JP2017060094A - 映像符号化装置、映像符号化方法、及び映像符号化プログラム、並びに映像復号化装置、映像復号化方法、及び映像復号化プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】色域の異なる表示系で色情報を正確に表示することを可能にする映像の符号化及び復号化技術を提供する。【解決手段】ビットストリーム分離部２１０は、入力されたビットストリームを狭色域映像信号のデータと、狭色域映像信号の画素の色度を広色域映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率のデータとに分離する。映像信号復号化部２２０は狭色域の映像信号のデータを復号化する。彩度拡大倍率復号化部２３０は彩度拡大倍率のデータを復号化する。高域成分評価部２５０は、復号化された狭色域の映像信号の高域成分を評価し、高域成分の評価結果に応じて復号化された彩度拡大倍率を調整する。広色域回復処理部２６０は、復号化された狭色域映像信号及び調整された彩度拡大倍率に基づいて広色域映像信号を回復する。【選択図】図２

Description

本発明は、色空間の色域を変換した映像の符号化及び復号化技術に関する。

従来の一般的な映像システムは、国際標準規格であるＢＴ．７０９（ｓＲＧＢ（ｓｔａｎｄａｒｄ ＲＧＢ））規格の色の表示を行う前提で設計されている。これに対し、昨今の機器の性能の向上のため、色の表現範囲（以下「色域」と呼ぶ）が拡大する傾向にある。例えば、発光色の色純度の高いＬＥＤをバックライトとして用いた液晶パネルを用いた液晶表示装置やレーザー光源を用いたプロジェクタなどは従来と比較して、かなり広い色域を有している。

一方、この状況を受けて、規格面から広色域に対応したＡｄｏｂｅＲＧＢ（商標）のような色空間も提唱され使用されている。さらにスーパーハイビジョンの規格であるＢＴ．２０２０ではさらに大きな色域を有する表色系が設定されている。

色域が異なるシステム間のカラーデータの変換方法として、特許文献１及び特許文献２には広い色域で取得されている信号を狭い色域で表示する方法が記載されている。また、色域を広げる方法として、本発明者による特許文献３に記載された方法がある。

特開２０００−１６５６９２号公報 特開２００２−３５９７４８号公報 特開２０１４-９３６１７号公報

広色域で制作された画像を狭色域の表示系でそのまま表示すると、表色系の基準となる原色の彩度が狭色域のそれらより高いため、表示される画像は相対的に彩度の低いくすんだ色合いの見え方になってしまう。一方、特許文献１及び特許文献２に記載された方法のように広色域で制作された画像を狭色域の表示系に適合させる方法では、色情報の多くを棄却してしまうことになる。特許文献３に記載の方法は、狭色域から広色域への変換を行うものであるが、もともとの映像が広色域の情報を有するものではないため、全体の彩度を向上させることは可能であるが、現実のシーンの色情報を正しく再現することはできない。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、色空間の色域の異なる表示系でも映像の色情報を正確に表示可能なように互換性を確保して色域変換された映像の符号化及び復号化技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の映像符号化装置は、第一の色域の表示系用の入力映像を第二の色域の表示系用の出力映像に変換して符号化する映像符号化装置であって、第一の色域の映像信号を、第二の色域の映像信号と、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を前記第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率とに分離する分離処理部と、前記第二の色域の映像信号を符号化する映像信号符号化部と、前記彩度拡大倍率を符号化する彩度拡大倍率符号化部と、符号化された前記第二の色域の映像信号と符号化された前記彩度拡大倍率をビットストリームに統合するビットストリーム統合部とを含む。

本発明の別の態様は、映像復号化装置である。この装置は、第二の色域の表示系用の入力映像が符号化されたビットストリームから第一の色域の表示系用の出力映像を復号化する映像復号化装置であって、入力されたビットストリームを第二の色域の映像信号のデータと、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率のデータとに分離するビットストリーム分離部と、前記第二の色域の映像信号のデータを復号化する復号化部と、前記彩度拡大倍率のデータを復号化する復号化部と、復号化された前記第二の色域の映像信号の高域成分を評価し、前記高域成分の評価結果に応じて復号化された前記彩度拡大倍率を調整する高域成分評価部と、復号化された前記第二の色域の映像信号及び調整された前記彩度拡大倍率に基づいて前記第一の色域の映像信号を回復する回復処理部とを含む。

