JP2009530977A - ダウンリンクデータチャネルのための色メタデータ - Google Patents

Abstract

本発明は、ダウンリンクデータチャネルのための色メタデータを決定し且つ提供する方法及びシステムを提供する。本発明に従って、色メタデータは、色域マッピングが送信ソースによって定められるように決定され、これにより、ダウンリンクデータチャネルのためのソースの彩度及びコントラストのレベルを保つ適応マッピンが可能となる。次いで、メタデータは、色管理のためにダウンリンクデータチャネルへ提供される。

Description

本発明は、概して、色管理（カラーマネージメント）に関し、より具体的には、改善された色域マッピング及び色管理を可能にするようダウンリンクデータチャネルのための色メタデータを決定及び提供することに関する。

色管理において、色空間は、デバイス依存（ＤＤ）の色空間及びデバイスに依存しない（ＤＩ）色空間として分けられる。デバイス依存の色空間は、一般的に、ＲＧＢ色空間及び（ＨＤＭＩ１．３のために２００５年にソニー（登録商標）によって提案された）ｘｖＹＣＣ色空間である。デバイス依存の色信号は、ディスプレイ装置に依存する再現色をもたらす。デバイスに依存しない色空間は、通常は、ＣＩＥ ＸＹＺ及びＣＩＥ Ｌ＊ａ＊ｂである。デバイスに依存しない色信号は、直接に再現色に対応する。所与のディスプレイ装置のための又は所与の画像コンテンツのためのＤＤ色信号及びＤＩ色信号の間の連関は、プロファイルによって定義される。

ＨＤＭＩソースをＨＤＭＩシンクへ接続する場合に、ソース及びシンクはプロファイルによって記述される。プロファイルの一部は色域である。色域は、所与のＨＤＭＩシンクディスプレイによって再現可能である又は所与のコンテンツに存在する、全ての色を記述する。色域は、色域境界記述子（ＧＢＤ；Gamut Boundary Description）によって記述され得る。所与の画像コンテンツがＨＤＭＩシンクの色域よりも大きいか又はそれとは異なる色域を有する場合に、目的とする色域の外側にある色は、しかるべく切り取られるか又は動かされる必要がある。この手順は、色域マッピング（ＧＭ；Gamut Mapping）と呼ばれている。コンテンツの色域は、ＨＤＭＩソースの色域により制限される。

本発明は、有利に、ダウンリンクデータチャネルのための色メタデータを決定し且つ提供する方法及びシステムを提供する。

本発明に従って、色メタデータは、色域マッピングが送信ソースによって定められるように決定され、これにより、ダウンリンクデータチャネルのためのソースの彩度及びコントラストのレベルを保つ適応マッピンが可能となる。次いで、メタデータは、色管理のためにダウンリンクデータチャネルへ提供される。

本発明の一実施例で、ソースのコンテンツの色域を保つようダウンリンクデータチャネルのための色メタデータを決定する方法は、前記ソースの色域により色空間域を定める段階と、このように定められた色空間域により色域マッピングを行う段階とを有する。

本発明の代替の実施例で、当該方法は、ｘｖＹＣＣ空間において前記色空間域を定める段階を有する。

本発明の様々な実施例で、色空間の定義は色域境界記述子を有し、前記色空間域を定めるようインデックス付きファセットセットが実施される。代替的に、規則的なサンプリングスキームが、前記色空間域を定めるよう用いられても良い。

本発明の教示は、添付の図面に関連して以下の詳細な記載を考慮することで、容易に理解され得る。

当然に、図面は、本発明の概念を表すためのものであって、必ずしも本発明を表す可能な構成のみを表しているわけではない。理解を容易にするよう、同一の参照番号が、必要に応じて、図面において共通する同一の要素を示すために使用されている。

本発明は、有利に、ダウンリンクデータチャネルのための色メタデータを決定し且つ提供する方法及びシステムを提供する。本発明は、主としてＨＤＭＩ ＴＭＤＳダウンリンクデータチャネルという脈絡の中で記載されるが、本発明の特定の実施例は、本発明の適用範囲を限定するよう扱われるべきではない。当業者によって明らかであり且つ本発明の教示によって知られるように、本発明の概念は、有利に、より広い色域マッピングを可能にするよう実質的に如何なるダウンリンクデータチャネルにも色メタデータを提供するために適用され得る。

更に、本発明は、主として特定の比色分析及び色空間インジケータの脈絡の中で記載されるが、本発明の特定の実施例は、本発明の適用範囲を限定するよう扱われるべきではない。当業者によって明らかであり且つ本発明の教示によって知られるように、本発明の概念は、有利に、既知又は未知のいずれであっても、実質的に如何なる比色分析及び色空間インジケータも用いて適用され得る。

