JP2018506916A - Hdrピクチャをsdrピクチャにマッピングする方法およびデバイスならびに対応するsdrからhdrへのマッピング方法およびデバイス - Google Patents
Hdrピクチャをsdrピクチャにマッピングする方法およびデバイスならびに対応するsdrからhdrへのマッピング方法およびデバイス Download PDFInfo
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Abstract
高ダイナミックレンジルミナンスピクチャと関連付けられたバックライト値Bacに基づいて高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることを含む方法を開示する。
Description
1.技術分野
以下に、HDRピクチャをSDRピクチャにマッピングする方法およびデバイスを開示する。対応するSDRからHDRへのマッピング方法およびデバイスも開示する。
以下に、HDRピクチャをSDRピクチャにマッピングする方法およびデバイスを開示する。対応するSDRからHDRへのマッピング方法およびデバイスも開示する。
2.背景技術
標準ダイナミックレンジピクチャ(SDRピクチャ)は、通常、2の累乗(Fストップ)で測定される限られたダイナミックでそのルミナンス値が表されるカラーピクチャである。SDRピクチャは、およそ10Fストップ、すなわち、線形領域における最も明るい画素と最も暗い画素との比率が1000であるダイナミックを有する。そのようなSDRピクチャは、非線形領域において限られたビット数(ほとんどの場合、HDおよびUHD TVにおいて8または10)でコード化される。高ダイナミックレンジピクチャ(HDRピクチャ)では、信号ダイナミックが遥かに高い(最大20Fストップ、最も明るい画素と最も暗い画素との比率は100万)。HDRピクチャでは、原データは、通常、最も有名なフォーマットがopenEXR半精度浮動小数点フォーマット(RGB成分毎に16ビット、すなわち、画素毎に48ビット)である、浮動小数点フォーマット(各成分に対して32ビットまたは16ビットのいずれか、すなわち、単精度浮動小数点または半精度浮動小数点)で、または、通常は少なくとも16ビットのlong型表現の整数値で表現される。
標準ダイナミックレンジピクチャ(SDRピクチャ)は、通常、2の累乗(Fストップ)で測定される限られたダイナミックでそのルミナンス値が表されるカラーピクチャである。SDRピクチャは、およそ10Fストップ、すなわち、線形領域における最も明るい画素と最も暗い画素との比率が1000であるダイナミックを有する。そのようなSDRピクチャは、非線形領域において限られたビット数(ほとんどの場合、HDおよびUHD TVにおいて8または10)でコード化される。高ダイナミックレンジピクチャ(HDRピクチャ)では、信号ダイナミックが遥かに高い(最大20Fストップ、最も明るい画素と最も暗い画素との比率は100万)。HDRピクチャでは、原データは、通常、最も有名なフォーマットがopenEXR半精度浮動小数点フォーマット(RGB成分毎に16ビット、すなわち、画素毎に48ビット)である、浮動小数点フォーマット(各成分に対して32ビットまたは16ビットのいずれか、すなわち、単精度浮動小数点または半精度浮動小数点)で、または、通常は少なくとも16ビットのlong型表現の整数値で表現される。
HDRピクチャとSDRピクチャとを同時に放送すること(すなわち、同時放送(simulcasting))によって、既存のレガシーSDRディスプレイとの下位互換性を有しながらHDRコンテンツを配信することができる。しかし、この解決法では、SDRピクチャのみを配信する古いインフラストラクチャと比較して、帯域幅を倍にする必要がある。
必要な帯域幅を減少させるため、そのコード化前にHDRピクチャのダイナミックレンジを低減することが知られている。そのような解決法により、レガシーエンコーダでダイナミックレンジを低減した後、HDRピクチャを符号化することが可能になる(すなわち、エンコーダは、最初にSDRピクチャを符号化するように構成される)。HEVC Main1エンコーダは、そのようなレガシーエンコーダの一例である。そのダイナミックレンジを10ビットに低減するため、HDRピクチャ上で非線形マッピング関数を適用することが知られている。Dolby(登録商標)によって提案されるいわゆるPQ OETF(規格SMPTE2084)は、そのようなマッピング関数の一例である。しかし、ダイナミックレンジ低減後のHDRピクチャは、通常、SDRピクチャとして見ることはできない。それに加えて、そのような低減されたHDRピクチャの圧縮は、通常、十分な性能を有しない。
3.簡単な概要
高ダイナミックレンジルミナンスピクチャと関連付けられたバックライト値Bacに基づいて高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることを含む方法を開示する。
