KR20180006898A - 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법, 그리고 프로그램 - Google Patents

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Abstract

HDR 화상을 큰 화질 저하를 발생시키지 않고 SDR 표시 장치에 표시 가능하게 한 장치, 방법을 제공한다. HDR 화상 신호를 변환하여 표시부에 대한 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖는다. 표시 제어부는, HDR 화상 신호를 입력한 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력한다. SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선이 2.2승 곡선인 경우, 표시 제어부는, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력한다.

Description

화상 처리 장치 및 화상 처리 방법, 그리고 프로그램
본 개시는, 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법, 그리고 프로그램에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 하이 다이내믹 레인지 화상(HDR(High Dynamic Range) 화상)을, 현재 많이 이용되고 있는 통상의 다이내믹 레인지 화상 표시 장치인 SDR(Standard Dynamic Range) 표시 장치에 화질을 크게 열화시키지 않고 표시 가능하게 하는 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법, 그리고 프로그램에 관한 것이다.
최근, 촬상 소자(이미지 센서)의 고비트화 등에 의해, 화상의 하이 다이내믹 레인지화가 진행되고 있다.
화상의 다이내믹 레인지는, 일반적으로 최소 휘도와 최대 휘도의 비로 나타낼 수 있다.
고화질 화상으로서 알려진 HDR(High Dynamic Range) 화상은, 최대 명도색과 최저 명도색 간의 콘트라스트비가 예를 들어 10000:1 이상에 달하여, 현실 세계를 리얼하게 표현할 수 있다.
HDR 화상은, 가시 범위의 거의 모든 휘도를 기록할 수 있고, 인간의 시각 특성과 동등한 다이내믹 레인지와 색 영역을 서포트할 수 있다. HDR 화상은, 음영의 리얼한 표현이나, 눈부심의 표현 등의 점에서, 종래 화상에 비하여 극히 고화질의 화상이라고 할 수 있다.
콘텐츠 제작측은, HDR 화상의 촬영, 제작을 활발히 행하고 있지만, 한편, 콘텐츠를 시청하는 각 가정 내의 텔레비전 등의 표시 장치의 대부분은 HDR 화상을 표시 가능한 표시 장치가 아니라고 하는 것이 현 상황이다.
각 가정 내의 텔레비전 등의 표시 장치의 대부분은, 표시 가능한 화상의 다이내믹 레인지가 HDR 화상보다 좁은 SDR(Standard Dynamic Range) 표시 장치이다. 현 상황에서는, 최대 휘도가 500nit나 1000nit인 HDR 대응의 표시 장치를 이용하고 있는 유저는 적다.
HDR 화상을 입력하여 SDR 표시 장치에 표시하면, HDR 화상 본래의 휘도 정보나, 색 정보가 상실되어 화질이 저하된 화상이 표시되어 버린다. 또한, HDR 화상을 SDR 화상으로서 출력하는 경우, 원래의 콘텐츠의 다이내믹 레인지를, 화상 출력처인 SDR 표시 장치(디스플레이)에 적합하게 하는 처리(디스플레이 매핑이라고도 칭함)가 행해지는 경우가 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).
그러나, 모든 표시 장치가 디스플레이 매핑 기능을 구비하고 있는 것은 아니다. 또한, 단순하게 선형 스케일링에 의해 다이내믹 레인지의 변환을 행하면, 엄청난 정보가 상실되어, 변환 전후에 인간의 눈에 비치는 모습이 많이 상이한 화상으로 되어 버릴 것이 우려된다. 이러한 정보의 손실은, 콘텐츠 제작자나 공급자의 의도에도 반하는 것이다.
일본 특허 공표 제2014-502480호 공보
본 개시는, 예를 들어 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, SDR 표시 장치에 HDR 화상을 표시하는 경우에, 원래의 하이 다이내믹 레인지(HDR) 화상의 색이나 휘도 등의 계조를 보다 정확하게 재현하여, 고품질의 화상의 표시를 실현하는 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법, 그리고 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 제1 측면은,
HDR(High Dynamic Range) 화상 또는 SDR(Standard Dynamic Range) 화상 대응의 화상 신호를 입력하여, 표시부로의 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖고,
상기 표시부는, SDR 화상 대응의 감마값을 갖는 SDR 표시부이고,
상기 표시 제어부는,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는 화상 처리 장치에 있다.
또한, 본 개시의 제2 측면은,
화상 처리 장치에 있어서 실행하는 화상 처리 방법이고,
상기 화상 처리 장치는, HDR(High Dynamic Range) 화상 또는 SDR(Standard Dynamic Range) 화상 대응의 화상 신호를 입력하여, 표시부로의 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖고,
상기 표시부는, SDR 화상 대응의 감마값을 갖는 SDR 표시부이고,
상기 표시 제어부가,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는 화상 처리 방법에 있다.
또한, 본 개시의 제3 측면은,
화상 처리 장치에 있어서 화상 처리를 실행시키는 프로그램이고,
상기 화상 처리 장치는, HDR(High Dynamic Range) 화상 또는 SDR(Standard Dynamic Range) 화상 대응의 화상 신호를 입력하여, 표시부로의 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖고,
상기 표시부는, SDR 화상 대응의 감마값을 갖는 SDR 표시부이고,
상기 프로그램은, 상기 표시 제어부에,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는 처리를 실행시키는 프로그램에 있다.
또한, 본 개시의 프로그램은, 예를 들어 여러 가지 프로그램 코드를 실행 가능한 정보 처리 장치나 컴퓨터 시스템에 대하여, 컴퓨터 가독 형식으로 제공하는 기억 매체, 통신 매체에 의해 제공 가능한 프로그램이다. 이러한 프로그램을 컴퓨터 가독 형식으로 제공함으로써, 정보 처리 장치나 컴퓨터 시스템 상에서 프로그램에 따른 처리가 실현된다.
본 개시의 또 다른 목적, 특징이나 이점은, 후술하는 본 개시의 실시예나 첨부하는 도면에 기초하는 보다 상세한 설명에 의해 밝혀질 것이다. 또한, 본 명세서에 있어서 시스템이란, 복수의 장치의 논리적 집합 구성이며, 각 구성의 장치가 동일 하우징 내에 있는 것에 한정되지 않는다.
본 개시의 일 실시예의 구성에 따르면, HDR 화상을 큰 화질 저하를 발생시키지 않고 SDR 표시 장치에 표시 가능하게 한 장치, 방법이 실현된다.
구체적으로는, HDR 화상 신호를 변환하여 표시부에 대한 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖는다. 표시 제어부는, HDR 화상 신호를 입력한 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력한다. SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선이 2.2승 곡선인 경우, 표시 제어부는, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력한다.
본 개시의 처리에 의해, HDR 화상을 큰 화질 저하를 발생시키지 않고 SDR 표시 장치에 표시 가능하게 한 장치, 방법이 실현된다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시로서 한정되는 것은 아니며, 더 부가적인 효과가 있어도 된다.
도 1은, 화상 처리 장치의 구성과 처리에 대하여 설명하는 도면이다.
도 2는, SDR 표시 장치의 입출력 특성으로서의 감마 곡선의 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 3은, 감마 곡선과 감마 보정 곡선, 및 표시부 출력 신호의 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 4는, HDR 화상과 SDR 화상의 특성의 차이에 대하여 설명하는 도면이다.
도 5는, 화상 처리 장치의 구성과 처리에 대하여 설명하는 도면이다.
도 6은, SDR 화상에 대한 처리와 HDR 화상에 대한 처리에 대하여 설명하는 도면이다.
도 7은, 화상 처리 장치에 있어서의 SDR 화상에 대한 처리에 대하여 설명하는 도면이다.
도 8은, 화상 처리 장치에 있어서의 SDR 화상에 대한 처리에 대하여 설명하는 도면이다.
도 9는, 화상 처리 장치에 있어서의 HDR 화상에 대한 처리에 대하여 설명하는 도면이다.
도 10은, 화상 처리 장치에 있어서의 HDR 화상에 대한 처리에 대하여 설명하는 도면이다.
도 11은, 화상 처리 장치에 있어서의 SDR 화상에 대한 처리에 대하여 설명하는 도면이다.
도 12는, 화상 처리 장치에 있어서의 처리 시퀀스에 대하여 설명하는 흐름도를 도시하는 도면이다.
도 13은, 본 개시의 화상 처리 장치의 구성예에 대하여 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 개시의 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법, 그리고 프로그램의 상세에 대하여 설명한다. 또한, 설명은 이하의 항목에 따라 행한다.
1. 화상 처리 장치에 있어서의 화상 표시 처리의 개요에 대하여
2. SDR 표시부에 대한 HDR 화상 출력 처리에 있어서의 문제점에 대하여
3. HDR 화상 및 SDR 화상의 화상 품질을 저하시키지 않고 SDR 표시부에 표시 가능하게 한 구성에 대하여
3-1. SDR 화상을 처리 대상으로 한 경우의 표시부로의 입력 신호 생성 처리에 대하여
3-2. HDR 화상을 처리 대상으로 한 경우의 표시부로의 입력 신호 생성 처리에 대하여
4. 표시 제어부의 처리 시퀀스에 대하여
5. 화상 처리 장치의 구성예에 대하여
6. 본 개시의 구성의 정리
[1. 화상 처리 장치에 있어서의 화상 표시 처리의 개요에 대하여]
우선, 도 1 이하를 참조하여 화상 처리 장치에 있어서의 화상 표시 처리의 일반적인 처리예에 대하여 설명한다.
도 1의 화상 처리 장치(50)는, 예를 들어 텔레비전, 스마트폰, PC 등의 표시부를 구비한 유저 장치(클라이언트)이다.
화상 처리 장치(50)는, 예를 들어 방송국이나 스트리밍 서버 등으로부터의 수신 화상 데이터, 혹은 BD(Blu-ray(등록 상표) Disc) 등의 미디어로부터의 재생 화상 데이터를 표시부(53)에 표시한다.
화상 신호 처리부(51)는, 예를 들어 방송국이나 서버, 혹은 BD(Blu-ray(등록 상표) Disc) 등의 미디어로부터 입력되는 MPEG-2TS 등의 부호화 스트림을 복호하고, 복호 데이터에 기초하여 생성된 화상 신호를 표시 제어부(52)에 출력한다.
예를 들어, 표시부(53)의 표시 특성(감마 특성)에 따른 감마 보정 신호(71)를 생성하여 표시 제어부(52)에 출력한다.
