JP6358718B2 - Hdr画像をエンコードするための方法及び装置、並びに、斯様なエンコードされた画像の使用のための方法及び装置 - Google Patents
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Description
− 以下のa)−d)を適用することにより前記高ダイナミックレンジ画像を低いルミナンスのダイナミックレンジ(LDR_o)の画像に変換するステップと、
a)正規化されたルミナンス(Yn_HDR)を有する正規化された色により正規化された高ダイナミックレンジ画像をもたらす[0,1]であるluma軸のスケールへの高ダイナミックレンジ画像の正規化、
b)ガンマ変換されたルミナンス(xg)をもたらす正規化されたルミナンス上のガンマ関数を計算すること、
c)luma(v)をもたらす1.5と5.0との間にある予め決められた量を伴う0.1より低い正規化された高ダイナミックレンジ画像の画素のこれらのガンマ変換されたルミナンスをブーストする第1のトーンマッピングを適用すること、
d)低ダイナミックレンジ画像(LDR_o)のluma(Yn_LDR)を出力するためにステップb及びcを実行することから生じるlumaをマッピングする任意の単調に増大するトーンマッピング関数を適用すること、
− 画像信号(S_im)において、低いルミナンスのダイナミックレンジ画像(LDR_o)の画素色の符号化結果を出力するステップと、
− 前記画像信号(S_im)において、上記の色変換bのメタデータとしてのdへの関数形状をエンコードする値又はこれらの逆関数のための値を出力するステップであって、メタデータは、レシーバが、低いルミナンスのダイナミックレンジ画像(LDR_o)から、復元された高ダイナミックレンジ画像(Rec_HDR)を復元するのを可能にする、ステップとを有する、方法。
モードii画像において、この関係は、前と同じように異なるだろう。(単純な解明においてHDR画像がそのように形成されると想定する)明るい領域と暗い領域との間にいくらかの充分な差が依然としてあるだろう。比較的単純な関数は、Rec_HDRにマッピングすることができるだけでなく、LDR直接レンダリングでさえも、コントラストの見た目を多少保持することを望み得るためである。しかしながら、一方、2つのルミナンス範囲は、LDR全域の制約のため、ある程度、互いに向かって、又は、互いに縮小されてもよかった。しかしながら、これの全てにおいて重要なことは、画像がLDRシーン又はHDRシーンだったかどうかのサインを依然として見ることができるということである。数学的画像分析アルゴリズムだけが、画像においてエンコードされるダイナミックレンジの見た目を解析することができるというわけではない(例えば、見た目の最終的な画質は例えば生産コストよりもあまり重要でないリアルタイムのテレビ製造のため)。画像解析ユニット177が用いられ得る。しかし、一般に、これらの最高画質フォーマットにおける我々の符号化技術は、生成側における人間の色等級分け部によって用いられるだろう。生成側は、典型的には、HDR及びLDRディスプレイ上で、システムがどのように動作するかを見ることができ(即ち、LDRの見た目及びHDRの見た目が実際に見える)、等級化キーボードのダイヤルをオンにすることができ、最後に、彼が満足するLDR画像及びHDR復元関数をエンコードすることができる。典型的には、レシーバは、この状況の完全な分析を行う必要がないことに留意されたい。これらは、受信した正規化された画像がHDR画像又はLDR画像であったかどうか、及び、どれがLDR画像の変形であるかについてそれ自体気にかける必要はない。これらは、受信した関数を"盲目的に"適用することだけを必要とする。典型的に知ることを必要とする唯一のものは、関数が規定するもの及び/又は唯一の画像が規定するものである。従って、典型的には、信号は、信号のタイプのインジケータ(IND)を含むだろう。もちろん、更なる画像改良を行いたい、例えばテレビのための信号についての通信される多くのものがあってもよい。しかしながら、典型的には、レシーバが最小限知ることを必要とするものは、このHDRエンコーディング信号S_imのタイプである。これは、LDRレンダリングのために直接使用可能な画像を含む(その見た目がレシーバにより良好なLDR画像に微調整され得るかどうか。これは、[Ff1、Ff2等によってパラメータ化される]更なるトーンマッピング関数を有する受信したLDR画像LDR_tをトーンマッピングすることができる)。