CN107533832B - 图像处理装置、图像处理方法与程序 - Google Patents

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Abstract

提供了一种装置和方法，利用该装置和方法，能够在SDR显示装置上显示HDR图像而不引起图像质量大的降低。本发明具有用于转换HDR图像信号并生成到显示单元的输出信号的显示控制单元。当HDR图像信号输入时，显示控制单元转换输入HDR图像信号，生成符合伽玛校正曲线的转换HDR信号，该伽玛校正曲线具有的输入/输出特性相对于与SDR显示单元的输入/输出特性对应的伽玛曲线相反，并将信号输出至显示单元。当与SDR显示单元的输入/输出特性对应的伽玛曲线是2.2次方曲线时，显示控制单元转换输入HDR图像信号，生成具有的输入/输出特性符合(1/2.2)次方曲线的转换HDR信号，并将该信号输出至显示单元。

Description

图像处理装置、图像处理方法与程序
技术领域
本公开涉及图像处理装置、图像处理方法及程序。更具体地，本公开涉及能够在作为目前广泛使用的动态范围图像显示装置的典型标准动态范围(SDR)显示装置上显示高动态范围(HDR)图像，而图像质量没有大的劣化的图像处理装置、图像处理方法及程序。
背景技术
近年来，随同图像传感器的位变得更高，图像的动态范围也变得更高。
图像的动态范围通常可以利用最小亮度(luminance，辉度)与最大亮度之间的比率表示。
被称为高质量图像的高动态范围(HDR)图像在最高明度(brightness)与最低明度之间具有10000:1或更高的对比度，例如，可以逼真地表现现实世界。
利用HDR图像，可以记录可视范围内的几乎所有亮度，并且可以支持与人类视觉特性同等的动态范围和色域。HDR图像可以是在阴影的现实表现、炫目的表现等方面比常规图像质量更高的图像。
虽然内容制作者积极拍摄并且制作HDR图像，但许多显示装置，诸如用于观看或收听内容的家庭TV，实际上无法显示该HDR图像。
许多显示装置，诸如家庭TV，是能够显示与HDR图像相比动态范围低的图像的标准动态范围(SDR)显示装置。实际上，仅一些用户利用具有500尼特或1000尼特的最大亮度的HDR兼容显示装置。
在HDR图像输入并在SDR显示装置上显示的情况下，HDR图像的本来亮度信息和颜色信息丢失并且显示具有劣化的图像质量的图像。另外，在HDR图像输出为SDR图像的情况下，可以执行使原始内容的动态范围适应图像输出至的SDR显示装置的处理(也称为显示映射)(例如，参见专利文献1)。
然而，所有显示装置不包括显示映射功能。此外，在动态范围仅通过线性缩放的情况下，大量信息丢失，并且存在人的外貌的图像在转换前后明显不同的忧虑。信息的丢失对内容制作者或供应商的意图产生影响。引用列表
专利文献
专利文献1：日本未经审查专利申请公布第2014-502480号
发明内容
本发明要解决的问题
本公开是依据这些情况做出的，例如，其目的是提供用于在SDR显示装置上显示HDR图像的情况下更正确地再现原始高动态范围(HDR)图像的色调(诸如颜色或亮度)并且显示高质量图像的图像处理装置、图像处理方法及程序。
问题的解决方案
本公开的第一方面在于
一种图像处理装置，包括：
显示控制单元，用于输入针对高动态范围(HDR)图像或标准动态范围(SDR)图像的图像信号并输出针对显示单元的输出信号，
其中，显示单元是具有针对SDR图像的γ值的SDR显示单元，并且
在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下，显示控制单元执行转换输入的HDR图像信号的处理，并且生成符合(according to)相对于与SDR显示单元的I/O特性对应的γ曲线而具有相反的I/O特性的γ校正曲线的转换的HDR信号并将该信号输出至显示单元。
此外，本公开的第二方面在于
一种图像处理装置中执行的图像处理方法，
其中，图像处理装置包括用于输入针对高动态范围(HDR)图像或标准动态范围(SDR)图像的图像信号并生成针对显示单元的输出信号的显示控制单元，
显示单元是具有针对SDR图像的γ值的SDR显示单元，并且
在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下，显示控制单元执行转换输入的HDR图像信号的处理，并且生成符合相对于与SDR显示单元的I/O特性对应的γ曲线而具有相反的I/O特性的γ校正曲线的转换的HDR信号并将该信号输出至显示单元。
此外，本公开的第三方面在于
一种用于使图像处理装置执行图像处理的程序，
其中，图像处理装置包括用于输入针对高动态范围(HDR)图像或标准动态范围(SDR)图像的图像信号并将生成针对显示单元的输出信号的显示控制单元，
显示单元是具有针对SDR图像的γ值的SDR显示单元，并且
在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下，程序使显示控制单元执行转换输入的HDR图像信号的处理，并且生成符合相对于与SDR显示单元的I/O特性对应的γ曲线而具有相反的I/O特性的γ校正曲线的转换的HDR信号并将该信号输出至显示单元。
另外，例如，根据本公开的程序是能够提供至信息处理装置或能够经由计算机可读存储介质或通信介质执行各种程序代码的计算机系统的程序。这种程序以计算机可读形式提供，并且因此根据程序在信息处理装置或计算机系统中可以实现处理。
本公开的其它目的、特征和优点将在以下参考本公开的实施方式或附图的更详细的说明中明显。另外，本说明书中的系统表示装置的逻辑上集合配置，并且每个配置中的装置可不一定必须存在于相同的壳体中。
本发明的效果
利用根据本公开的一个实施方式的配置，实现了能够在SDR显示装置上显示HDR图像而图像质量不会大的劣化的装置和方法。
具体地，装置具有用于转换HDR图像信号并将生成输出到显示单元的信号的显示控制单元。在输入HDR图像信号的情况下，显示控制单元执行转换输入的HDR图像信号的处理，生成符合相对于与SDR显示单元的I/O特性对应的γ曲线而具有相反的I/O特性的γ校正曲线的转换的HDR信号，并将该信号输出至显示单元。在对应于SDR显示单元的I/O特性的γ曲线是2.2次方曲线的情况下，显示控制单元执行转换输入的HDR图像信号的处理，生成具有的I/O特性符合(1/2.2)次方曲线的转换HDR信号，并将其输出至显示单元。
利用根据本公开的处理，实现了能够在SDR显示装置上显示HDR图像而图像质量不会大的劣化的装置和方法。
另外，本说明书中描述的效果仅是示例性的且不受限制，并且可获取另外的效果。
附图说明
[图1]是用于说明图像处理装置的配置和处理的示图。
[图2]是用于说明作为SDR显示装置的I/O特性的示例性γ曲线的示图。
[图3]是通过示例的方式说明γ曲线、γ校正曲线及显示单元的输出信号的示图。
[图4]是用于说明HDR图像与SDR图像之间的特性的差异的示图。
[图5]是用于说明图像处理装置的配置和处理的示图。
[图6]是用于说明对SDR图像的处理和对HDR图像的处理的示图。
[图7]是用于说明图像处理装置中的对SDR图像的处理的示图。
[图8]是用于说明图像处理装置中的对SDR图像的处理的示图。
[图9]是用于说明图像处理装置中的对HDR图像的处理的示图。
[图10]是用于说明图像处理装置中的对HDR图像的处理的示图。
[图11]是用于说明图像处理装置中的对SDR图像的处理的示图。
[图12]是用于说明图像处理装置中的处理顺序的流程图。
[图13]是用于说明根据本公开的图像处理装置的示例性配置的示图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本公开的图像处理装置、图像处理方法和程序。此外，将根据以下项目做出描述。
1、图像处理装置中的图像显示处理的概况
2、对SDR显示单元的HDR图像输出处理的问题
3、能够在SDR显示单元上显示HDR图像和SDR图像而不会劣化图像质量的配置
3-1、显示单元中用于处理SDR图像的输入信号生成处理