표시 제어부(52)는, 화상 신호 처리부(51)로부터의 입력 신호에 기초하여, 표시부(53)에 대한 출력 신호를 생성한다.
표시부(53)는, 표시 제어부(52)로부터의 입력 신호를 사용하여 표시 패널을 구동하고, 화상 표시를 실행한다.
방송국이나 서버가 제공하는 콘텐츠, 혹은 미디어에 저장되는 콘텐츠를 구성하는 화상 데이터는, 시대와 함께 보다 고품질의 화상으로 변화해 오고 있다. 구체적으로는, 이제까지의 2K 화상으로부터, 4K 화상이나 8K 화상이라고 불리는 고해상도 화상으로 추이하고 있다.
또한, 이제까지의 SDR(Standard Dynamic Range) 화상에 비하여 저휘도에서부터 고휘도까지 넓은 휘도 범위의 화상을 충실하게 재현 가능하게 한 하이 다이내믹 레인지(HDR: High Dynamic Range) 화상의 이용이 보급되고 있다.
HDR 화상은, SDR 화상보다 표현 가능한 다이내믹 레인지가 넓고, 가시 범위의 모든 휘도를 표현 가능한 화상이며, 인간의 시각 특성과 거의 동등한 다이내믹 레인지와 색 영역을 서포트할 수 있다.
도 1에 도시하는 표시부(53)에 대응하여 도시하는 (참고도)는, 표시부(53)에 표시되는 색 영역을 해설하는 도면이며, DCI 규격 색 공간 내에 규정되는 2개의 표색계를 도시하고 있다.
ITU-R BT.709 표색계, 또한, 보다 넓은 광범위한 색 표현을 가능하게 한 ITU-R BT.2020 표색계를 나타내고 있다.
HDR 화상은, 예를 들어 ITU-R BT.2020 준거의 광전 변환 함수(OETF: Optical-Electro Transfer Function)를 사용하여 휘도를 비선형 변환한 10 내지 12비트의 신호값에 의해 출력된다.
HDR 화상은, 표시부(디스플레이)(53)가 HDR 화상 대응의 다이내믹 레인지를 출력 가능한 HDR 표시부라면, 문제없이 정확한 휘도와 색 정보를 표현한 화상으로서 출력된다.
그러나, 표시부(53)가 HDR 대응이 아니라, HDR 화상보다 표현 가능한 휘도나 색의 범위가 좁은 SDR 화상에 대응한 표시부(SDR 표시부)인 경우, 정확한 휘도와 색 정보의 출력을 할 수 없게 되는 경우가 있다.
도 1에 도시하는 화상 처리 장치(50)의 화상 신호 처리부(51)는, 표시부(53)에 대한 출력 신호를 생성한다. 예를 들어, 표시부(53)의 표시 특성(감마 특성)에 따른 감마 보정 신호(71)를 생성한다.
표시부(53)는, 감마 보정 신호(71)를 사용하여 표시 패널을 구동하고, 화상 표시를 실행한다.
도 2는, 일반적인 SDR 표시부, 즉 HDR 화상보다 표현 가능한 휘도나 색의 범위가 좁은 SDR 화상에 대응한 SDR 표시부의 표시 특성을 도시하는 도면이다.
횡축이 입력(신호값 0 내지 1.0), 종축이 출력(휘도값)을 나타낸다. 도면에 도시하는 곡선(101)은, 감마값=2.2에 대응하는 감마 2.2 곡선이다. 일반적인 SDR 표시 장치의 입출력 특성이다.
곡선(101)은, 횡축에 상당하는 입력 x에 대하여, 종축에 상당하는 출력 y와의 관계가, 이하의 관계식, 즉
y=x2.2
상기 관계에 있다.
곡선(101)은, 2.2승 곡선이라고도 불리며, 현재 이용되고 있는 많은 일반적인 SDR 표시 장치(감마값=2.2)의 입출력 특성을 나타내는 감마 2.2 곡선이다.
도 3을 참조하여, 감마 2.2 곡선에 따른 표시 특성을 갖는 일반적인 SDR 표시 장치에 대한 출력 신호인 감마 보정 신호에 대하여 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 입출력 특성이 감마 2.2 곡선(101)으로 되는 SDR 표시부에 대하여, 도 3에 도시하는 감마 2.2 곡선의 역특성을 갖는 감마 보정 신호(102)를 출력함으로써, 표시부의 출력(휘도값이나 색값)을 입력 신호에 대하여 선형으로 한 표시부 출력(103)을 얻을 수 있다.
이와 같이, 감마 보정 신호를 사용한 표시부 출력을 행함으로써, 입력 신호와 출력 신호(휘도값이나 색값)의 대응이 선형 대응으로 되고, 입력 화상이 갖는 휘도나 색 표현을 정확하게 표현한 화상을 표시할 수 있다.
[2. SDR 표시부에 대한 HDR 화상 출력 처리에 있어서의 문제점에 대하여]
도 3을 참조하여 설명한 처리는, SDR 표시부의 표시부 특성인 감마 2.2 곡선에 대응하여 생성되는 감마 보정 신호를 사용한 처리예이며, 이 경우, SDR 표시부에 표시되는 SDR 화상은, 오리지널의 입력 SDR 화상이 갖는 휘도나 색 표현을 정확하게 표현한 것으로 된다.
그러나, SDR 화상보다 광범위한 다이내믹 레인지를 갖는 HDR 화상은, SDR 화상의 화상 특성과 완전히 상이한 특성을 갖는다.
도 4를 참조하여 HDR 화상과 SDR 화상의 화상 특성에 대하여 설명한다.
도 4에 도시하는 그래프는 횡축이 입력(신호값(0 내지 1)), 종축이 출력(휘도(cd/㎡))이며 입력(신호값)과 출력(휘도)의 대응 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4에는, SDR 화상의 화상 특성(=SDR 표시 장치의 표시 특성)에 상당하는 감마 2.2 곡선(101)과, HDR 화상의 화상 특성(=HDR 표시 장치의 표시 특성)에 상당하는 SMPTE ST 2084 곡선(120)을 도시하고 있다.
SMPTE ST 2084 곡선(120)은, HDR 화상의 하나의 대표적인 특성 곡선이며, SMPTE(미국 영화 텔레비전 기술자 협회)의 규격으로서 규정된 곡선이다.
또한, SMPTE ST 2084 곡선은, PQ(Perceptual Quantization) 곡선이라고도 불린다.
PQ 곡선(=SMPTE ST 2084 곡선)은, HDR 화상을 구성하는 휘도 범위: 0.05 내지 10,000Nit의 다이내믹 레인지에 대응하는 부호화 데이터의 생성에 사용된다. 구체적으로는, HDR 화상을 구성하는 휘도 범위: 0.05 내지 10,000Nit의 다이내믹 레인지를, 인간의 눈에 맞춘 양자화 스텝의 커브로서 정의되는 PQ 곡선(=SMPTE ST 2084 곡선(120))에 따라 변환함으로써 소정 비트(예를 들어 12비트)의 계조에 수용된 화상 신호를 생성할 수 있다.
도 4로부터 명백한 바와 같이, HDR 화상의 표현 가능한 휘도 범위는, SDR 화상의 표현 가능한 휘도 범위에 비하여 훨씬 크게 되어 있다. 즉 하이 다이내믹 레인지화가 실현되어 있다.
그러나, 도 4에 도시하는 바와 같이, SDR 화상 대응의 감마 2.2 곡선과, HDR 화상 대응의 SMPTE ST 2084 곡선은 완전히 상이한 특성을 갖고 있다.
이후, HDR 화상 콘텐츠가 증가하면, 도 1을 참조하여 설명한 화상 처리 장치(50)의 화상 신호 처리부(51)가 입력하는 화상은, SDR 화상인 경우와 HDR 화상인 경우의 2가지 케이스가 발생한다.
즉, 화상 처리 장치(50)는, SDR 화상 신호, 또는 HDR 화상 신호 중 어느 것을 포함하는 화상 콘텐츠를 표시부(53)에 표시하게 된다.
그러나, 현 상황에서는, 많은 유저 장치가 보유하는 표시 장치(디스플레이)는, HDR 화상에 대응하지 않는 표시 장치이다. 즉 HDR 화상에 있어서 규정되어 있는 하이 다이내믹 레인지의 화상 표시를 행할 수 없는 SDR 화상 대응의 SDR 표시부가 많이 이용되고 있다고 하는 것이 현 상황이다.
화상 처리 장치(50)의 표시부(53)가 SDR 화상에 대응하는 SDR 표시부인 경우, 화상 처리 장치(50)의 입력 화상이 SDR 화상이라면, 앞서 도 2, 도 3을 참조하여 설명한 감마 2.2 곡선에 대응하는 감마 보정 신호를 생성함으로써, 표시부에 원래의 SDR 화상이 갖는 휘도나 색 표현을 정확하게 표현한 화상을 출력할 수 있다.
그러나, SDR 화상보다 광범위한 다이내믹 레인지를 갖고, 도 4에 도시하는 SMPTE ST 2084 곡선에 상당하는 특성을 갖는 HDR 화상을 입력한 경우, SDR 화상에 대한 처리와 마찬가지의 처리를 행해도, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같은 입력(신호)과 출력(휘도나 색)이 선형 관계로 되는 표시 신호(103)는 생성되지 않는다. 따라서, HDR 화상이 갖는 휘도나 색이 재현되지 않고 화질이 저하되어 버린다고 하는 문제가 발생한다.
[3. HDR 화상 및 SDR 화상의 화상 품질을 저하시키지 않고 SDR 표시부에 표시 가능하게 한 구성에 대하여]
이어서, 상술한 문제점을 해결하는 구성, 즉 HDR 화상 및 SDR 화상의 화상 품질을 저하시키지 않고 SDR 표시부에 표시 가능하게 한 구성에 대하여 설명한다.
도 1에 도시하는 화상 처리 장치(50)는, HDR 화상을 포함하는 콘텐츠와, SDR 화상을 포함하는 콘텐츠, 이들 2종류의 콘텐츠를 표시부(53)에 표시하는 것이 필요하게 된다.
이하, 도 1에 도시하는 화상 처리 장치(50)의 표시부(53)가, SDR 화상 표시용의 표시부, 즉 앞서 도 2, 도 3을 참조하여 설명한 감마 2.2 곡선에 상당하는 화상 표시 특성을 갖는 SDR 표시부인 구성에 있어서, HDR 화상, SDR 화상 중 어느 화상에 대해서도 화상 품질을 크게 저하시키지 않고 표시 가능하게 한 구성에 대하여 설명한다.
