JP2016208499A - データ出力装置及びデータ出力方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1.背景]
従来の画像信号より輝度範囲が高い画像信号であるHDR(High Dynamic Range)信号は、HDR信号を格納したBlu−ray(登録商標、以下同様)ディスク等のパッケージメディア、放送、又はOTT(Over The Top)等の配信媒体経由で配信される。ここで、OTTとは、インターネット上で提供されるWebサイト、動画或いは音声などのコンテンツ或いはサービス、又はそれらを提供する事業者を意味する。配信されたHDR信号は、Blu−ray機器等により復号される。また、復号されたHDR信号は、HDR対応表示装置(TV、プロジェクタ、タブレット、又はスマートフォン等)に送られ、HDR対応表示装置によりHDR映像が再生される。
図2は、SDRとHDRのホームエンターテイメント用マスターを制作するフローと、配信媒体及び表示装置の関係を示す図である。
図3は、コンテンツに格納される輝度信号のコード値の決定方法、および、再生時にコード値から輝度値を復元するプロセスの説明図である。
図4は、HDRメタデータの例を示す図である。HDRメタデータは、映像信号の輝度範囲の変更(DR変換)に用いられる変換補助情報と、HDR制御情報とを含む。各情報は、例えばタイトル単位で設けられる静的HDRメタデータと、例えばフレーム単位で設けられる動的HDRメタデータとのいずれかである。また、静的HDRメタデータは、必須メタデータ(基本データ)と、選択メタデータ(拡張データ)とのいずれかに分類され、動的HDRメタデータは、選択メタデータに分類される。なお、各情報の詳細は後述する。
HDRコンテンツにおけるマスタリング時の特性を示すパラメータとしては、タイトル毎又はプレイリスト毎に固定である静的HDRメタデータと、シーン毎に可変である動的HDRメタデータとが存在する。ここで、タイトル及びプレイリストは、連続して再生される映像信号を示す情報である。以降、連続して再生される映像信号を連続再生単位と呼ぶ。
図7は、静的HDRメタデータの伝送方法を示す図であり、BDプレーヤ(Blu−ray機器)又はレコーダなどの再生装置においてHDMI(登録商標、以下同様)などの伝送プロトコルを通じて、表示装置にHDR信号を伝送する際の動作例を示すフローチャートである。
図8は、表示装置においてHDR信号を表示する際のHDRメタデータの処理方法の例を示すフローチャートである。まず、表示装置は、HDMIの制御情報から静的HDRメタデータを取得し(S411)、取得した静的HDRメタデータに基づき、HDR信号の表示方法を決定する(S412)。
図9は、BDプレーヤなどのHDR信号を出力するデータ出力装置400の構成を示すブロック図である。データ出力装置400に入力されるHDRメタデータは、HDR信号のマスタリング特性を示す特性データと、HDR信号をSDR信号に変換する、又は、HDR信号のダイナミックレンジを変換する際のトーンマッピング方法を示す変換補助データとを含む。これら2種類のメタデータは、図5及び図6において説明したように、静的HDRメタデータ、又は、動的HDRメタデータとして格納される。さらに、静的HDRメタデータは、コンテンツの管理情報及び、映像ストリーム内の少なくとも一方に格納される。
図10は、HDRメタデータを格納するSEIメッセージのデータ構造例を示す図である。図10に示すように、HDRメタデータ専用のSEIメッセージが定義されてもよい。つまり、メタデータは、メタデータ専用のメッセージに格納されてもよい。
図12は、HDRからSDRへの変換処理を実行するBlu−ray機器でのユーザーガイダンス表示方法を示す図である。
図13は、ディスク内に格納されたHDRからSDRへの変換処理実行時のユーザーガイダンスの表示方法を示す図である。
図14は、ディスク内に格納されたHDRからSDRへの変換処理実行時のユーザーガイダンスメニューの表示方法を示す図である。
図15は、ディスク内に格納されたHDRからSDRへの変換処理実行時の処理方法を選択可能なユーザーガイダンスメニューの表示方法を示す図である。
なお、放送においても同様のメッセージを表示することができる。例えば、HDR信号に対応していないTV又は再生装置は、データ放送のアプリケーションなどを用いて、放送番組がHDR信号であり、で視聴した場合には正しく表示できないことがある旨を示すメッセージを表示する。また、HDR信号に対応したTV又は再生装置は、当該メッセージを表示しなくてもよい。また、メッセージの属性を示すタグ値などにより、当該メッセージがHDR信号に対する警告メッセージであることが示される。HDR信号に対応したTV又は再生装置は、タグ値を参照してメッセージの表示が不要であることを判定する。
以上では、HDR信号のみが格納されたHDRディスクの再生動作について説明した。
図17は、デュアルディスクの再生動作を示すフローチャートである。
上述のように、表示装置が高解像度化及び高輝度範囲化されることで、表示装置の仕様に合わせた複数種別のBlu−ray Disc(以下、BDと記載する)を提供する。図18は、BDの種類を示す図である。図18に示されるように、以下では、解像度が第1解像度であり、輝度範囲が第1輝度範囲である映像信号が記録されたBDは、2K_SDR対応BDと記載する。解像度が第1解像度であり、輝度範囲が第1輝度範囲である映像信号は、BDにストリームとして格納される。このストリームは、2K_SDRストリームと記載する。2K_SDR対応BDは、従来のBDはである。