3-2、显示单元中用于处理HDR图像的输入信号生成处理
4、显示控制单元的处理顺序
5、图像处理装置的示例性配置
6、本公开的配置的概要
[1、图像处理装置中的图像显示处理的概况]
首先将参考图1描述图像处理装置中的图像显示处理的典型的示例性处理。
图1中的图像处理装置50是诸如TV、智能电话、或PC等的包括显示单元的用户装置(客户端)。
图像处理装置50在显示单元53上显示来自广播站、流服务器等的接收图像数据，或来自诸如蓝光(商标)光盘(BD)等的介质的再现图像数据。
图像信号处理单元51解码从广播站、服务器、或诸如蓝光(商标)光盘(BD)等的介质输入的诸如MPEG-2TS的编码流，基于解码数据生成图像信号并将生成的图像信号输出至显示控制单元52。
例如，依据显示单元53的显示特性(γ特性)生成γ校正信号71并将其输出至显示控制单元52。
显示控制单元52基于来自图像信号处理单元51的输入信号生成到显示单元53中的输出信号。
显示单元53使用来自显示控制单元52的输入信号驱动显示面板，并且显示图像。
配置由广播站或服务器提供的或存储在介质中的内容的图像数据随时间变化为高质量图像。具体地，2K图像转变为称为4K图像或8K图像的较高分辩率图像。
此外，已经广泛使用与典型的标准动态范围(SDR)图像相比，能够在从较低亮度到较高亮度的宽亮度范围内精确再现图像的高动态范围(HDR)图像。
与SDR图像相比，HDR图像具有可显示的更高的动态范围，可以显示在可视范围内的所有亮度，并且可以支持与人类视觉特性几乎同等的动态范围和色域。
图1中示出的对显示单元53所表示的(参考图)用于说明显示单元53上显示的色域，并且示出DCI标准彩色空间内定义的两个颜色系统。
图示了能够以更宽范围进行颜色表现的ITU-R BT.709颜色系统和ITU-R BT.2020颜色系统。
通过使用例如符合ITU-R BT.2020的光电传递函数(OETF)对亮度进行非线性转换，而以10至12位的信号值输出HDR图像。
如果显示单元53是能够输出HDR图像的动态范围的HDR显示单元，则HDR图像作为正确表现亮度和颜色信息的图像输出，而没有任何问题。
然而，在显示单元53不是针对HDR的，而是针对能够表现的亮度和颜色范围与HDR图像相比较低和较窄的SDR图像的显示单元(SDR显示单元)的情况下，亮度和颜色信息不能正确地输出。
图1中示出的图像处理装置50中的图像信号处理单元51生成到显示单元53的输出信号。例如，依据显示单元53的显示特性(γ特性)生成γ校正信号71。
显示单元53使用γ校正信号71驱动显示面板，并且显示图像。
图2是示出了典型SDR显示单元或用于亮度和颜色范围能够表现为低于且窄于HDR图像的SDR图像的SDR显示单元的显示特性的示图。
横轴表示输入(0至1.0的信号值)和纵轴表示输出(亮度值)。图示的曲线101是对应于γ值为2.2的γ2.2次方曲线。曲线表示典型SDR显示装置的I/O特性。
曲线101具有以下关系或在对应于横轴的输入x与对应于纵轴的输出y之间具有y＝x2.2的关系。
曲线101也称为2.2次方曲线并且是指示目前广泛使用的典型SDR显示装置(γ值＝2.2)的I/O特性的γ2.2次方曲线。
将参考图3描述作为到具有根据γ2.2次方曲线的显示特性的典型SDR显示装置的输出信号的γ校正信号。
如图3中示出的，将具有与图3所示的γ2.2次方曲线相反的特性的γ校正信号102输出到其中I/O特性为γ2.2次方曲线101的SDR显示单元，从而获得显示单元的输出103，其中显示单元的输出(亮度值和颜色值)与输入信号成线性。
以这种方式，通过使用γ校正信号进行显示单元输出，使得输入信号和输出信号(亮度值和颜色值)之间的对应关系是线性的，并且可以显示正确地表现输入图像的亮度和颜色的图像。
[2、对SDR显示单元的HDR图像输出处理的问题]
参考图3描述的处理是使用对γ2.2次方曲线生成的γ校正信号作为SDR显示单元的显示单元特性的示例性处理，在这种情况下，SDR显示单元上显示的SDR图像正确表现原始的输入SDR图像的亮度和颜色。
然而，具有动态范围比SDR图像更高的HDR图像具有与SDR图像的图像特性完全不同的特性。
将参考图4描述HDR图像和SDR图像的图像特性。
假定横轴为输入(信号值(0至1))且纵轴为输出(亮度(cd/m2))，图4所示的曲线图表示输入(信号值)和输出(亮度)之间的对应关系。
图4示出对应于SDR图像的图像特性(＝SDR显示装置的显示特性)的γ2.2次方曲线101和对应于HDR图像的图像特性(＝HDR显示装置的显示特性)的SMPTE ST 2084曲线120。
SMPTE ST 2084曲线120是HDR图像的代表性特性曲线，并且被定义为电影和电视工程师协会(SMPTE)标准。
另外，SMPTE ST 2084曲线称为感知量化(PQ)曲线。
PQ曲线(＝SMPTE ST 2084曲线)用于生成构成HDR图像的0.05至10000尼特的亮度范围内的动态范围的编码数据。具体地，根据依据人眼而定义为量化步骤曲线的PQ曲线(＝SMPTE ST 2084曲线120)，转换构成HDR图像的0.05至10000尼特的亮度范围内的动态范围，因此生成预定位(诸如12位)的色调内的图像信号。
如图4显然可见的，HDR图像的可显示亮度范围比SDR图像的可显示亮度范围更宽。即，实现了更高的动态范围。
然而，如图4所示，SDR图像的γ2.2次方曲线具有与HDR图像的SMPTE ST 2084曲线完全不同的特性。
下文中，如果增加HDR图像的内容，则通过参考图1描述的图像处理装置50中的图像信号处理单元51输入的图像引起针对SDR图像和HDR图像的两种情况。
即，图像处理装置50在显示单元53上显示由SDR图像信号或HDR图像信号制成的图像内容。
然而，许多用户装置中保有的显示装置实际上是不用于本情形的HDR图像的显示装置。即，实际上使用的用于SDR图像的许多SDR显示单元，不能显示对HDR图像定义的高动态范围图像。
在图像处理装置50中的显示单元53是用于SDR图像的SDR显示单元的情况下，如果图像处理装置50中的输入图像是SDR图像，则生成以上参考图2和图3描述的对应于γ2.2次方曲线的γ校正信号，从而在显示单元上输出正确表现原始SDR图像的亮度和颜色的图像。
然而，在输入HDR图像的情况下，该HDR图像具有比SDR图像更高的动态范围并且具有对应于在图4中示出的SMPTE ST 2084曲线的特性，即使执行类似于针对SDR图像的处理的处理，也不会生成参考图3描述的输入(信号)与输出(亮度和颜色)之间成线性关系的显示信号103。因此存在引起HDR图像的亮度和颜色没有再现并且图像质量劣化的问题。
[3、能够在SDR显示单元上显示HDR图像和SDR图像而不会劣化图像质量的配置]
下文将描述解决以上问题的配置，或能够在显示单元上显示HDR图像和SDR图像而不劣化图像质量的配置。
图1中示出的图像处理装置50需要在显示单元53上显示包括由HDR图像构成的内容和由SDR图像构成的内容的两种类型的内容。
下文将描述在图1中示出的图像处理装置50中的显示单元53是用于SDR图像的显示单元或是具有对应于以上参考图2和图3描述的γ2.2次方曲线的图像显示特性的SDR显示单元的配置中，能够显示HDR图像和SDR图像而图像质量不会大的劣化的配置。
图像处理装置50在显示单元(SDR显示单元)53上显示HDR图像和SDR图像，HDR图像和SDR图像的图像特性不同，如在图5中示出的。
另外，图5中的图像处理装置50中的图像信号处理单元51生成对应于以上参考图3描述的γ校正信号102的输出信号并将其输出至显示控制单元52。
在图像信号处理单元51输入的图像信号是SDR图像信号的情况下，生成图5(a)中示出的SDR图像信号并将其输出至显示控制单元52。
(a)中的SDR图像信号对应于用于SDR图像的γ校正信号。即，其为具有与图2至图4所示的γ2.2次方曲线相反的特性的(1/2.2)次方曲线。
假定横轴(输入)为x并且纵轴(输出)为y，图5中示出的SDR图像的特性曲线可以表示为：
y＝x(1/2.2)
