JP6619813B2 - 特定のディスプレイに対する高ダイナミックレンジ画像の最適化 - Google Patents
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Description
Rmax_3=ln((lg−1)*Rmax_2+1)/ln(lg)
ここで、lgは再び、受信したグレーダ最適化数、lnは2.71を底とする自然対数であって、Rmax_4を生じる。そして、カスタム曲線が輝度マッパ111により適用されて、Rmax_4=CC(Rmax_3)を生じる。すなわち、この曲線は、例えば複数(例えば、6つ)の特徴点(入力ルマ/出力ルマ座標対)として送信されるようになっていてもよく、その中間において、何らかの送信又は事前合意補間法(例えば、線形補間)により受信側で中間点を計算することができる。そして、この関数が適用され、例えばRmax_3=0.7の場合は、伝達される具体的な関数により、この値に対してRmax_4=0.78が生じる。最後に、典型的なLDRディスプレイの使用ガンマすなわち通常Rec.709の反転ガンマに従って、表示変換成形器112が変換を行う(線形座標にて入力されるディスプレイの場合、この最後の表示変換成形器は、任意選択であってもよい)。当業者であれば、例えば[0,1]のmax(R,G,B)の考え得るすべての入力値に当てはまる単一のLUTを形成することにより、等化法によってこれらの式を同等と見なし得ることが了解される。ユニットの一部を省略可能であり、例えば、利得gaiを1.0に設定して、結果的に同一性処理を有することから効果的に除去されることが了解されるものとする。当然のことながら、他の変換関数も使用可能であり、例えば、カスタム曲線を適用するだけでもよいが、研究の結果、この例は、グレーダが良好なLDR効果を効率的に得るのに実用的と考えられることが分かった。以下の実施形態においては、必要に応じて任意の輝度処理法を構築可能であり、本明細書に記載の処理法は、実用上非常に優れたものに過ぎない点が重要である。
メタデータ入力部(116)を介して受信された少なくともピクセル輝度範囲に対する少なくとも1つのトーンマッピング関数(CC)を含む色処理仕様データ(MET_1)から色変換(TMF、g)を決定するように構成された色変換決定ユニット(102)であって、色変換が、その最大ルマ符号に対応して、表示ピーク明度(PB_D)及び第1の画像ピーク明度(PB_IM1)と異なる第2の画像ピーク明度(PB_IM2)を有する画像(IM_GRAD_LXDR)の少なくともいくつかのピクセル色の計算を指定することにより、第2の画像ピーク明度による第1の画像ピーク明度の除算が2より大きな値又は1/2より小さな値となる、色変換決定ユニット(102)と、
第1の画像ピーク明度(PB_IM1)と第2の画像ピーク明度(PB_IM2)との間の表示ピーク明度の位置及び当該範囲外の表示ピーク明度の位置を特定するための尺度を決定するように構成された可能尺度決定ユニット(1303)、及び、
表示ピーク明度(PB_D)、尺度、及び色変換から、結果的共通乗算係数(gt)を決定するように構成された結果的乗数決定ユニット(1310)、
を備えることにより、結果的共通乗算係数(gt)を決定するように構成された倍率決定ユニット(200)と、を備え、
色変換装置は、
入力色の線形RGB色表現に結果的共通乗算係数(gt)を乗算するように構成されたスケーリング乗算器(114)をさらに備えることを特徴とすることで課題を解決する。
高ダイナミックレンジ画像(Im_src)を受信する入力と、
高ダイナミックレンジ画像(Im_src)を当該高ダイナミックレンジ画像(Im_src)のマスター等級(M_XDR)に変換するように構成された画像変換器(303)と、
上記色変換装置であって、マスター等級(M_XDR)である入力画像(Im_in)のピクセルの入力色から始めて、色変換(TMF、g)を適用することにより、第2の等級分けされた画像(M_X2DR)のピクセルの結果的色を計算するように構成された色変換装置(201)であり、少なくとも1つのパラメータ(gpm)を取得し、当該パラメータ及び色変換を用いて、マスター等級(M_XDR)に対応するピーク明度及び第2の等級分けされた画像(M_X2DR)に対応するピーク明度と異なるピーク明度に対応する第2の画像(IM_MDR)を計算するように構成された、色変換装置(201)と、
マスター等級(M_XDR)と併せて第2の等級分け画像(M_X2DR)を、画像蓄積及び/又は送信に適し、マスター等級(M_XDR)のピクセル色データ、色変換を符号化するメタデータ、及び少なくとも1つのパラメータ(gpm)を含むフォーマット済高ダイナミックレンジ画像(SF_X2DR)へと変換するように構成された信号フォーマットユニット(310)と、