本発明のさらに別の態様は、映像符号化方法である。この方法は、第一の色域の表示系用の入力映像を第二の色域の表示系用の出力映像に変換して符号化する映像符号化方法であって、第一の色域の映像信号を、第二の色域の映像信号と、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を前記第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率とに分離するステップと、前記第二の色域の映像信号を符号化するステップと、前記彩度拡大倍率を符号化するステップと、符号化された前記第二の色域の映像信号と符号化された前記彩度拡大倍率をビットストリームに統合するステップとを含む。

本発明のさらに別の態様は、映像復号化方法である。この方法は、第二の色域の表示系用の入力映像が符号化されたビットストリームから第一の色域の表示系用の出力映像を復号化する映像復号化方法であって、入力されたビットストリームを第二の色域の映像信号のデータと、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率のデータとに分離するステップと、前記第二の色域の映像信号のデータを復号化するステップと、前記彩度拡大倍率のデータを復号化するステップと、復号化された前記第二の色域の映像信号の高域成分を評価し、前記高域成分の評価結果に応じて復号化された前記彩度拡大倍率を調整するステップと、復号化された前記第二の色域の映像信号及び調整された前記彩度拡大倍率に基づいて前記第一の色域の映像信号を回復するステップとを含む。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、色空間の色域の異なる表示系でも映像の色情報を正確に表示可能なように互換性を確保して色域変換された映像を符号化及び復号化することができる。

本実施の形態に係る映像符号化装置の構成図である。 本実施の形態に係る映像復号化装置の構成図である。 図１の映像符号化装置による動画符号化処理の手順を示すフローチャートである。 図２の映像復号化装置による動画復号化処理の手順を示すフローチャートである。 図１の狭色域信号・彩度拡大倍率分離処理部の構成図である。 図２の広色域回復処理部の構成図である。 図５の狭色域信号・彩度拡大倍率分離処理部による分離処理の手順を示すフローチャートである。 図６の広色域回復処理部による回復処理の手順を示すフローチャートである。

図１は、本実施の形態に係る映像符号化装置１００の構成図である。図３は、図１の映像符号化装置１００による動画符号化処理の手順を示すフローチャートである。以下、これらの図を参照しながら、映像符号化装置１００の構成と動作を説明する。

狭色域信号・彩度拡大倍率分離処理部１１０は、広色域ＲＧＢ映像信号を受け取り、入力された広色域ＲＧＢ画像を狭色域ＲＧＢ画像と彩度拡大倍率αとに分離した形式に変換する処理を行う（Ｓ１０）。この変換処理の詳細については後述する。

狭色域信号・彩度拡大倍率分離処理部１１０は、変換後の狭色域ＲＧＢ信号をＭＰＥＧなどの動画符号化方式で符号化するためにＲＧＢ−ＹＰｂＰｒ変換部１２０に供給し、彩度拡大倍率αを彩度拡大倍率符号化部１４０に供給する。

ＲＧＢ−ＹＰｂＰｒ変換部１２０は、入力された画像のＲＧＢをＹ色差に変換する（Ｓ１２）。この変換は一般的な色空間変換マトリクスによるものであり、色差信号の間引きなども含まれる。ＲＧＢ−ＹＰｂＰｒ変換部１２０は変換後のＹＰｂＰｒ信号を映像信号符号化部１３０に供給する。

映像信号符号化部１３０はＹＰｂＰｒ信号を動画符号化し、符号化された画像データをビットストリーム統合部１５０に与える（Ｓ１４）。ＭＰＥＧ方式であれば離散コサイン変換（ＤＣＴ）および動き予測・動き補償の技術が利用される。

彩度拡大倍率符号化部１４０は、彩度拡大倍率αを動画符号化し、符号化されたアルファデータをビットストリーム統合部１５０に与える（Ｓ１６）。ここではＭＰＥＧ４で議論された多値形状符号化（gray scale shape coding）で用いられるアルファチャネルを有する符号化を想定し、彩度拡大倍率αをアルファチャネルに格納して、動画符号化する。

ビットストリーム統合部１５０は、符号化された狭色域画像データと符号化された彩度拡大倍率とを統合し、ビットストリームとして出力する（Ｓ１８）。これは前述のようにアルファチャネルを有する符号化方式の場合はその方式を用いてビットストリームに統合される。

図２は、本実施の形態に係る映像復号化装置２００の構成図である。図４は、図２の映像復号化装置２００による動画復号化処理の手順を示すフローチャートである。以下、図２の機能構成図と図４のフローチャートを参照しながら、映像復号化装置２００の構成と動作を説明する。

