のディスプレイを購入した場合、観察者の視覚系は、例えば、（例えば、暗く見えるべきであるホラー映画の夜のシーンを映す場合に）煩わしいほどに明るすぎるのではなく、画像が依然として適切に見え、さらには基準１００ニットディスプレイ上と同じに見えるように、適合すると仮定される。
【０００４】
そのようなＳＤＲディスプレイの黒色は、典型的には良好な状況においては０．１ニットであり、最悪の状況ではなお１ニット又はさらには数ニットであり、そのため、ＳＤＲディスプレイのダイナミックレンジ（最も明るい白色を、視認可能な最も暗い黒色で除算したもの）はせいぜい１０００：１である。
【０００５】
これは、ほぼ均一に照明されたシーン（また、均一に照明されているかのようにレンダリングされており、これは、偶発的に、より高い輝度ダイナミックレンジの不均一に照明されているシーンの微分画像を生成するのを困難にし得る）、及び、約２．０のガンマを有するか、又は、０．５の逆ガンマを符号化する、ピクセル濃淡値又は輝度をレンダリングされるのに必要なすべてに対する８ビットコード化に良好に対応する。Ｒｅｃ．７０９は、一般に使用されるＳＤＲビデオコード化規格であったものであり、現在でもそうである。Ｒｅｃ．７０９は、理論的には、この必要とされる１０００：１の相対又は正規化輝度ダイナミックレンジを正確にカバーすることが示され得る、ＯＥＴＦとしても知られている非線形Ｒ’Ｇ’Ｂ’コード配分関数を有する。典型的には、カメラにも、非常に明るい領域と相当に暗い領域の両方を同時にキャプチャするという問題があった。すなわち、窓又は車の窓の外側に見られるようなシーンは、典型的には、光電子蓄積ピクセルウェル内ですでに、白色にクリッピングされている（赤色、緑色、及び青色の加法的な色成分Ｒ＝Ｇ＝Ｂ＝ｍａｘ．を所与とし、これは、それらの平方根コード化非線形Ｒ’Ｇ’Ｂ’値Ｒ’＝Ｇ’＝Ｂ’＝２５５に対応する）。本出願において、ダイナミックレンジが最初にピーク明るさ（すなわち、最も明るくレンダリングされるか又はレンダリング可能な輝度）のみによって指定される場合、最低輝度値は実際的にはゼロである（一方、実際にはこれは、例えば０．１ニットなど、ディスプレイ前面板又は映写幕の光反射のような、観察条件に依存する）と仮定されること、及び、それらのさらなる詳細は、特定の説明とは無関係であることに留意されたい。
【０００６】
また、ＨＤＲ研究中に明らかになったが、誰にとっても容易に明らかになるとは限らないことが、誰もがそれを理解できるようにここで言及されることに留意されたい。それは、コード体系（１０ビット数のみ）は、それ自体では、基準ディスプレイをそれに関連付けるのでない限り、例えば、Ｒ’＝Ｇ’＝Ｂ’＝Ｙ’＝１０２３などの最大コード値が１００ニットのコード化ピーク明るさＰＢ＿Ｃと対応し（また、実際のＰＢ＿Ｄにかかわらずそのような１００ニットにマッピングされる）、又は代替的に、別のＨＤＲ画像については１０００ニットのコード化などに対応するべきであることを提示するダイナミックレンジを生来的に有しないことである。
【０００７】
特に、通常は予め仮定される事柄とは反対に、色成分のルマのような、ピクセルの色成分に使用されるビット数は、ダイナミックレンジの良好なインジケータではない。これは、例えば、１０ビットコード化システムが、ＨＤＲビデオ（ＰＢ＿Ｃ＝１０００ニットの場合）、又は、ＳＤＲビデオ（それらの同じコードのＰＢ＿Ｃが１００ニットである場合）のいずれかを符号化するためである。
【０００８】
また、ＨＤＲ画像処理、及び、特に、色処理を困難にしているものは、コード化と関連付けられる基準ディスプレイの電気光学伝達関数ＥＯＴＦ、すなわち、それらがディスプレイ上でレンダリングされる必要があるときの、いくつかのルマコード［０，１０２３］と、ピクセルの対応する輝度との間の関係の規定でもあり、ＳＤＲ画像コード化のＲｅｃ．７０９ＥＯＴＦのみとは対照的に、ＨＤＲ画像をコード化するためのいくつかの異なるＥＯＴＦ関数の形状があり得る。
【０００９】
本明細書において、ＨＤＲ画像又はビデオが言及されるとき、これは、１００ニットのＳＤＲ値よりも高く、典型的には少なくとも６倍高い、対応するピーク明るさＰＢ＿Ｃ又は最高のルマコードの最大輝度（又は均等に、例えば、ＹＣｂＣｒ符号化ではなくＲＢＧコード化の場合の最高のＲ’、Ｇ’、Ｂ’値）を有すると仮定される。ＨＤＲ画像がより深い符号化された黒色をも有し得る一方、多くの場合、主な差異は、それらが、より明るいピクセルを表示することが可能なディスプレイ上でレンダリングされることになる、ＳＤＲ画像よりもはるかに明るいピクセルを含むことである（ＨＤＲとＳＤＲの両方の画像の場合の、例えばＤＢ＿Ｃ＝０．１ニットなど、固定された最も暗い黒色について、ダイナミックレンジ比はこのとき単純にピーク明るさＰＢ＿Ｃ比として表現可能であることに留意されたい）。対応して、ＨＤＲ画像が最適に見えるようにするためにレンダリングされるべき最大ディスプレイ輝度は、例えば、１０００ニット、５０００ニット、又は１００００ニットである。これは、下記に詳述する一見複雑な概念と混同されるべきではないこと、そのようなＨＤＲ画像又はビデオを実際には、受信機に通信されることになる何らかのＳＤＲ画像又はビデオとして符号化することができることに留意されたい。この場合、画像は、１００ニットディスプレイ上に直接的にレンダリング可能であるが、重要なことには、ＨＤＲ画像を復元するための色変換を符号化する対応する関連メタデータを有するとき、例えば１０００ニットのＰＢ＿Ｃを有するＨＤＲ画像を作成するためのすべての情報をも含む。また、典型的には、ＨＤＲ画像は、実際には例えば５０００ニットの輝度を達成する多くのピクセルを含まないために、認識することができることにも留意されたい。むしろ、大きい割合のピクセルは、実際には、ＳＤＲ画像と同じ輝度を多少有するが、例えば、金属上の鏡面反射、のみならず照明、又はまた暗褐色のパブの扉越しに見える晴れた屋外の小さい領域のいくつかのピクセルは、例えば、例として約１０００ニット以上のより高い輝度を有する。言い換えれば、ＳＤＲ画像は、典型的には、凝縮された概ね均一な輝度ヒストグラムを有し、ＨＤＲ画像は、通常の色のピクセルのモードから遠く離れた明るいピクセルの小さいスパイクを有する。レンダリングシステムは、例えば、１００ニットＰＢ＿Ｄディスプレイ上に５０００ニットＰＢ＿Ｃ  ＨＤＲ画像をレンダリングしないように、これを考慮に入れる必要がある。それは、これが典型的には「通常の物体」画像色、すなわち、動画ストーリーの意味的に重要な部分を含むより暗い画像領域がほぼ黒色で区別不能になることを意味するためである。受信ＨＤＲ画像の表示最適化の後者の態様は、符号化されているが、純粋な符号化の態様と混同されるべきではない。この複雑性は、画像色処理の態様の多くに浸透しており、したがって、過去数年の間及び今日まで、様々な画像処理方法の再考及び再研究を必要とし続けてきており、結果、それらは新規のＨＤＲ画像処理エコシステムにおいても妥当に又は最適に機能する。手短に言えば、ＨＤＲ画像処理は、最近数年でほぼすべてを打ち砕いており、そのことからも下記の解決策が必要とさ���る。ここで時間をかけて、ＨＤＲ技術の初心者に事情が分かるように、本出願の導入において最も重要な、必要とされる新規の背景概念のいくつかを説明する。
【００１０】
そのため、高ダイナミックレンジマスタ画像の高ダイナミックレンジコード化は、例えば、周囲のレンダリングされるシーンと比較して明るい爆発、又は、本当に日当たりよく見える休日の写真などを有する良好な品質のＨＤＲを表示、レンダリングすることが可能であるように、例えば、最大１０００ニット（又は他のＨＤＲ画像コード化においてはそれ以上）のレンダリングされるべき輝度を有する画像を符号化することが可能である。
【００１１】
実際には、輝度計を用いて測定可能であるものとして非常に高いダイナミックレンジを有し得るシーンが世界には存在する（例えば、同時に、１００００ニットを上回る輝度を有する、屋外の太陽に照らされた物体を窓越しに見ながら、１ニット以下程度の暗い物体を屋内でキャプチャすることであり、これによって１００００：１のダイナミックレンジが与えられ、これは１０００：１のダイナミックレンジ（ＤＲ）よりも１０倍大きく、１００：１のダイナミックレンジよりもさらに１００倍大きく、例えば、ＴＶ視聴は、例えば、日中の視聴など、いくつかの典型的な状況では３０：１未満のＤＲを有する）。
【００１２】
ディスプレイはさらにより良好になってきているため（約１年前から、テレビとして、さらには今年からモニタとして、１００ニットよりも数倍明るい、１０００ニットが現在購入可能であるＰＢ＿Ｄ、数千ニットのＰＢ＿Ｄが想定されており、すでに出現している）、目標は、種々の観察条件のような要因のために元々と正確に同一とまでは言わないが、少なくとも非常に自然に、又は少なくとも満足のいく程度に、これらの画像を美しくレンダリングすることを可能にすることである。また、これは、ＳＤＲビデオコード化の時期においては欠けていたもの、すなわち、それらの画像をどのようにレンダリングするかを符号化するための良好な実用的ＨＤＲビデオコード化技術を必要とする。コード化はまた、ケーブルＴＶプロバイダ、ＩＣ製造元、コンテンツ作成者などのような、市場の様々なプレーヤの多くの実際的な需要を可能な限り満たすべきである。
【００１３】
読者は典型的にはコンテンツを異なる状況において見ているため（例えば、夜間に照明の弱い居間に座っている、又は、暗い家屋若しくは映画館内にいるなど、キャプチャされている明るいアフリカの風景の中に実際に立っているのではなく、そのため、明るい物体は、より暗い観察状況においては直ちに明るすぎるように見える場合がある）、シーン及び最終的にＴＶ（又は他のディスプレイ）上でレンダリングされるものの輝度の間に同一性はないことも、読者は理解すべきである。さらに、相対又は正規化輝度、すなわち、同じく０〜１のスケールにおける、ディスプレイ上にレンダリングされる輝度をＰＢ＿Ｄによって除算した値に対する、すべてのシーン輝度を何らかの最大シーン輝度によって除算した値の間に同一性はない。これはとりわけ、例えば、シーン内の太陽が５０００ニット（その実際の１０億ニットではなく）において画像内でレンダリングされるべきであることを規定することによって、色格付けを行う者に、利用可能な、すなわち関連付けられる基準ディスプレイのコード化ダイナミックレンジＣ＿ＤＲ上で最適な色に関して手作業で判断させることによって処理することができる。これは、コンテンツのＨＤＲマスタ格付けと呼ばれ、明らかに、これが実際にどのように実施されるかは、ここでも、例えば、コンテンツが出来事からのライブストリーミングとして作成されるか否かのような、様々な実際的要因に依存する。例えば、人間の介入の代替形態として、また、本出願の態様の関係する限りにおいて、自動アルゴリズムが、例えば、ローカメラキャプチャリングから（一般的に）本明細書において（マスタ）ＨＤＲ格付けと呼ばれるものへのそのような変換を行う。これは、このとき、このマスタ格付けを例えば５０００ニットＰＢ＿Ｄ  ＨＤＲディスプレイ上で、利用可能である場所においてレンダリングすることができることを意味する。
【００１４】
しかしながら、同時に、今後数年間は、大きい設置型の１００ニットＰＢ＿ＤのレガシーＳＤＲディスプレイ、又は、例えば携帯型である（例えば、例としてディスプレイピーク明るさＰＢ＿Ｄ＝５００ニットを有するダイナミックレンジを有する）ために５０００ニット白色を生成することができない少なくとも何らかのディスプレイを有する人が存在することになり、それらの人々は、どうにかしてＨＤＲ動画も、理想的には可能な限り最適に見ることが可能である必要がある。そのため、５０００ニットＰＢ＿Ｃ  ＨＤＲ画像から、同じシーンの１００ニットＳＤＲの見かけの画像に変換する何らかのメカニズムがある必要がある。
【００１５】
読者に好都合なように、また、関与する態様のいくつかの事情がすぐに分かるように、図１は、将来のＨＤＲシステム（例えば、１０００ニットＰＢ＿Ｄディスプレイに接続されている）が正確に、すなわち、画像内のすべての物体／ピクセルについて適切な輝度をレンダリングすることによって処理することが可能である必要がある、多くの可能なＨＤＲシーンの、いくつかの典型的な図解例を示す。例えば、ＩｍＳＣＮ１は、西部劇映画からの日当たりのよい屋外の画像であり（理想的には、雨の日の見かけよりも日当たりのよい見かけを提供するために、１００ニットディスプレイ上でいくらかより明るくレンダリングされるべきである、主に明るい領域を有する）、一方、ＩｍＳＣＮ２は夜間の画像である。