フォーマット済高ダイナミックレンジ画像(SF_X2DR)を出力する画像出力(320)と、
を備えた、システムにおいて本実施形態を使用可能である。
メタデータ入力(116)を介して受信した色処理仕様データ(MET)に基づいて初期共通乗算係数(g)を決定するステップと、
第1に入力画像に対応するディスプレイのピーク明度(PB_D)と尺度ピーク明度(PB_H)との比、第2に尺度ピーク明度(PB_H)と色処理仕様データ(MET)から求められ、入力画像のピクセル色に色処理仕様データを適用した結果的画像(Im_LDR)に対応するピーク明度(PB_L)との比の対数の比(gp)をまず計算した後、比(gp)であるパワーまで引き上げられた初期共通乗算係数(g)として結果的共通乗算係数(gt)を計算することによって結果的共通乗算係数(g)を決定するステップと、
入力色の線形RGB色表示に結果的共通乗算係数(gt)である乗算係数を乗算するステップと、
を含むことを特徴とする。
マスター等級(M_XDR)である主画像を符号化するピクセル色データと、
色変換を指定してマスター等級(M_XDR)から第2の等級分け画像(M_X2DR)を計算するパラメータを含むメタデータ(MET)であり、マスター等級(M_XDR)のピクセルの入力色から始めてピクセルの結果的色の計算に用いられる調節パラメータ(gpm)を符号化された高ダイナミックレンジ画像信号(S_im)がさらに含むことを特徴とする、メタデータ(MET)と、
を含む符号化された高ダイナミックレンジ画像信号(S_im)として伝達することにより、
色変換に基づいて初期共通乗算係数(g)を決定し、
第1に入力画像に対応するディスプレイのピーク明度(PB_D)と尺度ピーク明度(PB_H)との比、第2に尺度ピーク明度(PB_H)とメタデータ(MET)から求められ、入力画像のピクセル色に色処理仕様データを適用した結果的画像(Im_LDR)に対応するピーク明度(PB_L)との比の対数の比(gp)を計算し、
調節パラメータ(gpm)であるパワーまで引き上げられた比(gp)である調節パワー値(gpp)を計算し、
調節パワー値(gpp)に等しいパワーまで引き上げられた初期共通乗算係数(g)である調節された共通乗算係数(gtu)を決定し、
マスター等級(M_XDR)の入力色の線形RGB色表示に調節された共通乗算係数(gtu)である乗算係数を乗算すること
によって、任意の受信側ディスプレイによる(中間)効果のレンダリング法を制御可能である。この信号には、メタデータを指定して、例えば1つ又は複数の輝度の境界指定子Lt等、任意の受信側装置が実施形態のいずれかを適用できるようにすることを含んでいてもよい。
少なくともピクセル輝度範囲に対する少なくとも1つのトーンマッピング関数(CC)を含む色処理仕様データ(MET_1)から色変換(TMF、g)を決定するステップであって、色変換が、その最大ルマ符号に対応して、表示ピーク明度(PB_D)及び第1の画像ピーク明度(PB_IM1)と異なる第2の画像ピーク明度(PB_IM2)を有する画像(IM_GRAD_LXDR)の少なくともいくつかのピクセル色の計算を指定することにより、第2の画像ピーク明度による第1の画像ピーク明度の除算が2より大きな値又は1/2より小さな値のいずれかとなる、ステップと、
第1の画像ピーク明度(PB_IM1)と第2の画像ピーク明度(PB_IM2)との間の表示ピーク明度の位置及び当該範囲外の表示ピーク明度の位置を特定する尺度を決定し、
表示ピーク明度(PB_D)、尺度、及び色変換から、結果的共通乗算係数(gt)を決定することによって、
結果的共通乗算係数(gt)を決定するステップと、を含み、方法は、
線形3成分入力色(R,G,B)に結果的共通乗算係数(gt)を乗算して結果としての色(R2,G2,B2)を求めるステップをさらに含む、
方法も有用である。
高ダイナミックレンジシーンのマスター等級(M_XDR)である主画像を符号化するピクセル色データと、
マスター等級(M_XDR)から第2の等級分け画像(M_X2DR)を計算するための色変換を指定するパラメータを含むメタデータ(MET)とを含む符号化された高ダイナミックレンジ画像信号(S_im)であって、高ダイナミックレンジ画像信号(S_im)は、色変換及び調節パラメータに基づいて決定される結果的共通乗算係数(gt)と、結果としての色を有するピクセルを含む画像が供給されるディスプレイの表示ピーク明度(PB_D)を決定することによって、マスター等級(M_XDR)のピクセルの入力色から始めてピクセルの結果的色を計算するために用いられる調節パラメータ(gpm)をさらに含むことを特徴とする、高ダイナミックレンジ画像信号(S_im)の技術的仕様を有するのが有用である。