高ダイナミックレンジルミナンスピクチャと関連付けられたバックライト値Bacに基づいて高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることを含む方法を開示する。
この方法により、ダイナミックレンジ低減後のHDRピクチャがレガシーSDRディスプレイ上に表示できる良質のSDRピクチャであることを保証しながら、そのコード化前にHDRピクチャのダイナミックレンジを低減することが可能になる。具体的には、全体的な知覚明度(すなわち、暗いシーン対明るいシーン)が保たれる。
さらに、少なくともプロセッサを含むデバイスであって、プロセッサが、高ダイナミックレンジルミナンスピクチャと関連付けられたバックライト値に基づいて高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングするように構成された、デバイスを開示する。
有利には、このデバイスは、
− モバイルデバイス、
− 通信デバイス、
− ゲームデバイス、
− タブレット(またはタブレットコンピュータ)、
− ラップトップ、
− スチルピクチャカメラ、
− ビデオカメラ、
− 符号化チップ、
− スチルピクチャサーバ、および
− ビデオサーバ(例えば、放送サーバ、ビデオオンデマンドサーバまたはウェブサーバ)
を含むセットに属する。
− モバイルデバイス、
− 通信デバイス、
− ゲームデバイス、
− タブレット(またはタブレットコンピュータ)、
− ラップトップ、
− スチルピクチャカメラ、
− ビデオカメラ、
− 符号化チップ、
− スチルピクチャサーバ、および
− ビデオサーバ(例えば、放送サーバ、ビデオオンデマンドサーバまたはウェブサーバ)
を含むセットに属する。
第1の態様では、高ダイナミックレンジルミナンスピクチャと関連付けられたバックライト値に基づいて高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることは、バックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することと、決定されたマッピング関数を使用して高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることであって、集合の各マッピング関数は異なるバックライト値と関連付けられる、マッピングすることとを含む。
有利には、バックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することは、少なくとも2つのマッピング関数の集合の少なくとも2つのマッピング関数からマッピング関数を補間または補外することを含む。
例示的な態様では、集合の各マッピング関数は、ルミナンスの増加関数であり、およびマッピング関数の集合は、各ルミナンス値に対するバックライト値の減少関数である。
特定の一特徴によれば、集合の各関数g(Bai,Y)は、f(Y/Bai)/N(Bai)として定義され、ここで、N(Bai)=f(PHDR/Bai)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値であり、さらにf(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数である。
第2の態様では、バックライト値に基づいて高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることは、
− 高ダイナミックレンジルミナンスピクチャをBacで除することと、
− 除された高ダイナミックレンジルミナンスピクチャ上でマッピング関数f(.)を適用することと、
− マッピングされた高ダイナミックレンジルミナンスピクチャをN(Bac)で除することと
を含み、ここで、f(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数であり、さらにN(Bac)=f(PHDR/Bac)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値である。
− 高ダイナミックレンジルミナンスピクチャをBacで除することと、
− 除された高ダイナミックレンジルミナンスピクチャ上でマッピング関数f(.)を適用することと、
− マッピングされた高ダイナミックレンジルミナンスピクチャをN(Bac)で除することと
を含み、ここで、f(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数であり、さらにN(Bac)=f(PHDR/Bac)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値である。
例示的な態様では、f(z)は、関数a*ln(b+z)+cであり、a、bおよびcは、f(0)=0となるような定数値である。