ここで、以上説明したような各BDについて、図20及び図21を用いて補足する。図20及び図21は、BDに記録されるデータ容量を示す図である。
LosslessAudio:0-2language(4.5mbps)
CompressedAudio:3-5language(1.5mbps)
この場合、必要なディスク容量の最大値(A)、中間値(B)、及び最小値(C)は、以下のようになる。
(B)(16+4.5*1+1.5*3)mbps*(150*60)s/8=28.1GB
(C)(14+4.5*0+1.5*3)mbps*(150*60)s/8=20.8GB
また、解像度が4Kのストリーム(4K_SDRストリーム及び4K_HDRストリーム)が、HEVCを用いて圧縮されている場合を例示している。Movielength、losslessAudio、CompressedAudioのビットレートは、下記のようになる。
LosslessAudio:0-2language(4.5mbps)
CompressedAudio:3-6language(1.5mbps)
この場合、必要なディスク容量の最大値(a)、中間値(b)、及び最小値(c)は、以下のようになる。
(b)(37+4.5*0+1.5*4)mbps*(150*60)s/8=48.4GB
(c)(35+4.5*0+1.5*3)mbps*(150*60)s/8=44.4GB
ここで、MPEG−4 AVCを用いて圧縮された2K_HDRストリームと、MPEG−4 AVCを用いて圧縮された2K_SDRストリームとの両方が記録されたデュアルストリームディスクに必要なディスク容量は、上記(A)+(A)、(B)+(B)、及び、(C)+(C)により求められる。具体的には、最大値77.6GB、中間値56.2GB、及び、最小値41.6GBとなる。
さらに、図21を用いて別の例について説明する。図21は、解像度が2Kのストリーム(2K_SDRストリーム及び2K_HDRストリーム)が、HEVCを用いて圧縮されている場合を例示している。Movielength、losslessAudio、CompressedAudioのビットレートは、下記のようになる。
LosslessAudio:0-2language(4.5mbps)
CompressedAudio:3-5language(1.5mbps)
この場合、必要なディスク容量の最大値(A)、中間値(B)、及び最小値(C)は、以下のようになる。
(β)(8+4.5*1+1.5*3)mbps*(150*60)s/8=19.1GB
(γ)(7+4.5*0+1.5*3)mbps*(150*60)s/8=12.9GB
ここで、HEVCを用いて圧縮された2K_HDRストリームと、HEVCを用いて圧縮された2K_SDRストリームとの両方が記録されたデュアルストリームディスクに必要なディスク容量は、上記(α)+(α)、(β)+(β)、及び、(γ)+(γ)により求められる。具体的には、最大値50.6GB、typ値38.2GB、及び、最小値25.8GBとなる。
BDには、より詳細にはビデオストリームと、グラフィックストリーム(実施の形態1のグラフィックスのストリーム)とが記録される。ここで、図22は、デュアルストリームディスクを含む各BDに対し、各ディスクに記録された、ビデオストリームとグラフィックストリームとの組み合わせの一例を示す図である。
図23は、デュアルストリームディスクを含む各BDに対し、各ディスクに記録された、ビデオストリームとグラフィックストリームとの組み合わせの別の例を示す図である。
図24は、デュアルストリームディスクを含む各BDに対し、各ディスクに記録された、ビデオストリームとグラフィックストリームとの組み合わせのさらに別の例を示す図である。
4K対応BDまたはHDR対応BDを再生するBlu−ray機器は、2K_SDR対応TV、2K_HDR対応TV、4K_SDR対応TV、及び、4K_HDR対応TVの4つのTVに対応する必要がある。具体的には、Blu−ray機器は、3組のHDMI/HDCP規格(HDMI1.4/HDCP1.4、HDMI2.0/HDCP2.1、HDMI2.1/HDCP2.2)をサポートする必要がある。
次に、疑似HDRの必要性について図25A〜図25Cを用いて説明する。
通常のSDRTVは入力信号が100nitであるが、視聴環境(暗い室:シネマモード、明るい部屋:ダイナミックモード等)に合わせて200nit以上の映像表現が可能な能力を持つ。しかし、SDRTVへの入力信号の輝度上限が100nitに決められていたため、その能力を直接つかうことはできなかった。
放送、Blu−ray等のパッケージメディア、OTT等のインターネット配信により送られてきたHDR信号を、HDR−疑似HDR変換処理を行うことで、疑似HDR信号に変換する。これにより、HDR信号を疑似HDR映像として既存のSDRTVで表示することが可能となる。
ここで、EOTFについて、図27Aおよび図27Bを用いて説明する。
図28は、実施の形態の変換装置および表示装置の構成を示すブロック図である。図29は、実施の形態の変換装置および表示装置により行われる変換方法および表示方法を示すフローチャートである。