gp=LOG(PB_H/PB_D;2.71)/LOG(PB_H/PB_L;2.71)
gt=POWER(g,gp) [式1]
gp=LOG(PB_D/PB_L;2.71)/LOG(PB_H/PB_L;2.71)
gt=POWER(g,gp) [式2]
gpp=POWER(gp,gpm)
gtu=POWER(g,gpp) [式3]
gpp_L=POWER(gp,gpm_1)
gpp_R=POWER(gp,gpm_2)
gpp_i=gpp_L+(Y_HDR−Lt)*(gpp_R−gpp_L)/(Lt2−Lt) [式4]
Ro=st*(Rin−Y)+Y
Go=st*(Gin−Y)+Y
Bo=st*(Bin−Y)+Y [式5]
ここで、Ri、Gi、Biは線形入力色成分、Ro、Go、Boは飽和処理後の結果的出力色成分、Yは線形輝度すなわち所定の定数a、b、及びcを有する線形結合a*Ri+b*Gi+c*Biであるが、他の同等の処理も使用可能である。
Y=Lm*power((rho^v−1)/(rho−1);gam) [式6]
rho_2=(33−1)*(PB_H/5000)^(1/gam)+1 [式7]
v=1/log(rho)*log(1+(rho−1)*(Y/Lm)^1/gam) [式8]
A=P_OETF(Lm/PB_L,PB_L)
B=P_OETF(Lm/PB_D,PB_D) [式9]
midx=(1−hg)/(dg−hg)
そして、座標newMidx及びnewMidYによって、新たな中点Pm2を計算する。
x0=midx;x1=dg*midx;y0=dg*midx;y1=midx
m=(y1−y0)/(x1−x0)
b=(x1*y0−x0*y1)/(x1−x0)
newMidx=((x1−x0)/2)*(1−SS)+x0
newMidy=m*newMidx+b
newWidth=(1−P−OETF(SS,PB_H))*old_width
ここで、old_widthは、グレーダにより決定されたこの曲線のパラメータすなわち放物線セグメントの幅すなわち非対称的又は対称的に両側へと突出した幅であり、線形セグメントの延長部がいわゆる中点で会合する。そして、当然のことながら、新たな暗部利得及びハイライト利得も再計算することができる。
newGg=newMidy/newMidx
nwHg=max((newMidy−1)/(newMidx−1),0)
Claims (13)
- 表示ピーク明度と異なる第1の画像ピーク明度に対応する最大ルマ符号を有する入力画像のピクセルの入力色から始めて、前記表示ピーク明度を持つディスプレイの出力画像のピクセルの結果の色を計算するための色変換装置であって、前記色変換装置は、
メタデータ入力部を介して受信された少なくともピクセル輝度範囲に対する少なくとも1つのトーンマッピング関数を含む色処理仕様データから色変換を決定する色変換決定ユニットであって、前記色変換が、その最大ルマ符号に対応して、前記表示ピーク明度及び第1の画像ピーク明度と異なる第2の画像ピーク明度を有する画像の少なくともいくつかのピクセル色の計算を指定することにより、前記第2の画像ピーク明度による前記第1の画像ピーク明度の除算が2より大きな値又は1/2より小さな値となる、色変換決定ユニットと、
前記第1の画像ピーク明度と前記第2の画像ピーク明度との間の表示ピーク明度の位置及び前記第1の画像ピーク明度と前記第2の画像ピーク明度との間の範囲の外側の表示ピーク明度の位置を特定するための尺度を決定する可能尺度決定ユニット、及び、
前記表示ピーク明度、前記尺度、及び前記色変換から、結果的共通乗算係数を決定する結果的乗数決定ユニット、
を備えることにより、前記結果的共通乗算係数を決定する倍率決定ユニットと、を備え、
前記色変換装置は、前記入力色の線形RGB色表現に前記結果的共通乗算係数を乗算するスケーリング乗算器をさらに備える、
色変換装置。 - 前記入力色の輝度軸に対する方向を決定する方向決定ユニットをさらに備え、前記倍率決定ユニットは、前記方向に沿って前記尺度を位置決めすることにより、前記入力画像のピクセルの輝度から前記出力画像のピクセルの輝度を決定する方向性補間ユニットを備える、請求項1に記載の色変換装置。
- 前記倍率決定ユニットは、第2の色処理仕様データから調節パラメータを取得し、前記表示ピーク明度の前記位置と異なる前記尺度上の位置に対応する前記結果的共通乗算係数を計算し、この位置の違いは、前記調節パラメータの値に基づく、請求項1又は2に記載の色変換装置。
- 前記倍率決定ユニットは、最小値と最大値との間の少なくとも1つの入力パラメータの関数としての前記尺度上の正規化位置を出力として与える単調関数を適用することによって、前記異なる位置を決定する、請求項3に記載の色変換装置。