有利には、aは0.45に近く、bは0.12に近く、およびcは0.95に近い。
有利には、高ダイナミックレンジルミナンスピクチャは、
− ローカルメモリ、
− 記憶装置インタフェース、
− 通信インタフェース、および
− ピクチャ捕捉回路
を含むセットに属する配信源から得られる。
− ローカルメモリ、
− 記憶装置インタフェース、
− 通信インタフェース、および
− ピクチャ捕捉回路
を含むセットに属する配信源から得られる。
有利には、標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャは、
− ローカルメモリ、
− 記憶装置インタフェース、
− 通信インタフェース、および
− 表示デバイス
を含むセットに属する配信先に送信される。
− ローカルメモリ、
− 記憶装置インタフェース、
− 通信インタフェース、および
− 表示デバイス
を含むセットに属する配信先に送信される。
また、高ダイナミックレンジルミナンスピクチャと関連付けられたバックライト値に基づいて標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャを高ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることを含む方法も開示する。
また、少なくともプロセッサを含むデバイスであって、プロセッサが、高ダイナミックレンジルミナンスピクチャと関連付けられたバックライト値に基づいて標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャを高ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングするように構成された、デバイスも開示する。有利には、このデバイスは、
− モバイルデバイス、
− 通信デバイス、
− ゲームデバイス、
− セットトップボックス、
− TVセット、
− タブレット(またはタブレットコンピュータ)、
− ラップトップ、
− ディスプレイ、および
− 復号チップ
を含むセットに属する。
− モバイルデバイス、
− 通信デバイス、
− ゲームデバイス、
− セットトップボックス、
− TVセット、
− タブレット(またはタブレットコンピュータ)、
− ラップトップ、
− ディスプレイ、および
− 復号チップ
を含むセットに属する。
第1の態様では、バックライト値に応じて標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャを高ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることは、バックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することと、決定されたマッピング関数を使用して標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャを高ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることであって、集合の各マッピング関数は異なるバックライト値と関連付けられる、マッピングすることとを含む。
有利には、バックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することは、少なくとも2つのマッピング関数の集合の少なくとも2つのマッピング関数からマッピング関数を補間または補外することを含む。
例示的な態様では、集合の各マッピング関数は、ルミナンスの増加関数であり、およびマッピング関数の集合は、各ルミナンス値に対するバックライト値の増加関数である。
特定の一特徴によれば、集合の各関数g−1(Bai,L)は、Bai *f−1(L*N(Bai))として定義され、ここで、N(Bai)=f(PHDR/Bai)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値であり、さらにf(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数である。
第2の態様では、バックライト値Bacに基づいて標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャを高ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることは、
− 標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにN(Bac)を乗じることと、
− 乗じられた標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャ上でマッピング関数f−1(.)を適用することと、
− マッピングされた標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにバックライト値Bacを乗じることと