ビットストリーム分離部２１０は、映像符号化装置１００により符号化されたビットストリームを受け取り、入力されたビットストリームを狭色域ＲＧＢ信号のデータと、彩度拡大倍率αのデータとに分離する（Ｓ２０）。ビットストリーム分離部２１０は、狭色域ＲＧＢ信号のデータを映像信号復号化部２２０に供給し、彩度拡大倍率αのデータを彩度拡大倍率復号化部２３０に供給する。

映像信号復号化部２２０は、狭色域ＲＧＢ信号のデータを復号化し、復号化された狭色域ＲＧＢ信号のデータをＹＰｂＰｒ−ＲＧＢ変換部２４０と高域成分評価部２５０に供給する（Ｓ２２）。彩度拡大倍率復号化部２３０は、彩度拡大倍率αのデータを復号化し、復号化された彩度拡大倍率αのデータを高域成分評価部２５０に供給する（Ｓ２６）。

ＹＰｂＰｒ−ＲＧＢ変換部２４０は、復号化された狭色域ＲＧＢ信号のデータ（ＹＰｂＰｒ信号）をＹＰｂＰｒからＲＧＢに変換し、狭色域ＲＧＢ信号を復元する（Ｓ２４）。この変換は一般的な色空間変換マトリクスによるものであり、色差信号の補間なども含まれる。ＹＰｂＰｒ−ＲＧＢ変換部２４０は、復元された狭色域ＲＧＢ信号をそのまま出力する一方、復元された狭色域ＲＧＢ信号を広色域回復処理部２６０に供給する。

高域成分評価部２５０は、復号化された狭色域ＲＧＢ信号についてのデータ（ＹＰｂＰｒ信号）と復号化された彩度拡大倍率αのデータを受け取り、狭色域ＲＧＢ信号についてのデータ（ＹＰｂＰｒ信号）の輝度Ｙについて高域成分の有無を判定する（Ｓ２８）。この判定は対象画素の輝度Ｙと隣接８画素の輝度の差の絶対値の総和を閾値と比較することにより行う。たとえば、８ビットで色を表現する場合、上記の差の絶対値の総和が３０程度以上の場合、高域成分ありと判定する。輝度Ｙに高域成分ありの場合（Ｓ２８のＹ）、色域拡大処理が行なわれないように彩度拡大倍率α＝１と設定する（Ｓ３０）。輝度Ｙに高域成分なしの場合（Ｓ２８のＮ）、色域拡大処理が行なうために復号化された彩度拡大倍率αのデータを使用する（Ｓ３２）。この場合、アルファチャネルの画素値を、後述のように、Ａ＝α＊１４０−１００とした場合はα＝（Ａ＋１００）／１４０とする。

広色域回復処理部２６０は、ＹＰｂＰｒ−ＲＧＢ変換部２４０から復元された狭色域ＲＧＢ信号を受け取り、高域成分評価部２５０から高域成分の有無に応じて設定された彩度拡大倍率αを受け取り、彩度拡大倍率αに基づいて狭色域ＲＧＢ信号を広色域に変換して広色域ＲＧＢ信号を復元する処理を行う（Ｓ３４）。この広色域回復処理の詳細については後述する。

ここで画像に高域成分ありの場合に色域拡大処理は行なわない理由を説明する。アルファチャネルに格納されたデータは、一般的な映像信号と比較して、特に輪郭部などにおいて、周辺画素やフレーム間の相関性が低い場合が多く、一般的な映像信号と同程度のレートで符号化を行った場合、ブロックノイズ、モスキートノイズ、エイリアシングなどが発生する確率が高い。このように高域成分のために品質が劣化した信号に対して色域拡大処理を行うとエラーが目立つ可能性が高いため、高域成分が含まれる画素に対しては色域拡大処理を抑制するようにした。

図５は、図１の狭色域信号・彩度拡大倍率分離処理部１１０の構成図である。図７は、図５の狭色域信号・彩度拡大倍率分離処理部１１０による分離処理の手順を示すフローチャートである。以下、これらの図を参照しながら、狭色域信号・彩度拡大倍率分離処理部１１０の構成と動作を説明する。

狭色域表色系明度・彩度・色相計算部１０は、予め０〜１００に明度Ｌ＊について、狭色域の外周の明度・彩度・色相を計算して、狭色域の外周の彩度を、明度及び色相に対する関数として生成する処理を行う（Ｓ４０）。この関数は狭色域の外周の彩度を明度及び色相に対応づけたルックアップテーブル（ＬＵＴ）として構成することができる。具体的には以下のように計算する。