화상 처리 장치(50)는, 도 5에 도시하는 바와 같이 상이한 화상 특성을 갖는 HDR 화상과 SDR 화상을 표시부(SDR 표시부)(53)에 표시한다.
또한, 도 5에 있어서의 화상 처리 장치(50)의 화상 신호 처리부(51)는, 앞서 도 3을 참조하여 설명한 감마 보정 신호(102)에 상당하는 출력 신호를 생성하여 표시 제어부(52)에 출력한다.
화상 신호 처리부(51)가 입력한 화상 신호가 SDR 화상 신호인 경우, 도 5의 (a)에 도시하는 SDR 화상 신호를 생성하여 표시 제어부(52)에 출력한다.
이 (a) SDR 화상 신호는, SDR 화상에 대응하는 감마 보정 신호에 상당하는 신호이다. 즉, 도 2 내지 도 4에 도시하는 감마 2.2 곡선과 역특성의 (1/2.2)승 곡선이다.
도 5에 도시하는 SDR 화상의 특성 곡선은, 횡축(입력)을 x, 종축(출력)을 y라고 한 경우,
y=x(1/2.2)
로서 나타낼 수 있다.
또한, 입력 신호(x)는 표시부에 표시되는 휘도나 색값에 대응하여 생성된 신호이다. 구체적으로는, 예를 들어 8 내지 12비트의 신호값에 상당한다. 또한, 출력(y)은 표시부에 표시되는 휘도값, 색값에 상당한다.
화상 신호 처리부(51)에 대한 입력 화상 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 화상 신호 처리부(51)는, 도 5의 (b)에 도시하는 HDR 화상 신호를 생성하여 표시 제어부(52)에 출력한다.
이 (b) HDR 화상 신호는, 도 4에 도시하는 SMPTE ST 2084 곡선(PQ 곡선)(120)과 역특성의 (PQ-1) 곡선이다.
화상 신호 처리부(51)는, 입력한 화상 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 표시부가 HDR 화상을 출력 가능한 HDR 표시부라고 상정한 감마 보정 신호를 생성한다. 즉, 도 4에 도시하는 SMPTE ST 2084 곡선(PQ 곡선)(120)과 역특성의 도 5의 (b)에 도시하는 (PQ-1) 곡선을 감마 보정 신호로서 생성하여 표시 제어부(52)에 출력한다.
그러나, 본 실시예에 있어서 화상 처리 장치(50)의 표시부(53)는 SDR 표시부이다. 즉, 하이 다이내믹 레인지 화상인 HDR 화상의 표시에 대응하고 있지 않은 SDR 표시부(53)가 이용된다.
이 SDR 표시부(53)에 도 4의 (a)에 도시하는 SDR 화상 대응의 감마 보정 신호를 출력한 경우와, 도 4의 (b)에 도시하는 HDR 화상 대응의 감마 보정 신호를 출력한 경우의 표시 화상에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6에는, 이하의 2개의 화상 신호 예를 도시하고 있다.
(A) SDR 표시부에 대한 SDR 화상의 표시부 출력 신호의 예
(B) SDR 표시부에 대한 HDR 화상의 표시부 출력 신호의 예
도 6의 (A)는, 앞서 도 3을 참조하여 설명한 처리, 즉 SDR 표시부에 대한 SDR 화상의 표시 처리를 설명하는 도면이다.
SDR 표시부(53)는, 도 6에 도시하는 감마 2.2 곡선(101)에 따른 표시 특성을 갖는다.
도 6의 (A)에 도시하는 바와 같이, 입출력 특성이 감마 2.2 곡선(101)에 의해 표현되는 SDR 표시부(53)에 대하여, 도 6의 (A)에 도시하는 감마 2.2 곡선의 역특성을 갖는 감마 보정 신호(102)를 입력함으로써, 표시부(53)의 입력(신호값)과 출력(휘도)이 선형으로 되는 표시부 출력(103)을 얻을 수 있다.
이와 같이, SDR 화상에 대해서는, SDR 표시부에 적응한 감마 보정 신호가 적용되므로, 입출력 신호의 선형 관계가 재현되고, SDR 표시부(53)에는, 오리지널의 SDR 화상이 갖는 휘도나 색 표현을 정확하게 표현한 화상이 표시된다.
도 6의 (B)는, SDR 표시부에 대한 HDR 화상의 표시 처리를 설명하는 도면이다.
SDR 표시부(53)는, 도 6에 도시하는 감마 2.2 곡선(101)에 따른 표시 특성을 갖는다.
HDR 화상 표시를 행하는 경우, 도 5의 (b)에 도시하는 HDR 화상 신호가 표시부(53)에 입력된다. 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 입출력 특성이 감마 2.2 곡선(101)에 의해 표현되는 SDR 표시부(53)에 대하여, 도 6의 (B)에 도시하는 HDR 대응 감마 보정 신호(122)가 입력된다.
도 6의 (B)에 도시하는 HDR 대응 감마 보정 신호(122)는, 도 4에 도시하는 SMPTE ST 2084 곡선(PQ 곡선)(120)과 역특성의 (PQ-1) 곡선이다. 이 감마 보정 신호(122)를 SDR 표시부(53)에 출력해도, 신호와 휘도의 선형 관계는 재현되지 않는다.
SDR 표시부(53)에는, 도 6의 (B)에 도시하는 커브를 갖는 표시부 출력 신호(123)에 따른 화상 출력이 행해진다.
결과로서 입력(신호)과 출력(휘도)의 선형 관계는 유지되지 않고, SDR 표시부(53)에는, 원래의 HDR 화상이 갖는 휘도나 색 표현이 정확하게 표현되지 않게 된다.
이와 같이, 도 5에 도시하는 화상 처리 장치(50)에 있어서, 입력 화상이 SDR 화상인 경우에는, 화상 신호 처리부(51)가 생성한 SDR 화상 대응의 감마 보정 신호를 적용한 표시부(53) 출력에 의해, 정확한 휘도나 색의 계조 표현이 이루어진 SDR 화상 표시가 가능하다.
그러나, 입력 화상이 HDR 화상인 경우에는, 화상 신호 처리부(51)가 생성한 HDR 화상 대응의 감마 보정 신호를 적용하여 표시부(53) 출력을 행하면, 오리지널의 HDR 화상의 휘도나 색이 정확하게 반영되지 않는 화상이 표시되어 버린다.
이 문제를 해결하기 위해, 본 개시의 화상 처리 장치는, 표시 제어부(52)에 있어서, 처리 대상 화상이 SDR 화상인 경우와, HDR 화상인 경우에 상이한 처리를 실행한다. 이하, 이들 처리의 상세에 대하여 설명한다.
[3-1. SDR 화상을 처리 대상으로 한 경우의 표시부로의 입력 신호 생성 처리에 대하여]
우선, 화상 처리 장치(50)에 있어서의 처리 대상 화상이 SDR 화상인 경우의 표시부에 대한 입력 신호 생성 처리에 대하여 설명한다.
도 7은, 화상 처리 장치(50)의 표시 제어부(52)에 있어서 실행하는 SDR 화상에 대한 처리를 설명하는 도면이다.
또한, 표시부(53)는 SDR 화상 표시용의 표시부, 즉 앞서 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 감마 2.2 곡선에 상당하는 화상 표시 특성을 갖는 SDR 표시부(53)인 것으로 한다.
화상 신호 처리부(51)는, 예를 들어 방송국으로부터의 수신 데이터, 혹은 BD(Blu-ray(등록 상표) Disc) 등의 정보 기록 매체로부터의 재생 데이터로서 입력하는 부호화 화상 신호를 복호하고, 복호 화상 신호를 표시 제어부(52)에 입력한다.
또한, 도 7에는, 표시 제어부(52)에 입력하는 복호 화상 신호의 입출력 특성을, 입출력 특성 [S1]로서 도시하고 있다.
입출력 특성 [S1]은, 앞서 도 3을 참조하여 설명한 감마 보정 신호(102)에 상당하는 특성을 갖는 신호이다. 즉, 감마 2.2 곡선과 역특성의 (1/2.2)승 곡선에 따른 신호이다.
또한, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S1]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/2.2)
상기 대응 관계에 있다.
또한, 입력은 소정 비트수의 신호값, 출력은 표시부에 표시되는 휘도값이나 색값에 상당한다.
화상 신호 처리부(51)로부터 표시 제어부(52)로 입력되는 데이터는, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S1]의 횡축의 x(입력)에 상당하는 소정 비트수의 신호값이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 표시 제어부(52)는, 색 신호 변환부(201), 레벨 변환부(202), 감마 리니어 변환부(203), 표시부 대응 색 영역 변환부(204), 리니어 감마 변환부(205)를 갖는다.
이들 각 처리부에 있어서, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S1]의 횡축의 x(입력)에 상당하는 소정 비트의 신호값에 대한 처리가 실행된다. 이 처리에 의해, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S1]은, 도 7에 도시하는 바와 같이 입출력 특성 [S1] 내지 [S6]으로 변화한다.
최종적으로, 입출력 특성 [S6]을 갖는 신호의 횡축 x(입력)에 상당하는 신호값이 표시부(53)에 입력된다.
이하, 표시 제어부(52)의 각 구성부의 처리에 대하여, 순차적으로 설명한다.
색 신호 변환부(201)는, 화상 신호 처리부(51)로부터 출력되는 YCbCr 신호를 RGB 신호로 변환한다.
또한, 이 처리예는 일례이며, 색 신호 변환부(201)의 출력 신호가 YCbCr 신호인 경우의 처리예이다.
색 신호 변환부(201)의 출력 신호가 RGB 신호인 경우에는, 이 색 신호 변환부(201)의 처리는 생략된다.
본 실시예에서는, 화상 신호 처리부(51)로부터 출력되는 신호는 YCbCr 신호인 것으로 상정하여 설명한다.
또한, 화상 신호 처리부(51)는, Y, Cb, Cr의 3개의 신호를 색 신호 변환부(201)에 출력한다.
화상 신호 처리부(51)는, 입출력 특성이 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S1]을 갖는 신호, 즉 (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 3개의 화상 신호(Y, Cb, Cr)를 색 신호 변환부(201)에 출력한다.
또한, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S1]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/2.2)
상기의 입출력 특성이다.
색 신호 변환부(201)는, 화상 신호 처리부(51)로부터 출력되는 YCbCr 신호를 RGB 신호로 변환한다.