另外，针对在显示单元上显示的亮度和颜色值而生成输入信号(x)。具体地，例如，输入信号对应于8至12位的信号值。此外，输出(y)对应于在显示单元上显示的亮度值和颜色值。
在到图像信号处理单元51的输入图像信号是HDR图像信号的情况下，图像信号处理单元51生成在图5(b)中示出的HDR图像信号并将其输出至显示控制单元52。
(b)中的HDR图像信号是具有与图4中示出的SMPTE ST 2084曲线(PQ曲线)120相反的特性的(PQ-1)曲线。
在输入图像信号是HDR图像信号的情况下，假设显示单元是能够输出HDR图像的HDR显示单元，图像信号处理单元51生成γ校正信号。即，生成图5(b)中示出的具有与图4中示出的SMPTE ST 2084曲线(PQ曲线)120相反的特性的(PQ-1)曲线作为γ校正信号并将其输出至显示控制单元52。
然而，图像处理装置50中的显示单元53是根据本实施方式的SDR显示单元。即，使用不用于显示具有高动态范围的HDR图像的SDR显示单元53。
将参考图6描述在输出图4(a)中示出的用于SDR图像的γ校正信号的情况下和在输出图4(b)中示出的用于HDR图像的γ校正信号的情况下在SDR显示单元53上显示的图像。
图6示出以下两个示例性图像信号。
(A)SDR显示单元的对SDR图像的显示单元的示例性输出信号
(B)SDR显示单元的对HDR图像的显示单元上的示例性输出信号
图6(A)是用于说明以上参考图3描述的处理或在SDR显示单元上显示SDR图像的处理的示图。
SDR显示单元53具有根据图6中示出的γ2.2次方曲线101的显示特性。
如图6(A)所示，具有与图6(A)中示出的γ2.2次方曲线相反的特性的γ校正信号102输入到具有由γ2.2次方曲线101表示的I/O特性的SDR显示单元53中，因此获得的显示单元的输出103具有显示单元53的线性输入(信号值)和输出(亮度)。
以这种方法，将适合于SDR显示单元的γ校正信号应用于SDR图像，并且因此再现I/O信号之间的线性关系，并且在SDR显示单元53上显示正确表现原始SDR图像的亮度和颜色的图像。
图6(B)是用于说明在SDR显示单元上显示HDR图像的处理的示图。
SDR显示单元53具有根据图6中示出的γ2.2次方曲线101的显示特性。
在显示HDR图像的情况下，图5(b)中示出的HDR图像信号输入到显示单元53中。如图6(B)所示，图6(B)中示出的用于HDR的γ校正信号122输入到具有由γ2.2次方曲线101表示的I/O特性的SDR显示单元53中。
图6(B)中示出的用于HDR的γ校正信号122是具有与图4中示出的SMPTE ST 2084曲线(PQ曲线)120相反的特性的(PQ-1)曲线。即使γ校正信号122输出至SDR显示单元53，不会再现信号与亮度之间的线性关系。
根据显示单元的具有图6(B)中示出的曲线的输出信号123，将图像输出至SDR显示单元53。
因此，输入(信号)与输出(亮度)之间的线性关系未得到保持，并且SDR显示单元53上无法正确表现原始HDR图像的亮度和颜色。
以这种方式，在图5中示出的图像处理装置50中，输入图像是SDR图像的情况下，通过应用了由图像信号处理单元51生成的SDR图像的γ校正信号的显示单元53的输出，能够显示具有正确表现的诸如亮度和颜色的色调的SDR图像可。
然而，在输入图像是HDR图像的情况下，如果由图像信号处理单元51生成的用于HDR图像的γ校正信号应用于显示单元53的输出，则显示未正确反映出原始HDR图像的亮度和颜色的图像。
为了解决问题，根据本公开的图像处理装置在要处理的图像是SDR图像的情况下与在要处理的图像是HDR图像的情况下之间，在显示控制单元52中执行不同的处理。下文将详细地描述处理。
[3-1、显示单元中用于处理SDR图像的输入信号生成处理]
将首先描述在图像处理装置50中要处理的图像是SDR图像的情况下在显示单元中的输入信号生成处理。
图7是用于说明图像处理装置50中的显示控制单元52中执行的SDR图像的处理的示图。
另外，假设显示单元53为用于显示SDR图像的显示单元，或具有对应于以上参考图2至图4描述的γ2.2次方曲线的图像显示特性的SDR显示单元53。
图像信号处理单元51解码例如作为来自广播台的接收数据或来自诸如蓝光(商标)光盘(BD)的信息记录介质的再现数据而输入的编码的图像信号，并将解码的图像信号输入显示控制单元52。
另外，图7示出输入到显示控制单元52中的解码图像信号的I/O特性作为I/O特性[S1]。
I/O特性[S1]是具有对应于以上参考图3描述的γ校正信号102的特性的信号。即，该信号为根据具有与γ2.2次方曲线相反的特性的(1/2.2)次方曲线的信号。
另外，假定假设x(输入)和y(输出)，则图7中示出的I/O特性[S1]成y＝x(1/2.2)的对应关系。
另外，输入对应于具有预定位长度的信号值和输出对应于显示单元上显示的亮度值或颜色值。
从图像信号处理单元51输入到显示控制单元52的数据是具有与图7中示出的I/O特性[S1]中的横轴上的x(输入)对应的预定位长度的信号值。
如图7中示出的，显示控制单元52具有颜色信号转换单元201、电平转换单元202、γ线性转换单元203、显示单元兼容色域转换单元204及线性γ转换单元205。
在各个处理单元中对具有与图7中示出的I/O特性[S1]中的横轴上的x(输入)对应的预定位的信号值执行处理。在处理中，图7中示出的I/O特性[S1]在图7中示出的I/O特性[S1]至[S6]中改变。
与具有I/O特性[S6]的信号的横轴上的x(输入)对应的信号值最后输入到显示单元53中。
下文将顺次描述显示控制单元52中的各个组件中的处理。
颜色信号转换单元201将从图像信号处理单元51输出的YCbCr信号转换为RGB信号。
另外，在颜色信号转换单元201的输出信号是YCbCr信号的情况下，处理是示例性的。
在颜色信号转换单元201的输出信号是RGB信号的情况下，省略颜色信号转换单元201中的处理。
将假设从图像信号处理单元51输出的信号是YCbCr信号来描述本实施方式。
另外，图像信号处理单元51将三个信号Y、Cb以及Cr输出至颜色信号转换单元201。
图像信号处理单元51将具有图7中示出的I/O特性[S1]的信号，或具有根据(1/2.2)次方曲线的I/O特性的三个图像信号(Y、CB、Cr)输出至颜色信号转换单元201。
另外，图7中示出的I/O特性[S1]是假设有x(输入)和y(输出)时的y＝x(1/2.2)的I/O特性。
颜色信号转换单元201将从图像信号处理单元51输出的YCbCr信号转换为RGB信号。
颜色信号转换单元201基于从图像信号处理单元51输出的YCbCr信号，生成三个颜色信号RGB并将其输出至电平转换单元202。
颜色信号转换单元201将具有图7中示出的I/O特性[S2]的信号或具有根据与I/O特性[S1]类似的(1/2.2)次方曲线的特性的三个图像信号(R、G、B)输出至电平转换单元202。
与I/O特性[S1]类似，图7中示出的I/O特性[S2]是假设有x(输入)和y(输出)时的y＝x(1/2.2)的I/O特性。
电平转换单元202对从颜色信号转换单元201输入的RGB信号执行电平转换处理。
例如，在能够对信号R、G、B中的每一个设定的像素值范围介于0与255之间的情况下，设置信号值为0至1.0并且输出至γ线性转换单元203，该信号值0至1.0是通过剪下以下低像素值区域和高像素值区域并且仅抽出中间区域获得的。
低像素值区域为0至15
高像素值区域为236至255
剪下处理(cutting processing)是指消除具有许多噪声的低像素值区域和接近饱和像素值的高像素值区域。
电平转换单元202将具有图7中示出的I/O特性[S3]的信号，或根据(1/2.2)次方曲线的三个图像信号(R、G、B)输出至γ线性转换单元203。
另外，与I/O特性[S1]和[S2]类似，图7中示出的I/O特性[S3]是假设有x(输入)和y(输出)时的y＝x(1/2.2)的I/O特性。
γ线性转换单元203对从电平转换单元202输入的RGB信号执行γ线性转换处理。