- 前記倍率決定ユニットは、前記入力画像のピクセル色の第1の輝度範囲の境界を第2の輝度範囲から画定する少なくとも1つの輝度値を取得し、前記倍率決定ユニットは、前記第1及び前記第2の輝度範囲の少なくとも一方について、前記結果的共通乗算係数を計算する、請求項1乃至4の何れか一項に記載の色変換装置。
- 前記入力画像のオブジェクトの色を解析し、そこから前記結果的共通乗算係数の計算に用いられる前記表示ピーク明度及び調節パラメータのうちの少なくとも1つの値を決定する、画像解析ユニットを含む、請求項1乃至5の何れか一項に記載の色変換装置。
- 高ダイナミックレンジ画像の符号化を生成するシステムであって、
前記高ダイナミックレンジ画像を受信する入力部と、
前記高ダイナミックレンジ画像を当該高ダイナミックレンジ画像のマスター等級に変換する画像変換器と、
請求項1乃至6の何れか一項に記載の色変換装置であって、前記マスター等級である入力画像のピクセルの入力色から始めて、色変換を適用することにより、第2の等級分けされた画像のピクセルの結果的色を計算する色変換装置であって、
少なくとも1つのパラメータを取得し、当該パラメータ及び色変換を用いて、前記マスター等級に対応するピーク明度及び前記第2の等級分けされた画像に対応するピーク明度と異なるピーク明度に対応する第2の画像を計算する、色変換装置と、
前記マスター等級と併せて前記第2の等級分けされた画像を、画像蓄積及び/又は送信に適し、前記マスター等級のピクセル色データ、前記色変換を符号化するメタデータ、及び前記少なくとも1つのパラメータを含むフォーマット済高ダイナミックレンジ画像へと変換する信号フォーマットユニットと、
前記フォーマット済高ダイナミックレンジ画像を出力する画像出力部と、
を備えた、システム。 - 人間のグレーダが前記少なくとも1つのパラメータを指定することを可能にするユーザインターフェースと、前記表示ピーク明度を有するディスプレイを接続するための画像出力部とを備えた、請求項7に記載の高ダイナミックレンジ画像の符号化を生成するシステム。
- レンダリングする色を決定するシステムであって、請求項1乃至6の何れか一項に記載の色変換装置と、当該色変換装置により使用される前記尺度、調節パラメータ、方向、又は前記表示ピーク明度のうちの少なくとも1つを変更する少なくとも1つのユーザ指定パラメータを入力するユーザインターフェースとを備えた、システム。
- 表示ピーク明度と異なる第1の画像ピーク明度に対応する最大ルマ符号を有する入力画像のピクセルの線形3成分の入力色から始めて前記表示ピーク明度を持つディスプレイに対する出力画像のピクセルの結果的色を計算する方法であって、前記方法は、
少なくともピクセル輝度範囲に対する少なくとも1つのトーンマッピング関数を含む色処理仕様データから色変換を決定するステップであって、前記色変換が、その最大ルマ符号に対応して、表示ピーク明度及び第1の画像ピーク明度と異なる第2の画像ピーク明度を有する画像の少なくともいくつかのピクセル色の前記計算を指定することにより、前記第2の画像ピーク明度による前記第1の画像ピーク明度の除算が1.5より大きな値又は1/1.5より小さな値のいずれかとなる、ステップと、
前記第1の画像ピーク明度と前記第2の画像ピーク明度との間の表示ピーク明度の位置及び前記第1の画像ピーク明度と前記第2の画像ピーク明度との間の範囲の外側の表示ピーク明度の位置を特定するための尺度を決定し、
前記表示ピーク明度、前記尺度、及び前記色変換から、結果的共通乗算係数を決定することによって、
前記結果的共通乗算係数を決定するステップと、を含み、
前記方法は、
線形3成分の入力色に前記結果的共通乗算係数を乗算して前記結果的色を求めるステップをさらに含む、
方法。 - 前記入力色の輝度軸に対する方向を決定するステップをさらに含み、前記結果的共通乗算係数を決定するステップが、前記方向に沿って前記尺度を位置決めすることにより、前記入力画像のピクセルの輝度から前記出力画像のピクセルの輝度を決定するステップを含む、請求項10に記載の方法。
- 第2の色処理仕様データから調節パラメータを取得するステップと、前記表示ピーク明度の前記位置と異なる前記尺度上の位置に対応する前記結果的共通乗算係数を計算するステップとをさらに含み、この位置の違いが前記調節パラメータの値に基づく、請求項10又は11に記載の方法。
- 前記入力画像のピクセル色の第1の輝度範囲の境界を第2の輝度範囲から画定する少なくとも1つの輝度値を求めるステップと、前記第1及び前記第2の輝度範囲の少なくとも一方について、前記結果的共通乗算係数を計算するステップと、を含む、請求項10乃至12の何れか一項に記載の方法。
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