狭色域側すなわちここではＢＴ．７０９のＣＩＥ ｘｙ色度図上のＲ点（０．６４０，０．３３０）、Ｇ点（０．３００，０．６００）、Ｂ点（０．１５０，０．０６０）の色域の３角形の各辺につき、まず直線の方程式を求め、さらに例えば１０００分割程度の分割を行い、各点のｘｙ座標について色度ａ＊、ｂ＊を導出し、色相ｈを求める。Ｙについては後述の式（１４），（１７）で導出して、他は下記式（１），（２），（３），（５）〜（８）により計算する。
ｚ＝１−ｘ−ｙ …（１）
Ｘ＝ｘ＊ｙ／Ｙ …（２）
Ｚ＝ｚ＊ｙ／Ｙ…（３）
Ｌ＊＝１１６ｆ（Ｙ／Ｙｎ）−１６ …（４）
ａ＊＝５００［ｆ（Ｘ／Ｘｎ）−ｆ（Ｙ／Ｙｎ）］ …（５）
ｂ＊＝２００［ｆ（Ｙ／Ｙｎ）−ｆ（Ｚ／Ｚｎ）］ …（６）
ｆ（ｔ）＝ｔ＾（１／３） （ｔ＞（６／２９）＾３＝０．００８８５６の場合） …（７）
ｆ（ｔ）＝［（２９／３）＾３ｔ＋１６］／１１６ （その他の場合） …（８）
但しＤ６５光源下ではＸｎ＝９５．０４５，Ｙｎ＝１００，Ｚｎ＝１０８．８９２

上で求めた１０００点程度のデータについて、
ｈ’＝ａｔａｎ（ｂ＊／ａ＊） …（９）
により位相すなわち色相ｈ’を計算しこれを度数換算したものを色相ｈとして、色相ｈが最も整数に近い場合の明度Ｌ＊、色度ａ＊、ｂ＊を配列に組み込む。全辺を一周することで、明度０〜１００・色相０°〜３６０°の明度Ｌ＊、色度ａ＊、ｂ＊のルックアップテーブルが得られる。なお、ここでａｔａｎは逆タンジェントを意味する。

色空間変換部１２は、広色域ＲＧＢ映像の入力を受け付ける（Ｓ４２）。たとえばＢＴ．２０２０色域相当の広色域ＲＧＢ映像が入力される。色空間変換部１２は、入力されたＲＧＢ色空間の映像をＬ＊ａ＊ｂ＊色空間の映像に変換して、各画素の明度及び色度を算出する。色空間変換部１２は、ＲＧＢ−リニアＲＧＢ変換部、リニアＲＧＢ−ＣＩＥ ＸＹＺ変換部、及びＣＩＥ ＸＹＺ−Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部を含み、ＲＧＢからリニアＲＧＢへ、リニアＲＧＢからＣＩＥ ＸＹＺへ、ＣＩＥ ＸＹＺからＬ＊ａ＊ｂ＊へ、広色域ＲＧＢ映像の色空間を変換する。以下、ラスタースキャンで画素単位に処理が行われるものとする。

ＲＧＢ−リニアＲＧＢ変換部は、一般的な正規化と逆ガンマ変換により、入力映像に対してＲＧＢからリニアＲＧＢへ色空間を変換する（Ｓ４４）。

リニアＲＧＢ−ＣＩＥ ＸＹＺ変換部は、たとえばＤ６５光源下のＢＴ．２０２０の場合、次式の変換が行われる（Ｓ４６）。
Ｘ＝１００＊（０．６３７０＊Ｒ＋０．１４４６＊Ｇ＋０．１６８９＊Ｂ） …（１０）
Ｙ＝１００＊（０．２６２７＊Ｒ＋０．６７８０＊Ｇ＋０．０５９３＊Ｂ） …（１１）
Ｚ＝１００＊（０．００００＊Ｒ＋０．０２８１＊Ｇ＋１．０６１０＊Ｂ） …（１２）

ＣＩＥ ＸＹＺ−Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部は、前述の式（４）〜（８）を用いて明度Ｌ＊、色度ａ＊、ｂ＊を計算する（Ｓ４８）。

色相・彩度計算部１４は、色空間変換部１２により最終的に導出された色度ａ＊、ｂ＊から度数換算された色相ｈと彩度Ｃ＊を計算する（Ｓ５０）。色相ｈは前述の式（９）により計算し度数換算して求める。彩度Ｃ＊は次式のように色度ａ＊、ｂ＊を成分とするベクトルの長さによって計算される。
Ｃ＊＝ｓｑｒｔ（ａ＊＾２＋ｂ＊＾２） …（１３）