색 신호 변환부(201)는, 화상 신호 처리부(51)로부터 출력되는 YCbCr 신호에 기초하여, RGB의 3개의 색 신호를 생성하여, 레벨 변환부(202)에 출력한다.
색 신호 변환부(201)는, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S2]를 갖는 신호, 즉 입출력 특성 [S1]과 마찬가지의 (1/2.2)승 곡선에 따른 특성을 갖는 3개의 화상 신호(R, G, B)를 레벨 변환부(202)에 출력한다.
도 7에 도시하는 입출력 특성 [S2]는 입출력 특성 [S1]과 마찬가지로, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/2.2)
상기의 입출력 특성이다.
레벨 변환부(202)는, 색 신호 변환부(201)로부터 입력되는 RGB 신호의 레벨 변환 처리를 실행한다.
예를 들어, R, G, B 각 신호에 설정 가능한 화소값 범위를 0 내지 255로 한 경우, 이하의 저화소값 영역과 고화소값 영역을 커트하여, 중간 영역만을 추출한 신호값: 0 내지 1.0을 설정하여 감마 리니어 변환부(203)에 출력한다.
저화소값 영역 0 내지 15,
고화소값 영역 236 내지 255,
이들 커트 처리는, 노이즈가 많은 저화소값 영역과, 포화 화소값에 가까운 고화소값 영역을 배제하는 처리이다.
레벨 변환부(202)는, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S3]을 갖는 신호, 즉 (1/2.2)승 곡선에 따른 3개의 화상 신호(R, G, B)를 감마 리니어 변환부(203)에 출력한다.
또한, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S3]은 입출력 특성 [S1], [S2]와 마찬가지로, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/2.2)
상기의 입출력 특성이다.
감마 리니어 변환부(203)는, 레벨 변환부(202)로부터 입력되는 RGB 신호의 감마 리니어 변환 처리를 실행한다.
레벨 변환부(202)로부터 입력되는 RGB 신호는, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S3], 즉 (1/2.2)승 곡선에 따른 3개의 화상 신호(R, G, B)이다.
감마 리니어 변환부(203)는, 이 (1/2.2)승 곡선에 따른 3개의 화상 신호(R, G, B)에 대하여, (2.2승) 처리를 실행하고, 선형 대응의 입출력 특성 [S4]를 갖는 신호(x축 상당의 입력 신호)를 생성한다. 소위 감마 리니어 변환 처리를 실행한다.
또한, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S3]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/2.2)
상기 대응 관계이며, 감마 리니어 변환부(203)는, 이 (1/2.2)승 곡선에 따른 3개의 화상 신호(R, G, B)에 대하여, (2.2승) 처리를 실행한다. 즉,
y=(x(1/2.2))2.2
상기 연산 처리에 의해,
y=x
상기의 x(입력), y(출력)의 선형 관계, 즉 입출력 특성 [S4]를 갖는 신호(x축 상당의 입력 신호 x)를 생성한다.
감마 리니어 변환부(203)는, 이 감마 리니어 변환 처리에 의해 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S4]를 갖는 신호를 생성한다. 즉, 입출력값이 선형 대응하는 3개의 화상 신호(R, G, B)를 표시부 대응 색 영역 변환부(204)에 출력한다.
또한, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S4]는, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x
상기의 선형 대응 관계로 된다.
표시부 대응 색 영역 변환부(204)는, 감마 리니어 변환부(203)로부터 입력되는 RGB 신호의 색 영역 변환 처리를 실행한다.
이 색 영역 변환 처리는, 입력 화상의 색 영역을 표시부(53)가 표시 가능한 색 영역에 따라 변환하는 처리이다.
예를 들어, 표시부(53)에 대응하는 변환 행렬로서 미리 메모리에 저장된 3×3 매트릭스(행렬)를 적용하여 RGB 각 색의 색 영역 변환을 실행한다.
또한, 이 색 영역 변환에서는, 입출력 특성의 선형 관계, 예를 들어 신호값과 휘도의 선형성은 그대로 유지된다.
표시부 대응 색 영역 변환부(204)는, 이 색 영역 변환 처리에 의해 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S5]를 갖는 신호를 생성한다. 즉, 입출력값이 선형 대응하는 3개의 화상 신호(R, G, B)를 리니어 감마 변환부(205)에 출력한다.
도 7에 도시하는 입출력 특성 [S5]는, 입출력 특성 [S4]와 마찬가지로, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x
상기의 선형 대응 관계이다.
리니어 감마 변환부(205)는, 표시부 대응 색 영역 변환부(204)로부터 입력되는 RGB 신호의 리니어 감마 변환 처리를 실행한다.
표시부 대응 색 영역 변환부(204)로부터 입력되는 RGB 신호는, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S5]를 갖는 신호, 즉 입력과 출력(휘도값이나 색값)이 선형 관계에 있는 3개의 화상 신호(R, G, B)이다.
리니어 감마 변환부(205)는, 이 선형 관계에 있는 3개의 화상 신호(R, G, B)에 대하여, (1/2.2)승 처리를 실행하고, 입출력 특성을 도 7의 입출력 특성 [S6]에 도시하는 바와 같이, (1/2.2)승 곡선에 따른 특성으로 하는 리니어 감마 변환 처리를 실행한다.
도 7에 도시하는 입출력 특성 [S6]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/2.2)
상기의 입출력 특성이다.
리니어 감마 변환부(205)는, 이 리니어 감마 변환 처리에 의해, SDR 표시부(53) 대응의 감마 보정 신호를 생성한다. 이 감마 보정 신호는, 화상 처리부(51)로부터 입력된 감마 보정 신호와 마찬가지로 (1/2.2)승 곡선이며, SDR 표시부(53)의 표시 특성인 2.2승 곡선의 역특성을 갖는다.
도 8을 참조하여, SDR 표시부(53)에 표시되는 표시 신호의 예에 대하여 설명한다. 도 8은, 앞서 설명한 도 3과 마찬가지의 도면이다.
도 7을 참조하여 설명한 처리는, 도 8에 도시하는 입출력 특성이 감마 2.2 곡선(251)에 의해 표현되는 SDR 표시부(53)에 대하여, 도 7에 도시하는 리니어 감마 변환부(205)가 생성한 입출력 특성 [S6]을 갖는 신호(횡축(x) 상당의 신호)를 입력하는 처리이다.
입출력 특성 [S6]은, 도 8에 도시하는 감마 2.2 곡선(251)의 역특성을 갖는 입출력 특성 [S6], 즉 감마 보정 신호(252)에 상당하는 특성이다.
이와 같이, 입출력 특성이 감마 2.2 곡선(251)에 의해 표현되는 SDR 표시부(53)에 대하여, 감마 2.2 곡선의 역특성을 갖는 입출력 특성 [S6]을 갖는 신호, 즉 (1/2.2)승 곡선을 포함하는 감마 보정 신호(252)를 입력함으로써, 표시부의 표시 신호(출력)인 휘도값이나 색값을 입력 신호에 대하여 선형으로 되는 표시부 출력(253)을 얻을 수 있다.
이와 같이, 감마 보정 신호를 사용한 표시부 출력을 행함으로써, 입력 신호와 출력 신호(휘도값이나 색값)의 선형 관계가 유지되고, SDR 표시부에 표시되는 SDR 화상을, 오리지널의 입력 SDR 화상이 갖는 휘도나 색 표현을 정확하게 표현한 화상으로 할 수 있다.
[3-2. HDR 화상을 처리 대상으로 한 경우의 표시부로의 입력 신호 생성 처리에 대하여]
이어서, 화상 처리 장치(50)에 있어서의 처리 대상 화상이 HDR 화상인 경우의 표시부에 대한 입력 신호 생성 처리에 대하여 설명한다.
도 9는, 화상 처리 장치(50)의 표시 제어부(52)에 있어서 실행하는 HDR 화상에 대한 처리를 설명하는 도면이다.
또한, 표시부(53)는 SDR 화상 표시용의 표시부, 즉 앞서 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 감마 2.2 곡선에 상당하는 화상 표시 특성을 갖는 SDR 표시부(53)인 것으로 한다.
화상 신호 처리부(51)는, 예를 들어 방송국으로부터의 수신 데이터, 혹은 BD(Blu-ray(등록 상표) Disc) 등의 정보 기록 매체로부터의 재생 데이터로서 입력하는 부호화 화상 신호를 복호하고, 표시 제어부(52)에 대한 출력 신호를 생성한다.
이 출력 신호는, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H1]을 갖는 신호이다.
이 입출력 특성 [H1]은, 앞서 도 4를 참조하여 설명한 SMPTE ST 2084 곡선(PQ 곡선)의 역특성을 갖는 신호이다. 즉, 입출력 특성이 PQ 곡선과 역특성인 (PQ-1) 곡선에 따른 HDR 화상 대응의 특성을 갖는 신호이다.
도 9에 도시하는 표시 제어부(52)는, 도 7을 참조하여 설명한 표시 제어부(52)와 마찬가지로, 색 신호 변환부(201), 레벨 변환부(202), 감마 리니어 변환부(203), 표시부 대응 색 영역 변환부(204), 리니어 감마 변환부(205)를 갖는다.
도 9에 도시하는 표시 제어부(52)는, 처리 대상 신호가 HDR 화상 신호인 경우에는, 처리 대상 신호가 SDR 화상 신호인 경우와 상이한 처리를 실행한다.
화상 처리 장치(50)의 표시 제어부(52)는, 화상 신호 처리부(51)로부터 입력되는 화상 신호가 HDR 화상 신호인지, SDR 화상 신호인지를 예를 들어 화상 신호에 부가된 메타데이터에 기초하여 판단한다. 이 판단 결과에 기초하여, 처리 형태를 변경한다.
이하, 입력 화상이 HDR 화상인 경우의 처리의 상세에 대하여 설명한다.
색 신호 변환부(201)는, 화상 신호 처리부(51)로부터 출력되는 YCbCr 신호를 RGB 신호로 변환한다.
또한, 앞서 도 7을 참조하여 설명한 것과 마찬가지로, 이 처리예는 일례이며, 색 신호 변환부(201)의 출력 신호가 YCbCr 신호인 경우의 처리예이다.
색 신호 변환부(201)의 출력 신호가 RGB 신호인 경우에는, 이 색 신호 변환부(201)의 처리는 생략된다.
본 실시예에서는, 화상 신호 처리부(51)로부터 출력되는 신호는 YCbCr 신호인 것으로 상정하여 설명한다.