この情報により、レシーバは、接続されたLDRディスプレイが適切な画像によって機能する場合にはLDRの見た目の画像は直接送信され得ること、及び、HDRディスプレイである場合にはレンダリングのための正しいHDR画像を取得するために最初に色変換が適用されることを知る。技術を要する読者は、これが幾つかの手段において、例えば"DIRECTLDR"のようなキーワードによって、又は、一組の数"100/5000"によって、示され得ることを理解するだろう。これは、唯一の画像が100nitディスプレイ(実際の又は基準ディスプレイ)のために意図される画像であり、5000nitのHDR画像から導出され、これにマッピング可能であることを示す(他のピーク輝度のディスプレイのための他の画像が、色変換関数を規定するパラメータにおける情報によりLDR画像から導出され得るものではないことを意味するものではない)。
低ダイナミックレンジ画像(LDR_o)を決定するために上記の色マッピングのいずれかを適用した後に、第2の低ダイナミックレンジ画像(LDR_i)を決定するために更なる技術的なトーンマッピングを適用する(301)。これは、低ルミナンスダイナミックレンジ画像(LDR_o)に対する代替駆動画像としてLDRディスプレイを駆動させるために用いられ得る。技術的なトーンマッピングは、以下により決定される。
a)低ルミナンスダイナミックレンジ画像(LDR_o)の第1の幾何形状領域を決定する。対応する復元された高ダイナミックレンジ画像(Rec_HDR)においてバンディングする可視性は許容可能なレベルを越える。
b)その領域のためのluma(L_u)の範囲を決定する。
c)luma(L_u)の範囲に対するluma軸上の隣り合う画素luma(L_uu)の第2の範囲を決定する。第2の範囲は、最小数(MIN)より高い多数のlumaを有するという条件を満たすために識別され、テクスチャを含む第2の幾何学像領域に対応する。テクスチャは、LDR画像(LDR_i)における最小数より少ないコードを用いて表され得る。その第2の領域のための充分な視覚的な画質の復元された高ダイナミックレンジ画像(Rec_HDR)をもたらす関数を適用する。
d)追加のコードが第1の範囲に対して利用可能になるように、lumaの第1及び第2の範囲のlumaを再分配する再分配マッピング関数を決定し、画像信号(S_im)において、再分配マッピング関数又は好ましくはその逆の関数形状をエンコードする値を出力する。
この領域は、例えばこれを見分けるグレーダにより識別され得る(グレーディング装置におけるHDR画像分析ソフトウェアにより潜在的に重要なエリアにポイントされることにより支援されてもよい)。バンディング検出部は、例えば拡張された領域のためにそれを計算することができる(潜在的にこの領域がどのルミナンスを有するか、及び、推定されたJNDを考慮する)。各時間のジャンプ、多数の連続的に同等の色が存在する。これらは、斯様な計算からの(及び、典型的には工場実験における)値に基づいて許容可能なレベルを規定することができる。(例えばグレーダが粗く選択したものをより微細に分割することにより)斯様な領域を見つけた後のグレーディング装置は、その後、これに対応するルミナンスの範囲L_uを粗く決定することができる。例えば、青空においてバンディングがあってもよく、その色は、L_sky_lowとL_sky_highとの間のルミナンスを有する。LDRエンコーディングが画像をエンコードするためにより多くの値を有する場合に問題は軽減されるだろう。我々は、エンコーディング側で、M_HDR及び任意の変換が依然として極めて高精度であってもよいことを理解すべきである。しかしながら、これらのコードは存在しない。我々は、全ての必要とされるルミナンスに対して利用可能な10のビットのみを有する。我々は、異なるイルミネーションの全ての他の画像領域を十分にエンコードすることも必要とする。しかしながら、幾つかのコードがL_uに隣接するルミナンスを有する画像の領域から借りられ得る場合、とりわけこれらの領域の視覚的な質がこれらのコード範囲からの少しのコードを利用することによりほとんど低下しない場合、トリックが用いられ得る(典型的には、グレーダは、その結果に順応する単純な動作により、判断するだろう。あるいは、一致しないこの場合において、他の試みが試されるだろう。バンディングが依然として元のバンディングされたエリアのための高い場合により積極的になる。隣り合う領域は、依然としてより劣化され得る。