【００１６】
そのような画像を日当たりよくし、対して他方を暗くするものは何か？それは、少なくともＳＤＲパラダイムにおいては、必ずしも相対的な輝度ではない。過去数年のみのうちに終わったＳＤＲの時期において常にそうであったものからＨＤＲ画像レンダリングを異なるものにするものは、ＳＤＲには、そのような制限されたダイナミックレンジ（約ＰＢ＝１００ニット、及び、約０．１〜１ニットの黒色レベル）があったこと、主に物体の内在する反射性がＳＤＲにおいては示され得る（良好な白色についての９０％と良好な黒色についての１％との間に入る）ことである。それは、均一な技術的に制御された照明下では物体を認識するのに良好である（それらの反射から一定量の明るさ、及び、無論、色度を有する）が、自然なシーンにおいて有することができる照明自体の美しい変化、及び、観察者に対して有し得る影響については、それほどではない。夜間の画像は、ルマヒストグラムにおいてはいくらかより暗くすることができるが、過度にはできず、又は、画像を暗く見づらくレンダリングするに留まり、１００ニットＴＶ又は１００ニット符号化では、単に過度に明るいものに利用可能な余地がない。そのため、物体をそれらの照明とは無関係に示す必要があり、同時に、発生し得るシーンのコントラストが高い場合がある照明を忠実に示すことはできなかった。実際には、これは、非常に明るい日当たりのよいシーンは、どんよりした雨の日のシーンとほぼ同じディスプレイ輝度（０〜１００ニット）でレンダリングされる必要があったことを意味する。またさらに、夜間のシーンは過度に暗くレンダリングされ得ず、又は、観察者は、画像の最も暗い部分を良好に区別することができず、そのため、ここでも、０ニットと１００ニットとの間の範囲に及ぶ夜間の明るさがレンダリングされた。これに対する従来の解決策は、観察者が日中のシーンを見ているのではないことを理解するように、夜のシーンを青く色付けすることであった。無論、ここで、実生活において人間の視覚はまた、得られる光量に適合するが、過度にではない（実生活においてほとんどの人は、暗くなってきていること、又は、自身がより暗い若しくは非常に明るい環境にいることを認識する）。そのため、その中で芸術的に設計することができる、すべての注目に値する局所的でかつ一時的な照明効果を有する画像をレンダリングして、少なくともＨＤＲディスプレイが利用可能である場合に、はるかにより現実的なレンダリング画像を得ることが所望される。例えば、暗い室内のライトセイバーの適切な輝度が正確にはどのようなものであるかは、マスタ格付けの判断を行う色格付けを行う者に委ねられ、本出願は、そのような画像を生成及び処理するための必要な技術的可能性に焦点を当てる。
【００１７】
図１の左軸には、５０００ニットＰＢ＿Ｄディスプレイについて、５０００ニットＰＢマスタＨＤＲ格付けにおいて見たいと思われる物体輝度が示されている（すなわち、格付けを行う者は、家庭において典型的な高品質ＨＤＲ  ＴＶが５０００ニットＰＢ＿Ｄを有すると仮定して画像を生成し、実際に、ある種のそのような家庭視聴室内で座って、そのような格付けディスプレイ上で格付けする）。単なる錯覚ではなく、カウボーイが明るい日当たりのよい環境にいる現実的な感覚を伝達することを所望する場合、それらのピクセル輝度を、例えば、約５００ニットなど、十分に明るく指定し、レンダリングしなければならない（ただし、同時に煩わしいほど過度に明るくしてはならない。これはＨＤＲ画像生成及び処理の典型的な落とし穴である）。夜のシーンについては、主に暗い輝度が所望されるが、オートバイに乗った主人公は良好に認識可能であるべきであり、すなわち暗すぎてはならず（例えば、約５ニット）、同時に、例えば、５０００ニットディスプレイ上で約３０００ニット、又は、任意のＨＤＲディスプレイ上でほぼピーク明るさ（例えば、１０００ニット）など、例えば街灯の非常に高輝度のピクセルもあり得る。第３の例ＩｍＳＣＮ３は、現在同じくＨＤＲディスプレイ上で可能である画像を示し、非常に明るいピクセルと非常に暗いピクセルの両方を同時にレンダリングすることができる。これは、暗い洞窟を示しており、日当たりのよい屋外を見ることができる小さい開口がある。このシーンについて、木のような日に照らされた物体を、例えば約４００ニットなど、明るい日当たりのよい眺望の印象をレンダリングすることが所望されるシーン内よりもいくらかより暗くすることが所望され、これは、洞窟の中にいる本質的に暗い人物とより調和されるべきである。色格付けを行う者は、不適切に暗く又は明るく見えるものがなく、コントラストが良好であり、例えば、この洞窟の暗がりに立っている人が、（ＨＤＲレンダリングが明るいハイライトだけでなく、暗い領域もレンダリングすることが可能であると仮定して）約０．０５ニットのマスタＨＤＲ格付け画像においてコード化されるように、すべての物体の輝度を（すでにＰＢ＿ＨＤＲ＝５０００ニットのマスタＨＤＲ画像において）最適に調和させることを所望する。
【００１８】
ここで次に、ＨＤＲ画像をＳＤＲで再格付けすることがしばしば必要とされ、これは単純化すると、以下のように要約され得る。すなわち、その機能を有するＨＤＲディスプレイ（又は、それゆえ、例えばＰＢ＿Ｃ＝５０００ニットのＨＤＲ画像としてコード化される画像）上で、物体輝度がすべて、大きい輝度範囲に沿って、最適に見える輝度位置まで遠く離れて拡散され得る一方で、ＳＤＲ輝度範囲上では、より小さい輝度範囲に沿って適合するように、それらの輝度をともに絞り込む必要がある。依然として、これは、好ましくはＳＤＲ画像が依然として可能な限りＨＤＲの見かけを伝達するように行われ、このため、現在のところ、ＨＤＲマスタ格付けから導出される二次格付けも、依然として色格付けを行う者によって行われるマスタ格付け、すなわちＳＤＲマスタ格付けである。すなわち、現在、動的メタデータとしても説明される、コンテンツ依存の最適な輝度マッピング機能を適用する必要がある。すべての対応するＳＤＲ画像ピクセル／物体輝度が、図１の右のＳＤＲ輝度範囲上に示されている。２つの格付けされている画像の間で、中ダイナミックレンジ（ＭＤＲ）画像（例えば、８００ニット）とも呼ばれる、異なるコード化ピーク明るさＰＢ＿Ｃを有する他のＨＤＲ画像を計算することもできることに留意されたい。
【００１９】
これらすべての非常に異なるタイプのＨＤＲシーンのすべての物体輝度を、図１の右側に示す、はるかにより小さいＳＤＲダイナミックレンジ（ＤＲ＿１）において利用可能な最適な輝度にマッピングすることは常に些細なタスクではなく、このため、好ましくは色格付けを行う者は、色変換（少なくとも、輝度変換、又は、ルマコードについて均等に実施されるときのルマ変換を含む。輝度変換は実際には、技術的に関心事である部分戦略を定式化するいくつかの関数から構成されるが、本出願について、読者はこれを、理解を単純にするために単一の関数Ｌ＿ｏｕｔ＿ＳＤＲ＝Ｆ＿Ｌ（Ｌ＿ｉｎ＿ＨＤＲ）であるものとして考える）の決定に関与することが理解され得る。しかしながら、例えば、その輝度ヒストグラムのような画像コンテンツの色特性の分析に基づく、自動的に決定される変換を使用することを常に選択することができ、これは、例えば、より単純な種類のＨＤＲビデオ、又は、例えばリアルタイムコンテンツ生成における、人間の格付けがあまり好まれない用途について好ましい選択肢になる（本特許出願においては、限定ではなく、格付けが例えば、キャプチャの開始の直前の全体的な生成のための、いくつかの色変換関数パラメータの迅速な設定をも含み得ると仮定される）。
【００２０】
さらに、本出願人は、当該技術分野において典型的な単一の種類のディスプレイ（例えば、すべての最終的な観察者が１０００ニットＰＢ＿Ｄディスプレイを有するという仮定の下で、画像はＰＢ＿Ｃ＝１０００ニットで規定される）について、単一の標準化ＨＤＲビデオのみの通信（符号化）を処理することができる（例えば、ＥＯＴＦ符号化されているものとしての１０ビットの知覚量子化器）だけでなく、特に１００ニットＰＢ＿Ｄ  ＳＤＲディスプレイのＳＤＲ画像など、当該技術分野における様々な他のピーク明るさを有する様々な可能な他のディスプレイタイプについて最適な見かけ／格付けを有するビデオを同時に通信及び処理することができる、ＨＤＲ画像及び特にＨＤＲビデオのコード化システムを設計した。すなわち、そのようなＨＤＲビデオ通信システムにおいて、送信されるピクセル化画像として、典型的には排他的にではないが、本出願においてＳＤＲ画像として１つのタイプの格付け画像のみが実際には通信されるが、それらのＳＤＲ画像からＨＤＲ画像ピクセル色を規定する関数がメタデータに加わるため、同時に、そのシーンのＨＤＲ画像の見かけも通信される（実際には、二重画像通信又は少なくともピクセル化ＨＤＲ画像データの第２の層のように、実際にそれらを通信する必要はない）。
【００２１】
例えば、１０ビットのレガシーＭＰＥＧ  ＨＥＶＣ又は同様のビデオコード化技術において、ＨＤＲ画像のセットのみを符号化すること、すなわち、正確な見かけ、すなわち画像物体輝度を、例えば１０００ニットのＨＤＲモニタ上でのレンダリングのために符号化することはそれほど困難ではない。相当により大きいダイナミックレンジを有する新たなタイプの画像、すなわち、白色の相対的に暗い領域と比較して大部分においてバンディングを示さない画像について、ＯＥＴＦ（光電子伝達関数）としても知られる最適なルマコード配分関数を確立し、その後、すべてのピクセル／物体輝度についてルマコードを計算するだけでよい。
【００２２】
しかしながら、出願人は、ＨＤＲ画像を実際には、その後、レガシー１００ニットＰＢ＿Ｄ  ＳＤＲディスプレイ上で正確に見えるＳＤＲの見かけをレンダリングするために直ちに使用することができるＳＤＲ画像（本明細書においては、標準ダイナミックレンジは、１００ニットＰＢ基準ディスプレイに対して参照され、多くの場合、そのような基準ディスプレイ上で最適に色格付けされているレガシーＲｅｃ．７０９ＯＥＴＦベースの符号化を意味する）として通信することが可能であるシステムを設計した。
【００２３】
これは、ａ）すべての物体の相対輝度が、１００ニットＰＢ＿Ｄディスプレイ上で正確に又は少なくとも妥当に見えるように決定されること、及び、ｂ）受信手段が、そのような輝度を生成するためのルマが適切な平方根関数であるＲｅｃ．７０９ＯＥＴＦによって規定されていると仮定することができることを意味する。
【００２４】
それに加えて、適切な可逆的色変換関数Ｆ＿ｃｔのセットが、図２に示すように規定される。図２は、基本概念を説明することを目的として、ＳＤＲ通信タイプの典型的なシステムを非限定的に示す。これらの関数は、色格付けを行う者によって、逆関数ＩＦ＿ｃｔを使用することによって、元々のマスタＨＤＲ（ＭＡＳＴ＿ＨＤＲ）画像を再構築ＨＤＲ画像（Ｉｍ＿ＲＨＤＲ）として十分に正確に再構築することができることを同時に保証しながら、ＨＤＲマスタ画像ＭＡＳＴ＿ＨＤＲに対応する、妥当に見えるＳＤＲ画像（Ｉｍ＿ＬＤＲ）を得るように規定され、又は、適切なそのような色変換関数Ｆ＿ｃｔを決定するために、コンテンツ作成側において自動分析アルゴリズムが使用される。ＩＦ＿ｃｔ関数は、通信されるように順方向のＨＤＲ−ＳＤＲマッピングＦ＿ｃｔ関数から決定することができ、又は、システムは、ＩＦ＿ｃｔ関数を直接的に通信することさえする。
【００２５】
色変換手段２０２は、典型的には、マスタＨＤＲ画像（ＭＡＳＴ＿ＨＤＲ）ピクセルの相対輝度のＦ＿ｃｔ輝度マッピングを適用する、すなわち、最大輝度が１．０であるように正規化される。本発明の概念を理解するために、単純にするために、１００ニットＰＢ＿Ｃ  ＳＤＲ出力画像Ｉｍ＿ＬＤＲのピクセル（すなわち、図１の右側）の正規化ＳＤＲ出力輝度を導出するために４乗輝度マッピング関数を使用する、すなわち、そのような関数は、シーンのマスタＨＤＲ画像に対応するＳＤＲ格付けの対応する画像の妥当な見かけを与えると仮定する（妥当とは、特定のシーンについて、陰になった領域の大きい割合が暗く見えず、ランプ及び他の光を出す物体が、ＳＤＲ輝度ダイナミックレンジが許容する限り、たとえＳＤＲ画像においても、それらがより暗い画像領域と妥当な領域内コントラストを依然として有することによって所望に応じて浮き上がるような態様を意味する。他の画像については他の要因が寄与するが、そのような詳細は、本発明の技術的概念を説明するのに必須ではなく、限定でもない）。受信手段は、受信される対応するＳＤＲ画像からマスタＨＤＲ画像を再構築することが可能でなければならないため、又は、何らかの圧縮関連アーティファクトを別にすれば少なくとも近似して再構築することが可能でなければならないため、実際のピクセル化画像は別として、色マッピング関数もビデオ符号化手段２０３に入力しなければならない。限定ではなく、ビデオはＭＰＥＧ  ＨＥＶＣビデオ圧縮手段を用いて圧縮され、関数は、例えば、ＳＥＩメカニズム又は同様の技法によってメタデータ内に格納されると仮定する。