本発明は、主としてＨＤＭＩ ＴＭＤＳダウンリンクデータチャネルのための色メタデータという脈絡の中で記載されるが、コンテンツ信号の比色分析が既に、使用される色空間によって定められているので、色管理の原理は、ここでは全く論じられない。

本発明の色メタデータに関する動機付けは、現在の色域マッピング方法の使用において、色が、ＨＤＭＩシンクの色域の外にあって、色域マッピングをされる必要があることである。しかし、ダウンリンクメタデータは、ＨＤＭＩシンクの自然の特性をカバーすることができない。加えて、本発明の色メタデータは、色域マッピングがＨＤＭＩシンクの特性に依存するために、色域マッピング処理をカバーすることができない。代わりに、本発明のダウンリンク色メタデータは、ＨＤＭＩソースの特性に対処する。

図１は、本発明の実施例が適用され得る色域マッピングシステム１００のハイレベルのブロック図を表す。より具体的には、図１に表されるように、元のメディアコンテンツ１０２は、本発明に従って、色メタデータ１０４とともに下流に伝えられる。メディアコンテンツ１０２、色メタデータ１０４及びディスプレイ１０６の特性は全て、色域マッピングのために使用される。本発明では、色域マッピング及びディスプレイ特性は扱われない。すなわち、色域マッピングは、科学文献（Morovic J．及びLuo M．Ｒ．著、「色域マッピングの原理：調査」、Journal of Imaging Science and Technology、４５／３、２３８〜２９０頁、２００１年）によって明らかにされているように、当該技術においてよく知られた話題である。

先に述べたように、シンクのプロファイルは、使用される色によって予め知られ、本発明のメタデータに含まれる必要がない。しかし、色空間によって定められる色域は、特に、幅広い色域空間の場合には、非常に大きくなりうる。使用される色空間の色域が画像コンテンツの色域よりもはるかに大きい場合には、色域マッピングはそれほど有効でないことがある。

図２（ａ）は、色空間域全体（大きい長方形）がＨＤＭＩシンク色域（三角形）の色域上にマッピングされ得る色域マッピングの先行技術の例を表す。このようなマッピングは、ＨＤＭＩシンクの色域よりも小さい色域（点線の楕円）を有する画像へと、色空間域よりも小さい色域（楕円）を有する画像コンテンツを圧縮する。しかし、このような色域マッピングを使用する場合に、画像は彩度及びコントラストを失い、シンクの性質は活用されない。

図２（ｂ）は、ＨＤＭＩシンクの色域の記述（「ソース色域」長方形）が色域マッピングを達成するために使用されるところの本発明の実施例に従う提案される色域マッピングアプローチを表す。図２（ｂ）の色域マッピングで、マッピングはそれほど強くなく、メディアコンテンツの色域はより良く保たれる。すなわち、本発明に従う送信されるＨＤＭＩソース色域によって定められる色域マッピングは、彩度及びコントラストを保ち且つシンクの性質を十分に活用する適応マッピングを可能にする。

本発明の一実施例で、本発明の色メタデータのためのシンク色域境界記述子の必要条件は、（１）高い正確さ、（２）簡潔な表現、並びに（３）高い処理速度及び低い処理の複雑性、を含む。

例えば、第１の必要条件は高い正確さである。この必要条件は、どのようにソース色域境界記述子（ＧＢＤ）が（ＨＤＭＩの適用範囲外で）計算されるのかと、（ＨＤＭＩの適用範囲内の）色空間精度とに依存する。ソースＧＢＤの計算のために、２つの場合が以下のように区別され得る。

１．ソースＧＢＤは任意にソース色域よりも大きい。→色再現はわずかに悪化しうるが、ＧＢＤ精度はそれほど重要でない。

２．ソースＧＢＤはソース色域に近い。→最良の色再現だが、ＧＢＤ精度は最大である必要がある。

シンクＧＢＤの計算がＨＤＭＩの適用範囲にないので、ＧＢＤ精度は高くなければならない。ＧＢＤの正確さは、信号の色空間の精度に関連付けられる必要がある。色域マッピングは信号に適用されるので、ＧＢＤ精度は常に、色空間精度よりも低いか又は等しくなりうる。ＧＢＤ精度は、信号色空間から独立した色空間の選択によって変調され得る。