あるいは、グレーダが隣り合う領域があまりに多く劣化し始めていることを示す場合、あまり積極的にはならない)。コードを再分配する単純な態様は、例えば局所的関数部分の線形又は非線形的変更である。唯一の送信された画像LDR_oによる問題は、空が例えば少しばかり暗くなってもよかったこと、及び、おそらく、この動作によりあまりにコントラストが強くなることである(また、隣接領域がいくらか暗すぎるかもしれない、これらのテクスチャの見た目は変えてもよかった等)。これは、小さな変化及びあまり重要でないシーンの場合にはあまり問題を含まないかもしれない、及び、困難なシーンにとって少し不都合かもしれない。これは、レガシーシステムが払わなければならないかもしれない価格である。これらは、LDR_oを直接レンダリングすることを除いて、受信したデータのいずれかにより絶対的に何も行うことができないためである。しかしながら、新たなレシーバは、(即ち適切な空のルミナンス等を有する)もともと意図されたものに非常に近いが少ないバンディングを有するLDRの見た目を生成するために、lumaを再分配するために使用される変換の逆を適用することができる。レシーバは、非常にスマートな分析を行う必要はない。斯様な技術的なトーンマッピング関数が利用可能であるということを知ることしか必要としない。及び、より良好なLDRの見た目の画像LDR_ulを取得するために唯一の送信されたLDR画像LDR_tの復元に適用する。多数の方法は、隣り合う領域のための良好な提案をもたらすように、グレーディング装置において適用されてもよい。例えば、(例えば空における量に等しい)lumaの充分な量を有する領域及び複雑なテクスチャが決定されてもよい。単純な実施形態は、例えば、最も黒い黒色までの、バンディングされた領域の範囲より低い全てのコードを用いてもよい。
a)感度値(例えばRHO、又は、SENSと呼ばれるとともに以下に規定されるRHOを規定する等価パラメータ、又は、RHO値を決定するのを可能にするRHOの任意の関数又は相関物)
b)ガンマ値(GAM)
c)lumaをマッピングする任意の関数の機能的形状を特徴付ける多数の値
− 高ダイナミックレンジ画像を低ルミナンスダイナミックレンジ(LDR_o)の画像に変換するように構成されたダイナミックレンジ変換ユニット(104)。ダイナミックレンジ変換ユニット(104)は、以下の処理順序で接続されるものを有する。
a)高ダイナミックレンジ画像を、[0,1]の範囲にあるluma軸に正規化し、正規化されたルミナンス(Yn_HDR)を出力するように構成された正規化部(601)。
b)正規化されたルミナンスにガンマ関数を適用し、ガンマ変換されたルミナンス(xg)を出力するように構成されたガンマ変換ユニット(602)。
c)luma(v)をもたらすよう、1.5〜5.0の間にある予め決められた量により0.1より低いこれらのガンマ変換されたルミナンスをブーストする第1のトーンマッピングを適用するように構成された第1のトーンマッピングユニット(603)。
d)luma(v)を低ダイナミックレンジ画像(LDR_o)の出力luma(Yn_LDR)にマッピングする任意の関数を適用するように構成された任意のトーンマッピングユニット(604)。
及び、画像エンコーダ(100)は、以下のものを更に有する。
− 低ダイナミックレンジ画像(LDR_o)の色に対してデータ整削減変換を適用するように構成された画像圧縮部(108)。これらの色は、成分画像において構成される。削減変換は、少なくともDCT変換を隣り合う色成分値のブロックに適用し、低ルミナンスダイナミックレンジ画像の画素色の圧縮された符号化結果(LDR_c)をもたらす。
− 圧縮された符号化結果(LDR_c)を画像信号(S_im)において出力するように構成され、加えて、色変換の関数形状又はこれらの逆関数のための値をメタデータとしてエンコードする値を画像信号(S_im)において出力するように構成されたフォーマッタ(110)。メタデータは、レシーバが低ルミナンスダイナミックレンジ画像(LDR_o)に基づいて高ダイナミックレンジ画像(Rec_HDR)を復元するのを可能にする。
− エンコードされた画素色を有する画素化された低ダイナミックレンジ画像(LDR_o)
− 感度値(RHO)
− ガンマ値(GAM)
− ゲイン値(GAI)
− 任意のトーンマッピング関数形状を特定する値のセット(P_CC)
− 画像信号(S_im)からの圧縮され画素化された低ダイナミックレンジ画像(LDR_c)及びパラメータデータ(P)を取得するように構成されたデフォーマッタ(151)。