【００２６】
そのため、コンテンツ作成装置２２１の動作の後、画像通信技術の観点から、ビデオ符号化手段２０３は、通常のＳＤＲ画像を入力として得、より重要なことには、技術的にはＳＤＲ画像であるものを出力するように振る舞う。そのため、例えば、送信フォーマッタ２０４のようなさらなる技術が、何らかの変換媒体２０５へ行くためにデータをフォーマットするために必要なすべての変換を適用し、変換媒体２０５は、ＳＤＲコード化パラダイムにおいて実施するために使用されるすべての典型的なステップを単に適用することができる。例えば、ネットワーク又は放送波通信のためのより高い周波数における波要素のコード化への変換が実施され、又は、データが、ＢＤディスクなどのピットに変換される。
【００２７】
その後、画像データは、例えば、ＡＴＳＣ３．０、又はＤＶＢ、又は何らかのビデオ信号通信原理に従って、例えば衛星又はケーブル又はインターネット送信など、何らかの送信媒体２０５を介して１つ又は複数の受信側へと進行する。
【００２８】
任意の消費者又は専門家側において、例えば、セットトップボックス、テレビ又はコンピュータのような様々な物理的装置に組み込むことができる受信手段２０６が、復元及びチャネル復号を適用することによって、チャネル符号化を解く。その後、ビデオ復号手段２０７が、復号ＳＤＲ画像Ｉｍ＿ＲＬＤＲ、及び色変換関数メタデータＦ＿ｃｔを得るために、例えば、ＨＥＶＣ復号を適用する。その後、色変換手段２０８が、ＳＤＲ画像を、任意の非ＳＤＲダイナミックレンジの画像に変換するように構成される。例えば、ＭＡＳＴ＿ＨＤＲからＩｍ＿ＬＤＲを作成するために、符号化側において使用される色変換Ｆ＿ｃｔの逆色変換ＩＦ＿ｃｔを適用することによって、５０００ニットの元々のマスタ画像Ｉｍ＿ＲＨＤＲを再構築する。又は、ＳＤＲ画像Ｉｍ＿ＲＬＤＲを異なるダイナミックレンジ、例えば、ディスプレイ２１０が３０００ニットＰＢディスプレイである場合に最適に格付けされるＩｍ３０００ニット、又は、１５００ニット又は１０００ニットＰＢ画像などに変換するディスプレイ調整ユニット２０９が含まれる。非限定的に、ビデオ復号手段及び色変換手段は、単一のビデオ再決定装置２２０内にあると仮定される。
【００２９】
このシステムは、ＨＤＲの、ＳＤＲへの及びＳＤＲからの色変換を行う、すなわち、受信手段において再格付け画像を自動的に決定する必要がある場合に完璧に機能し、これらの画像は同じ原色を有する同じ色空間内で生じ、例えば、マスタＨＤＲ画像とＳＤＲ画像の両方が、レガシーＳＤＲテレビのＲｅｃ．７０９  ＥＢＵ  ＲＧＢ原色に従って規定される。ＨＤＲ対ＳＤＲの輝度態様が、その後処理される。しかしながら、色は三次元量である。これは、より明るいピクセル色（すなわち、より高い絶対ピクセル輝度）に加えて、別の色特性、すなわち、いわゆる広色域画像のより高い彩度が存在し、これは原則として、ＨＤＲ自体とは無関係である（広色域は、ＳＤＲ  ＴＶの可能な品質向上とは無関係に開発された）が、より高い輝度及びダイナミックレンジを求めて技術を向上させようとした場合に、注目に値する飽和した色をも有するシステムを作成しようともし得ると、決定主体が推測したために、これは混同されていることを意味する。しかしながら、事業的要求は別として、それは、色域が複雑な形状を有し、有彩色方向処理を異なるものにし、輝度処理と複雑に、均等におり混ざったものにするため、これが技術的に容易に行われることを意味しない。そのため、解決策が見出される必要がある。
【００３０】
図３は、これらの問題を概略的に示す。マスタＨＤＲ画像は、特に色彩豊かにされたものであり、すなわち、飽和ＲＧＢ原色を有するＨＤＲ色域ＧＡＭ＿Ｈにある。例えば、Ｒｅｃ．２０２０は、そのような飽和色域であり、ＨＤＲ動画をマスタリングするのに好ましい色域である。しかしながら、通信される画像がＲｅｃ．７０９測色によってより小さいＳＤＲ色域ＧＡＭ＿Ｓにおいて符号化されることが所望される。これは、レガシーＴＶ（絶対的にＨＤＲを意識しない、すなわち、それらは、さらなる測色処理をせずに、ＨＥＶＣ展開ＳＤＲ画像をそのまま使用する）がそのような色を予期するためである。すなわち、明らかに、より大きいＧＡＭ＿Ｈはより小さいＧＡＭ＿Ｓ色域外の色を含み得るが、通信されるものはすべて、より小さいＧＡＭ＿Ｓ内の色でなければならない。色度（下部）平面において、それぞれＳＤＲ赤、緑、及び青の原色（Ｒｓ、Ｇｓ、Ｂｓ）及びより飽和したＨＤＲ原色（Ｒｗ、Ｇｗ、Ｂｗ）によって区切られる色域三角形が見られ、それゆえ、より飽和した色を作成することができる。また、３Ｄでは形状が複雑であるため、特にいくつかのシーンについて関係は複雑になり得る。明るすぎる色（色Ｃｏｌ１）の問題があるだけでなく、典型的なＨＤＲ−ＳＤＲ輝度マッピングも必要であることが分かる。しかし、さらにグランド面には、そのような輝度マッピングによって対処することができない、暗い色があり得る。Ｃｏｌ２のような色は暗いままであるべきであるが、それらは飽和されることになる（彩度は、この例ではその軸に入る同じＨＤＲ白色（ＷＨ）及びＳＤＲ白色（ＷＳ）色度を有すると仮定される、中立の軸からの距離である）。そのため、それ以外の何かが行われる必要がある。
【００３１】
いくつかの従来技術の色域マッピング技法が存在するが、それらはすべて、エンドポイントの観点から設計されており、すなわち、ここで受信手段は、広色域画像（及び、通常はＳＤＲ画像、多くの場合、色域マッピング問題をＨＤＲ−ＳＤＲマッピング問題と混同することを回避する傾向にあるため）を有し、より小さい色域に一方向にマッピングされ、すなわち、ＧＡＭ＿Ｓ内の色を伝達する。しかし、これらの方法は、可逆性を考慮に入れる必要がない。これは、受信手段側においてＨＤＲ画像に再格付け（／再構成）されるべきＳＤＲ画像が通信されないためである（すなわち、より明るい色を有するだけでなく、その元々の広色域飽和有彩色が復元されてもいる）。すなわち、ＳＤＲ画像を通信するＨＤＲビデオコード化技術に統合することができる単純な実用的色域マッピングが必要とされている。
【００３２】
米国特許出願公開第２０１７００６４３３４号は、受信手段が、受信ＳＤＲ画像色域内の色を対応するＨＤＲ色域色にマッピングするための技法である、色ボリューム変換を適用することによって、受信ＳＤＲ画像からのＨＤＲ画像再構築を計算することを可能にする情報を付加して、ＨＤＲ画像をＳＤＲ画像として通信するために使用することができる技法の一例である。この従来技術の特許出願は、ＨＤＲ色域が彩色的にＳＤＲ色域よりも広いものでもあり得ることに言及しているが、この教示は主に、必要な輝度再マッピングに焦点を当てている。技術的な差異が完全に理解されるように明瞭にするために、図９を用いて状況を説明する。本発明においては、より小さいＳＤＲ色域９０１（元々は線形ＲＧＢ色成分輝度として表現される色であるが、同様の技法が、少なくとも原則的に、他の色表現において指定され得る）と、指定可能な色９０２のより大きいＨＤＲ色域との間で対応する色を決定するという一般的な問題があると仮定する。この作業は、入来するＳＤＲ色（Ｒｓ、Ｇｓ、Ｂｓ）について、対応するＨＤＲ色を決定することである。例えば、目標が、すべてのＳＤＲ色を、ＳＤＲディスプレイ上で見えるようにＨＤＲディスプレイ上で正確にレンダリングすることである場合、ＨＤＲ色域はより大きい色域であるため、そのような作業は、数学的に容易に実行可能である。最初に、Ｒｈ＝Ｒｓ、Ｇｈ＝Ｇｓ、Ｂｈ＝Ｂｓと等しくすることによって、ＳＤＲ色をＨＤＲ色として解釈する。そのような大きいＨＤＲ色成分は表示することによって、無論、ＳＤＲ色よりもはるかに明るい色が示される。これは例えば、ＳＤＲディスプレイの１０倍明るい表示をその最大値（Ｒｈルマコード＝例えば１０２３）まで駆動することによって、ＳＤＲディスプレイ上よりも明るい赤色部分色成分がもたらされるためである。したがって、正確なＲＧＢディスプレイ駆動値、及びマッピングされた色ＣＬＨを得るために、中間色Ｃ１ｉｍＨ、及び、したがってそれらの３つのＲＧＢ成分に色ボリューム変換を適用する必要がある。ＨＤＲディスプレイが、シミュレートされる必要があるＳＤＲ色よりも１０倍明るい場合、マッピングはＲｈ＿ＣＬＨ＝Ｒｈ＿Ｃ１ｉｍＨ／１０＝Ｒｓ／１０；Ｇｈ＿ＣＬＨ＝Ｇｓ／１０；Ｂｈ＿ＣＬＨ＝Ｂｓ／１０でなければならないことが、容易に理解され得る。これは、［００３０］において言及されているスケーリング係数手法である。一般に、単純な線形ボリューム変換は、３×３行列を使用する。最も一般的で強力な色ボリューム変換は、［００３６］において言及されている３Ｄ−ＬＵＴである。その原理は、本発明の図９において正方形の色を用いて示されている。ＨＤＲ色ＣＬｉｎＨを対応するＳＤＲ色ＬＵＴ［ＣＬｉｎＨ］にマッピングするという複雑なことが所望される。各可能な入力色ＲＧＢトリプレットに対するトリプレットのリストである３Ｄ  ＬＵＴによって、以下のように、所望されるワイルド色ボリューム変換挙動をどのようなものでも規定することができ、
（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）＝Ｆ＿ＲｉＧｉＢｉ［Ｒｉ，Ｇ，Ｂｉ］、ここで、いずれの所望の出力値（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）に対しても指示するＦ＿ＲｉＧｉＢｉの変動は、ＬＵＴがちょうどこれらの関係の大きい記憶手段であるため、各入力トリプレットと関連付けることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
そのような強力な色ボリューム変換を有するとき、これは、１つのステップにおいて「すべての色マッピング問題を解決する」ことができ、従来技術に基づいて選択される色ボリューム変換手法が何であれ、典型的には、ＨＤＲ画像とＳＤＲ画像との間の輝度再マッピングを行うのと共に、色の彩度に関する任意の問題が解決されると理解することが重要である。輝度処理を彩色的処理から分離するシステムを有するとき、物事は非常に異なるものになり、典型的には、より複雑になる。またさらに、（例えば、図４の前処理ユニット４０３及び後処理ユニット４２５のように）既存の、少なくとも輝度の処理と容易に組み合わせることができる可逆的色域マッピングを設計することが所望されている。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
ＨＤＲ復号手段による高品質ＨＤＲビデオ再構築と高品質ＳＤＲビデオ通信との両方を、それらの画像のうちの一方、特にＳＤＲ画像を実際に通信することによってＨＤＲシーンのそのような格付け画像の対を通信するシステムについて可能にするために、本特許出願は、第１の彩度を有する第１の色（Ｃ＿ｉｎ）を有するピクセルを含む高ダイナミックレンジ画像（ＨＤＲ＿２０２０）を、１００ニットのピーク輝度を有する標準ダイナミックレンジ画像（ＳＤＲ＿７０９）であって、そのピクセルは、第１の彩度よりも低い第２の彩度を有する第２の色（Ｃ＿ｏｕｔ）を有する、標準ダイナミックレンジ画像に変換する方法を教示し、変換は、
第１の赤、緑、及び青の原色に従って規定される第１の色の第１のＲＧＢ表現を、第２の赤、緑、及び青の原色に従ってそのピクセル色の第２のＲＧＢ表現（ＲＧＢ＿ｓｅｃ）にマッピングする色行列を適用することを含む色空間変換（６０１）を実施するステップであって、第２の赤、緑、及び青の原色は、第１の赤、緑、及び青の原色よりも小さい色三角を包含し、中間画像（ＨＤＲ＿ＩＭ）を得る、ステップと、
第２のＲＧＢ表現（ＲＧＢ＿ｓｅｃ）に可逆的色域マッピングを適用して、マッピングされた色（Ｃ＿ｍａｐ）を得るステップと、
マッピングされた色の輝度とは異なる輝度（Ｌ＿ｏｕｔ）の出力色（Ｃ＿ｏｕｔ）を有するピクセルを有する低ダイナミックレンジ画像（ＳＤＲ＿７０９）を得るために、マッピングされた色の輝度に対する輝度マッピング（ＴＯＭ）を適用し、標準ダイナミックレンジ画像（ＳＤＲ＿７０９）を出力するステップと