彩度比較部１６は、上で求めた映像信号の画素の彩度に対して、狭色域表色系明度・彩度・色相計算部１０により生成されたＬＵＴ上で映像信号の画素と明度・色相を同じくする彩度を取得し（Ｓ５２）、映像信号の画素の彩度ＣａとＬＵＴ上の彩度Ｃｂとを比較する（Ｓ５４）。

彩度拡大倍率決定部１８は、以下のように、映像信号の彩度ＣａがＬＵＴの彩度Ｃｂより大きい場合、彩度拡大倍率αを映像信号の彩度ＣａとＬＵＴの彩度Ｃｂの比とし（Ｓ５６）、その他の場合はα＝１とする（Ｓ５８）。
ｉｆ（Ｃａ＞Ｃｂ） α＝Ｃａ／Ｃｂ；
ｅｌｓｅ α＝１．０；

彩度拡大倍率決定部１８は、このようにして決定された彩度拡大倍率αを出力するとともに、彩度拡大倍率αを色度除算部２０に供給する。

彩度拡大倍率決定部１８がこのように彩度拡大倍率αを決定することの意義を説明する。Ｃａ＞Ｃｂの場合は入力された映像信号の色域は狭色域を超えることから、後述のように色域の縮小処理を行い、そうでない場合は入力された映像信号が狭色域内の信号レベルであることから、色域の縮小処理をすることなくそのまま利用する。彩度拡大倍率αのデータは狭色域表色系がＢＴ．７０９、広色域表色系がＢＴ．２０２０の場合、一般的に２．４程度が上限であり、また下限は拡大を行わない１．０であることから、Ａ＝α＊１４０−１００の値を３２ビットのビットマップにおいて８ビットのアルファチャネルに格納すればよい。

色度除算部２０は、色度ａ＊及びｂ＊を彩度拡大倍率αで除算することにより、入力映像の色域を縮小する（Ｓ６０）。

色空間逆変換部２２は、色度除算部２０により彩度拡大倍率αに応じて色域の縮小処理がなされた映像に対して、色空間変換部１２の色空間の変換とは逆の変換を施すことで、狭色域ＲＧＢ映像を生成して出力する。色空間逆変換部２２は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間の映像を元のＲＧＢ色空間の映像に逆変換する。色空間変換部１２は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊−ＣＩＥ ＸＹＺ変換部、ＣＩＥ ＸＹＺ−リニアＲＧＢ変換部、及びリニアＲＧＢ−ＲＧＢ変換部を含み、Ｌ＊ａ＊ｂ＊からＣＩＥ ＸＹＺへ、ＣＩＥ ＸＹＺからリニアＲＧＢへ、リニアＲＧＢからＲＧＢへ、色域の縮小処理がなされた映像の色空間を変換する。

Ｌ＊ａ＊ｂ＊−ＣＩＥ ＸＹＺ変換部は、式（１４）〜（１９）により、Ｌ＊ａ＊ｂ＊からＣＩＥ ＸＹＺ変換へ色空間を変換する（Ｓ６２）。
Ｙ＝ｆｙ＾３＊Ｙｎ （ｆｙ＞６／２９），Ｙ＝（３／２９）＾３（１１６ｆｙ−１６）Ｙｎ （ｆｙ＜６／２９） …（１４）
Ｘ＝ｆｘ＾３＊Ｘｎ （ｆｘ＞６／２９），Ｘ＝（３／２９）＾３（１１６ｆｘ−１６）Ｘｎ （ｆｘ＜６／２９） …（１５）
Ｚ＝ｆｚ＾３＊Ｚｎ （ｆｚ＞６／２９），Ｚ＝（３／２９）＾３（１１６ｆｚ−１６）Ｚｎ （ｆｚ＜６／２９） …（１６）
ｆｙ＝（Ｌ＊＋１６）／１１６ …（１７）
ｆｘ＝ｆｙ＋（ａ＊／５００） …（１８）
ｆｚ＝ｆｙ−（ｂ＊／２００） …（１９）
但しＤ６５光源下ではＸｎ＝９５．０４５，Ｙｎ＝１００，Ｚｎ＝１０８．８９２