− 画素化された低ダイナミックレンジ画像(LDR_t)を取得するために圧縮され画素化された低ダイナミックレンジ画像(LDR_c)に対して少なくとも逆DCTを適用するように構成されたデコンププレッサ(152)。及び、低ダイナミックレンジ画像(LDR_t)を復元された高ダイナミックレンジ画像(Rec_HDR)に変換するように構成されたダイナミックレンジ変換ユニット(153)。ダイナミックレンジ変換ユニット(153)は、処理順序において、以下のものを有する。
a)任意のトーンマッピングを適用するように設けた任意のトーンマッピングユニット(402)。パラメータは、パラメータデータ(P)において受信される(P_CC)規定する。
b)第1のトーンマッピングを規定する少なくとも1つの受信したパラメータ(RHO)により規定されるマッピングを適用するように構成された第1のトーンマッピングユニット(403)。第1のトーンマッピングは、我々のエンコーダ又はエンコーディング方法の実施形態のいずれかによって前に決定されたものである。
c)受信したガンマ値(GAM)によりガンママッピングを適用するように構成されたガンマ変換ユニット(404)。
a)任意のトーンマッピングを適用する。パラメータは、パラメータデータ(P)において受信される(P_CC)を規定する。
b)我々のエンコーダ又はエンコーディング方法の実施形態のいずれかにより前に決定された第1のトーンマッピングを規定する少なくとも1つの受信したパラメータ(RHO)により規定されるマッピングを適用する。
c)好ましくは2.4に等しい受信したガンマ値(GAM)によりガンママッピングを適用する。
我々は、グレーダが、HDRシーンのHDR画像上のLDRの見た目を、単純であるが依然として力強く最適化するのを可能にするシステムについて述べる。好ましくは、可能な限り少しの視覚的品質の犠牲しか払われない。しかしながら、LDRは、そのダイナミックレンジの制約に起因して何らかの最適化を必要としてもよいので、本システムは、グレーダが関心のあるシーンオブジェクト(即ち、このシーンにおける典型的に重要な特性オブジェクト)のマイクロコントラストを微調整するのを可能にする。これにより、何らかの輝度―質の犠牲が払われる必要がある場合に、シーンにおける主なオブジェクトよりもむしろ、背景における壁のような幾つかのあまり重要ではないオブジェクトの正確な見た目を犠牲にする。本発明は、信号において具現化される規定のパラメータのような種々の実施形態の中心的技術的要件を含むような、多くの他の(部分的な)手段において実現され得る。その多くのアプリケーションは、種々の考えられる信号について通信、使用、色変換等を行うようにもたらしてもよい。及び、種々のハードウェアコンポーネントを取り込むか、又は、消費者向け又はプロフェッショナル向けのシステムにおいて種々の方法を用いる種々の手段をもたらしてもよい。任意の成分は、もちろん、小さな成分において又はそれとして実現されてもよく、又は、その逆に、この成分のため主に機能する大きな装置又はシステムの中心として実現されてもよい。
技術を要する読者は、レガシーの(又は類似の将来の)符号化技術を再利用することができるように比色分析的にリフォーマットすることを理解するだろう。一般的な概念は本発明の部分であるためである。しかしながら、斯様な符号化のうちどれが実際に用いられるかはそれほど重要ではない。本発明の他の部分は、例えば少なくともシーンのRec_HDRの見た目を回復させるときにデータを解明するために必要なメタデータである(LDRの見た目は、理論的には更なるダイナミックレンジ処理を伴うことなく、Y´uvからデバイスに依存するRGB空間エンコーディングへの比色再定義マッピングだけにより、LDRディスプレイを駆動させるために直接用いられ得るためである)。
Claims (6)
- 高ダイナミックレンジ画像をエンコードする方法であって、
a)高ダイナミックレンジ画像の、正規化された高ダイナミックレンジ画像をもたらす[0,1]であるluma軸のスケールへの正規化であって、正規化された色は、正規化されたルミナンスを有する、正規化、
b)ガンマ変換されたルミナンスをもたらす正規化されたルミナンス上のガンマ関数を計算すること、
c)
d)前記lumaを低ダイナミックレンジ画像の出力lumaにマッピングする任意の単調に増大するトーンマッピング関数を適用すること、