を有し、
可逆的色域マッピングは、マッピングされた色を規定する出力Ｒ、Ｇ、及びＢ色成分（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ）をそれぞれ得るために、第２のＲＧＢ表現の３つのＲ、Ｇ、及びＢ色成分の各々にそれぞれのマッピング関数（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）を適用することを含み、それぞれの３つのマッピング関数は２つの線形セグメント（５０１、５０２）を含み、セグメントの一方（５０１）は、セグメントが、それぞれ第２のＲＧＢ表現の入力赤、緑又は青色成分のそれぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）において開始する恒等変換に対応し、第２の線形セグメントは、それぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）から、第２のＲＧＢ表現のそれぞれの成分の中間画像（ＨＤＲ＿ＩＭ）内で発生する最も大きい負の値であるそれぞれの最小値（ｍｉｎＰ＿ｒｅｄ、ｍｉｎＰ＿ｇｒｅｅｎ、ｍｉｎＰ＿ｂｌｕｅ）に向かい、それぞれの閾値は、
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
のように、それぞれの閾値がそれぞれの定数（ｋＲＧ、ｋＲＢ）によって計算される色成分以外の第２のＲＧＢ表現の２つの成分の値がゼロよりも大きい場合に、２つの成分のそのような値を乗算し、それら２つの乗算された寄与を加算することによって計算されることを特徴とする。特に、実際に通信される画像が、その底部において、典型的には、通常のビデオ原色であり、ＳＤＲビデオコード化が最近まで使用されていたビデオコード化であった、ＳＤＲビデオの時期においてビデオ符号化に使用されていたビデオ原色であるような、Ｒｅｃ．７０９原色によって規定される、より小さい色度三角形を有するより狭い色域内で規定される、標準ダイナミックレンジ画像である必要がある場合に（すなわち、最大１００ニットの輝度、すなわち、いわゆるコード化ピーク明るさＰＢ＿Ｃを有するようにすべての色を定義し、すべてのより低いピクセル輝度が、ＳＤＲ画像上に表示されるときに可能な限り、ＳＤＲ画像内の物体輝度が依然としてＨＤＲ画像物体輝度と妥当に同様に見えるように規定される、すなわち、実際には適切に成形された輝度マッピング関数ＴＯＭを用いてＨＤＲ輝度から計算される、標準的な様式において）、これは、ダイナミックレンジ変換の需要に特に良好に調和する可逆的色域マッピングを行う、単純であり、すなわち、容易に可逆性でありながら、なお強力な良好に機能する様式を提供する（それゆえ、符号化手段において、より大きいＨＤＲ色三角から、ダイナミックレンジ処理及び画像通信が行われるより小さいＳＤＲ色三角へのマッピングが行われ、復号手段において、より小さい色三角によって規定される色から元々のより彩度の高い再構築ＨＤＲ色への可逆的マッピングを行うことができ、輝度マッピングは無彩色方向において機能する）。本発明の可逆的色域マッピングの中核的要素は、ＴＰ閾値の確立であり、少なくともいくつかの実施形態は、負のＲＧＢ値を補正する必要がある双一次マッピング曲線のより低いセグメントの角度ｃＰのうちの少なくとも一方の妥当に機能する値を確立し、又は、いくつかの受信手段が、例えば、それらの側で３つのＲＧＢ成分の少なくとも１つの最も低い負の値ｍｉｎＰを確立する（しかしながら、他の実施形態は、それらの側で最適な関数規定パラメータ値を確立し、それらを復号手段において直接的に使用されるメタデータとして通信する）。また特に、ＴＰ値は、異なる色、及び、復号手段によって通信又は確立されるｋ係数に基づくそれらの色成分の大きさについて計算することができる。
【００３５】
そのため、この技術をすべて適所にて用いることによって、すなわち、マスタＨＤＲ画像に対応する符号化部位において生成されているＳＤＲ画像に加えて、すべての必要なマッピング関数データを通信することによって（例えば、輝度マッピングはＬＵＴとして通信し、それだけでなく関数の形状を規定するいくつかのパラメータも通信し、下記から読み取ることができるように、３つの関数の色域マッピングは、３×２パラメータ（６Ｃ）、及び、典型的にはまた、ＲＧＢ色成分の各々の双一次マッピング曲線のより低いセグメントが、ゼロ出力成分又は図５Ａのｙ軸値を配分されている、例えばｍｉｎＰ＿ｒｅｄなどの、入力色のそれぞれの色成分のこの画像内のそれぞれの最小値から開始して、例えばＴＰ＿ｒｅｄなどのそれぞれの閾値点に上がる速さを規定する少なくとも１つの角度ｃＰを用いて容易に通信される）、任意の受信手段が、受信ＳＤＲ画像からＨＤＲ画像を正確に再構築することができる。
【００３６】
第１に、恒等セグメントを使用することによって、画像内で典型的に発生する色のほとんど（両方の色域、すなわち、ＨＤＲ画像のより広い色域、及びまた、実際に通信されるＳＤＲ画像の色域において忠実に表現することができる、いくらか彩度の低い色）は変更されず、いくつかの彩度の高い色についてのみ、より傾斜の小さいセグメントによってＳＤＲ色域に絞り込まれる色のコード化の量子化に起因して、わずかな変化が生じ得る。しかし、主要な要因は、概ね、より広い色域のＨＤＲ色がそれらの飽和色位置に再構築されることであるため、それはほとんど重要ではなく、又はさらには注目すべき問題でもない。
【００３７】
これら３つの関数の形状を最適化することができる、すなわち、それらの３×２規定ｋパラメータを、例えば、現在の画像又は連続する画像のショットの色特性について符号化側において最適に決定することができ、メタデータとして受信手段に通信することができることも重要である。色成分の最適な閾値（例えば、ＴＰ＿ｒｅｄ）は、本発明によれば、ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）のように、２つの他の色成分の２つの重み付き寄与を加算することによって最良に決定され、ここで、Ｇ＿ｉｎ及びＢ＿ｉｎは、入力色、すなわち、第２のＲＧＢ表現（典型的には、排他的にではなく線形赤、緑、及び青成分を有する）のそれぞれ緑及び青の成分である。ｍａｘ演算子は、２つの他の色成分の２つの部分的寄与が負でないことを保証する。例えば、ｋＲＧは、下記で分かるように、緑方向における赤のシフトの寄与を与える。それゆえ、これは、ＲＧＢ色がどのようなものになるかにかかわらず、それに対して単一のマッピング関数を有する（この色域マッピングとは無関係に輝度の望ましい特性を与える）のではなく、色の実際の総ＲＧＢ値への色域マッピングの双一次Ｒ、Ｇ、及びＢ成分マッピング関数を調整する、単純であるがなお強力な様式を与える。符号化手段が６つのｋパラメータの最適な値、したがって、最適な色域マッピング関数形状をそのように決定及び通信することができることが重要である。これは、これらの形状が、必ずしも最悪の事例について決定される必要はなく、実際にはその状況、すなわち、画像又は画像の時間系列内に存在する実際の色に対して調整することができるためである。例えば、Ｒｅｃ．２０２０からＲｅｃ．７０９への色空間変換は、相当に低い負の値（又は、言い換えれば、そのような負の数の高い絶対値、最も高いものが最も大きい負の値として規定される）をもたらし得るが、これは、Ｒｅｃ．２０２０境界に近い、これらの非常に彩度の高い色が実際に画像内に存在する場合に限る。また、多くの場合、そのような彩度の高い色は、自然な画像には存在しないか、又は、おそらく数ピクセルにわたってしか存在しない。より小さいＲｅｃ．７０９色域のほんのわずか外部にある、画像内の存在する色しかない場合、色空間変換後には小さい負の数しか発生せず、低い値のＴＰを有する（その色成分の）マッピング関数を使用することができる（その色成分の負の値を正の値にマッピングするために多くの余地が自由にされる必要がないため）。
【００３８】
本明細書において、Ｒｅｃ．２０２０によって規定されるＨＤＲ画像をＲｅｃ．７０９ＳＤＲ画像にマッピングする単一の例によって原理を説明する場合、明らかに、ＨＤＲコーデックに最適化された同じ可逆的色域マッピングを、例えば、ＨＤＲ画像のＤＣＰ−Ｐ３原色など、いずれかの画像の他の色域に適用することができる。
【００３９】
発明者は、本発明の実験研究から、ｋＲＧ、ｋＲＢなどの固定原色系について、測色方程式から係数を決定することもできるが、特定の画像又は画像シーケンス内の利用可能な色の実際の色域は、例えば、Ｒｅｃ．２０２０コンテナが可能にする色の合計よりも（はるかに）小さくなり得るため（すなわち、Ｒｅｃ．２０２０の色表現色域全体と一致するより大きい色域において表現され得る最も彩度の高い色の、より小さい色域へのマッピングの可能な「より悪い」事例）、（少なくとも）６つのｋＸＸ値の通信は、受信側ＨＤＲ画像復号装置の可変最適色域マッピングの仕様を良好に実現することを実際に認識した。
【００４０】
３つのマッピング関数（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）が、上記それぞれの関数を規定する２つの線形セグメント（５０２）のうちの第２のセグメントの水平軸（すなわち、中間色表現のその入力色成分値からの、それぞれの出力赤、緑又は青色成分を規定するグラフの入力軸）から測定される方向のそれらの角度（ｃＰ）の異なる値を有するように、本方法が規定されることが有利である。図５Ａにおいては、ＴＰを通る水平の破線から下向きの角度が指定されているが、三角法から、これはｍｉｎＰにおけるｘ軸からの第２のセグメント５０２の上向きの角度に等しいことに留意されたい。そのため、赤曲線はＴＰ＿ｒｅｄ及びｃＰ＿ｒｅｄによって規定され、緑曲線はＴＰ＿ｇｒｅｅｎ及びｃＰ＿ｇｒｅｅｎによって規定され、青曲線はＴＰ＿ｂｌｕｅ及びｃＰ＿ｂｌｕｅによって規定される。（上記のより一般的な原理にあるように）下記に説明するように実際に６つのｋＸＸ値を通信することによって、３つの可変画像最適化ＴＰ値のみを規定し、マッピングのより低い線形セグメント（５０２）の角度が固定される（受信手段によって知られる）と仮定する場合、それはすでに非常に良好に機能し、例えば、０．２５が、復号手段においてＨＤＲ再構築画像のより広い色域において彩度の高い色の良質な再構築可能性をもたらす。それゆえ、３つの曲線に単一の値ｃＰを使用するか、又は、少なくとも３つではない異なる値（例えば、常に機能するように大きくされるか、又は、受信手段によって確立されるために、それらの値のいくつかは最適化され得、他は固定され得る）を使用する様々な実施形態を設計することができる。しかしながら、最終的な精度について、符号化手段（結果的に復号手段）が可変のより低いセグメントを使用することができることが有用であり、可変角度ｃＰは、場合によって大きい負の色成分値をすべての正の色成分値にマッピングする（これを受けて、その後、可逆的輝度マッピングを適用することができる）。より一般的な事例において、９つの係数すなわち、６つのｋＸＸ値並びに３つの角度値ｃＰ＿ｒｅｄ、ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ及びｃＰ＿ｂｌｕｅを通信する。又は、予め合意されているデフォルト値（典型的には０．２５）とは異なり、なお３つの色成分に対して同じであるが、現在の画像コンテンツ状況に対しては０．２５よりも良好である、単一のｃＰ値を通信し、これによって、９つの代わりに、７つのみのパラメータが通信される。例えば、いくつかの画像は、視覚的に問題のある結果を与えることなく、ＳＤＲ画像においていくらかより強い色圧縮を受け、これによって、例えば、ｃＰ＝１／８の符号化手段が決定する選択がもたらされる。これはすべて、画像内の存在する彩度の高い色の種類（及び、典型的にはどの画像オブジェクトの中にあるか。例えば、重要な彩度の高い物体に対して、画像化されているシーンの背景の小さい領域内の重要でないＴＬチューブ）に依存し、また、実際にコンテンツ作成者がＨＤＲ画像再構築エラーとして許容可能であると判断するものに依存する。オフライン符号化において、これは、人間によって検証され、リアルタイム符号化手段においては、例えば、彩度の高い色の量、それらが他の色と成すコントラストの程度（例えば、それらが画像又は平均画像内の他の色よりもどれだけ明るい及び／又は彩度が高いかなど）、又は、それらが、Ｒｅｃ．７０９色域の問題のある彩度の高い色域外の色を空間的に取り巻く色と成すコントラストの程度などを考慮に入れる関数によって、ｃＰ値をより小さくする何らかのペナルティを計算する画像分析方法を使用する。そのような関数は、典型的なＨＤＲ画像の集合に対して最適化し、その後、それらが画像色組成状況をどのように判断するか、及び、典型的には少なくともＨＤＲ画像再構築品質に対する、ただし、いくつかのＨＤＲ画像通信システム構成についてはまたＳＤＲ画像の視覚的品質に対する、ｃＰ決定の結果としての視覚的影響に応じて、例えば、ｃＰ＝１／３、１／４、又は１／６又は１／８の間で選択する。