変換装置100が行う変換方法について、図29を用いて説明する。なお、変換方法は、以下で説明するステップS101〜ステップS104を含む。
次に、ステップS102の第1輝度変換(HPL→DPL)の詳細について、図30Aを用いて説明する。図30Aは、第1輝度変換の一例について説明するための図である。
次に、ステップS103の第2輝度変換(DPL→100〔nit〕)の詳細について、図31を用いて説明する。図31は、第2輝度変換について説明するための図である。
次に、ステップS107の第3輝度変換(100→DPL〔nit〕)の詳細について、図32を用いて説明する。図32は、第3輝度変換について説明するための図である。
次に、ステップS105の表示設定の詳細について、図33を用いて説明する。図33は、表示設定の詳細な処理を示すフローチャートである。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態1にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
また、変換装置100の第1輝度変換(HPL→DPL)は例えば次の算式で変換する。
S2 = 2000/10000
M = 750/10000
a = 0.023
b = S1 − a*ln(S1) = 0.112105
つまり、第1輝度変換では、SDRの輝度値が、平均輝度値(CAL)と第1最大輝度値(CPL)との間である場合、自然対数を用いて、当該HDRの輝度値に対応するディスプレイ輝度値を決定する。
HDR映像のコンテンツピーク輝度やコンテンツ平均輝度等の情報を用いてHDR映像を変換することにより、コンテンツに応じて変換式を変えることができ、HDRの階調をなるべく保つように変換することが可能となる。また、暗すぎる、明るすぎるといった悪影響を抑制することができる。具体的には、HDR映像のコンテンツピーク輝度をディスプレイピーク輝度にマッピングすることにより、階調をなるべく保つようにしている。また、平均輝度付近以下の画素値を変えないことにより、全体的な明るさが変わらないようにしている。
以上、本開示の一つまたは複数の態様に係る再生方法および再生装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態なども、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
101 EOTF変換部
102 輝度変換部
103 逆輝度変換部
104 逆SDRのEOTF変換部
200 表示装置
201 表示設定部
202 SDRのEOTF変換部
203 輝度変換部
204 表示部
400 データ出力装置
401 ビデオ復号部
402 外部メタ取得部
403 HDRメタ解釈部
404 HDR制御情報生成部
405 DR変換部
406 HDMI出力部
Claims (2)
- データ出力装置であって、
映像ストリームを復号することで第1輝度範囲の第1映像信号を生成する復号部と、
前記第1映像信号の輝度範囲に関する第1メタデータを取得する取得部と、
前記第1メタデータを解釈することで、前記第1映像信号の輝度範囲を示す特性データと、前記第1映像信号の輝度範囲を変換するための変換補助データとを取得する解釈部と、
前記特性データを、所定の伝送プロトコルに従った制御情報に変換する制御情報生成部と、
前記変換補助データに基づいて、前記第1映像信号の輝度範囲を変換することで前記第1輝度範囲より狭い第2輝度範囲の第2映像信号を生成する変換部と、
前記制御情報と、前記第1映像信号及び前記第2映像信号の少なくとも一方とを前記伝送プロトコルで出力する出力部とを備え、
前記第1メタデータは、当該第1メタデータの種別を示すタイプ情報を含み、
前記解釈部は、
前記タイプ情報を用いて、前記データ出力装置が当該第1メタデータを解釈可能であるかを判定し、
前記データ出力装置が当該第1メタデータを解釈可能である場合、当該第1メタデータを解釈することで前記特性データ及び前記変換補助データを取得する
データ出力装置。 - データ出力装置が行うデータ出力方法であって、
映像ストリームを復号することで第1輝度範囲の第1映像信号を生成する復号ステップと、
前記第1映像信号の輝度範囲に関する第1メタデータを取得する取得ステップと、
前記第1メタデータを解釈することで、前記第1映像信号の輝度範囲を示す特性データと、前記第1映像信号の輝度範囲を変換するための変換補助データとを取得する解釈ステップと、
前記特性データを、所定の伝送プロトコルに従った制御情報に変換する制御情報生成ステップと、
前記変換補助データに基づいて、前記第1映像信号の輝度範囲を変換することで前記第1輝度範囲より狭い第2輝度範囲の第2映像信号を生成する変換ステップと、
前記制御情報と、前記第1映像信号及び前記第2映像信号の少なくとも一方とを前記伝送プロトコルで出力する出力ステップとを備え、
前記第1メタデータは、当該第1メタデータの種別を示すタイプ情報を含み、
前記解釈ステップは、
前記タイプ情報を用いて、前記データ出力装置が当該第1メタデータを解釈可能であるかを判定し、
前記データ出力装置が当該第1メタデータを解釈可能である場合、当該第1メタデータを解釈することで前記特性データ及び前記変換補助データを取得する
データ出力方法。
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