本発明の色メタデータのためのシンク色域境界記述子の第２の必要条件は簡潔な表現である。これは、第１の必要条件とは逆相互関係にある。すなわち、簡潔な表現とは、一般に、データ圧縮の問題である。簡潔なＧＢＤは、ＨＤＭＩの適用範囲外にあるソース色域の形状に依存する。パラメータ表現は、未知数の原色を有し、未知の色調再現を伴い且つ未知の種類（加法、減法）であるソースがサンプルに含まれる場合には使用され得ない。色域は凸状でさえあり得ない。ソース色域の形状が知られていない場合には、ソースに適合した表現は使用され得ない。代わりに、例えば平滑化及び正則化のような一般条件が適用され得る。ソース色域が平坦である場合には、サンプリングスキームは有効である。ソース色域が左右対称（regular）である場合には、規則的なサンプリングでさえ使用され得る。

本発明の色メタデータのためのシンク色域境界記述子の第３の必要条件は、ＨＤＭＩシンクにおけるＧＢＤ処理の高速性及び低い複雑性である。ソースＧＢＤに対してサンプリングスキームを使用する場合に、最も簡単な処理は、ある程度まで規則的であるサンプルに関するものである。第２の必要条件が不規則なサンプリングに基づくより簡潔な表現を要求する場合に、サンプリング順序又はサンプル構成は、処理の速度を上げるために、サンプルに加えられ得る。今日のハードウェアが、例えば、線−面交差（line to surface intersections）のような幾何学演算に対応するので、本発明の一実施例に従って、可能な表現はインデックス付きファセットセットである。

ここで、本発明者は、より具体的な例が後に続く本発明に従ってダウンリンクデータチャネルにメタデータを提供する概念の一般的な例を表す。

すなわち、以下で記載される本発明の様々な実施例で、色ダウンリンクメタデータは、以下の比色分析の１つを使用する：
・ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１；
・ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９；
・ＣＩＥ ＸＹＺ。
更に、本発明の色ダウンリンクメタデータは、色空間インジケータによって示される４つの色空間のうちの１つを用いてＨＤＭＩソース色域を記述する：
・ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９；
・ＩＥＣ６１９６６−２−４−ＳＤ；
・ＩＥＣ６１９６６−２−４−ＨＤ；
・ＤＣＩ規格Ｖ５．１。

以下の表１は、本発明の色ダウンリンクメタデータの色空間を定めるための構成表の一般的な例を表す：

従って、色域境界記述子（ＧＢＤ）は、本発明に従って、デバイス依存（ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９−４、ＩＥＣ６１９６６−２−４）又はデバイス非依存（ＤＣＩ）のいずれか一方でありうる。

本発明の色符号化（色空間精度）は、選択された色空間に従って定義される。以下で記載される本発明の実施例と同様に、ＨＤＭＩ１．３の他のパートと一致するよう、色精度は：
・３×８ビット
・３×１０ビット
・３×１２ビット
のように定義され得る。

以下の表２は、本発明の色ダウンリンクメタデータの色精度を定めるための構成表の一般的な例を表す：

本発明の一実施例で、ＨＤＭＩソース色域は、表３に表されるような選択された色空間にあるインデックス付きファセットを用いて又は用いずに頂点の組によって記述される。表３は以下の通りである：

ＧＢＤメタデータのＧＡＭＵＴ＿ＶＥＲＴＩＣＥＳフィールド及びＧＡＭＵＴ＿ＦＡＣＥＴＳフィールドのサイズは、以下の式（１）：

に従って特徴付けられ得る。上記の式（１）で、

は、次に上位の整数に丸める演算を表す。さらに、式（１）で、“ｌｄ”は２を底とする対数を表す。メタデータブロックのサイズを制限するために、制約Ｓ＜Ｓ_ｍａｘがＮ_Ｖ及びＮ_Ｆの選択に適用され、一方、Ｓ_ｍａｘは搬送機構に依存する。本発明の典型的な用途では、Ｓ_ｍａｘのもっともらしい値は４０ＫＢである。

さらに、本発明の色ダウンリンクメタデータの様々な実施例で、フィールドは、同期のために少なくとも“メタデータパッケージの開始”及び“有効期間（例えば、タイムスタンプ、フレームリファレンス等）”を示すよう含まれる。

先に述べたように、本発明者は、三原色のメディアコンテンツのための本発明の実施例に従う色ダウンリンクメタデータの具体例を以下で与える。以下の例で、色域は、８ビット色符号化で（ＨＤＭＩ１．３のために２００５年にソニー（登録商標）によって提案された）ｘｖＹＣＣ空間において記述される。以下：