【００４１】
両方の状況において、数学は、より低いセグメントが、実際に処理されている画像又は画像の時間的セットのピクセル色のデータセット、すなわち、実際の画像色域内で発生するその成分の、典型的には最も大きい負の（すなわち、最高の絶対値を有する）値である、その色成分（例えば、Ｐ＝Ｒｅｄ）のｍｉｎＰ値であるｘ座標（一般的に同じ原理の下で、符号化手段は、例えば、ＳＤＲ及びＨＤＲ画像内の同じ色に対する、まさに最も彩度の高い色の少量のクリッピングをもたらすことになる、実際の最も大きい負の値よりもわずかに高い［すなわち、絶対値がより小さい、又は、よりゼロに近い］ｍｉｎＰの、任意の実用的に良好に機能する値を使用することを決定することに留意されたい）、及び、ゼロのｙ座標又はその最も大きい負の値のそれぞれの色成分の出力において終端することを保証する。符号化手段は、様々な様式において画像を分析することによって、これを検出することができ、例えば、現在の色をすべて検査する代わりに、現在の色をサブサンプリングし、飽和シアンなどのような、何らかの典型的な試験色を使用又は検証することができ、これは、コード化（復号）装置／方法の基本原理を超えた実施形態である。より小さい色域（典型的にはＲｅｃ．７０９  ＳＤＲ）の原色原理への色空間変換画像においてｍｉｎＰ値を見出すことは、固定行列関係のために、元々のＨＤＲ画像色を分析することと等価であるが、中間色空間変換画像において、より狭い三角形の外部で負の色成分値が発生するため、分析は実用的に最も容易であることに留意されたい。そのため、最適化された色域マッピングが適用される、本発明の１つ又は複数の画像内で発生するそれぞれのｍｉｎＰ＿ｒｅｄ、ｍｉｎＰ＿ｇｒｅｅｎ及びｍｉｎＰ＿ｂｌｕｅの最小値は通信する必要がないが、受信側において、第２の線形セグメント５０２を、例えばｃＰ＿ｒｅｄなどの適切な角度で、例えばＴＰ＿ｒｅｄなどのそれぞれの閾値点における恒等変換から下向きに拡張し始めることによって、一意に決定することができ、通信及び受信されるものとしてのパラメータの良好な値は、処理されるべき画像内で発生するすべての色を、最小の、例えば、赤色成分のｍｉｎＰ＿ｒｅｄを有する色まで正確に色域マッピングすることができることを保証する。
【００４２】
有利には、低ダイナミックレンジ画像は、その色を、Ｒｅｃ．７０９原色に従って規定される。
【００４３】
有利には、高ダイナミックレンジ画像は、その色を、例えば、映画原色（例えば、ＤＣＩ−Ｐ３）、又はＲｅｃ．２０２０原色（Ｒｅｃ．２０２０規格の完全な規定は、Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  ＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．２０２０  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  ｖａｌｕｅｓ  ｆｏｒ  ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ  ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｐｒｏｇｒａｍｍｅ  ｅｘｃｈａｎｇｅ  ０８／２０１２；ｐ．  ３  ｔａｂｌｅ  ３  ｓｙｓｔｅｍ  ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙである）のような、広い色域原色に従って規定される。
【００４４】
原色は、ｘ＿ｒｅｄ＝０．７０８；ｙ＿ｒｅｄ＝０．２９２；ｘ＿ｇｒｅｅｎ＝０．１７０；ｙ＿ｇｒｅｅｎ＝０．７９７；ｘ＿ｂｌｕｅ＝０．１３１；ｙ＿ｂｌｕｅ＝０．０４６である。しかし、広い色域三角形は必ずしも、実際の理論的色空間（例えば、Ｒｅｃ．２０２０）原色三角形である必要はなく、画像内に存在する実際の色の周囲の三角形であってもよく、これは実際に決定される必要はなく（すなわち、例えば、それらの包絡形状の数学的パラメータ化として通信される必要はない）、下記の色域マッピングアルゴリズムによって、すなわち、最適なｋＸＸ値を決定及び通信することによって、直ちに実現される。
【００４５】
これから、原色線形測色を適用することによって、任意の色を、Ｒｅｃ．７０９  ＲＧＢ原色系において表されるときのその色に変換するための３×３行列の係数を計算することができる。
【００４６】
入力高ダイナミックレンジ画像を、色マッピング関数データ（ＴＯＭ、６Ｃ）と共に標準ダイナミックレンジ画像（ＳＤＲ＿ｃｏｍｍ）として符号化するように構成されている高ダイナミックレンジ画像符号化手段（４０１）が有利であり、符号化手段（４０１）は、
第１の赤、緑、及び青原色に従って規定されている第１のＲＧＢ表現として規定されている高ダイナミックレンジ画像のピクセルの色から、第１の原色の対応する原色よりも彩度の低い少なくとも１つの原色を有し、結果としてより小さい色度三角形を規定する第２の赤、緑、及び青原色に従ってそのピクセルの色の第２のＲＧＢ表現（ＲＧＢ＿ｓｅｃ）への行列変換を適用するように構成されており、その結果得られるピクセルの色の第２のＲＧＢ表現を中間高ダイナミックレンジ画像（ＨＤＲ＿ＩＭ）において出力するように構成されている色空間変換手段（４０２）と、
ピクセルの色に可逆的色域マッピングを適用し、ピクセルがより彩度の低い色を有する色マッピングされている高ダイナミックレンジ画像（ＨＤＲ＿７０９）を出力するように構成されている色域マッピング手段（４０３）と、
色マッピングされている高ダイナミックレンジ画像（ＨＤＲ＿７０９）内のピクセルの色の輝度に輝度マッピング関数（ＴＯＭ）を適用して、上記輝度とは異なるそのピクセルの出力輝度（Ｌ＿ｏｕｔ）を有する出力色（Ｃ＿ｏｕｔ）を得るように構成されており、１００ニットのピーク明るさを有する、標準ダイナミックレンジ出力画像（ＳＤＲ＿７０９）内で出力色（Ｃ＿ｏｕｔ）を出力するように構成されている輝度マッピング手段（６０３）と
を備え、
色域マッピング手段は、出力ＲＧＢ色成分（Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏ）を得るために、第２のＲＧＢ表現（ＲＧＢ＿ｓｅｃ）の３つのそれぞれの赤、緑、及び青色成分に、３つのそれぞれのマッピング曲線（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）を適用することを含む色域マッピングアルゴリズムを適用するように構成されており、それぞれの３つのマッピング関数は、２つの線形セグメント（５０１、５０２）を含み、セグメントのうちの一方（５０１）は、セグメントが、それぞれ第２のＲＧＢ表現の入力赤、緑又は青色成分のそれぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）において開始する恒等変換に対応し、第２の線形セグメント（５０２）は、それぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）と、第２のＲＧＢ表現のそれぞれの成分の中間画像（ＨＤＲ＿ＩＭ）内で発生する最も大きい負の値であるそれぞれの最小値（ｍｉｎＰ＿ｒｅｄ、ｍｉｎＰ＿ｇｒｅｅｎ、ｍｉｎＰ＿ｂｌｕｅ）との間でマッピングし、それぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）は、
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
のように、閾値がそれぞれの定数（ｋＲＧ、ｋＲＢ）によって計算される色成分以外の第２のＲＧＢ表現の２つの成分のうちのそれぞれの成分の値がゼロよりも大きい場合に、２つの成分の各々を乗算し、それらの２つの乗算された寄与を加算することによって計算されることを特徴とする。ここでも、可逆的色域マッピングの３つの関数は、同じｃＰ値又は異なるｃＰ値を使用する。
【００４７】
その色空間変換手段（４０２）及び色域マッピング手段（４０３）が、Ｒｅｃ．２０２０原色によって規定される色空間内で規定される入力高ダイナミックレンジ画像を、そのピクセル色がＲｅｃ．７０９原色によって規定される色空間内で規定される標準ダイナミックレンジ画像として符号化するように構成されている、上記請求項のうちの１つにおいて特許請求されているものとしての高ダイナミックレンジ画像符号化手段（４０１）が有利である。
【００４８】
ＨＤＲ画像符号化のこの特定の様式に対応して、受信側において（例えば、セットトップボックス、ＴＶ、コンピュータ、専門映画システムなどにおいて）、ＲＧＢ原色のうちの少なくとも１つが、高ダイナミックレンジ画像が復号される対応する原色よりも彩度が低い色空間内で符号化されている、標準ダイナミックレンジ画像（ＳＤＲ＿ｃｏｍｍ、ＳＤＲ＿７０９）として符号化された状態で入力される高ダイナミックレンジ画像（ＲＣＨＤＲ＿２０２０）を復号するミラーリング方法であって、
受信されている輝度マッピング関数（ＴＯＭ）として規定される輝度マッピングを、標準ダイナミックレンジ画像のピクセルの色の輝度に適用して、上記輝度とは異なる輝度（Ｌ＿Ｈ）を有するピクセルのＨＤＲ色（Ｃ＿Ｈ）を得、ピクセル色は、第１の中間高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＦＨ）内に格納される、ステップと、
高ダイナミックレンジ画像（ＨＤＲ＿２０２０）から標準ダイナミックレンジ画像を導出している符号化手段によって適用されており、関数（６Ｃ）の形状を規定するデータが受信されている色域マッピングの逆である関数を用いて色域マッピングを適用して、色域再マッピング画像（ＩＭ＿ＧＲＭ）を得るステップと、
色域再マッピング画像（ＩＭ＿ＧＲＭ）のピクセルの色に色空間変換を適用するステップであって、赤、緑、及び青原色の第１のセットによって規定される標準ダイナミックレンジ画像の第１のＲＧＢ色表現として表される色を、赤、緑、及び青原色の第２のセットであって、うち少なくとも１つの原色は、ＲＧＢ原色の第１のセット内の対応する原色よりも彩度が高い、第２のセットによって規定される、高ダイナミックレンジ画像（ＲＣＨＤＲ＿２０２０）の第２のＲＧＢ色表現に変換するための行列を適用することを含む、ステップと、
高ダイナミックレンジ画像（ＲＣＨＤＲ＿２０２０）を出力するステップと
を有し、
色域マッピングが、マッピングされた色（Ｃ＿Ｍ）のマッピングされているＲＧＢ色成分を得るために、ＨＤＲ色（Ｃ＿Ｈ）のそれぞれのＲＧＢ色成分に対して３つのそれぞれのマッピング関数（ＩＦ１）を適用することを含み、マッピング関数は２つの線形セグメントを含み、セグメントのうちの一方（５０４）は、セグメントがそれぞれ第２のＲＧＢ表現の入力赤、緑又は青色成分のそれぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）において開始する恒等変換に対応し、第２の線形セグメント（５０３）は、ＨＤＲ色（Ｃ＿Ｈ）のＲＧＢ色成分のそれぞれの入力色成分がゼロである場合にマッピングされているＲＧＢ色成分のそれぞれの色成分のそれぞれの最も大きい負の値（ｍｉｎＰ＿ｒｅｄ、ｍｉｎＰ＿ｇｒｅｅｎ、ｍｉｎＰ＿ｂｌｕｅ）にマッピングし、最も大きい負の値は、標準ダイナミックレンジ画像が符号化である元々の高ダイナミックレンジ画像（ＨＤＲ＿２０２０）のＲＧＢ色表現内のその色成分の最も大きい負の値に実質的に等しく、それぞれの閾値は、
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
のように、閾値（ＴＰ）がそれぞれの定数（ｋＲＧ、ｋＲＢ）によって計算される色成分以外の第２のＲＧＢ色表現の２つの成分の値がゼロよりも大きい場合に、そのような値を乗算し、それら２つの乗算された寄与を加算することによって計算されることを特徴とする、ミラーリング方法が存在し得る。