を適用することにより、高ダイナミックレンジ画像を低ルミナンスダイナミックレンジの画像に変換するステップと、
画像信号において、前記低ルミナンスダイナミックレンジ画像の画素色を符号化した結果を出力するステップと、
前記画像信号において、メタデータとしての上記の色変換b〜dの関数形状をエンコードする値又はこれらの逆関数のための値を出力するステップとを有し、
前記メタデータは、レシーバが、前記低ルミナンスダイナミックレンジ画像から、復元された高ダイナミックレンジ画像を復元するのを可能にし、RHO又はRHOの関数である値は、前記メタデータにおいて出力される、方法。 - ガンマ関数計算は、1/(2.4)に等しいガンマ値を用いる、請求項1に記載の方法。
- 低ダイナミックレンジ画像の最大lumaを、復元された高ダイナミックレンジ画像における考えられる値の特定の値にマッピングするためのゲイン値を決定するステップと、
前記画像信号においてそのゲイン値をエンコードするステップとを有する請求項1に記載の方法。 - 高ダイナミックレンジ画像をエンコードするように構成された画像エンコーダであって、
前記高ダイナミックレンジ画像を低ルミナンスダイナミックレンジの画像に変換するように構成されたダイナミックレンジ変換ユニットを有し、
前記ダイナミックレンジ変換ユニットは、
a)高ダイナミックレンジ画像を[0,1]の範囲に渡るluma軸に正規化し、正規化されたルミナンスを出力する正規化部、
b)前記正規化されたルミナンスにガンマ関数を適用し、ガンマ変換されたルミナンスを出力するガンマ変換ユニット、
c)
d)前記lumaを低ダイナミックレンジ画像の出力lumaにマッピングする任意の単調に増大するトーンマッピング関数を適用するように構成された任意のトーンマッピングユニット、
を有し、
当該画像エンコーダは、
前記低ダイナミックレンジ画像の色にデータ削減変換を適用するように構成された画像圧縮部であって、これらの色は、成分画像において構成され、削減変換は、少なくとも、隣り合う色成分のブロックにDCT変換を適用することを含み、低ルミナンスダイナミックレンジ画像の画素色の圧縮された符号化結果をもたらす、画像圧縮部と、
圧縮された符号化結果を画像信号において出力するように構成され、加えて、画像信号において、色変換の関数形状をメタデータとしてエンコードする値又はこれらの逆関数のための値を出力するように構成されたフォーマッタとを有し、
メタデータは、レシーバが、低ルミナンスダイナミックレンジ画像に基づいて高ダイナミックレンジ画像を復元するのを可能にし、前記値は、RHO又はRHOの関数である値を有する、画像エンコーダ。 - 高ダイナミックレンジ画像信号を受信するように構成された画像デコーダであって、
画像信号から、圧縮された画素化された低ダイナミックレンジ画像及びパラメータデータを取得するように構成されたデフォーマッタと、
画素化された低ダイナミックレンジ画像を取得するために、圧縮された画素化された低ダイナミックレンジ画像に少なくとも逆DCT変換を適用するように構成された解凍部と、
低ダイナミックレンジ画像を復元された高ダイナミックレンジ画像に変換するように構成されたダイナミックレンジ変換ユニットとを有し、
前記ダイナミックレンジ変換ユニットは、
a)任意の単調に増大するトーンマッピングを適用するように構成された任意のトーンマッピングユニットであって、これを規定するパラメータは、パラメータデータにおいて受信される、任意のトーンマッピングユニット、
b)
c)受信したガンマ値を有するガンママッピングを適用するように構成されたガンマ変換ユニット、
を有する、画像デコーダ。 - 高ダイナミックレンジ画像信号をデコードする方法であって、
画像信号から圧縮された画素化された低ダイナミックレンジ画像及びパラメータデータを取得するステップと、
画素化された低ダイナミックレンジ画像を取得するために圧縮された画素化された低ダイナミックレンジ画像に少なくとも逆DCT変換を適用することにより、圧縮された画素化された低ダイナミックレンジ画像を解凍するステップと、
a)任意の単調に増大するトーンマッピングを適用することであって、これを規定するパラメータは、パラメータデータにおいて受信されている、適用すること、
b)
c)受信したガンマ値を有するガンママッピングを適用すること、により、
低ダイナミックレンジ画像を復元された高ダイナミックレンジ画像に変換するステップとを有する、方法。
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