表４で表されるＧＢＤは、黒点、白点並びに赤、緑及び青の原色を含む。メタデータブロックの総体的なサイズは示される通りに１４４ビットである。

第２の例は、視認性の閾値において、ＧＤＢに関して以下に提示される。ＧＢＤはＣＩＥ Ｌ＊ａ＊ｂにおいて構成される。色域境界は、４％のＬ＊ａ＊ｂ空間における最大傾斜を有して平坦であるとする。さらに、視認性の閾値は、以下の式（２）：

に従って特徴付けられるとする。上記の条件を用いて、境界を表すサンプル間の距離はΔＥ＝２５よりも小さい必要があるという結論に達する。ＧＢＤは、Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊の夫々に関し［０，１１６］、［−２００，２００］、［−５００，５００］の制限を有する直方体（cuboid）に設定される。ΔＥ＝２５の距離を有するサンプルによってその直方体の表面を覆うために、Ｎ_Ｆ＝３０８０の三角形が必要とされ、Ｎ_Ｖ＝１５４０の頂点が必要とされる。１０ビットでＸＹＺ空間を選択すると、各頂点は３０ビットを要する。各ファセットは更なる３６ビットを要する。Ｎ_Ｖ＝１５４０を用いて、頂点は、１２ビットを用いてインデックスを付され得る。このように、このメタデータパケットの総体的なサイズは、以下の表５：

に表されるように１９．１ＫＢである。

メタデータは、別個のストリーム上のダウンリンクデータチャネルへ又は代替的に元のメディアコンテンツの一部として提供され得る。本発明の代替の実施例で、本発明の決定されるメタデータは、元のコンテンツの一部として又は別個のストリーム若しくは信号として、例えば光ディスク（例えば、ＤＶＤ。）のような記録媒体において、ダウンリンクデータチャネル又はデバイスによる使用のために提供され得る。

ダウンリンクデータチャネルのための色メタデータを決定し且つ提供するための方法及びシステムに関する好ましい実施形態を記載してきたが（この実施形態は限定ではなく説明を目的としている。）、変形及び改良が上記の教示を鑑みて当業者によって行われ得ることが知られる。従って、当然、変更は、開示される本発明の具体的な実施例において行われ得る。これは、添付の特許請求の範囲に挙げられている本発明の適用範囲及び精神の範囲内にある。上記は本発明の様々な実施例を対象とするが、本発明の他の及び更なる実施例が、その基本的な適用範囲を逸脱することなく想到され得る。このように、本発明の適切な適用範囲は、特許請求の範囲に従って決定されるべきである。

本発明の実施例が適用され得る色域マッピングシステムのハイレベルのブロック図を表す。 （ａ）は、色空間域全体（大きい長方形）がＨＤＭＩシンク色域（三角形）の色域上にマッピングされ得る色域マッピングの先行技術に従う例を表す。（ｂ）は、本発明の実施例に従う提案される色域マッピングアプローチを表す。

Claims (14)

1. ソースのコンテンツの色域を保つようダウンリンクデータチャネルのための色メタデータを決定する方法であって、
   前記ソースの色域により色空間域を定める段階と、
   前記定められた色空間域により色域マッピングを行う段階と
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記色空間域は、ｘｖＹＣＣ空間において定められる、請求項１記載の方法。
3. 前記コンテンツは三原色を有する、請求項１記載の方法。
4. 前記ソースの色域は平坦であり、前記色空間域を定めるようサンプリングスキームが実施される、請求項１記載の方法。
5. 前記ソースの色域は左右対称であり、前記色空間域を定めるようサンプリングスキームが実施される、請求項５記載の方法。
6. インデックス付きファセットセットは、前記色空間域を定めるよう実施される、請求項１記載の方法。
7. 前記色空間域の定義は、色域境界記述子を有する、請求項１記載の方法。
8. 前記色空間の正確さは、選択された色空間に従って定められる、請求項１記載の方法。
9. 前記色空間の正確さは、３×８ビット、３×１０ビット、及び３×１２ビットのうちの少なくとも１つによって定められる、請求項１記載の方法。
10. 前記ソースの色域は、選択された色域におけるインデックス付きファセットを伴う頂点の組によって定められる、請求項１記載の方法。
11. 前記色空間域の定義の色域頂点及び色域ファセットフィールドの大きさは、以下の式：
    

    

    に従って特徴付けられ、
    

    

    は、次に上位の整数に丸める演算を表し、ｌｄは、２を底とする対数を表す、請求項１０記載の方法。
12. 前記色空間域は、ＣＩＥ Ｌ＊ａ＊ｂ空間において定義される、請求項１記載の方法。
13. 前記色空間域の定義は、色域境界記述子を有する、請求項１記載の方法。
14. 前記色域境界記述子は直方体を有する、請求項１３記載の方法。

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