【００４９】
その差異は、ここで、色域マッピング関数の３つのそれぞれの色成分マッピング関数が、逆の形状を有することである（すなわち、負であり得るＲＧＢ成分値をすべて正の値にマッピングする代わりに、それらの関数は、符号化側において依然として広い色ＨＤＲ画像が変換されているＲＧＢ色成分に過ぎないときに、すなわち、色域マッピングの前に発生している、元々の負の値をほぼ完璧に再構築する）。色域マッピングを介して特定の負の値は、色度平面内の特定の彩度、すなわち、例えば、Ｒｅｃ．７０９三角形の境界からの距離に対応する。
【００５０】
また、第２に、受信されているものとしてのＳＤＲ画像内のピクセル色から元々の彩度の高いＨＤＲピクセル色を再構築することを可能にするために、復号手段は、（図５Ｂにおいて説明されているように）正確に成形されている２セグメント色成分再マッピング関数を決定することを可能にするために、符号化手段によっていずれの可逆的色域マッピング関数が適用されているかを正確に知る必要がある。
【００５１】
それゆえ、復号手段は、典型的には、それらの関数を記述する６つのパラメータ（６Ｃ）であるデータを受信する必要がある。それらのパラメータは、受信側において３つのＴＰ値を決定することを可能にするための少なくとも６つのｋＸＸ値であるが、また、特により狭い色域への色圧縮挙動を実現する線形セグメントの角度を特性化する、さらなるパラメータとすることもできる。またＲＧＢ成分マッピング関数の第２のセグメントの角度の１つ（ｃＰ）又は複数（典型的にはｃＰ＿ｒｅｄ、ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ、及びｃＰ＿ｂｌｕｅ）の値も、画像と関連付けられるか又は関連可能な任意のメタデータメカニズムを介して、画像の符号化手段と受信手段との間で通信し、復号手段は、彩度がより大きい色表現に逆色域マッピングを適用する前に読み取ることができる。
【００５２】
有利には、高ダイナミックレンジ画像を復号する方法は、異なっている、３つのＲＧＢ色成分のうちのそれぞれの成分の色成分マッピング関数の非恒等線形セグメント（５０３）のそれぞれの３つの角度（ｃＰ＿ｒｅｄ、ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ、ｃＰ＿ｂｌｕｅ）を有する。
【００５３】
有利には、復号手段（又は復号方法）はまた、良好に機能するｋ値を独力で確立し、符号化手段は、色域マッピングタイプインジケータを介して、自身がそのようなメカニズムの適用に依拠することを示すことができ、例えば、高ダイナミックレンジ画像を復号する方法の一実施形態は、ｋＲＧ＝（ｃＲＧ／ｃＲＲ）＊ｃＰ＿ｒｅｄ／（１．０−ｃＰ＿ｒｅｄ）、ｋＲＢ＝（ｃＲＢ／ｃＲＲ）＊ｃＰ＿ｒｅｄ／（１．０−ｃＰ＿ｒｅｄ）、ｋＧＲ＝（ｃＧＲ／ｃＧＧ）＊ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ／（１．０−ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ）、ｋＧＢ＝（ｃＧＢ／ｃＧＧ）＊ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ／（１．０−ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ）、ｋＢＲ＝（ｃＢＲ／ｃＢＢ）＊ｃＰ＿ｂｌｕｅ／（１．０−ｃＰ＿ｂｌｕｅ）、ｋＢＧ＝（ｃＢＧ／ｃＢＢ）＊ｃＰ＿ｂｌｕｅ／（１．０−ｃＰ＿ｂｌｕｅ）に従って、標準ダイナミックレンジ画像の第１のＲＧＢ色表現内で表されるときの任意の色のＲＧＢ値と、高ダイナミックレンジ画像の第２のＲＧＢ色表現として表されるときの上記任意の色のＲＧＢ値との間の関係を規定する行列係数に基づいて、乗算のためのそれぞれの定数を計算し、ここで、ｃＸＸ係数が、上記行列係数であり、それぞれのｃＰ＿Ｘ値は、３つのＲＧＢ色成分について同じであるか又は異なる、角度である。通信され、（再構築されることを）必要とされる画像の原色が分かると、ｃＲＧのような係数が分かる。これは、それらが、両方の色表現を規定する、使用される原色の色度によって固定されるためである。典型的には、この情報は、何らかのインジケータ値によって、受信画像がレガシーＳＤＲ（すなわち、標準化Ｒｅｃ．７０９原色を使用する）であること、及び、受信関数が、通信及び受信されているＳＤＲ画像から、対応する、例えばＲｅｃ．２０２０  ＨＤＲ画像を再構築するために使用されることになることを指定する、メタデータによって静的に通信される。１つ又は複数のｃＰ値は、様々な実施形態において、復号手段において予め固定されてもよく、例えば画像分析によって確立されるか、又は、画像符号化手段によって通信されるメタデータとして受信される。
【００５４】
有利には、高ダイナミックレンジ画像を復号する方法は、Ｒｅｃ．７０９  ＲＧＢ原色によって規定される色空間内で規定される標準ダイナミックレンジ画像（ＳＤＲ＿ｃｏｍｍ、ＳＤＲ＿７０９）を有する。ＨＤＲ画像は、有利には、例えば、Ｒｅｃ．２０２０  ＲＧＢ原色に従って規定される。
【００５５】
有利には、高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段は、
高ダイナミックレンジ画像（ＲＣＨＤＲ）を符号化しており、ＲＧＢ原色のうちの少なくとも１つが、高ダイナミックレンジ画像が復号される、対応する原色よりも彩度が低い色空間内で符号化されている入力標準ダイナミックレンジ画像（ＳＤＲ＿ｃｏｍｍ、ＳＤＲ＿７０９）から高ダイナミックレンジ画像を復号するように構成されており、
受信されている輝度マッピング関数（ＴＯＭ）を得て、当該関数を標準ダイナミックレンジ画像のピクセルの色の輝度に適用して、上記輝度とは異なる輝度（Ｌ＿Ｈ）を有するピクセルのＨＤＲ色（Ｃ＿Ｈ）を得るように構成されている輝度マッピング手段であって、ＨＤＲ色は、第１の中間高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＦＨ）内に格納される、輝度マッピング手段と、
高ダイナミックレンジ画像（ＨＤＲ＿２０２０）から標準ダイナミックレンジ画像が導出されている符号化部位において適用されており、色マッピング関数（６Ｃ）の形状を規定するデータが受信されている色域マッピングの逆を実施する色マッピング関数を用いて適用するように構成されている色域マッピング手段であって、色域再マッピング画像（ＩＭ＿ＧＲＭ）を得る、色域マッピング手段と、
色域再マッピング画像（ＩＭ＿ＧＲＭ）のピクセルの色に、ＲＧＢ原色の第１のセットによって規定される標準ダイナミックレンジ画像の第１のＲＧＢ色表現として表される色を、ＲＧＢ原色の第２のセットであって、うち少なくとも１つの原色は、ＲＧＢ原色の第１のセット内の対応する原色よりも彩度が高い、第２のセットによって規定される、高ダイナミックレンジ画像（ＲＣＨＤＲ＿２０２０）の第２のＲＧＢ色表現に変換するための行列を適用することを含む色変換を適用するように構成されている色空間変換手段と、
高ダイナミックレンジ画像（ＲＣＨＤＲ＿２０２０）を出力するステップと
を備え、
色域マッピング手段が、マッピングされた色（Ｃ＿Ｍ）のマッピングされているＲＧＢ色成分を得るために、ＨＤＲ色（Ｌ＿Ｈ）のそれぞれのＲＧＢ色成分に対して３つのそれぞれのマッピング関数（ＩＦ１）を適用するように構成されており、マッピング関数は２つの線形セグメントを含み、セグメントのうちの一方（５０４）は、セグメントがそれぞれ第２のＲＧＢ表現の入力赤、緑又は青色成分のそれぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）において開始する恒等変換に対応し、第２の線形セグメント（５０３）は、ゼロ入力値を、標準ダイナミックレンジ画像が符号化である元々の高ダイナミックレンジ画像内で発生するそのＲＧＢ色表現内のその色成分の最も大きい負の値に実質的に等しいマッピングＲＧＢ色成分のそれぞれの色成分の負の値にマッピングする垂直方向から開始して規定されるそれぞれの角度（ｃＰ＿ｒｅｄ、ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ、ｃＰ＿ｂｌｕｅ）を有し、それぞれの閾値（ＴＰ＿ｒｅｄ、ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）は、
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）；ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
のように、上記色成分がゼロよりも大きい値を有する場合に、それぞれの閾値がそれぞれの定数（ｋＲＧ、ｋＲＢ）によって計算される色成分以外の第２のＲＧＢ色表現の２つの成分の値を乗算し、それら２つの乗算された寄与を加算することによって計算されることを特徴とする。
【００５６】
復号手段は、復号手段において確立され、又は好ましくは画像とともに通信されるメタデータから読み出される１つ又は複数のｃＰ値を使用する。
【００５７】
色域マッピング手段が、３つのＲＧＢ色成分のそれぞれの色成分に対して３つの色マッピング関数を適用するように構成されており、それぞれの関数が、恒等変換を実施していない線形セグメントのそれらのそれぞれの角度（ｃＰ）について異なる値を有する、高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段も有利である。
【００５８】
色域マッピング手段及び色空間変換手段が、Ｒｅｃ．７０９ＲＧＢ原色に従って規定される標準ダイナミックレンジ画像から高ダイナミックレンジ画像を復号するように構成されている高ダイナミックレンジ画像ビデオ復号手段も有利である。
【００５９】
本発明の新規の技術的着想は、接続されているシステム、汎用又は専用ネットワークを介して通信する遠隔ロケーションに対する部分サービス、プロセッサ上で実行されると、プロセッサが、上記の方法請求項のうちの一項のすべての方法ステップを実施することを可能にするコードを含むコンピュータプログラム製品、符号化手段／送信手段と復号手段／受信手段との間で協調的に通信される必要がある様々な必要なメタデータを含むビデオ信号コード化などのような、様々な形態において具現化する。
【００６０】
本発明による方法及び装置のこれらの及び他の態様は、添付の図面を参照しながら、本明細書において以下に説明される実施態様及び実施形態から明らかになり、それらを参照しながら説明され、添付の図面は、より一般的な概念を例示する非限定的な特定の図解としてのみの役割を果たし、図面において、破線は、構成要素が任意選択であることを示すために使用され、破線でない構成要素は、必ずしも必須であるとは限らない。破線はまた、必須であるとして説明されているが、物体の内部に隠れている要素を示すために、又は、例えば、物体／領域の選択（及びそれらがディスプレイ上でどのように示され得るか）のような無形物体に対しても使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】可逆的である場合に、ＨＤＲシーンのＳＤＲ画像コード化の、そのシーンの再構築ＨＤＲ画像へのマッピングにも対応する、高ダイナミックレンジ画像を、対応する最適に色格付けされた、同様に見える（所望され、第１のダイナミックレンジＤＲ＿１と第２のダイナミックレンジ画像ＤＲ＿２との差を所与として実現可能な程度に類似している）低、又はより正確には標準ダイナミックレンジ画像に最適にマッピングするときに発生するいくつかの典型的な色変換を示す概略図である。
【図２】出願人が最近開発した、高ダイナミックレンジ画像、すなわち、典型的には少なくとも７００ニット（すなわち、ＳＤＲ画像のＰＢ＿Ｃの少なくとも７倍）以上（典型的には１０００ニット以上）の輝度を有することが可能な画像を符号化するための技術の一例を示す概略図であり、この技術は、実際には、ＳＤＲ画像、及び、それに加えて、少なくとも、復号手段によって受信ＳＤＲ画像を画像作成側において作成された元々のマスタＨＤＲ画像の忠実な再構築であるＨＤＲ画像に変換するために使用される、ピクセル色の適切な決定されている輝度変換を含む色変換関数を符号化するメタデータとして、ＨＤＲ画像を通信する、概略図である。