ＣＩＥ ＸＹＺ−リニアＲＧＢ変換部は、たとえばＤ６５光源下のＢＴ．７０９の信号として出力する場合、以下の式によりＣＩＥ ＸＹＺからリニアＲＧＢへ色空間を変換する（Ｓ６４）。
Ｒ＝０．０１＊（３．２４１０＊Ｘ−１．５３７４＊Ｙ−０．４９８６＊Ｚ） …（２０）
Ｇ＝０．０１＊（−０．９６９２＊Ｘ＋１．８７６０＊Ｙ＋０．０４１６＊Ｚ） …（２１）
Ｂ＝０．０１＊（０．０５５６＊Ｘ−０．２０４０＊Ｙ＋１．０５７０＊Ｚ） …（２２）

リニアＲＧＢ−ＲＧＢ変換部は、一般的なガンマ変換と定数倍（例えば８ビットであれば２５５倍）により、リニアＲＧＢからＲＧＢへ色空間を変換する（Ｓ６６）。

狭色域信号・彩度拡大倍率分離処理部１１０は、色空間逆変換部２２により色空間が逆変換された信号を狭色域ＲＧＢ映像として出力するとともに、縮小処理に用いられた彩度拡大倍率αを出力する（Ｓ６８）。

図６は、図２の広色域回復処理部２６０の構成図である。図８は、図６の広色域回復処理部２６０による回復処理の手順を示すフローチャートである。以下、これらの図を参照しながら、広色域回復処理部２６０の構成と動作を説明する。

色空間変換部３０は、狭色域ＲＧＢ映像の入力を受け付ける（Ｓ７０）。映像符号化装置１００により作成された信号が入力されるため、ここではＢＴ．７０９色域相当の映像が入力される。色空間変換部３０は、ＲＧＢ−リニアＲＧＢ変換部、リニアＲＧＢ−ＣＩＥ ＸＹＺ変換部、及びＣＩＥ ＸＹＺ−Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部を含み、ＲＧＢからリニアＲＧＢへ、リニアＲＧＢからＣＩＥ ＸＹＺへ、ＣＩＥ ＸＹＺからＬ＊ａ＊ｂ＊へ、狭色域ＲＧＢ映像の色空間を変換する。以下ラスタースキャンで画素単位に処理が行われるものとする。

色度乗算部３２は、彩度拡大倍率αの入力を受け付ける（Ｓ７２）。映像符号化装置１００による符号化方式の仕様に従い、ここでは３２ビットのビットマップのアルファチャネルのデータＡが入力され、（Ａ＋１００）／１４０により求めた結果を彩度拡大倍率αとする。

ＲＧＢ−リニアＲＧＢ変換部は、一般的な正規化と逆ガンマ変換により、入力映像に対してＲＧＢからリニアＲＧＢへ色空間を変換する（Ｓ７４）。

リニアＲＧＢ−ＣＩＥ ＸＹＺ変換部は、たとえばＤ６５光源下のＢＴ．７０９の場合、次式の変換が行われる（Ｓ７６）。
Ｘ＝１００＊（０．４１２４＊Ｒ＋０．３５７６＊Ｇ＋０．１８０５＊Ｂ） …（２３）
Ｙ＝１００＊（０．２１２６＊Ｒ＋０．７１５２＊Ｇ＋０．０７２２＊Ｂ） …（２４）
Ｚ＝１００＊（０．０１９３＊Ｒ＋０．１１９２＊Ｇ＋０．９５０５＊Ｂ） …（２５）

ＣＩＥ ＸＹＺ−Ｌ＊ａ＊ｂ＊変換部は、前述の式（４）〜（８）を用いて明度Ｌ＊、色度ａ＊、ｂ＊を計算する（Ｓ７８）。

色度乗算部３２は、色空間変換部３０により最終的に導出された色度ａ＊及びｂ＊に彩度拡大倍率αを乗算することにより、入力映像の色域の拡大を行う（Ｓ８０）。

色空間逆変換部３４は、色空間変換部３０により彩度拡大倍率αに応じて色域の拡大処理がなされた映像に対して、色空間変換部３０の色空間の変換とは逆の変換を施すことで、広色域ＲＧＢ映像を生成して出力する。色空間逆変換部３４は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊−ＣＩＥ ＸＹＺ変換部、ＣＩＥ ＸＹＺ−リニアＲＧＢ変換部、及びリニアＲＧＢ−ＲＧＢ変換部を含み、Ｌ＊ａ＊ｂ＊からＣＩＥ ＸＹＺへ、ＣＩＥ ＸＹＺからリニアＲＧＢへ、リニアＲＧＢからＲＧＢへ、色域の拡大処理がなされた映像の色空間を変換する。