从电平转换单元202输入的RGB信号是根据图7中示出的I/O特性[S3]或(1/2.2)次方曲线的三个图像信号(R、G、B)。
γ线性转换单元203对根据(1/2.2)次方曲线的三个图像信号(R、G、B)执行(2.2次方)处理，并且生成具有成线性对应关系的I/O特性[S4]的信号(输入信号对应于x轴)。执行γ线性转换处理。
另外，图7中示出的I/O特性[S3]在假设有x(输入)和y(输出)时成y＝x(1/2.2)的对应关系，并且γ线性转换单元203对根据(1/2.2)次方曲线的三个图像信号(R、G、B)执行(2.2次方)处理。即，建立y＝(x(1/2.2))2.2。
通过计算处理，建立y＝x。
生成在x(输入)和y(输出)之间成线性关系的或具有I/O特性[S4]的信号(输入信号x对应于x轴)。
γ线性转换单元203在γ线性转换处理中生成具有图7中示出的I/O特性[S4]的信号。即，将I/O值彼此线性对应的三个图像信号(R、G、B)输出至显示单元兼容色域转换单元204。
另外，图7中示出的I/O特性[S4]假设有x(输入)和y(输出)时成y＝x的线性对应关系。
显示单元兼容色域转换单元204对从γ线性转换单元203输入的RGB信号执行色域转换处理。
色域转换处理是指将输入图像的色域转换为在显示单元53上可显示的色域。
例如，先前存储在存储器中的3×3矩阵作为显示单元53的转换矩阵进行应用，从而对颜色RGB中的每一个执行色域转换。
另外，利用色域转换，例如，原样保持了I/O特性的线性关系，或信号值与亮度的线性度。
显示单元兼容色域转换单元204在色域转换处理中生成具有图7中示出的I/O特性[S5]的信号。即，将I/O值彼此线性对应的三个图像信号(R、G、B)输出至线性γ转换单元205。
与I/O特性[S4]类似，图7中示出的I/O特性[S5]在假设有x(输入)和y(输出)时成y＝x的线性对应关系。
线性γ转换单元205对从显示单元兼容色域转换单元204输入的RGB信号执行线性γ转换处理。
从显示单元兼容色域转换单元204输入的RGB信号是具有图7中示出的I/O特性[S5]的信号，或输入和输出(亮度值和颜色值)之间成线性关系的三个图像信号(R、G、B)。
线性γ转换单元205对成线性关系的三个图像信号(R、G、B)执行(1/2.2)次方处理，并且执行线性γ转换处理以设定根据如在图7中的I/O特性[S6]中示出的(1/2.2)次方曲线的I/O特性。
图7中示出的I/O特性[S6]是假设有x(输入)和y(输出)时y＝x(1/2.2)的I/O特性。
线性γ转换单元205在线性γ转换处理中生成用于SDR显示单元53的γ校正信号。γ校正信号是类似于从图像处理单元51输入的γ校正信号的(1/2.2)次方曲线并且具有与作为SDR显示单元53的显示特性的2.2次方曲线相反的特性。
将参考图8描述SDR显示单元53上显示的示例性显示信号。图8是类似于上述图3的示图。
参考图7描述的处理是将具有由图7中示出的线性γ转换单元205生成的I/O特性[S6]的信号(信号对应于横轴(x))输入到具有以图8中示出的γ2.2次方曲线251表示的I/O特性的SDR显示单元53的处理。
I/O特性[S6]是特性与图8中示出的γ2.2次方曲线251相反的特性，或对应于γ校正信号252的特性。
以这种方式，将具有与γ2.2次方曲线相反的I/O特性[S6]的信号，或成(1/2.2)次方曲线的γ校正信号252输入到具有以γ2.2次方曲线251表示的I/O特性的SDR显示单元53中，因此获取显示单元的输出253，其中显示单元的诸如亮度值和颜色值的显示信号(输出)与输入信号成线性。
通过以这种方式使用γ校正信号执行显示单元输出，使得输入信号与输出信号(亮度值和颜色值)之间的线性关系得到保持，并且SDR显示单元上显示的SDR图像可以正确表达原始的输入SDR图像的亮度和颜色。
[3-2、显示单元中用于处理HDR图像的输入信号生成处理]
下文将描述在图像处理装置50中要处理的图像是HDR图像的情况下的显示单元中的输入信号生成处理。
图9是用于说明由图像处理装置50中的显示控制单元52执行的HDR图像的处理的示图。
另外，显示单元53为显示SDR图像的显示单元，或具有的图像显示特性对应于以上参考图2至图4描述的γ2.2次方曲线的SDR显示单元53。
图像信号处理单元51解码例如作为来自广播台的接收数据或来自诸如蓝光(商标)光盘(BD)的信息记录介质的再现数据而输入的编码的图像信号，并生成到显示控制单元52的输出信号。
输出信号具有图9中示出的I/O特性[H1]。
I/O特性[H1]是具有的特性与以上参考图4描述的SMPTE ST 2084曲线(PQ曲线)相反的信号。即，该信号为具有的用于HDR图像的特性取决于具有的I/O特性与PQ曲线相反的(PQ-1)曲线的信号。
类似于参考图7描述的显示控制单元52，图9中示出的显示控制单元52具有颜色信号转换单元201、电平转换单元202、γ线性转换单元203、显示单元兼容色域转换单元204及线性γ转换单元205。
图9中示出的显示控制单元52在要处理的信号是HDR图像信号的情况下和在要处理的信号是SDR图像信号的情况下之间执行不同的处理。
例如，图像处理装置50中的显示控制单元52基于添加到图像信号的元数据确定从图像信号处理单元51输入的图像信号是HDR图像信号还是SDR图像信号。处理形式基于确定结果而变化。
下文将详细描述输入图像是HDR图像情况下的处理。
颜色信号转换单元201将从图像信号处理单元51输出的YCbCr信号转换为RGB信号。
另外，类似于以上参考图7所述的，在颜色信号转换单元201的输出信号是YCbCr信号的情况下，处理是示例性的。
在颜色信号转换单元201的输出信号是RGB信号的情况下，省略颜色信号转换单元201中的处理。
将假设从图像信号处理单元51输出的信号是YCbCr信号来描述本实施方式。
另外，图像信号处理单元51将三个信号Y、Cb以及Cr输出至颜色信号转换单元201。
图像信号处理单元51将具有图9中示出的I/O特性[H1]的信号，或具有根据(PQ-1)曲线的I/O特性的三个图像信号(Y、CB、Cr)输出至颜色信号转换单元201。
另外，图9中示出的I/O特性[H1]是假设有x(输入)和y(输出)时，成根据以上参考图6描述的(PQ-1)曲线的xy对应关系的HDR图像特定特性。
即，其为特性与以上参考图4描述的SMPTE ST 2084曲线(PQ曲线)120相反的特性。
颜色信号转换单元201将从图像信号处理单元51输出的YCbCr信号转换为RGB信号。
颜色信号转换单元201基于从图像信号处理单元51输出的YCbCr信号生成三个颜色信号RGB并将其输出至电平转换单元202。
颜色信号转换单元201将具有图9中示出的I/O特性[H2]的信号，或具有根据(PQ-1)曲线的特性的三个图像信号(R、G、B)输出至电平转换单元202。
另外，类似于I/O特性[H1]，图9中示出的I/O特性[H2]是具有的特性与以上参考图4描述的SMPTE ST 2084曲线(PQ曲线)相反的信号。即，该信号为具有的HDR图像特定特性取决于I/O特性与PQ曲线相反的的(PQ-1)曲线的信号。
电平转换单元202对从颜色信号转换单元201输入的RGB信号执行电平转换处理。
例如，在能够对信号R、G、及B中的每一个设定的像素值范围介于0与255之间的情况下，设定0至1.0的信号值并且将其输出至γ线性转换单元203，0至1.0的信号值是通过剪下以下低像素值区域和高像素值区域并且仅抽出中间区域获得的。
低像素值区域0
高像素值区域255
剪下处理是指消除具有许多噪声的低像素值区域和接近饱和像素值的高像素值区域。顺便提及，低亮度区域和高亮度区域都设置为正确再现并且剪下区域在HDR图像中比在上述SDR图像中更窄。
电平转换单元202进一步执行将通过剪下低区域和高区域并且仅抽出中间区域而获得的0至1.0的信号值乘以预定增益值的增益控制，作为HDR图像特定处理。
具体地，执行0至1.0的信号值乘以增益值的增益调节处理：5.1027×Power(Luminance–0.207)。
另外，Luminance是显示单元的亮度或输入亮度。