【図３】例えば、Ｒｅｃ．７０９  ＲＧＢ原色を有するＳＤＲ画像のより小さい色域と比較して、より広くもある（すなわち、より飽和した色を含むことが可能な）より大きい輝度ダイナミックレンジの色域を示す概略図である。
【図４】本発明の原理のすべての実施形態において存在する必要はない、いくつかの有用な構成要素を備える、本発明の原理を実現する有用でより特定的な実施形態を示す概略図である。
【図５】ＳＤＲ画像としてのＨＤＲ画像の生成及び通信に使用され得る３つの双一次色成分マッピング関数（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）のいくつかの例を示し、及びまた、そのような関数の１つの逆であるが、特に暗い色に対しては非理想的な挙動であるために実際には使用されない関数をも示す概略図である。
【図６】新たに発明された原理を説明する符号化方法に対応するフローチャートを示す概略図である。
【図７】実際に単純な様式で輝度最適マッピング挙動を実現する、ＨＤＲ画像コード化のための新たに発明された色域マッピング戦略によって実際に使用される双一次マッピング関数を示す図である。
【図８】そのような新規の色域マッピングの一例を実施するときに得られる（ｘ、ｙ）色度平面においていくつかの実際の結果を示す図である。
【図９】従来技術によって行うことができるいくつかの態様を示す、第１の３Ｄボリューム内の色を第２の３Ｄボリュームにマッピングする、いくつかの可能な大域的色ボリュームマッピングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
図４の典型的な例示的コード化チェーンに見られるように、ＨＤＲ画像又はビデオ符号化手段（４０１）において入力されるＨＤＲ画像（ＨＤＲ＿２０２０）は最初に、色変換手段４０２による空間色変換を受けることになる。画像又はビデオピクセル色データ及びメタデータの物理的な入力は、例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）入力、アンテナへの接続、インターネット接続などのような、任意の典型的なビデオ接続入力であり、メタデータ（例えば、本発明の画像の下記の６つのｋ係数の最適な値）は、例えば、ビデオパケットとともに散在するＳＥＩパケット、専用メタデータチャネルなどの、メタデータ通信を可能にする任意のメカニズムに従ってともに供給される。
【００６３】
この色空間変換は、行列乗算によって、（Ｒ＿ｏｕｔ，Ｇ＿ｏｕｔ，Ｂ＿ｏｕｔ）＝（ｃ１１，ｃ１２，ｃ１３；ｃ２１，ｃ２２，ｃ２３；ｃ３１，ｃ３２，ｃ３３）＊（Ｒ＿ｉｎ，Ｇ＿ｉｎ，Ｂ＿ｉｎ）として規定される。ｃ係数の選択を所与として、入力色ＲＧＢ成分の特定の値について、出力ＲＧＢ成分のうちの少なくとも１つ（例えば、Ｂ＿ｏｕｔ）は負になり得ることが理解され得る。後者は、例えば、飽和した黄色について発生する。これは、低輝度に対してさえ発生し得る（色域の上限では、色域問題の範囲外で他の原理が作用する）。問題は、負の値をＳＤＲ  Ｒｅｃ．７０９ディスプレイ上でレンダリングすることができず、そのため、何か他の手段を講じる必要があることである。高度に複雑な数学が適用され得るが、単純であるが十分に良好な何かが適用されることが理想的である。それに加えて、これらの中間色成分（Ｒ＿ｏｕｔ，Ｇ＿ｏｕｔ，Ｂ＿ｏｕｔ）はその後、図５に示すようなタイプの戦略を適用する、色域マッピング手段４０３によって処理される。
【００６４】
最初に、図５において、行われ得ること、すなわち、計算の出力色及びより小さい典型的にはＲｅｃ．７０９の色域内の対応する、より彩度の低い色域のマッピングされた色の正の成分値を生成することができる３つの双一次色成分マッピング関数を作成する良好な方法の最初の規定を示し、一方で、後には、依然としてそれに伴う色問題を示し、色域マッピング手段が本発明によるＲＧＢ色表現のその最適な双一次マッピングを実際にはどのように行うかを示す。これは、それがより良好に作用するためである。
【００６５】
図５Ａは、例えば赤原色に適用されるべきである、第１の色成分マッピング関数（Ｆ１）を（実線として）示す。この画像、又は、複数の時間的に連続している画像のシーンについて、彩度の高いシアン色が存在し、これによって、負の赤（ｍｉｎＰ）の絶対値が大きくなる。これは、正の象限においていくらかより高い、赤成分マッピング曲線の閾値ＴＰを置く関数を規定することによって処理することができる（５０１部分において関数の対角性が色成分の恒等変換であるため、図５Ｂに示す復号関数においてそうなるように、出力軸上で、開始点のＰ＿ｏｕｔ値もＴＰになる）。他のセグメント５０２は、ｘ軸上でｍｉｎＰの値になる。典型的には、これは、発生する最も大きい負の値であるか、又は、何らかの小さい色誤差が許容される場合には、少なくともそれに近い値になる（さらにより大きい負の色成分値もゼロにクリッピングする場合は、不可逆的である）。他の２つの関数（緑及び青チャネルのＦ２及びＦ３）も示されており、図示されているように、例えば、画像内の黄色はそれほど高度に飽和されないため、それらは典型的には、両方とも、それらの最小点ｍｉｎＰ及びそれらの閾値ＴＰに対して異なる値を有する。復号手段側において、関数は、通信されている６つのパラメータ（６Ｃ）から決定することができる逆の形状を有し、それは出力として、ここでも、より狭い色域（Ｒｅｃ．７０９）ではなく、より広い色域（例えばＲｅｃ．２０２０）内で代表的である、最も飽和した画像色に対応する、最も大きい負の数までの負の数を与える。最初に、例えば、３つのＴＰ（ＴＰ＿ｒｅｄ、Ｔｐ＿ｇｒｅｅｎ、ＴＰ＿ｂｌｕｅ）及び３つのｍｉｎＰ値（ｍｉｎＲ、ｍｉｎＧ、ｍｉｎＢ）を通信することが、３つの色成分マッピング関数を指定する理想的な方式であると考えられる。さらには、より低い線形セグメント（５０２）の固定角度を有する場合、最適に選択され得るＴＰ値が、ｍｉｎＰの位置を規定する。
【００６６】
しかしながら、すべての色に対して固定された３つの関数を使用するときに非理想性が存在し、すなわち、それらはすべての色に対して良好にスケーリングしない。負の色成分（例えば、Ｒ＝−０．２）からゼロへのマッピングは、輝度が大幅に増大し、特に暗色について、暗い入力色の低い色成分に対するそのような追加の色の寄与が問題になり得（図７参照）、蛍光色をもたらすことを意味する。
【００６７】
図７において、例えば赤成分をマッピングするための固定曲線（Ｆ＿ｆｉｘ）、すなわち、単一の固定ＴＰ値ＴＰ＿ｆｉｘによって規定される曲線を使用することになった場合、暗色Ｒ＿ｂｌ（Ｒ、Ｇ、及びＢの小さい成分を有する）は、大きい出力赤色成分Ｒｏｂｌを有するようにマッピングされ、見づらく不正確で典型的には明るすぎる色をもたらす（例えば、ＨＤＲイメージングに所望されることの１つは、ＳＤＲ画像及びＨＤＲ画像において、暗闇に隠れている怪物又は犯罪者を、辛うじて見え、過度に明るく赤みがかった人目を引く怪物としてレンダリングされないように、レンダリングすることが所望されることである）ことが説明される。そのため、発明者は、色の輝度に応じて（又はより正確には、輝度の寄与を無効にするように）それぞれの成分マッピング曲線を最適に規定する、可変閾値（ＴＰＶ）を有する戦略を着想した。輝度依存曲線のファミリのその曲線の出力Ｒｏｖは、入力にはるかに近くなる。
【００６８】
発明者は、好ましくはそのＴＰ値を、以下のように規定する。
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）
【００６９】
そのため、他の２つのＲＧＢ色成分の各々は、例えば、それらが正である場合に、（それぞれのｋ係数によって決定される強度によって）例えば赤色成分の閾値の位置に寄与し、その他の場合、式はその成分に対してゼロの寄与を与える。
【００７０】
その後、そこから、成分マッピング曲線及び特により低いセグメント５０２を決定することができる。
Ｒ＿ｏｕｔ＝ｍａｘ（ＴＰ＿ｒｅｄ＋（Ｒ＿ｉｎ−ＴＰ＿ｒｅｄ）＊ｃＰ＿ｒｅｄ，Ｒ＿ｉｎ）
Ｒ＿ｏｕｔ及びＲ＿ｉｎはそれぞれ、出力及び入力色成分であり、赤チャネルが、汎用色成分表記Ｐ＿ｏｕｔ及びＰ＿ｉｎに対して選択されており、ｃＰ＿ｒｅｄは、より低い線形セグメントがｍｉｎＰになる水平と比較した角度である。
【００７１】
ｍａｘ演算子は、より低い線形セグメントの角度が常に圧縮して、すなわち、４５度よりも小さくなるように選択されるため、ＴＰよりも大きい色成分について恒等変換が発生することを保証する。
【００７２】
同様に、以下のようになる。
ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）
Ｇ＿ｏｕｔ＝ｍａｘ（ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＋（Ｇ＿ｉｎ−ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ）＊ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ，Ｇ＿ｉｎ）
ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
Ｂ＿ｏｕｔ＝ｍａｘ（ＴＰ＿ｂｌｕｅ＋（Ｂ＿ｉｎ−ＴＰ＿ｂｌｕｅ）＊ｃＰ＿ｂｌｕｅ，Ｂ＿ｉｎ）
【００７３】
復号手段内の逆色域マッピング関数は、同様の式を使用する。
ＴＰ＿ｒｅｄ＝ｋＲＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）＋ｋＲＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）
Ｒ＿ｏｕｔ＝ｍｉｎ（ＴＰ＿ｒｅｄ＋（Ｒ＿ｉｎ−ＴＰ＿ｒｅｄ）＊（１／ｃＰ＿ｒｅｄ），Ｒ＿ｉｎ）
ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｋＧＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＧＢ＊ｍａｘ（０，Ｂ＿ｉｎ）
Ｇ＿ｏｕｔ＝ｍｉｎ（ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ＋（Ｇ＿ｉｎ−ＴＰ＿ｇｒｅｅｎ）＊（１／ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ），Ｇ＿ｉｎ）
ＴＰ＿ｂｌｕｅ＝ｋＢＲ＊ｍａｘ（０，Ｒ＿ｉｎ）＋ｋＢＧ＊ｍａｘ（０，Ｇ＿ｉｎ）
Ｂ＿ｏｕｔ＝ｍｉｎ（ＴＰ＿ｂｌｕｅ＋（Ｂ＿ｉｎ−ＴＰ＿ｂｌｕｅ）＊（１／ｃＰ＿ｂｌｕｅ），Ｂ＿ｉｎ）
【００７４】
読者が気付くように、ＴＰ式は同じである。
【００７５】
述べたように、ほとんどの実施形態において、３つの成分の角度は固定され（また、復号手段において、異なる必要があるように通信されない限り、例えば、０．２５（通常は決して致命的ではない色域境界色付近でめったに発生しないように、過剰に測色精度が低減しないように何らかの手段を講じる）であることが分かる）、すなわち、ｃＰ＿ｒｅｄ＝ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ＝ｃＰ＿ｂｌｕｅ＝０．２５になるが、式及び原理はまた、３つの最適化された角度によっても機能する。これら６つのｋＸＸ値（ｋＲＧ、ｋＲＢ、ｋＧＲ、ｋＧＢ、ｋＢＲ及びｋＢＧ）は、典型的には画像又はビデオ作成側によって通信される、必要な色成分マッピング曲線を記述する６つのパラメータ（すなわち、６Ｃ）であり、述べたように、所望に応じて、いくつかの実施形態において、可変角度ｃＰ＿ｒｅｄ、ｃＰ＿ｇｒｅｅｎ、及びｃＰ＿ｂｌｕｅの場合のさらなる３つのパラメータに、又は、同じ３つのＲＧＢ成分についての１つの調整されているｃＰ値によって補完することができる。
【００７６】
発明者は、一実施形態において、ｋＸＸ値は、ＳＤＲ及びＨＤＲ画像の２つの色空間の間のマッピング行列から計算することができる（実際の色とのより厳密な一致、したがって、ＳＤＲ画像又は再構築ＨＤＲにおけるより少ない色誤差を有するように改善することができる少なくともいくつかの値）ことを見出した。
ｋＲＧ＝（ｃＲＧ／ｃＲＲ）＊ｃＰ／（１．０−ｃＰ）
ｋＲＢ＝（ｃＲＢ／ｃＲＲ）＊ｃＰ／（１．０−ｃＰ）
ｋＧＲ＝（ｃＧＲ／ｃＧＧ）＊ｃＰ／（１．０−ｃＰ）
ｋＧＢ＝（ｃＧＢ／ｃＧＧ）＊ｃＰ／（１．０−ｃＰ）
ｋＢＲ＝（ｃＢＲ／ｃＢＢ）＊ｃＰ／（１．０−ｃＰ）
ｋＢＧ＝（ｃＢＧ／ｃＢＢ）＊ｃＰ／（１．０−ｃＰ）