Ｌ＊ａ＊ｂ＊−ＣＩＥ ＸＹＺ変換部は、式（１４）〜（１９）により、Ｌ＊ａ＊ｂ＊からＣＩＥ ＸＹＺ変換へ色空間を変換する（Ｓ８２）。

ＣＩＥ ＸＹＺ−リニアＲＧＢ変換部は、たとえばＤ６５光源下のＢＴ．２０２０の信号として出力する場合、以下の式によりＣＩＥ ＸＹＺからリニアＲＧＢへ色空間を変換する（Ｓ８４）。
Ｒ＝０．０１＊（１．７１６７＊Ｘ−０．３５５７＊Ｙ−０．２５３４＊Ｚ） …（２６）
Ｇ＝０．０１＊（−０．６６６７＊Ｘ＋１．６１６５＊Ｙ＋０．０１５８＊Ｚ） …（２７）
Ｂ＝０．０１＊（０．０１７６＊Ｘ−０．０４２８＊Ｙ＋０．９４２１＊Ｚ） …（２８）

リニアＲＧＢ−ＲＧＢ変換部は、一般的なガンマ変換と定数倍（例えば８ビットであれば２５５倍）により、リニアＲＧＢからＲＧＢへ色空間を変換する（Ｓ８６）。

広色域回復処理部２６０は、色空間逆変換部３４により色空間が逆変換された信号を広色域ＲＧＢ映像として出力する（Ｓ８８）。

以上説明したように、本実施の形態によれば、広色域映像信号を狭色域映像及び彩度拡大倍率の信号形式に変換して符号化することにより、狭色域表示系において広色域映像信号の色情報を包含した狭色域映像を出力することで狭色域表示系との互換性を実現することができる。またこの信号形式の映像ファイルを用いれば、広色域表示系においては、狭色域映像の色度に彩度拡大倍率を乗算することにより広色域映像に戻すことができる。

また、復号化処理において、色度に乗算する彩度拡大倍率を映像信号の高域に応じて制御することにより符号化エラーを回避しつつ広色域映像信号を再現することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上記の説明では彩度拡大倍率αをアルファチャネルに格納したが、彩度拡大倍率αを映像信号の下位ビットに格納してもよい。たとえば、４８ビットＴｉｆｆ（ＲＧＢの各色が１６ビット）に従うフレーム画像を連続させることでＢＴ．２０２０規格の動画を伝送する場合、ＲＧＢの画像情報はそれぞれ規格上、各色１２ビットが上限であるから、各色下位４ビットずつ合計１２ビットの余裕がある。このうち８ビット分を彩度拡大倍率αの格納に使用すれば、高精細多ビット動画像において下位ビットに彩度拡大倍率αを格納して映像を伝送することができる。あるいは、別の方法として、彩度拡大倍率αを映像とは別のファイルに格納し補助情報として提供してもよい。

上記の説明では、広色域から狭色域へ変換する場合を説明したが、色域の変換は、必ずしも色域の面積の広い方から狭い方への変換に限られない。第１の色域から第２の色域に変換する際に色域の縮小・拡大処理を要する状況であれば、本実施の形態は、任意の色域変換に適用することができる。

なお、実施の形態で説明した各装置の機能構成はハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、又はハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。

１０ 狭色域表色系明度・彩度・色相計算部、 １２ 色空間変換部、 １４ 色相・彩度計算部、 １６ 彩度比較部、 １８ 彩度拡大倍率決定部、 ２０ 色度除算部、 ２２ 色空間逆変換部、 ３０ 色空間変換部、 ３２ 色度乗算部、 ３４ 色空間逆変換部、 １００ 映像符号化装置、 １１０ 狭色域信号・彩度拡大倍率分離処理部、 １２０ ＲＧＢ−ＹＰｂＰｒ変換部、 １３０ 映像信号符号化部、 １４０ 彩度拡大倍率符号化部、 １５０ ビットストリーム統合部、 ２００ 映像復号化装置、 ２１０ ビットストリーム分離部、 ２２０ 映像信号復号化部、 ２３０ 彩度拡大倍率復号化部、 ２４０ ＹＰｂＰｒ−ＲＧＢ変換部、 ２５０ 高域成分評価部、 ２６０ 広色域回復処理部。

Claims (9)