在增益调节处理中，电平转换单元202生成具有图9中示出的I/O特性[H3]的信号，或具有根据(1/4.4)次方曲线的I/O特性的三个图像信号(R、G、B)，并将其输出至γ线性转换单元203。
增益值乘法处理作为将根据图9中示出的(PQ-1)曲线的I/O特性[H2]转换为根据(1/4.4)次方曲线的I/O特性[H3]的处理来执行。
γ线性转换单元203对从电平转换单元202输入的RGB信号执行γ线性转换处理。
从电平转换单元202输入的RGB信号是具有图9中示出的I/O特性[H3]或根据(1/4.4)次方曲线的I/O特性的三个图像信号(R、G、B)。
图9中示出的I/O特性[H3]在假设有x(输入)和y(输出)时成y＝x(1/4.4)的对应关系。
γ线性转换单元203对具有根据(1/4.4)次方曲线的I/O特性的三个图像信号(R、G、B)执行(2.2次方)处理，并且生成具有I/O特性[H4]的信号。
即，对HDR图像没有执行使I/O特性成线性关系的线性转换，而是执行将I/O特性从(1/4.4)次方曲线变为(1/2.2)次方曲线的处理。
另外，图9中示出的I/O特性[H3]假设有x(输入)和y(输出)时成y＝x(1/4.4)的对应关系，并且γ线性转换单元203对具有根据(1/4.4)次方曲线的特性的三个图像信号(R、G、B)执行(2.2次方)处理。即，y＝(x(1/4.4))2.2成立。
在计算处理中，y＝(x(1/2.2))成立。
生成了具有x(输入)和y(输出)的I/O特性[H4]的信号。即，生成了具有成根据(1/2.2)次方曲线的I/O值之间的对应关系的I/O特性[H4]的信号。
γ线性转换单元203在γ线性转换处理中生成具有图9中示出的I/O特性[S4]的信号。即，将I/O值之间的对应关系取决于(1/2.2)次方曲线的三个图像信号(R、G、B)输出至显示单元兼容色域转换单元204。
另外，图9中示出的I/O特性[H4]假设有x(输入)和y(输出)时成y＝(x(1/2.2))的对应关系。
显示单元兼容色域转换单元204对从γ线性转换单元203输入的RGB信号执行色域转换处理。
色域转换处理是指将输入图像的色域转换为在显示单元53上可显示的色域。
例如，先前存储在存储器中的3×3矩阵作为显示单元53的转换矩阵进行应用，从而对颜色RGB中的每一个执行色域转换。
另外，在色域转换中，I/O特性关系，诸如信号值与亮度之间的I/O特性保持原样。
显示单元兼容色域转换单元204在色域转换处理中生成具有图9中示出的I/O特性[H5]的信号。即，将I/O值之间的对应关系取决于(1/2.2)次方曲线的三个图像信号(R、G、B)输出至线性γ转换单元205。
与I/O特性[H4]类似，图9中示出的I/O特性[H5]假设x(输入)和y(输出)时成y＝(x(1/2.2))的对应关系。
在要处理的图像是HDR图像的情况下，线性γ转换单元205将输入信号原样输出至显示单元(SDR显示单元)53，没有任何处理。
如以上参考图7所述，在要处理的图像是SDR图像的情况下，执行将线性关系的I/O特性[S5]转换为根据(1/2.2)次方曲线的I/O特性[S6]的线性γ转换。
然而，在要处理的图像是HDR图像的情况下，线性γ转换单元205将输入信号原样输出至显示单元(SDR显示单元)53，无需任何处理。
从显示单元兼容色域转换单元204输入的RGB信号是具有的I/O特性[H5]如图9中所示的信号，或具有根据(1/2.2)次方曲线的I/O特性的三个图像信号(R、G、B)。
线性γ转换单元205将三个图像信号(R、G、B)原样输出至显示单元(SDR显示单元)53。
图9中示出的I/O特性[H6]在假设x(输入)和y(输出)时成y＝x(1/2.2)的对应关系。
从线性γ转换单元205输出至显示单元53的信号具有与用于SDR显示单元53的具有2.2的γ值的γ校正信号类似的特性。即，信号具有的I/O特性与用于SDR显示单元的γ校正信号类似，其为(1/2.2)次方曲线，并且具有与作为SDR显示单元53的显示特性的2.2次方曲线相反的特性。
将参考图10描述SDR显示单元53上显示的示例性显示信号。
在参考图9描述的处理中，将具有I/O特性[H6]的信号从图9中示出的线性γ转换单元205输入到具有由图10中示出的γ2.2次方曲线251表示的I/O特性的SDR显示单元53中。
I/O特性[H6]是与图10中示出的γ2.2次方曲线301相反的特性，或用于具有2.2的γ值的SDR显示装置的与根据(1/2.2)次方曲线的γ校正信号302对应的I/O特性。
以这种方式，将具有与γ2.2次方曲线相反的I/O特性[H6]或根据(1/2.2)次方曲线的特性的γ校正信号302输入具有由γ2.2次方曲线301表示的I/O特性的SDR显示单元53中。因此，获取显示单元的输出303，其中显示单元的显示信号(输出)，诸如亮度值和颜色值，与输入信号是线性的。
即，即使要处理的图像是HDR图像，应用根据本公开的的处理使得在SDR显示装置中可以获得显示单元的其中亮度值和颜色值与输入信号是线性的输出303，并且SDR显示单元上显示的HDR图像可以正确表达原始输入的HDR图像的亮度和颜色。
图9中的线性γ转换单元205输出的信号的I/O特性[H6]与图9中示出的I/O特性[H4]和[H5]类似。即，将图10中示出的γ线性转换单元203生成的信号设置为用于SDR显示单元53的γ校正信号或根据(1/2.2)次方曲线的I/O特性。
如可以从图9中示出的I/O特性[H1]至[H6]理解的，颜色信号转换单元201的输出信号具有根据类似于HDR图像的γ校正曲线的(PQ-1)曲线的I/O特性[H2]。
在电平转换单元202和γ线性转换单元203的随后处理中，将具有根据类似于HDR图像的γ校正曲线的(PQ-1)曲线的I/O特性[H2]的信号转换为根据具有类似于SDR图像的γ校正曲线的(1/2.2)次方曲线的I/O特性[H4]的信号。从而执行信号转换处理使具有线性对应关系的I/O特性的显示图像能够在SDR显示单元53上输出。
将再次描述电平转换单元202和γ线性转换单元203中的处理。
电平转换单元202执行将通过剪下低区域和高区域并且仅抽取中间区域而获得的0至1.0的信号值乘以预定增益值的增益控制，作为如上所述的HDR图像特定处理。
具体地，执行使0至1.0的信号值乘以增益值的增益调节处理：5.1027×Power(Luminance–0.207)。
另外，Luminance表示显示单元的亮度或输入亮度。
在增益调节处理中，电平转换单元202生成具有图9中示出的I/O特性[H3]的信号，或具有根据(1/4.4)次方曲线的I/O特性[H3]的信号，并将其输出至γ线性转换单元203。
γ线性转换单元203对从电平转换单元202输入的具有根据(1/4.4)次方曲线的I/O特性[H3]的信号执行(2.2次方)处理，并且生成具有根据(1/2.2)次方曲线的I/O特性[H4]的信号。
即，对HDR图像没有执行使I/O特性为线性关系的线性转换，而是执行将I/O特性从(1/4.4)次方曲线变为(1/2.2)次方曲线的处理。
图9中示出的I/O特性[H3]在假设x(输入)和y(输出)时成y＝x(1/4.4)的对应关系，并且γ线性转换单元203对具有根据(1/4.4)次方曲线的特性的信号执行(2.2次方)处理。即，y＝(x(1/4.4))2.2成立。
在计算处理中，y＝(x(1/2.2))成立。针对x(输入)和y(输出)，生成了具有I/O特性[H4]的信号。
γ线性转换单元203在γ线性转换处理中生成具有图9中示出的I/O特性[H4]的信号。即，生成了根据(1/2.2)次方曲线的I/O值之间的对应关系的信号。
在显示单元兼容色域转换单元204的随后处理中，I/O特性没有变化，并且另外的线性γ转换单元205在随后步骤中对HDR图像没有执行任何处理。
因此，将具有根据在电平转换单元202和γ线性转换单元203的处理中生成的(1/2.2)次方曲线的I/O特性[H6](与[H4]和[H5]类似的特性)的信号输入到显示单元(SDR显示单元)53中。