【００７７】
３つの可変ｃＰ値の場合、式は、それらのそれぞれのｃＰ値を得る。
【００７８】
例えば、Ｒｅｃ．７０９とＲｅｃ．２０２０との間のマッピングのための色空間変換行列を利用する場合、以下のようになる。
［ｃＲＲ，ｃＲＧ  ｃＲＢ      ［０．６２７４    ０．３２９３        ０．０４３３
ｃＧＲ  ｃＧＧ  ｃＧＢ    ＝  ０．０６９１    ０．９１９５        ０．０１１４
ｃＢＲ  ｃＢＧ  ｃＢＢ］      ０．０１６４    ０．０８８０        ０．８９５６］
ｋＲＧ＝（０．３２９３／０．６２７４）＊（０．２５／０．７５）＝０．５２４９／３＝０．１７５；ｋＲＢ＝０．０２３；ｋＧＲ＝０．０２５；ｋＧＢ＝０．００４；ｋＢＲ＝０．００６及びｋＢＧ＝０．０３３が得られる。
【００７９】
最も高いＴＰ値はこのとき典型的には約１／６（すなわち、０．１７５）になるが、白に近い明るい色について、色成分はＴＰよりも高くなり、すなわち、色は変化しないままであり、これは、色が、恒等変換セグメント５０１に行き当たるためである。
【００８０】
図４を引き続き参照すると、色域マッピング手段４０３によって可逆的色域マッピングを実施した後、それぞれの処理済みピクセルについてマッピングされた色（ＲｍＧｍＢｍ）が存在する。結果もたらされる画像は、依然として実質的に同じピクセル輝度を有するため、依然としてＨＤＲ画像であるが、狭い色域、Ｒｅｃ．７０９によって規定されるＨＤＲ画像である。任意選択的に、いくつかの有用な実施形態において、画像はその後、ＲＧＢ色Ｙ’ＣｂＣｒ色として表す色記述変換手段４０４によって処理される。これは、このとき、Ｙ’成分に対して輝度マッピングを行うのが容易であるためである（しかし、他の実施形態においては、同じ原理に従って、輝度変換は実際にはＲＧＢ色表現に対して行われ、このとき、そのユニットは存在しなくてもよく、そのため、点線で描かれている）。その後、輝度マッピング手段４０５が、ＳＤＲに変換するために、典型的にはガンマ＜１を有する図示されているガンマ関数形状を有するが、明らかに、より複雑なＨＤＲシーン画像については、はるかにより複雑である、輝度マッピング曲線ＴＯＭを適用する（ただし、本出願において、読者を混乱させる有用な態様ではない）。その後、空間ダウンサンプラが、有利には存在することが多いが、明らかに、本発明のすべての実施形態にとって必須の構成要素ではない。このとき、脱飽和ユニット４０７が存在する。典型的には相対輝度を上昇させる輝度マッピング関数を適用するとき（ただし、本発明では一般的に、ＨＤＲ及びＳＤＲ輝度間のマッピングを異なる輝度を与えるものとして定式化している、これは、絶対的な又は１に正規化されている輝度表現について起こるか否かにも応じて、及び、すべての輝度の範囲に沿った輝度の位置に応じて、方向が原則的にいずれかであり得るためである）、高度に飽和した色が色域の上側部分において、すなわち、ＰＢ＿Ｃを輝度として有する白色点付近で色域外に出ることが起こり得る。特に色度保存（理想的にはそうであるべきであるため）輝度マッピングについて、これは、典型的には、輝度マッピング後のより飽和した結果の色に対応しない。しかし、ゼロ輝度のグランド面上の可能な色の三角形と比較して、色域の先端において、それらの輝度が高くなるほど、ますます彩度の低くなる色のみが作成され得るため、輝度変換によって、依然として、再現可能な色の色域の外部にマッピングする。これを解決するために、脱飽和ユニットは、典型的には処理されている色のＭａｘ（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）−Ｙ’値に依存し得る乗算手段を用いて、典型的には、３つのＲ、Ｇ、Ｂ成分に対して、それらがより類似するようにする乗法脱飽和を適用する（プライム’は、これらがＲｅｃ．７０９  ＯＥＴＦを介して線形のものから計算される非線形ＲＧＢ座標であることを示す）。結果もたらされる画像ＳＤＲ＿ｃｏｍｍは、ＳＤＲ画像であり（すなわち、ＳＤＲディスプレイ上でＨＤＲシーンの妥当なＳＤＲバージョンをレンダリングするための正確な物体輝度を有する）、正確な測色によって、すなわち、Ｒｅｃ．７０９原色に従って規定されて、その色は、すべてＲｅｃ．７０９  ＳＤＲ色域内に存在するだけでなく、Ｒｅｃ．２０２０  ＨＤＲ色を忠実に再構築することも可能であり、事実、元々のマスタＨＤＲ画像ＨＤＲ＿２０２０の忠実な再構築を可能にする。例えば、ＨＥＶＣビデオ圧縮などの、フォーマッタ４０８によってデータが適切にフォーマットされた後、その画像は、ケーブル、インターネット、及び光ディスクなどのような、何らかの通信チャネル４１０を介して通信される。任意の受信側において、受信手段は最初に、アンフォーマッタ４２０を使用して処理に適した画像を作成し、すなわち、本発明では例えば、Ｙ’ＣｂＣｒピクセル色を有するピクセル化画像を仮定し、その後、符号化手段の逆の演算を適用する。すなわち、再飽和ユニット４２１による再飽和、空間アップコンバータ４２２による空間アップコンバージョン、ＴＯＭの少なくともおおよそ逆の関数形状を適用する、輝度マッピング手段４２３によるＳＤＲ−ＨＤＲ輝度マッピングが、ここで中間ＨＤＲ画像ＩＭ＿ＦＨをもたらす。色規定変換手段４２４が、Ｙ’ＣｂＣｒ色をＲＧＢ色（すなわち、同じであるが、別様に規定される色）に変換する。その後、逆色域マッピング手段４２５が、３つの関数の逆色域マッピングを適用し（図５Ｂを参照されたい）、最後に、符号化に使用されるものの逆行列が、色空間変換手段４２６によって使用されて、すでに色域再マッピングされているＲＧＢ色（依然としてＲｅｃ．７０９であるときは負の値を有する）が、Ｒｅｃ．２０２０規定に再び規定される（結果、すべてのＲＧＢ成分が再び正になる）。それによって、ＲＧＢ出力色成分（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）を有するピクセルを有するＨＤＲ飽和色画像（ＲＣＨＤＲ＿２０２０）の忠実な規定がもたらされる。
【００８１】
図６は、基本的な符号化方法を説明するためのブロック図を示す。
【００８２】
符号化されるべき入力ＨＤＲ画像ＨＤＲ＿２０２０（例えば、動画画像として格付けされているか、又は、カメラからのストレートの、若しくは、ライブテレビ生成において最小限に処理されているなどの色）が、最初に色空間変換され（方法ステップ６０１）、これによって、第２のＲＧＢ色表現（ＲＧＢ＿ｓｅｃ）において規定される色を有する中間ＨＤＲ画像ＨＤＲ＿ＩＭがもたらされる。これらの色はその後、ステップ６０２において、図５において説明されている方法によって、可逆的に色域マッピングされて、飽和度の低い静止ＨＤＲ画像（ＨＤＲ＿７０９）の、より狭い色域の色成分Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏを表す、出力色Ｃ＿ＭＡＰ（ここで、数学的に別様に表されるだけでなく、負の色成分値の正の値への変換のために、少なくとも１つの色の飽和度が低くなっているという点において、いくつかの色も異なる）が得られる。最後に、これを、輝度マッピングの前後でなお依然として同じＲｅｃ．７０９色空間内にある、すなわち、実質的に同一の又は同一の彩度を有する、ピクセル輝度が変更されたＳＤＲ画像にするために、輝度マッピング関数ＴＯＭによる輝度マッピングステップ６０３が適用される。これによって、輝度Ｌ＿ｏｕｔを含むピクセル色Ｃ＿ｏｕｔを有する、通信されるべき最終的なＳＤＲ画像ＳＤＲ＿７０９がもたらされる（場合によって何らかのさらなる処理、及び、少なくとも選択される通信様式に適したフォーマット化の後）。
【００８３】
発明者は、すべての式（ＴＰ値及びマッピング関数の）は、輝度の増大とともにスケーリングすることが分かるため、マッピングは、実際には、輝度とは無関係に等価に行われ、したがって、例えば、よく知られているＣＩＥ（ｘ，ｙ）など、輝度のない色度図において表され得ることを見出した。
【００８４】
図８は、いくつかの例示的な実際の結果を示す。図８Ａにおいて、いずれの色シフトが行われるかが説明される（より狭いＲｅｃ．７０９色域は飽和度の低い色を必要とするため、必然的に）。Ｒｅｃ．２０２０色域（８０１）からＲｅｃ．７０９色域（８０２）へとマッピングするとき、高度に飽和したＲｅｃ．２０２０色をＲｅｃ．７０９色域内で絞り込むために、Ｒｅｃ．７０９色域の内部にいくらかの余地が作成されるべきであるため、明らかに、色域外だけでない色が変化する。しかしながら、破線の三角形８０３内のすべての色が影響されず、これは非常に良好である。すなわち、その三角形内の色は、恒等変換を実現する線形セグメント５０１によって処理され、点線の三角形８０１と破線の三角形８０３との間のマッピングは、曲線の５０２の線形セグメントによって実現される。図８Ｂにおいて、何らかの典型的な極度に飽和した色、特に、Ｒｅｃ．２０２０三角形の境界上に位置する色のマッピング結果が示されている。領域８１０内で特に明瞭であるが、実際に本方法を非常に満足のいくものにする、そのような極端な色が実際に発生する場合のみの、本方法のいくつかの色相シフトが示される。
【００８５】
本明細書において開示されているアルゴリズム的構成要素は、（全体的に又は部分的に）実践において、ハードウェア（例えば、特定用途向けＩＣの部分）として、又は、専用デジタル信号プロセッサ若しくは汎用プロセッサなどの上で作動するソフトウェアとして実現される。
【００８６】
当業者には、いずれの構成要素が任意選択の改善であり、他の構成要素と組み合わせて実現することができるか、並びに、方法の（任意選択の）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、逆の対応になるかが、本発明の提示から理解可能であるはずである。本出願における「装置」という単語は、その最も広い意味、すなわち、特定の目的の実現を可能にする意味のグループにおいて使用されており、したがって、例えば、ＩＣ（の小さい回路部分）、又は専用機器（ディスプレイを有する機器など）、又は、ネットワーク化システムの一部などであり得る。「構成」も、最も広い意味において使用されるように意図されており、そのため、とりわけ、単一の装置、装置の一部、協働する装置（の部分）の集合などを含む。
【００８７】
コンピュータプログラム製品という表示は、汎用又は専用プロセッサが、一連の読み込みステップ（中間言語及び最終プロセッサ言語への翻訳のような、中間変換ステップを含む）の後に、コマンドをプロセッサに入力し、発明の特徴的な機能のいずれかを実行することを可能にするコマンドの集合の任意の物理的な具現化を包含するように理解されるべきである。特に、コンピュータプログラム製品は、例えば、ディスク若しくはテープのようなキャリア上のデータ、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わるデータ、又は紙上のプログラムコードとして実現される。プログラムコードとは別に、プログラムに必要な特性データもまた、コンピュータプログラム製品として具現化される。
【００８８】
データ入力及び出力ステップのような、方法の実施に必要なステップのいくつかは、コンピュータプログラム製品に記載される代わりに、プロセッサの機能のうちにすでに存在してもよい。
【００８９】
上述した実施形態は、本発明を、限定するのではなく、例示することに留意されたい。当業者が、提示されている例の、特許請求の範囲の他の領域へのマッピングを容易に認識することができる場合、これらのオプションすべてに逐一詳細には言及していない。特許請求の範囲において組み合わされているような本発明の要素の組み合わせとは別に、要素の他の組み合わせも可能である。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することができる。
【００９０】
特許請求項内の括弧の間の任意の参照符号は、特許請求項を限定するようには意図されていない。「備える」という単語は、特許請求項内に列挙されていない要素又は態様が存在することを除外するものではない。単数形の要素は、そのような要素が複数存在することを除外するものではない。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【国際調査報告】
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