또한, 화상 신호 처리부(51)는, Y, Cb, Cr의 3개의 신호를 색 신호 변환부(201)에 출력한다.
화상 신호 처리부(51)는, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H1]을 갖는 신호, 즉 (PQ-1) 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 3개의 화상 신호(Y, Cb, Cr)를 색 신호 변환부(201)에 출력한다.
또한, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H1]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때, xy의 대응 관계가 앞서 설명한 도 6에 도시하는 (PQ-1) 곡선에 따른 대응 관계로 되는 HDR 화상 특유의 특성이다.
즉, 앞서 도 4를 참조하여 설명한 SMPTE ST 2084 곡선(PQ 곡선)(120)의 역특성이다.
색 신호 변환부(201)는, 화상 신호 처리부(51)로부터 출력되는 YCbCr 신호를 RGB 신호로 변환한다.
색 신호 변환부(201)는, 화상 신호 처리부(51)로부터 출력되는 YCbCr 신호에 기초하여, RGB의 3개의 색 신호를 생성하여, 레벨 변환부(202)에 출력한다.
색 신호 변환부(201)는, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H2]를 갖는 신호, 즉 (PQ-1) 곡선에 따른 특성을 갖는 3개의 화상 신호(R, G, B)를 레벨 변환부(202)에 출력한다.
또한, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H2]는 입출력 특성 [H1]과 마찬가지로,앞서 도 4를 참조하여 설명한 SMPTE ST 2084 곡선(PQ 곡선)의 역특성을 갖는 신호이다. 즉, 입출력 특성이 PQ 곡선과 역특성인 (PQ-1) 곡선에 따른 HDR 화상 대응의 특성을 갖는 신호이다.
레벨 변환부(202)는, 색 신호 변환부(201)로부터 입력되는 RGB 신호의 레벨 변환 처리를 실행한다.
예를 들어, R, G, B 각 신호에 설정 가능한 화소값 범위를 0 내지 255로 한 경우, 이하의 저화소값 영역과 고화소값 영역을 커트하여, 중간 영역만을 추출한 신호값: 0 내지 1.0을 설정하여 감마 리니어 변환부(203)에 출력한다.
저화소값 영역 0,
고화소값 영역 255,
이들 커트 처리는, 노이즈가 많은 저화소값 영역과, 포화 화소값에 가까운 고화소값 영역을 배제하는 처리이다. 단, HDR 화상의 경우, 저휘도 영역, 고휘도 영역 모두 충실하게 재현 가능한 설정이며, 앞서 설명한 SDR 화상의 경우보다, 커트 영역이 좁혀져 있다.
레벨 변환부(202)는, 또한 HDR 화상 특유의 처리로서, 저역과 고역을 커트하여 중간 영역만을 추출한 신호값: 0 내지 1.0에 대하여, 소정의 게인값을 승산하는 게인 제어를 실행한다.
구체적으로는, 신호값: 0 내지 1.0에 대하여
게인=5.1027×Power(Luminance-0.207)
상기의 게인값을 신호값에 승산하는 게인 조정 처리를 실행한다.
또한, Luminance는 표시부의 휘도, 또는 입력 휘도이다.
이 게인 조정 처리에 의해, 레벨 변환부(202)는, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H3]을 갖는 신호, 즉 (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 3개의 화상 신호(R, G, B)를 생성하여, 감마 리니어 변환부(203)에 출력한다.
이 게인값의 승산 처리는, 도 9에 도시하는 (PQ-1) 곡선에 따른 입출력 특성 [H2]를 (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성 [H3]으로 변환하기 위한 처리로서 실행된다.
감마 리니어 변환부(203)는, 레벨 변환부(202)로부터 입력되는 RGB 신호의 감마 리니어 변환 처리를 실행한다.
레벨 변환부(202)로부터 입력되는 RGB 신호는, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H3], 즉 (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 3개의 화상 신호(R, G, B)이다.
도 9에 도시하는 입출력 특성 [H3]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/4.4)
상기 대응 관계에 있다.
감마 리니어 변환부(203)는, 이 (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 3개의 화상 신호(R, G, B)에 대하여, (2.2승) 처리를 실행하고, 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호를 생성한다.
즉, HDR 화상에 대해서는, 입출력 특성을 선형 관계로 하는 리니어 변환이 아니라, 입출력 특성을 (1/4.4)승 곡선으로부터 (1/2.2)승 곡선으로 변경하는 처리를 행한다.
또한, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H3]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/4.4)
상기 대응 관계이며, 감마 리니어 변환부(203)는, 이 (1/4.4)승 곡선에 따른 특성을 갖는 3개의 화상 신호(R, G, B)에 대하여, (2.2승) 처리를 실행한다. 즉,
y=(x(1/4.4))2.2
상기 연산 처리에 의해,
y=(x(1/2.2))
상기의 x(입력), y(출력)의 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호를 생성한다. 즉, 입출력값이 (1/2.2)승 곡선에 따른 대응 관계 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호를 생성한다.
감마 리니어 변환부(203)는, 이 감마 리니어 변환 처리에 의해 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호를 생성한다. 즉, 입출력값이 (1/2.2)승 곡선에 따른 대응 관계로 되는 3개의 화상 신호(R, G, B)를 표시부 대응 색 영역 변환부(204)에 출력한다.
또한, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H4]는, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=(x(1/2.2))
상기 대응 관계로 된다.
표시부 대응 색 영역 변환부(204)는, 감마 리니어 변환부(203)로부터 입력되는 RGB 신호의 색 영역 변환 처리를 실행한다.
이 색 영역 변환 처리는, 입력 화상의 색 영역을 표시부(53)가 표시 가능한 색 영역에 따라 변환하는 처리이다.
예를 들어, 표시부(53)에 대응하는 변환 행렬로서 미리 메모리에 저장된 3×3 매트릭스(행렬)를 적용하여 RGB 각 색의 색 영역 변환을 실행한다.
또한, 이 색 영역 변환에서는, 입출력 특성 관계, 예를 들어 신호값과 휘도 간의 입출력 특성은 그대로 유지된다.
표시부 대응 색 영역 변환부(204)는, 이 색 영역 변환 처리에 의해 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H5]를 갖는 신호를 생성한다. 즉, 입출력값이 (1/2.2)승 곡선에 따른 대응 관계로 되는 3개의 화상 신호(R, G, B)를 리니어 감마 변환부(205)에 출력한다.
도 9에 도시하는 입출력 특성 [H5]는, 입출력 특성 [H4]와 마찬가지로, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=(x(1/2.2))
상기 대응 관계로 된다.
리니어 감마 변환부(205)는, 처리 대상 화상이 HDR 화상인 경우, 처리를 행하지 않고 입력 신호를 그대로 표시부(SDR 표시부)(53)에 출력한다.
앞서 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 처리 대상 화상이 SDR 화상인 경우에는, 선형 관계에 있는 입출력 특성 [S5]를 (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성 [S6]으로 변환하는 리니어 감마 변환을 실행하였다.
그러나, 처리 대상 화상이 HDR 화상인 경우, 리니어 감마 변환부(205)는, 처리를 행하지 않고 입력 신호를 그대로 표시부(SDR 표시부)(53)에 출력한다.
표시부 대응 색 영역 변환부(204)로부터 입력되는 RGB 신호는, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H5]를 갖는 신호, 즉 (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 3개의 화상 신호(R, G, B)이다.
리니어 감마 변환부(205)는, 이 3개의 화상 신호(R, G, B)를 그대로 표시부(SDR 표시부)(53)에 출력한다.
도 9에 도시하는 입출력 특성 [H6]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/2.2)
상기 대응 관계이다.
리니어 감마 변환부(205)로부터 표시부(53)로 출력되는 신호는, 감마값=2.2의 SDR 표시부(53) 대응의 감마 보정 신호와 마찬가지의 특성을 갖는 신호로 된다. 즉, (1/2.2)승 곡선이며, SDR 표시부(53)의 표시 특성인 2.2승 곡선의 역특성을 SDR 표시부 대응의 감마 보정 신호와 마찬가지의 입출력 특성을 갖는 신호로 된다.
도 10을 참조하여, SDR 표시부(53)에 표시되는 표시 신호의 예에 대하여 설명한다.
도 9를 참조하여 설명한 처리에 의해, 도 10에 도시하는 입출력 특성이 감마 2.2 곡선(251)에 의해 표현되는 SDR 표시부(53)에 대하여, 도 9에 도시하는 리니어 감마 변환부(205)로부터, 입출력 특성 [H6]을 갖는 신호가 입력된다.
입출력 특성 [H6]은, 도 10에 도시하는 감마 2.2 곡선(301)의 역특성을 갖는 입출력 특성 [H6], 즉 감마값=2.2의 SDR 표시 장치에 대응한 (1/2.2)승 곡선에 따른 감마 보정 신호(302)에 상당하는 입출력 특성을 갖는다.
이와 같이, 입출력 특성이 감마 2.2 곡선(301)에 의해 표현되는 SDR 표시부(53)에 대하여, 감마 2.2 곡선의 역특성을 갖는 입출력 특성 [H6], 즉 (1/2.2)승 곡선에 따른 특성을 갖는 감마 보정 신호(302)를 입력함으로써, 표시부의 표시 신호(출력)인 휘도값이나 색값을 입력 신호에 대하여 선형으로 되는 표시부 출력(303)을 얻을 수 있다.
즉, 처리 대상 화상이 HDR 화상이라도, 본 개시의 처리를 적용함으로써, SDR 표시 장치에 대하여, 휘도값이나 색값을 입력 신호에 대하여 선형으로 되는 표시부 출력(303)을 얻을 수 있고, SDR 표시부에 표시되는 HDR 화상을, 오리지널의 입력 HDR 화상이 갖는 휘도나 색 표현을 정확하게 표현한 화상으로 할 수 있다.
도 9에 있어서의 리니어 감마 변환부(205)가 출력하는 신호의 입출력 특성 [H6]은, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H4], [H5]와 마찬가지의 특성이다. 즉, 도 10에 도시하는 감마 리니어 변환부(203)의 생성 신호가, 이미 SDR 표시부(53) 대응의 감마 보정 신호, 즉 (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성으로 설정되어 있다.
도 9에 도시하는 입출력 특성 [H1] 내지 [H6]으로부터 이해되는 바와 같이, 색 신호 변환부(201)의 출력 신호는, HDR 화상 대응의 감마 보정 곡선과 마찬가지의 입출력 특성인 (PQ-1) 곡선에 따른 입출력 특성 [H2]를 갖는다.