を含み、ここで、f(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数であり、さらにN(Bac)=f(PHDR/Bac)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値である。
− 標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにN(Bac)を乗じることと、
− 乗じられた標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャ上でマッピング関数f−1(.)を適用することと、
− マッピングされた標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにバックライト値Bacを乗じることと
を含み、ここで、f(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数であり、さらにN(Bac)=f(PHDR/Bac)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値である。
例示的な態様では、関数f−1(.)は、関数exp((x−c)/a)−bであり、a、bおよびcは、f−1(0)=0となるような定数値である。
有利には、aは0.45に近く、bは0.12に近く、およびcは0.95に近い。
有利には、標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャは、
− ローカルメモリ、
− 記憶装置インタフェース、
− 通信インタフェース、および
− ピクチャ捕捉回路
を含むセットに属する配信源から得られる。
− ローカルメモリ、
− 記憶装置インタフェース、
− 通信インタフェース、および
− ピクチャ捕捉回路
を含むセットに属する配信源から得られる。
有利には、高ダイナミックレンジルミナンスピクチャは、
− ローカルメモリ、
− 記憶装置インタフェース、
− 通信インタフェース、および
− 表示デバイス
を含むセットに属する配信先に送信される。
− ローカルメモリ、
− 記憶装置インタフェース、
− 通信インタフェース、および
− 表示デバイス
を含むセットに属する配信先に送信される。
5.詳細な説明
HDRピクチャは、通常、少なくとも1つのルミナンス(またはルマ(輝度))成分および場合によりクロミナンス(またはクロマ(色度))成分を含む。以下では、HDRピクチャのルミナンス成分は、HDRルミナンスピクチャと呼ばれる。HDRルミナンスピクチャは、RGBピクチャとして表されるHDRピクチャから得ることができる。この事例では、HDRピクチャのルミナンス成分YHDRは、RGB成分の線形結合によって得ることができる。線形結合は、ITU−T BT.709またはBT.2020勧告によって定義される。また、RGB以外の他のフォーマットを使用してHDRルミナンスピクチャを得ることもできる。HDRピクチャのダイナミックレンジを低減することは、通常、そのルミナンス成分のダイナミックレンジを低減することを含む。これにはマッピング関数の定義が必要とされる。Dolby(登録商標)によって提案されるPQ OETFなどの公知のマッピング関数は、排他的に定義される。従って、それらのマッピング関数はコンテンツに適応していない。
HDRピクチャは、通常、少なくとも1つのルミナンス(またはルマ(輝度))成分および場合によりクロミナンス(またはクロマ(色度))成分を含む。以下では、HDRピクチャのルミナンス成分は、HDRルミナンスピクチャと呼ばれる。HDRルミナンスピクチャは、RGBピクチャとして表されるHDRピクチャから得ることができる。この事例では、HDRピクチャのルミナンス成分YHDRは、RGB成分の線形結合によって得ることができる。線形結合は、ITU−T BT.709またはBT.2020勧告によって定義される。また、RGB以外の他のフォーマットを使用してHDRルミナンスピクチャを得ることもできる。HDRピクチャのダイナミックレンジを低減することは、通常、そのルミナンス成分のダイナミックレンジを低減することを含む。これにはマッピング関数の定義が必要とされる。Dolby(登録商標)によって提案されるPQ OETFなどの公知のマッピング関数は、排他的に定義される。従って、それらのマッピング関数はコンテンツに適応していない。
(マッピング関数定義)
実施形態では、N個(少なくとも2つ)のマッピング関数{g(Ba,.)}Baの集合Sが定義され、ここで、各マッピング関数は、異なるバックライト値Baと関連付けられる。バックライト値は、通常、HDRピクチャと関連付けられ、HDRピクチャの平均明度を表す。
実施形態では、N個(少なくとも2つ)のマッピング関数{g(Ba,.)}Baの集合Sが定義され、ここで、各マッピング関数は、異なるバックライト値Baと関連付けられる。バックライト値は、通常、HDRピクチャと関連付けられ、HDRピクチャの平均明度を表す。