1. 第一の色域の表示系用の入力映像を第二の色域の表示系用の出力映像に変換して符号化する映像符号化装置であって、
   第一の色域の映像信号を、第二の色域の映像信号と、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を前記第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率とに分離する分離処理部と、
   前記第二の色域の映像信号を符号化する映像信号符号化部と、
   前記彩度拡大倍率を符号化する彩度拡大倍率符号化部と、
   符号化された前記第二の色域の映像信号と符号化された前記彩度拡大倍率をビットストリームに統合するビットストリーム統合部とを含むことを特徴とする映像符号化装置。
2. 前記彩度拡大倍率符号化部は、前記彩度拡大倍率をアルファチャネルに格納して符号化することを特徴とする請求項１に記載の映像符号化装置。
3. 前記彩度拡大倍率符号化部は、前記彩度拡大倍率を画像の下位ビットに格納して符号化することを特徴とする請求項１に記載の映像符号化装置。
4. 第二の色域の表示系用の入力映像が符号化されたビットストリームから第一の色域の表示系用の出力映像を復号化する映像復号化装置であって、
   入力されたビットストリームを第二の色域の映像信号のデータと、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率のデータとに分離するビットストリーム分離部と、
   前記第二の色域の映像信号のデータを復号化する映像信号復号化部と、
   前記彩度拡大倍率のデータを復号化する彩度拡大倍率復号化部と、
   復号化された前記第二の色域の映像信号の高域成分を評価し、前記高域成分の評価結果に応じて復号化された前記彩度拡大倍率を調整する高域成分評価部と、
   復号化された前記第二の色域の映像信号及び調整された前記彩度拡大倍率に基づいて前記第一の色域の映像信号を回復する回復処理部とを含むことを特徴とする映像復号化装置。
5. 前記高域成分評価部は、前記第二の色域の映像信号の高域成分が所定の閾値を超える場合、前記彩度拡大倍率を１とし、それ以外の場合、復号化された前記彩度拡大倍率を利用することを特徴とする請求項４に記載の映像復号化装置。
6. 第一の色域の表示系用の入力映像を第二の色域の表示系用の出力映像に変換して符号化する映像符号化方法であって、
   第一の色域の映像信号を、第二の色域の映像信号と、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を前記第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率とに分離するステップと、
   前記第二の色域の映像信号を符号化するステップと、
   前記彩度拡大倍率を符号化するステップと、
   符号化された前記第二の色域の映像信号と符号化された前記彩度拡大倍率をビットストリームに統合するステップとを含むことを特徴とする映像符号化方法。
7. 第一の色域の表示系用の入力映像を第二の色域の表示系用の出力映像に変換して符号化する映像符号化プログラムであって、
   第一の色域の映像信号を、第二の色域の映像信号と、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を前記第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率とに分離するステップと、
   前記第二の色域の映像信号を符号化するステップと、
   前記彩度拡大倍率を符号化するステップと、
   符号化された前記第二の色域の映像信号と符号化された前記彩度拡大倍率をビットストリームに統合するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする映像符号化プログラム。
8. 第二の色域の表示系用の入力映像が符号化されたビットストリームから第一の色域の表示系用の出力映像を復号化する映像復号化方法であって、
   入力されたビットストリームを第二の色域の映像信号のデータと、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率のデータとに分離するステップと、
   前記第二の色域の映像信号のデータを復号化するステップと、
   前記彩度拡大倍率のデータを復号化するステップと、
   復号化された前記第二の色域の映像信号の高域成分を評価し、前記高域成分の評価結果に応じて復号化された前記彩度拡大倍率を調整するステップと、
   復号化された前記第二の色域の映像信号及び調整された前記彩度拡大倍率に基づいて前記第一の色域の映像信号を回復するステップとを含むことを特徴とする映像復号化方法。
9. 第二の色域の表示系用の入力映像が符号化されたビットストリームから第一の色域の表示系用の出力映像を復号化する映像復号化プログラムであって、
   入力されたビットストリームを第二の色域の映像信号のデータと、前記第二の色域の映像信号の画素の色度を第一の色域の映像信号の画素の色度に復元するための彩度拡大倍率のデータとに分離するステップと、
   前記第二の色域の映像信号のデータを復号化するステップと、
   前記彩度拡大倍率のデータを復号化するステップと、
   復号化された前記第二の色域の映像信号の高域成分を評価し、前記高域成分の評価結果に応じて復号化された前記彩度拡大倍率を調整するステップと、
   復号化された前記第二の色域の映像信号及び調整された前記彩度拡大倍率に基づいて前記第一の色域の映像信号を回復するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする映像復号化プログラム。

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