이 HDR 화상 대응의 감마 보정 곡선과 마찬가지의 입출력 특성인 (PQ-1) 곡선에 따른 입출력 특성 [H2]를 갖는 신호는, 그 후의 레벨 변환부(202)와, 감마 리니어 변환부(203)의 처리에 의해, SDR 화상 대응의 감마 보정 곡선과 마찬가지의 입출력 특성인 (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호로 변환된다. 이러한 신호 변환 처리를 행함으로써, SDR 표시부(53)에 있어서 입출력 특성을 선형 대응으로 한 표시 화상을 출력하는 것을 가능하게 하고 있다.
레벨 변환부(202)와 감마 리니어 변환부(203)의 처리에 대하여, 다시 설명한다.
레벨 변환부(202)에서는, 전술한 바와 같이, HDR 화상 특유의 처리로서, 저역과 고역을 커트하여 중간 영역만을 추출한 신호값: 0 내지 1.0에 대하여, 소정의 게인값을 승산하는 게인 제어를 실행한다.
구체적으로는, 신호값: 0 내지 1.0에 대하여
게인=5.1027×Power(Luminance-0.207)
상기의 게인값을 승산하는 게인 조정 처리를 실행한다.
또한, Luminance는 표시부의 휘도, 또는 입력 휘도이다.
이 게인 조정 처리에 의해, 레벨 변환부(202)는, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H3]을 갖는 신호, 즉 (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성 [H3]을 갖는 신호를 생성하여, 감마 리니어 변환부(203)에 출력한다.
감마 리니어 변환부(203)는, 레벨 변환부(202)로부터 입력되는 (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성 [H3]을 갖는 신호에 대하여, (2.2승) 처리를 실행하여, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호를 생성한다.
즉, HDR 화상에 대해서는, 입출력 특성을 선형 관계로 하는 리니어 변환이 아니라, 입출력 특성을 (1/4.4)승 곡선으로부터 (1/2.2)승 곡선으로 변경하는 처리를 행한다.
도 9에 도시하는 입출력 특성 [H3]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/4.4)
상기 대응 관계이며, 감마 리니어 변환부(203)는, 이 (1/4.4)승 곡선에 따른 특성을 갖는 신호에 대하여, (2.2승) 처리를 실행한다. 즉,
y=(x(1/4.4))2.2
상기 연산 처리에 의해,
y=(x(1/2.2))
상기의 x(입력), y(출력)의 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호를 생성한다.
감마 리니어 변환부(203)는, 이 감마 리니어 변환 처리에 의해 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호를 생성한다. 즉, 입출력값이 (1/2.2)승 곡선에 따른 대응 관계로 되는 신호를 생성한다.
그 후의 표시부 대응 색 영역 변환부(204)에서의 처리에서는, 입출력 특성은 불변이며, 더 후단의 리니어 감마 변환부(205)는, HDR 화상에 대한 처리를 행하지 않는다.
이 결과, 표시부(SDR 표시부)(53)에는, 레벨 변환부(202)와 감마 리니어 변환부(203)의 처리에 의해 생성된 (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성 [H6]([H4], [H5]와 마찬가지의 특성)을 갖는 신호가 입력되게 된다.
도 9에 도시하는 색 신호 변환부(201)의 출력 신호는, HDR 화상 대응의 감마 보정 곡선과 마찬가지의 입출력 특성인 (PQ-1) 곡선에 따른 입출력 특성 [H2]를 갖는다.
이 HDR 화상 대응의 감마 보정 곡선과 마찬가지의 입출력 특성인 (PQ-1) 곡선에 따른 입출력 특성 [H2]를 갖는 신호는, 그 후의 레벨 변환부(202)와, 감마 리니어 변환부(203)의 처리에 의해, SDR 화상 대응의 감마 보정 곡선과 마찬가지의 입출력 특성인 (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호로 변환된다.
이 변환 처리의 의미에 대하여, 도 11을 참조하여 설명한다.
도 11에는, SDR 표시부의 표시 특성에 상당하는 감마 2.2 곡선(301)과, 그의 역특성을 갖는 SDR 화상 대응의 감마 보정 신호(302)를 도시하고 있다.
또한, HDR 화상의 화상 특성에 대응한 PQ 곡선(SMPTE ST 2084 곡선)(321)과, HDR 화상에 대응하는 HDR 화상 대응 감마 보정 곡선에 상당하는 PQ-1 곡선(322)을 도시하고 있다.
PQ-1 곡선(322)은, 도 9에 있어서의 색 신호 변환부(201)가 출력하는 신호의 입출력 특성 [H2]에 상당하는 입출력 특성을 갖는다.
또한, SDR 화상 대응의 감마 보정 신호(302)는, 도 9에 있어서의 감마 리니어 변환부(203)가 출력하는 신호의 입출력 특성 [H4]와 마찬가지의 특성을 갖는다.
즉, 레벨 변환부(202)와 감마 리니어 변환부(203)는, 색 신호 변환부(201)가 출력하는 신호의 입출력 특성 [H2]에 상당하는 PQ-1 곡선(322)을, SDR 화상 대응의 감마 보정 신호(302)와 마찬가지의 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호로 변환하는 처리(도 11에 도시하는 화살표에 따른 신호 변환 처리)를 행하고 있게 된다.
레벨 변환부(202)에 있어서의 신호값에 대한 게인 조정과, 감마 리니어 변환부(203)에 있어서의 신호값에 대한 2.2승 처리에 의해, 이 변환 처리를 실현하고 있다.
이들 처리를 행함으로써, 입력 화상 신호가 HDR 화상인 경우에도, SDR 표시부에 대하여, SDR 화상 대응의 감마 보정 곡선에 상당하는 (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성 신호를 생성하여 입력하는 것이 가능하게 된다.
이 처리 결과, 입출력 특성을 선형으로 한 표시가 가능하게 되고, HDR 화상 본래의 휘도나, 색을 거의 정확하게 표현한 화상 출력이 가능하게 된다.
또한, 상술한 실시예에 있어서는, 표시부(SDR 표시부)(53)의 감마값을 2.2로서 가정하여 설명하였지만, 그 밖의 감마값, 예를 들어 2.4 등을 갖는 표시부에 있어서도, 본 개시의 처리는 적용 가능하다.
표시부의 감마값에 따라, 레벨 변환부(202)와, 감마 리니어 변환부(203)에 있어서의 처리 형태를 변경하여, 표시부 특성인 감마 곡선과 역특성의 감마 보정 신호를 생성하는 구성으로 하면 된다.
[4. 표시 제어부의 처리 시퀀스에 대하여]
이어서, 도 12에 도시하는 흐름도를 참조하여, 본 개시의 화상 처리 장치의 표시 제어부(52)가 실행하는 처리의 시퀀스에 대하여 설명한다.
또한, 도 12에 도시하는 플로우에 따른 처리는, 도 7, 도 9를 참조하여 설명한 표시 제어부의 처리로서 실행된다.
또한, 예를 들어 화상 처리 장치의 메모리에 저장된 프로그램에 따라 실행하는 것도 가능하다. 이 경우, 프로그램 실행 기능을 갖는 CPU 등을 구비한 제어부의 제어 하에서 실행된다.
이하, 도 12의 플로우에 도시하는 각 스텝의 처리에 대하여, 순차적으로 설명한다.
(스텝 S101)
우선, 표시 제어부(52)는, 표시 제어부(52)에 입력되는 처리 화상이 HDR 화상인지, SDR 화상인지를 판별한다. 이 화상 판별 처리는, 입력 화상에 대응하여 입력하는 속성 정보(메타데이터)를 참조하여 판단한다. 혹은 표시 제어부(52)가 입력 화상의 해석 처리를 행하여 판단하는 구성으로 해도 된다.
입력 화상이 SDR 화상인 경우에는, 스텝 S102 내지 S105의 처리를 실행한다.
한편, 입력 화상이 HDR 화상인 경우에는, 스텝 S122 내지 S124의 처리를 실행한다.
또한, 이하의 설명에서는, 도 7, 도 9에 도시하는 색 신호 변환부(201)의 처리에 대해서는 생략하고 있다. 색 신호 변환부(201)는, SDR 화상, HDR 화상에 대하여 공통의 처리이며, 또한 입력 신호가 RGB 신호라면 생략할 수 있기 때문이다.
우선, 입력 화상이 SDR 화상인 경우의 스텝 S102 내지 S105의 처리에 대하여 설명한다.
(스텝 S102)
스텝 S102의 처리는, 도 7, 도 9에 도시하는 레벨 변환부(202)의 처리이다.
레벨 변환부(202)는, 입력 화상이 SDR 화상인 경우, 게인 제어를 수반하지 않는 SDR 화상의 레벨 변환을 실행한다.
앞서 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 저화소값 영역과 고화소값 영역을 커트하여, 중간 영역만을 추출한 신호값: 0 내지 1.0을 설정하는 레벨 변환 처리를 실행하여 설정한 레벨값을 감마 리니어 변환부(203)에 출력한다.
도 7에 도시하는 레벨 변환부(202)의 처리에 의해 생성되는 신호는, 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S3], 즉 (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는다.
(스텝 S103)
스텝 S103의 처리는, 도 7, 도 9에 도시하는 감마 리니어 변환부(203)의 처리이다.
감마 리니어 변환부(203)는, 입력 화상이 SDR 화상인 경우도 HDR 화상인 경우도 마찬가지의 처리를 실행한다.
감마 리니어 변환부(203)는, (1/2.2)승 곡선에 따른 특성을 갖는 신호에 대하여, (2.2승) 처리를 실행한다.
입력 화상이 SDR 화상인 경우, 감마 리니어 변환부(203)에 입력되는 신호의 입출력 특성 [S3]은, 도 7에 도시하는 바와 같이, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성이다.
감마 리니어 변환부(203)는, 이 (1/2.2)승 곡선에 따른 특성 [S3]을 갖는 신호에 대하여, (2.2승) 처리를 실행한다.
즉,
y=(x(1/2.2))2.2
상기 연산 처리에 의해,
y=x
상기의 x(입력), y(출력)의 선형 관계, 즉 도 7에 도시하는 입출력 특성 [S4]를 갖는 신호를 생성한다.
(스텝 S104)
스텝 S104의 처리는, 도 7, 도 9에 도시하는 표시부 대응 색 영역 변환부(204)의 처리이다.