ここで、バックライトという用語は、例えば、LCDパネルのようなカラーパネルと、例えば、LEDアレイのような後部照明装置とで構成されるTVセットの例で使用される。通常、白色光を生成する後部装置は、カラーパネルを照らしてTVにさらなる明度を与えるために使用される。結果的に、TVのルミナンスは、後部照明器のルミナンスとカラーパネルのルミナンスとによって生じるものである。この後部照明器は、「バックライト」と呼ばれる場合が多く、その強度は、シーン全体の平均明度をある程度表す。
図1は、そのようなマッピング関数g(Ba,.):Y→g(Ba,Y)=Lの例を示し、ここで、LはSDRルミナンス値である。各マッピング関数は、第2の変数Yにおいて増加し、マッピング関数は、Baにおいて減少し、すなわち、固定値Yに対し、Baが小さいほどg(Ba,Y)は高くなる。これは、すべてのY値に当てはまる。いくつかのHDRルミナンス値Yは、図1によって示されるように、Ba値に応じて独自のSDRルミナンス値LSDRに対応することができる。線形ルミナンス領域では、Yは、典型的に、ニト単位で測定される。1ニトは、1カンデラ毎平方メートルの光強度に物理的に相当する。
ピーク明度PHDRは、HDRワークフローから与えられる。従って、PHDRは、HDRフォーマットで許容される画素の最大明度(例えば、およそ1000ニト)である。シーン間の相対的な明度の一貫性を保つため、すなわち、暗いHDRシーンのSDRマッピングは、より明るいHDRシーンのSDRマッピングより暗く見えるべきであり、このピーク明度PHDRは、SDRワークフローの最大SDRコードワード値MSDR(10ビットのワークフローにおいて1023に等しい)にマッピングされる。これは、シーンコンテンツとは無関係に(すなわち、すべてのBa値に対して)行わなければならない。従って、マッピング関数は、バックライトBaの可能なすべての値に対してg(Ba,PHDR)=MSDRとなるように定義される。
ピーク明度PHDRは固定されており、HDRピクチャが暗いほどバックライト値は低くなり、より大きいルミナンス範囲のコード化が可能な曲線g(Ba,.)を必要とする。基本的に、範囲は[B,PHDR]であり、ここで、Bは、ピクチャの最も暗い部分のルミナンスレベル(ニト単位)である。ピクチャが暗いほどBは小さくなり、従ってより大きい範囲となる。
曲線g(Ba,.)は、[0,MSDR](10ビットのワークフローの事例では1023)上で[B,PHDR]をマッピングするため、その平均傾き(すなわち、その微分係数)は、Bが減少するほど(従って、Baが減少するほど)減少する。曲線g(Ba,.)は最も明るい同じ点(PHDR,MSDR)から始まるため、以下で示されるように、g(.,Y)はBaにおいて減少する。固定されたYの場合、下記が得られる。
Ba1<Ba2⇔シーン1はシーン2より暗い
=>g(Ba1,.)範囲はg(Ba2,.)範囲より大きい
=>g(Ba1,.)微分係数はg(Ba2,.)微分係数より小さい
=>g(Ba1,PHDR)=g(Ba2,PHDR)=MSDRであるため、g(Ba1,.)>g(Ba2,.)である。
Ba1<Ba2⇔シーン1はシーン2より暗い
=>g(Ba1,.)範囲はg(Ba2,.)範囲より大きい
=>g(Ba1,.)微分係数はg(Ba2,.)微分係数より小さい
=>g(Ba1,PHDR)=g(Ba2,PHDR)=MSDRであるため、g(Ba1,.)>g(Ba2,.)である。
結果的に、g(Ba,Y)は、すべてのYに対してBaの減少関数である。特定の実施形態では、マッピング関数{g(Ba,.)}Baは、次の通り定義される。
g(Ba,Y)=MSDRf(Y/Ba)/f(PHDR/Ba)=f(Y/Ba)/N(Ba)
ここで、N(Ba)は、Baに依存する正規化項であり、すなわち
N(Ba)=f(PHDR/Ba)/MSDR
である。
g(Ba,Y)=MSDRf(Y/Ba)/f(PHDR/Ba)=f(Y/Ba)/N(Ba)
ここで、N(Ba)は、Baに依存する正規化項であり、すなわち
N(Ba)=f(PHDR/Ba)/MSDR
である。
fが増加関数である事例では、関数gも任意のBaに対してYにおける増加関数である。しかし、すべての関数fが、Baにおいて減少する関数gに至るわけではない。
ここで、gがBaに対して相対的にこの減少特性を有するか否かを判断するための基準が与えられる。第1に、Yが固定され、新しい変数z=PHDR/Ba≧0が定義される。結果的に、
ψ(z)=g(z,Y)=f(Yz/PHDR)/f(z)
によって定義される関数ψは、zにおける増加関数でなければならない。第1に、定数MSDR>0は、単調性に影響を及ぼさないため、外されていることに留意されたい。第2に、αがY/PHDRとして定義され、0≦α≦1である。上記の表現の対数を取ることにより、すべての0≦α≦1に対して増加関数でなければならない