图9中示出的颜色信号转换单元201的输出信号具有根据类似于HDR图像的γ校正曲线的(PQ-1)曲线的I/O特性[H2]。
在电平转换单元202和γ线性转换单元203的随后处理中，将具有根据类似于HDR图像的γ校正曲线的(PQ-1)曲线的I/O特性[H2]的信号转换为具有根据类似于SDR图像的γ校正曲线的(1/2.2)次方曲线的I/O特性[H4]的信号。
将参考图11描述转换处理的含义。
图11示出对应于SDR显示单元的显示特性的γ2.2次方曲线301和具有与此相反特性的SDR图像的γ校正信号302。
此外，图11示出对应于HDR图像的图像特性的PQ曲线(SMPTE ST2084曲线)321和对应于HDR图像的γ校正曲线的PQ-1曲线322。
PQ-1曲线322具有的I/O特性对应于图9中的颜色信号转换单元201输出的信号的I/O特性[H2]。
此外，SDR图像的γ校正信号302具有的特性与图9中的γ线性转换单元203输出的信号的I/O特性[H4]类似。
即，电平转换单元202和γ线性转换单元203执行将对应于颜色信号转换单元201输出的信号的I/O特性[H2]的PQ-1曲线322转换为具有与SDR图像的γ校正信号302类似的I/O特性[H4]的信号的处理(图11中示出的箭头的信号转换处理)。
转换处理通过电平转换单元202中对信号值的增益调节和γ线性转换单元203中对信号值的2.2次方处理实现。
在处理中，即使在输入图像信号是HDR图像的情况下，可以生成具有的I/O特性取决于与SDR图像的γ校正曲线对应的(1/2.2)次方曲线的信号，并将该信号输入到SDR显示单元中。
作为处理的结果，可以显示线性I/O特性，并且可以输出几乎正确表现原始HDR图像的亮度和颜色的图像。
另外，已假设显示单元(SDR显示单元)53的γ值为2.2对上述实施方式进行说明，但是根据本公开的处理可应用至其他γ值(例如，2.4)的显示单元。
这种配置可以使得在电平转换单元202和γ线性转换单元203中的处理形式依据显示单元的γ值变化，从而生成与γ曲线相反特性的γ校正信号作为显示单元特性。
[4、显示控制单元的处理顺序]
下文将参考图12中示出的流程图描述根据本公开的图像处理装置中的显示控制单元52执行的处理顺序。
另外，图12中示出的流程中的处理作为参考图7和图9描述的显示控制单元的处理执行。
另外，例如，可以根据存储在图像处理装置中的存储器中的程序执行处理。在该情况下，在包括CPU等的具有程序执行功能的控制单元的控制下执行处理。
下文将顺次描述图12的流程中示出的每个步骤中的处理。
(步骤S101)
首先，显示控制单元52确定输入到显示控制单元52中的要处理的图像是HDR图像还是SDR图像。在图像确定过程中，参考针对输入图像所输入的属性信息(元数据)进行确定。可替代地，可以配置为使显示控制单元52对输入图像执行分析处理，从而进行确定。
在输入图像是SDR图像的情况下，执行步骤S102至S105中的处理。
另一方面，在输入图像是HDR图像的情况下，执行步骤S122至S124中的处理。
另外，在以下描述中省去图7和图9中示出的颜色信号转换单元201的处理。这是因为颜色信号转换单元201对SDR图像和HDR图像执行共同处理并且如果输入信号是RGB信号时，可以省去该处理。
将首先描述在输入图像是SDR图像的情况下的步骤S102至S105中的处理。
(步骤S102)
步骤S102中的处理是图7和图9中示出的电平转换单元202的处理。
在输入图像是SDR图像的情况下，电平转换单元202对SDR图像执行没有增益控制的电平转换。
如以上参考图7所述，执行设定通过剪下低像素值区域和高像素值区域并且仅抽出中间区域而获得的0至1.0的信号值的电平转换处理，并将设定的电平值输出至γ线性转换单元203。
图7中示出的电平转换单元202的处理中生成的信号具有图7中示出的I/O特性[S3]或根据(1/2.2)次方曲线的I/O特性。
(步骤S103)
步骤S103中的处理是图7和图9中示出的γ线性转换单元203的处理。
γ线性转换单元203在输入图像是SDR图像的情况下和输入图像是HDR图像的情况下执行类似处理。
γ线性转换单元203对具有根据(1/2.2)次方曲线的特性的信号执行(2.2次方)处理。
在输入图像是SDR图像的情况下，输入到γ线性转换单元203中的信号的I/O特性[S3]是根据图7中示出的(1/2.2)次方曲线的I/O特性。
γ线性转换单元203对具有根据(1/2.2)次方曲线的特性[S3]的信号执行(2.2次方)处理。
即，y＝(x(1/2.2))2.2成立。
在计算处理中，y＝x成立。
生成了x(输入)和y(输出)之间成线性关系或具有图7中示出的I/O特性[S4]的信号。
(步骤S104)
步骤S104中的处理是图7和图9中示出的显示单元兼容色域转换单元204的处理。
显示单元兼容色域转换单元204在输入图像是SDR图像的情况下和输入图像是HDR图像的情况下执行类似处理。
色域转换处理是指将输入图像的色域转换为在显示单元53上可显示的色域。
例如，先前存储在存储器中的3×3矩阵作为显示单元53的转换矩阵应用，从而对颜色RGB中的每一个执行色域转换。
另外，在色域转换中，I/O特性的线性关系，诸如信号值和亮度的线性度保持原样。
与I/O特性[S4]类似，图7中示出的I/O特性[S5]假设有x(输入)和y(输出)时成y＝x的线性对应关系。
(步骤S105)
步骤S105中的处理是图7和图9中示出的线性γ转换单元205的处理。
线性γ转换单元205仅在输入图像是SDR图像的情况下执行处理，在输入图像是HDR图像的情况下不执行处理，并将输入信号原样输出至显示单元53。
在输入图像是SDR图像的情况下，线性γ转换单元205对从显示单元兼容色域转换单元204输入的具有图7中示出的线性对应关系的I/O特性[S5]的信号执行(1/2.2)次方处理，并且对执行线性γ转换处理，使特性取决于如在图7中的I/O特性[S6]中示出的(1/2.2)次方曲线。
图7中示出的I/O特性[S6]是假设有x(输入)和y(输出)时的y＝x(1/2.2)的I/O特性。
线性γ转换单元205在线性γ转换处理中生成用于SDR显示单元53的γ校正信号。γ校正信号是(1/2.2)次方曲线并且具有与作为SDR显示单元53的显示特性的2.2次方曲线相反的特性。
(步骤S151)
最后，将通过线性γ转换单元205生成的具有I/O特性[S6]的信号输出至显示单元(SDR显示单元)53。
显示单元(SDR显示单元)53具有的显示特性对应于具有2.2的γ值的γ2.2次方曲线。将具有根据(1/2.2)次方曲线的I/O特性[S6]的信号输入到显示单元53中，从而执行显示处理。
在处理中，可以执行显示单元输出，使得显示单元的显示信号(输出)，诸如亮度值和颜色值与输入信号是线性的。
下文将描述步骤S101中在输入图像确定为HDR图像的情况下的处理，或步骤S122及后续步骤中的各处理。
(步骤S122)
步骤S122中的处理是图7和图9中示出的电平转换单元202的处理。
在输入图像是HDR图像的情况下，电平转换单元202对HDR图像执行具有增益控制的电平转换。
如以上参考图9所述，设定通过剪下低像素值区域和高像素值区域并且仅抽出中间区域而获得的0至1.0的信号值，并进一步将设定的电平值乘以预定增益值。
具体地，如上所述，执行使信号值0至1.0乘以增益值的增益调节处理增益值的增益调节处理：5.1027×Power(Luminance–0.207)。
另外，Luminance表示显示单元的亮度或输入亮度。
在增益调节处理中，电平转换单元202生成具有图9中示出的I/O特性[H3]的信号，或具有根据(1/4.4)次方曲线的I/O特性的信号，并将它们输出至γ线性转换单元203。
增益值的乘法是将根据图9中示出的(PQ-1)曲线的I/O特性[H2]转换为根据(1/4.4)次方曲线的I/O特性[H3]的处理。
(步骤S123)
步骤S123中的处理是图7和图9中示出的γ线性转换单元203的处理。
γ线性转换单元203在输入图像是SDR图像的情况下和输入图像是HDR图像的情况下执行类似处理。