표시부 대응 색 영역 변환부(204)는, 입력 화상이 SDR 화상인 경우도 HDR 화상인 경우도 마찬가지의 처리를 실행한다.
이 색 영역 변환 처리는, 입력 화상의 색 영역을 표시부(53)가 표시 가능한 색 영역에 따라 변환하는 처리이다.
예를 들어, 표시부(53)에 대응하는 변환 행렬로서 미리 메모리에 저장된 3×3 매트릭스(행렬)를 적용하여 RGB 각 색의 색 영역 변환을 실행한다.
또한, 이 색 영역 변환에서는, 입출력 특성의 선형 관계, 예를 들어 신호값과 휘도의 선형성은 그대로 유지된다.
도 7에 도시하는 입출력 특성 [S5]는, 입출력 특성 [S4]와 마찬가지로, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x
상기의 선형 대응 관계이다.
(스텝 S105)
스텝 S105의 처리는, 도 7, 도 9에 도시하는 리니어 감마 변환부(205)의 처리이다.
리니어 감마 변환부(205)는, 입력 화상이 SDR 화상인 경우만 처리를 행하고, HDR 화상인 경우에는 처리를 행하지 않고, 입력 신호를 그대로 표시부(53)에 출력한다.
리니어 감마 변환부(205)는, 입력 화상이 SDR 화상인 경우, 표시부 대응 색 영역 변환부(204)로부터 입력되는 도 7에 도시하는 선형 대응의 입출력 특성 [S5]를 갖는 신호에 대하여, (1/2.2)승 처리를 실행하고, 도 7의 입출력 특성 [S6]에 도시하는 바와 같이, (1/2.2)승 곡선에 따른 특성으로 하는 리니어 감마 변환 처리를 실행한다.
도 7에 도시하는 입출력 특성 [S6]은, x(입력), y(출력)라고 하였을 때,
y=x(1/2.2)
상기의 입출력 특성이다.
리니어 감마 변환부(205)는, 이 리니어 감마 변환 처리에 의해, SDR 표시부(53) 대응의 감마 보정 신호를 생성한다. 이 감마 보정 신호는, (1/2.2)승 곡선이며, SDR 표시부(53)의 표시 특성인 2.2승 곡선의 역특성을 갖는다.
(스텝 S151)
마지막으로, 리니어 감마 변환부(205)가 생성한 입출력 특성 [S6]을 갖는 신호를 표시부(SDR 표시부)(53)에 출력한다.
표시부(SDR 표시부)(53)는, 감마값=2.2의 감마 2.2 곡선에 대응하는 표시 특성을 갖는다. 이 표시부(53)에, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성 [S6]을 갖는 신호를 입력하여 표시 처리를 실행한다.
이 처리에 의해, 표시부의 표시 신호(출력)인 휘도값이나 색값을 입력 신호에 대하여 선형으로 되는 표시부 출력을 행할 수 있다.
이어서, 스텝 S101에 있어서, 입력 화상이 HDR 화상이라고 판정된 경우의 처리, 즉 스텝 S122 이하의 처리에 대하여 설명한다.
(스텝 S122)
스텝 S122의 처리는, 도 7, 도 9에 도시하는 레벨 변환부(202)의 처리이다.
레벨 변환부(202)는, 입력 화상이 HDR 화상인 경우, 게인 제어를 수반하는 HDR 화상의 레벨 변환을 실행한다.
앞서 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 저화소값 영역과 고화소값 영역을 커트하여, 중간 영역만을 추출한 신호값: 0 내지 1.0을 설정하고, 또한 설정한 레벨값에 소정의 게인값을 승산한다.
구체적으로는, 전술한 바와 같이 신호값: 0 내지 1.0에 대하여
게인=5.1027×Power(Luminance-0.207)
상기의 게인값을 승산하는 게인 조정 처리를 실행한다.
또한, Luminance는 표시부의 휘도, 또는 입력 휘도이다.
이 게인 조정 처리에 의해, 레벨 변환부(202)는, 도 9에 도시하는 입출력 특성 [H3]을 갖는 신호, 즉 (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 신호를 생성하여, 감마 리니어 변환부(203)에 출력한다.
이 게인값의 승산은, 도 9에 도시하는 (PQ-1) 곡선에 따른 입출력 특성 [H2]를 (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성 [H3]으로 변환하기 위한 처리이다.
(스텝 S123)
스텝 S123의 처리는, 도 7, 도 9에 도시하는 감마 리니어 변환부(203)의 처리이다.
감마 리니어 변환부(203)는, 입력 화상이 SDR 화상인 경우도 HDR 화상인 경우도 마찬가지의 처리를 실행한다.
감마 리니어 변환부(203)는, (1/2.2)승 곡선에 따른 특성을 갖는 신호에 대하여, (2.2승) 처리를 실행한다.
입력 화상이 HDR 화상인 경우, 감마 리니어 변환부(203)에 입력되는 신호의 입출력 특성 [H3]은, 도 9에 도시하는 바와 같이, (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성이다.
감마 리니어 변환부(203)는, 이 (1/4.4)승 곡선에 따른 특성 [H3]을 갖는 신호에 대하여, (2.2승) 처리를 실행한다.
즉,
y=(x(1/4.4))2.2
상기 연산 처리에 의해,
y=(x(1/2.2))
상기의 x(입력), y(출력)의 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호를 생성한다. 즉, 입출력값이 (1/2.2)승 곡선에 따른 대응 관계 입출력 특성 [H4]를 갖는 신호를 생성한다.
(스텝 S124)
스텝 S124의 처리는, 도 7, 도 9에 도시하는 표시부 대응 색 영역 변환부(204)의 처리이다.
표시부 대응 색 영역 변환부(204)는, 입력 화상이 SDR 화상인 경우도 HDR 화상인 경우도 마찬가지의 처리를 실행한다.
이 색 영역 변환 처리는, 입력 화상의 색 영역을 표시부(53)가 표시 가능한 색 영역에 따라 변환하는 처리이다.
예를 들어, 표시부(53)에 대응하는 변환 행렬로서 미리 메모리에 저장된 3×3 매트릭스(행렬)를 적용하여 RGB 각 색의 색 영역 변환을 실행한다.
또한, 이 색 영역 변환에서는, 입출력 특성은 그대로 유지된다. 즉, 입출력 특성 [H4]와 마찬가지의 입출력값이 (1/2.2)승 곡선에 따른 대응 관계를 갖는 입출력 특성 [H5]를 갖는 신호를 생성한다.
처리 화상이 HDR 화상인 경우, 도 7, 도 9에 도시하는 리니어 감마 변환부(205)의 처리는 생략된다.
즉, 처리 화상이 HDR 화상인 경우, 표시부 대응 색 영역 변환부(204)의 생성 신호가 그대로 표시부(53)에 입력된다.
도 9에 도시하는 리니어 감마 변환부(205)의 출력 신호의 입출력 특성 [H6]은, 표시부 대응 색 영역 변환부(204)의 생성 신호의 입출력 특성 [H5]와 동일하며, 입출력값이 (1/2.2)승 곡선에 따른 대응 관계를 갖는다.
(스텝 S151)
마지막으로, 표시부 대응 색 영역 변환부(204)의 출력에 상당하는 입출력 특성 [H5](=[H6])를 갖는 신호를 표시부(SDR 표시부)(53)에 출력한다.
표시부(SDR 표시부)(53)는, 감마값=2.2의 감마 2.2 곡선에 대응하는 표시 특성을 갖는다. 이 표시부(53)에, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성 [H6]을 갖는 신호를 입력하여 표시 처리를 실행한다.
이 처리에 의해, 표시부의 표시 신호(출력)인 휘도값이나 색값을 입력 신호에 대하여 선형으로 되는 표시부 출력을 행할 수 있다.
[5. 화상 처리 장치의 구성예에 대하여]
이어서, 상술한 실시예에 따른 처리를 실행하는 화상 처리 장치의 구성예에 대하여 도 13을 참조하여 설명한다.
상술한 실시예에 따른 처리는, 여러 가지 타입의 화상 처리 장치에 있어서 실행 가능하지만, 이하에서는, 화상 처리를 실행하는 PC 등의 화상 처리 장치의 하드웨어 구성예에 대하여 설명한다.
도 13은, PC 등의 화상 처리 장치의 하드웨어 구성예를 도시하는 도면이다.
CPU(Central Processing Unit)(501)는, ROM(Read Only Memory)(502) 또는 기억부(508)에 기억되어 있는 프로그램에 따라 각종 처리를 실행하는 데이터 처리부로서 기능한다. 예를 들어, 상술한 실시예에 있어서 설명한 시퀀스에 따른 처리를 실행한다. RAM(Random Access Memory)(503)에는, CPU(501)가 실행하는 프로그램이나 데이터 등이 기억된다. 이들 CPU(501), ROM(502) 및 RAM(503)은, 버스(504)에 의해 서로 접속되어 있다.
CPU(501)는 버스(504)를 통하여 입출력 인터페이스(505)에 접속되고, 입출력 인터페이스(505)에는, 각종 스위치, 키보드, 마우스, 마이크로폰 등을 포함하는 입력부(506), 디스플레이, 스피커 등을 포함하는 출력부(507)가 접속되어 있다. CPU(501)는, 입력부(506)로부터 입력되는 명령에 대응하여 각종 처리를 실행하고, 처리 결과를 예를 들어 출력부(507)에 출력한다.
입출력 인터페이스(505)에 접속되어 있는 기억부(508)는, 예를 들어 하드디스크 등을 포함하고, CPU(501)가 실행하는 프로그램이나 각종 데이터를 기억한다. 통신부(509)는, 인터넷이나 로컬 에어리어 네트워크 등의 네트워크를 통한 데이터 통신의 송수신부, 또한 방송파의 송수신부로서 기능하고, 외부의 장치와 통신한다.
입출력 인터페이스(505)에 접속되어 있는 드라이브(510)는, 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, 혹은 메모리 카드 등의 반도체 메모리 등의 리무버블 미디어(511)를 구동하고, 데이터의 기록 혹은 판독을 실행한다.
[6. 본 개시의 구성의 정리]
이상, 특정한 실시예를 참조하면서, 본 개시의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 실시예의 수정이나 대용을 이룰 수 있는 것은 자명하다. 즉, 예시라고 하는 형태로 본 발명을 개시한 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안된다. 본 개시의 요지를 판단하기 위해서는, 특허청구범위란을 참작해야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 개시한 기술은, 이하와 같은 구성을 취할 수 있다.