γ线性转换单元203对具有根据(1/2.2)次方曲线的特性的信号执行(2.2次方)处理。
在输入图像是HDR图像的情况下，输入到γ线性转换单元203中的信号的I/O特性[H3]是图9中示出的根据(1/4.4)次方曲线的I/O特性。
γ线性转换单元203对具有根据(1/4.4)次方曲线的特性[H3]的信号执行(2.2次方)处理。
即，y＝(x(1/4.4))2.2成立。
在计算处理中，y＝(x(1/2.2))成立。
生成了具有x(输入)和y(输出)而言的I/O特性[H4]的信号。即，生成了具有的I/O值之间的对应关系取决于(1/2.2)次方曲线的I/O特性[H4]的信号。
(步骤S124)
步骤S124中的处理是图7和图9中示出的显示单元兼容色域转换单元204的处理。
显示单元兼容色域转换单元204在输入图像是SDR图像的情况下和输入图像是HDR图像的情况下执行类似处理。
色域转换处理是指将输入图像的色域转换为在显示单元53上可显示的色域。
例如，先前存储在存储器中的3×3矩阵作为显示单元53的转换矩阵应用，从而对颜色RGB中的每一个执行色域转换。
另外，色域转换中，I/O特性保持原样。即，生成了生成了具有的I/O值之间的对应关系取决于(1/2.2)次方曲线的I/O特性[H5]的信号，该特性类似于I/O特性[H4]。
在要处理的图像是HDR图像的情况下，省略图7和图9中示出的线性γ转换单元205的处理。
即，在要处理的图像是HDR图像的情况下，显示单元兼容色域转换单元204生成的信号原样输入到显示单元53中。
从图9中示出的线性γ转换单元205输出的信号的I/O特性[H6]与通过显示单元兼容色域转换单元204生成的信号的I/O特性[H5]相同，并且具有根据(1/2.2)次方曲线的I/O值之间的对应关系。
(步骤S151)
最后，将具有对应于显示单元兼容色域转换单元204的输出的I/O特性[H5](＝[H6])的信号输出至显示单元(SDR显示单元)53。
显示单元(SDR显示单元)53具有的显示特性对应于具有2.2的γ值的γ2.2次方曲线。将具有根据(1/2.2)次方曲线的I/O特性[H6]的信号输入到显示单元53中，从而执行显示处理。
在处理中，可以执行显示单元输出，使得显示单元的显示信号(输出)，诸如亮度值和颜色值与输入信号是线性的。
[5、图像处理装置的示例性配置]
下文将参考图13描述用于执行根据上述实施方式的处理的图像处理装置的示例性配置。
可以在各种类型的图像处理装置中执行根据上述实施方式的处理，并且下文将描述用于执行图像处理的图像处理装置的示例性硬件配置，诸如PC。
图13是示出了诸如PC的图像处理装置的示例性硬件配置的示图。
中央处理单元(CPU)501用作根据存储在只读存储器(ROM)502或存储单元508中的程序执行各种处理的数据处理单元。例如，执行根据上述实施方式描述的顺序中的处理。CPU 501执行的程序和数据存储在随机存取存储器(RAM)503中。CPU 501、ROM 502及RAM503经由总线504相互连接。
CPU 501经由总线504连接至I/O接口505，并且I/O接口505与由各种开关、键盘、鼠标、麦克风等配置的输入单元506连接，并且与由显示器、扬声器等配置的输出单元507连接。例如，CPU 501响应于从输入单元506输入的指令执行各种处理，并且将处理结果输出至输出单元507。
例如，连接至I/O接口505的存储单元508由硬盘等配置，并将由CPU501执行的程序和各项数据存储其中。通信单元509用作经由诸如互联网或局域网的网络的数据通信交换单元和广播波交换单元，并且与外部装置通信。
连接至I/O接口505的驱动器510驱动包括磁盘、光盘、磁光盘、或诸如存储卡的半导体存储器的可移动介质511，并记录或读取数据。
[6、本公开的配置的概要]
已经参考具体实施方式详细描述了根据本公开的实施方式。然而，显然，本领域技术人员可在不脱离本公开的要旨的情况下对实施方式进行修改或替换。即，本发明已以示例性形式公开并且不应以限制性的方式解读。应参考权利要求来确定本公开的精神。
此外，本说明书中公开的技术可以采用以下配置。
(1)一种图像处理装置，包括：
显示控制单元，用于输入高动态范围(HDR)图像或标准动态范围(SDR)图像的图像信号并生成到显示单元的输出信号，
其中，显示单元是具有用于SDR图像的γ值的SDR显示单元，并且
在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下，显示控制单元执行转换输入HDR图像信号的处理，并且生成符合相对于与SDR显示单元的I/O特性对应的γ曲线而具有相反的I/O特性的γ校正曲线的转换的HDR信号并将该信号输出至显示单元。
(2)根据(1)所述的图像处理装置，
其中，SDR图像的γ值是2.2，并且对应于SDR显示单元的I/O特性的γ曲线是2.2次方曲线，
γ校正曲线是具有的I/O特性与γ曲线相反的(1/2.2)次方曲线，并且
在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下，显示控制单元执行转换输入HDR图像信号的处理，并生成具有的I/O特性符合(1/2.2)次方曲线的转换的HDR信号并将该转换的HDR信号输出至显示单元。
(3)根据(1)或(2)所述的图像处理装置，
其中，在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下，显示控制单元输入具有与SMPTESTTS2084曲线(PQ曲线)的I/O特性相反的符合(PQ-1)曲线的I/O特性的HDR图像信号，并且执行信号转换处理。
(4)根据(1)至(3)的任一项所述的图像处理装置，
其中，所述显示控制单元包括：
电平转换单元，用于对输入到显示控制单元的信号执行电平转换处理；以及
γ线性转换单元，用于对电平转换单元的输出执行信号转换处理，
在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下，电平转换单元根据输入HDR图像信号的电平转换执行增益调节处理，并且
γ线性转换单元对增益调节后的HDR图像信号执行信号转换处理，并生成转换的HDR信号。
(5)根据(4)所述的图像处理装置，
其中，对应于SDR显示单元的I/O特性的γ曲线是2.2次方曲线，
γ校正曲线是具有的I/O特性与γ曲线相反的(1/2.2)次方曲线，
电平转换单元在增益调节处理中生成具有的I/O特性符合(1/4.4)次方曲线的HDR图像信号，并且
γ线性转换单元对增益调节后的HDR图像信号执行2.2次方处理，并且生成具有符合(1/2.2)次方曲线的I/O特性的转换的HDR信号。
(6)根据(4)或(5)所述的图像处理装置，
其中，显示控制单元进一步包括用于对来自γ线性转换单元的输出执行显示单元兼容色域转换处理的显示单元兼容色域转换单元。
(7)根据(6)所述的图像处理装置，
其中，显示控制单元进一步包括用于对来自显示单元兼容色域转换单元的输出执行信号转换处理的线性γ转换单元。
(8)根据(7)所述的图像处理装置，
其中，线性γ转换单元在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下不执行处理，并且仅在输入信号是SDR图像信号的情况下执行信号转换处理。
(9)根据(1)至(8)的任一项所述的图像处理装置，
其中，显示控制单元进一步包括用于对输入到显示控制单元的信号执行颜色信号转换处理的颜色信号转换单元。
(10)一种图像处理装置中执行的图像处理方法，
其中，图像处理装置包括用于输入高动态范围(HDR)图像或标准动态范围(SDR)图像的图像信号并生成到显示单元的输出信号的显示控制单元，
显示单元是具有SDR图像的γ值的SDR显示单元，并且
在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下，显示控制单元执行转换输入的HDR图像信号的处理，并且生成符合相对于与SDR显示单元的I/O特性对应的γ曲线而具有相反的I/O特性的γ校正曲线的转换的HDR信号并将该信号输出至显示单元。
(11)一种用于使图像处理装置执行图像处理的程序，
其中，图像处理装置包括用于输入高动态范围(HDR)图像或标准动态范围(SDR)图像的图像信号并生成到显示单元的输出信号的显示控制单元，
显示单元是具有用于SDR图像的γ值的SDR显示单元，并且
在输入到显示控制单元的信号是HDR图像信号的情况下，程序使显示控制单元执行转换输入的HDR图像信号的处理，并且生成符合相对于与SDR显示单元的I/O特性对应的γ曲线而具有相反的I/O特性的γ校正曲线的转换的HDR信号并将该信号输出至显示单元。
说明书中描述的一系列处理可通过硬件、软件或两者的组合配置来执行。在软件中执行处理的情况下，可以将记录处理顺序的程序安装在并入专用硬件的计算机的存储器中并执行，或程序可以安装在能够执行各种处理的通用计算机中并执行。例如，可以将该程序预先记录在记录介质中。程序可以从记录介质安装到计算机中，或另外，程序可以经由诸如局域网(LAN)和互联网的网络接收并且可以安装在诸如并入硬盘的记录介质中。
另外，说明书中描述的各种处理可以根据描述以时间序列执行，并且另外可以依据用于执行处理的装置的处理能力或根据需要并行执行。另外，本说明书中的系统表示装置的逻辑上集合的配置，并且每个配置中的装置不一定必须存在于相同的壳体中。
工业适用性
如上所述，利用根据本公开的一个实施方式的配置实现了能够在SDR显示装置上显示HDR图像并且图像质量不会劣化严重的装置和方法。
具体地，装置具有用于转换HDR图像信号并将输出信号生成到显示单元的显示控制单元。在输入HDR图像信号的情况下，显示控制单元执行输入的HDR图像信号转换处理，并且生成符合相对于与SDR显示单元的I/O特性对应的γ曲线而具有相反的I/O特性的γ校正曲线的转换的HDR信号并将该信号输出至显示单元。在对应于SDR显示单元的I/O特性的γ曲线是2.2次方曲线的情况下，显示控制单元执行输入的HDR图像信号转换处理，并且生成具有的的I/O特性符合(1/2.2)次方曲线的转换的HDR信号并将其输出至显示单元。
在根据本公开的处理中实现了能够在SDR显示装置上显示HDR图像并且图像质量不会劣化严重的装置和方法。
参考符号列表
50：图像处理装置
51：图像信号处理单元
52：显示控制单元
53：显示单元
201：颜色信号转换单元
202：电平转换单元
203：γ线性转换单元
204：显示单元兼容色域转换单元
205：线性γ转换单元
501：CPU
502：ROM
503：RAM
504：总线
505：输入/输出接口
506：输入单元
507：输出单元
508：存储单元
509：通信单元
510：驱动器
511：可移动介质

Claims (11)

1.一种图像处理装置，包括：
显示控制单元，用于输入针对高动态范围图像或标准动态范围图像的图像信号，并且生成到显示单元的输出信号，
其中，所述显示单元是具有针对标准动态范围图像的γ值的标准动态范围显示单元，并且
在到所述显示控制单元的输入信号是高动态范围图像信号的情况下，所述显示控制单元对输入的所述高动态范围图像信号执行转换处理，并且生成转换高动态范围信号，并且将所述转换高动态范围信号输出至所述显示单元，所述转换高动态范围信号符合相对于与所述标准动态范围显示单元的输入/输出特性对应的γ曲线而具有相反的输入/输出特性的γ校正曲线，使得输入到所述显示控制单元的图像信号与所述显示单元的输出信号之间的对应关系是线性的。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，
其中，针对标准动态范围图像的所述γ值是2.2，并且与所述标准动态范围显示单元的输入/输出特性对应的所述γ曲线是2.2次方曲线，
所述γ校正曲线是具有的输入/输出特性与所述γ曲线相反的1/2.2次方曲线，并且
在到所述显示控制单元的输入信号是高动态范围图像信号的情况下，所述显示控制单元对输入的所述高动态范围图像信号执行转换处理，并且生成具有的输入/输出特性符合所述1/2.2次方曲线的转换高动态范围信号，并且将所述转换高动态范围信号输出至所述显示单元。
3.根据权利要求1所述的图像处理装置，
其中，在到所述显示控制单元的输入信号是高动态范围图像信号的情况下，所述显示控制单元输入具有与SMPTE STTS 2084曲线，即PQ曲线的输入/输出特性相反的符合PQ-1曲线的输入/输出特性的所述高动态范围图像信号，并且执行信号转换处理。
4.根据权利要求1所述的图像处理装置，
其中，所述显示控制单元包括：
电平转换单元，用于对到所述显示控制单元的输入信号执行电平转换处理；以及
γ线性转换单元，用于对所述电平转换单元的输出执行信号转换处理，
在到所述显示控制单元的输入信号是高动态范围图像信号的情况下，所述电平转换单元根据输入的所述高动态范围图像信号的电平转换执行增益调节处理，并且
所述γ线性转换单元对增益调节后的高动态范围图像信号执行所述信号转换处理，并且生成所述转换高动态范围信号。
5.根据权利要求4所述的图像处理装置，
其中，与所述标准动态范围显示单元的输入/输出特性对应的所述γ曲线是2.2次方曲线，
所述γ校正曲线是具有的输入/输出特性与所述γ曲线相反的1/2.2次方曲线，
所述电平转换单元在所述增益调节处理中生成具有的输入/输出特性符合1/4.4次方曲线的高动态范围图像信号，并且
所述γ线性转换单元对所述增益调节后的高动态范围图像信号执行2.2次方处理，并且生成具有的输入/输出特性符合所述1/2.2次方曲线的转换高动态范围信号。
6.根据权利要求4所述的图像处理装置，
其中，所述显示控制单元进一步包括显示单元兼容色域转换单元，所述显示单元兼容色域转换单元用于对来自所述γ线性转换单元的输出执行显示单元兼容色域转换处理。
7.根据权利要求6所述的图像处理装置，
其中，所述显示控制单元进一步包括线性γ转换单元，所述线性γ转换单元用于对来自所述显示单元兼容色域转换单元的输出执行信号转换处理。
8.根据权利要求7所述的图像处理装置，
其中，所述线性γ转换单元在到所述显示控制单元的输入信号是高动态范围图像信号的情况下不执行处理，并且仅在输入信号是标准动态范围图像信号的情况下执行所述信号转换处理。
9.根据权利要求1所述的图像处理装置，
其中，所述显示控制单元进一步包括颜色信号转换单元，所述颜色信号转换单元用于对到所述显示控制单元的输入信号执行颜色信号转换处理。
10.一种图像处理装置中执行的图像处理方法，
其中，所述图像处理装置包括显示控制单元，所述显示控制单元用于输入针对高动态范围图像或标准动态范围图像的图像信号并且生成到显示单元的输出信号，
所述显示单元是具有针对标准动态范围图像的γ值的标准动态范围显示单元，并且
在到所述显示控制单元的输入信号是高动态范围图像信号的情况下，所述显示控制单元对输入的所述高动态范围图像信号执行转换处理，并且生成转换高动态范围信号，并且将所述转换高动态范围信号输出至所述显示单元，所述转换高动态范围信号符合相对于与所述标准动态范围显示单元的输入/输出特性对应的γ曲线而具有相反的输入/输出特性的γ校正曲线，使得输入到所述显示控制单元的图像信号与所述显示单元的输出信号之间的对应关系是线性的。
11.一种记录介质，存储有用于使图像处理装置执行图像处理的程序，
其中，所述图像处理装置包括显示控制单元，所述显示控制单元用于输入针对高动态范围图像或标准动态范围图像的图像信号并且生成到显示单元的输出信号，
所述显示单元是具有针对标准动态范围图像的γ值的标准动态范围显示单元，并且
在到所述显示控制单元的输入信号是高动态范围图像信号的情况下，所述程序使所述显示控制单元配置为：对输入的所述高动态范围图像信号执行转换处理，并且生成转换高动态范围信号，并且将所述转换高动态范围信号输出至所述显示单元，所述转换高动态范围信号符合相对于与所述标准动态范围显示单元的输入/输出特性对应的γ曲线而具有相反的输入/输出特性的γ校正曲线，使得输入到所述显示控制单元的图像信号与所述显示单元的输出信号之间的对应关系是线性的。
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