(1) HDR(High Dynamic Range) 화상 또는 SDR(Standard Dynamic Range) 화상 대응의 화상 신호를 입력하여, 표시부로의 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖고,
상기 표시부는, SDR 화상 대응의 감마값을 갖는 SDR 표시부이고,
상기 표시 제어부는,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는 화상 처리 장치.
(2) 상기 SDR 화상 대응의 감마값은 2.2이고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선은 2.2승 곡선이고,
상기 감마 보정 곡선은, 상기 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 (1/2.2)승 곡선이고,
상기 표시 제어부는,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는 (1)에 기재된 화상 처리 장치.
(3) 상기 표시 제어부는,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, SMPTE STTS 2084 곡선(PQ 곡선)의 입출력 특성과 반대의 (PQ-1) 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 HDR 화상 신호를 입력하여, 신호 변환 처리를 실행하는 (1) 또는 (2)에 기재된 화상 처리 장치.
(4) 상기 표시 제어부는,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호의 레벨 변환 처리를 실행하는 레벨 변환부와,
상기 레벨 변환부의 출력에 대한 신호 변환 처리를 실행하는 감마 리니어 변환부를 갖고,
상기 레벨 변환부는,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 레벨 변환에 맞추어, 게인 조정 처리를 실행하고,
상기 감마 리니어 변환부는, 상기 게인 조정 후의 HDR 화상 신호에 대한 신호 변환 처리를 실행하여, 상기 변환 HDR 신호를 생성하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 화상 처리 장치.
(5) 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선은 2.2승 곡선이고,
상기 감마 보정 곡선은, 상기 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 (1/2.2)승 곡선이고,
상기 레벨 변환부는, 상기 게인 조정 처리에 의해,
(1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 HDR 화상 신호를 생성하고,
상기 감마 리니어 변환부는, 상기 게인 조정 후의 HDR 화상 신호에 대하여, 2.2승 처리를 실행하여, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 변환 HDR 신호를 생성하는 (4)에 기재된 화상 처리 장치.
(6) 상기 표시 제어부는, 상기 감마 리니어 변환부로부터의 출력에 대한 표시부 대응 색 영역 변환 처리를 실행하는 표시부 대응 색 영역 변환부를 더 갖는 (4) 또는 (5)에 기재된 화상 처리 장치.
(7) 상기 표시 제어부는, 상기 표시부 대응 색 영역 변환부로부터의 출력에 대한 신호 변환 처리를 실행하는 리니어 감마 변환부를 더 갖는 (6)에 기재된 화상 처리 장치.
(8) 상기 리니어 감마 변환부는, 상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우에는, 처리를 행하지 않고, 입력 신호가 SDR 화상 신호인 경우에만 신호 변환 처리를 실행하는 (7)에 기재된 화상 처리 장치.
(9) 상기 표시 제어부는, 상기 표시 제어부에 대한 입력 신호의 색 신호 변환 처리를 실행하는 색 신호 변환부를 더 갖는 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 화상 처리 장치.
(10) 화상 처리 장치에 있어서 실행하는 화상 처리 방법이며,
상기 화상 처리 장치는, HDR(High Dynamic Range) 화상 또는 SDR(Standard Dynamic Range) 화상 대응의 화상 신호를 입력하여, 표시부로의 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖고,
상기 표시부는, SDR 화상 대응의 감마값을 갖는 SDR 표시부이고,
상기 표시 제어부가,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는 화상 처리 방법.
(11) 화상 처리 장치에 있어서 화상 처리를 실행시키는 프로그램이며,
상기 화상 처리 장치는, HDR(High Dynamic Range) 화상 또는 SDR(Standard Dynamic Range) 화상 대응의 화상 신호를 입력하여, 표시부로의 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖고,
상기 표시부는, SDR 화상 대응의 감마값을 갖는 SDR 표시부이고,
상기 프로그램은, 상기 표시 제어부에,
상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는 처리를 실행시키는 프로그램.
명세서 중에 있어서 설명한 일련의 처리는 하드웨어 또는 소프트웨어, 혹은 양자의 복합 구성에 의해 실행하는 것이 가능하다. 소프트웨어에 의한 처리를 실행하는 경우에는, 처리 시퀀스를 기록한 프로그램을, 전용의 하드웨어에 내장된 컴퓨터 내의 메모리에 인스톨하여 실행시키거나, 혹은 각종 처리가 실행 가능한 범용 컴퓨터에 프로그램을 인스톨하여 실행시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 프로그램은 기록 매체에 미리 기록해 둘 수 있다. 기록 매체부터 컴퓨터에 인스톨하는 것 외에, LAN(Local Area Network), 인터넷과 같은 네트워크를 통하여 프로그램을 수신하고, 내장한 하드디스크 등의 기록 매체에 인스톨할 수 있다.
또한, 명세서에 기재된 각종 처리는, 기재에 따라 시계열로 실행될 뿐만 아니라, 처리를 실행하는 장치의 처리 능력 혹은 필요에 따라 병렬적으로 혹은 개별적으로 실행되어도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서 시스템이란, 복수의 장치의 논리적 집합 구성이며, 각 구성의 장치가 동일 하우징 내에 있는 것에 한정되지 않는다.
<산업상 이용가능성>
이상, 설명한 바와 같이, 본 개시의 일 실시예의 구성에 따르면, HDR 화상을 큰 화질 저하를 발생시키지 않고 SDR 표시 장치에 표시 가능하게 한 장치, 방법이 실현된다.
구체적으로는, HDR 화상 신호를 변환하여 표시부에 대한 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖는다. 표시 제어부는, HDR 화상 신호를 입력한 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력한다. SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선이 2.2승 곡선인 경우, 표시 제어부는, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력한다.
본 개시의 처리에 의해, HDR 화상을 큰 화질 저하를 발생시키지 않고 SDR 표시 장치에 표시 가능하게 한 장치, 방법이 실현된다.
50: 화상 처리 장치
51: 화상 신호 처리부
52: 표시 제어부
53: 표시부
201: 색 신호 변환부
202: 레벨 변환부
203: 감마 리니어 변환부
204: 표시부 대응 색 영역 변환부
205: 리니어 감마 변환부
501: CPU
502: ROM
503: RAM
504: 버스
505: 입출력 인터페이스
506: 입력부
507: 출력부
508: 기억부
509: 통신부
510: 드라이브
511: 리무버블 미디어

Claims (11)

  1. HDR(High Dynamic Range) 화상 또는 SDR(Standard Dynamic Range) 화상 대응의 화상 신호를 입력하여, 표시부로의 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖고,
    상기 표시부는, SDR 화상 대응의 감마값을 갖는 SDR 표시부이고,
    상기 표시 제어부는,
    상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는, 화상 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 SDR 화상 대응의 감마값은 2.2이고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선은 2.2승 곡선이고,
    상기 감마 보정 곡선은, 상기 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 (1/2.2)승 곡선이고,
    상기 표시 제어부는,
    상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는, 화상 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 표시 제어부는,
    상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, SMPTE STTS 2084 곡선(PQ 곡선)의 입출력 특성과 반대의 (PQ-1) 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 HDR 화상 신호를 입력하여, 신호 변환 처리를 실행하는, 화상 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 표시 제어부는,
    상기 표시 제어부에 대한 입력 신호의 레벨 변환 처리를 실행하는 레벨 변환부와,
    상기 레벨 변환부의 출력에 대한 신호 변환 처리를 실행하는 감마 리니어 변환부를 갖고,
    상기 레벨 변환부는,
    상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 레벨 변환에 맞추어, 게인 조정 처리를 실행하고,
    상기 감마 리니어 변환부는, 상기 게인 조정 후의 HDR 화상 신호에 대한 신호 변환 처리를 실행하여, 상기 변환 HDR 신호를 생성하는, 화상 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선은 2.2승 곡선이고,
    상기 감마 보정 곡선은, 상기 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 (1/2.2)승 곡선이고,
    상기 레벨 변환부는, 상기 게인 조정 처리에 의해, (1/4.4)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 HDR 화상 신호를 생성하고,
    상기 감마 리니어 변환부는, 상기 게인 조정 후의 HDR 화상 신호에 대하여, 2.2승 처리를 실행하여, (1/2.2)승 곡선에 따른 입출력 특성을 갖는 변환 HDR 신호를 생성하는, 화상 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 표시 제어부는, 상기 감마 리니어 변환부로부터의 출력에 대한 표시부 대응 색 영역 변환 처리를 실행하는 표시부 대응 색 영역 변환부를 더 갖는, 화상 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 표시 제어부는, 상기 표시부 대응 색 영역 변환부로부터의 출력에 대한 신호 변환 처리를 실행하는 리니어 감마 변환부를 더 갖는, 화상 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 리니어 감마 변환부는, 상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우에는, 처리를 행하지 않고, 입력 신호가 SDR 화상 신호인 경우에만 신호 변환 처리를 실행하는, 화상 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 표시 제어부는, 상기 표시 제어부에 대한 입력 신호의 색 신호 변환 처리를 실행하는 색 신호 변환부를 더 갖는, 화상 처리 장치.
  10. 화상 처리 장치에 있어서 실행하는 화상 처리 방법이며,
    상기 화상 처리 장치는, HDR(High Dynamic Range) 화상 또는 SDR(Standard Dynamic Range) 화상 대응의 화상 신호를 입력하여, 표시부로의 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖고,
    상기 표시부는, SDR 화상 대응의 감마값을 갖는 SDR 표시부이고,
    상기 표시 제어부가,
    상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는, 화상 처리 방법.
  11. 화상 처리 장치에 있어서 화상 처리를 실행시키는 프로그램이며,
    상기 화상 처리 장치는, HDR(High Dynamic Range) 화상 또는 SDR(Standard Dynamic Range) 화상 대응의 화상 신호를 입력하여, 표시부로의 출력 신호를 생성하는 표시 제어부를 갖고,
    상기 표시부는, SDR 화상 대응의 감마값을 갖는 SDR 표시부이고,
    상기 프로그램은, 상기 표시 제어부에,
    상기 표시 제어부에 대한 입력 신호가 HDR 화상 신호인 경우, 입력 HDR 화상 신호의 변환 처리를 실행하고, 상기 SDR 표시부의 입출력 특성에 상당하는 감마 곡선의 반대의 입출력 특성을 갖는 감마 보정 곡선에 따른 변환 HDR 신호를 생성하여 표시부에 출력하는 처리를 실행시키는, 프로그램.
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