lnψ(z)=lnf(αz)−lnf(z)
が得られる。導関数を取ることを可能にする十分なfの正則性を仮定すると、この導関数は、増加特性を保証するために正でなければならない。さらに、
(lnψ)’(z)≧0
が得られ、
(lnψ)’(z)=α(lnf)’(αz)−(lnf)’(z)=:αh(αz)−h(z)
であり、ここで、hは、関数(lnf)’として定義される。h(z)=ζ(z)/zと記述することにより、すなわち、ζが積zh(z)として定義されることにより、
0≦αh(αz)−h(z)=αζ(αz)/αz−ζ(z)/z⇔0≦ζ(αz)−ζ(z)
が得られる。最後の不等式は、任意の0≦α≦1に対して成り立たなければならない。zが正であることを考慮すると、これは、ζ(z)が減少関数である状態に等しい。基準は、単に、
ζ(z)=zh(z)=z(lnf)’(z)は減少関数であること
となる。
ψ(z)=g(z,Y)=f(Yz/PHDR)/f(z)
によって定義される関数ψは、zにおける増加関数でなければならない。第1に、定数MSDR>0は、単調性に影響を及ぼさないため、外されていることに留意されたい。第2に、αがY/PHDRとして定義され、0≦α≦1である。上記の表現の対数を取ることにより、すべての0≦α≦1に対して増加関数でなければならない
lnψ(z)=lnf(αz)−lnf(z)
が得られる。導関数を取ることを可能にする十分なfの正則性を仮定すると、この導関数は、増加特性を保証するために正でなければならない。さらに、
(lnψ)’(z)≧0
が得られ、
(lnψ)’(z)=α(lnf)’(αz)−(lnf)’(z)=:αh(αz)−h(z)
であり、ここで、hは、関数(lnf)’として定義される。h(z)=ζ(z)/zと記述することにより、すなわち、ζが積zh(z)として定義されることにより、
0≦αh(αz)−h(z)=αζ(αz)/αz−ζ(z)/z⇔0≦ζ(αz)−ζ(z)
が得られる。最後の不等式は、任意の0≦α≦1に対して成り立たなければならない。zが正であることを考慮すると、これは、ζ(z)が減少関数である状態に等しい。基準は、単に、
ζ(z)=zh(z)=z(lnf)’(z)は減少関数であること
となる。
多くの関数は、減少ζ(z)を取るのに十分であると見なされ、
f(z)=exp∫ζ(z)/z
と設定される。
f(z)=exp∫ζ(z)/z
と設定される。
例として、一定の関数ζ(z)=γを用いると、f(z)=exp(γln(z))=zγが得られる。別の例は、ζ(z)=−αdzα(α>1)であり、f(z)=exp(dzα)をもたらし、ここで、dは定数である。
好ましい実施形態では、fは、
f(z)=Slog(z)=a*ln(b+z)+c
によって定義されるSlog関数であり、条件は、f(0)=0およびa、b≧0である。原点(0,0)における条件により、f(z)は、cとは無関係であり、aln(1+z/b)に等しい。基準は、以下に示されるように満たされる。
ζ(z)=z(lnf)’(z)=zf’(z)/f(z)=z/a(b+z)ln(1+z/b)
変数の変更z’=z/bにより、ζ(z)=z’/a(1+z’)ln(1+z’)が得られる。この関数は、z’によって吸収されているa>0またはb>0とは無関係に、z’において減少する。これは、関数z’→z’/a(1+z’)ln(1+z’)の直接分析によって簡単に証明される。従って、すべてのSlog関数は、a、b>0およびf(0)=0の任意のトリプレット(a,b,c)に対して上記で定義されるように、Baにおける減少特性に適している。これらの関数は、ピークPHDR=5000ニトおよび10ビットのマッピング、すなわち、MSDR=1023に対して、図1に示されるようなものである。
f(z)=Slog(z)=a*ln(b+z)+c
によって定義されるSlog関数であり、条件は、f(0)=0およびa、b≧0である。原点(0,0)における条件により、f(z)は、cとは無関係であり、aln(1+z/b)に等しい。基準は、以下に示されるように満たされる。
ζ(z)=z(lnf)’(z)=zf’(z)/f(z)=z/a(b+z)ln(1+z/b)
変数の変更z’=z/bにより、ζ(z)=z’/a(1+z’)ln(1+z’)が得られる。この関数は、z’によって吸収されているa>0またはb>0とは無関係に、z’において減少する。これは、関数z’→z’/a(1+z’)ln(1+z’)の直接分析によって簡単に証明される。従って、すべてのSlog関数は、a、b>0およびf(0)=0の任意のトリプレット(a,b,c)に対して上記で定義されるように、Baにおける減少特性に適している。これらの関数は、ピークPHDR=5000ニトおよび10ビットのマッピング、すなわち、MSDR=1023に対して、図1に示されるようなものである。
Slog関数fのパラメータa、b、cは、
・f(0)=0
・f(1)=1
・1における導関数がガンマ関数と同じである、すなわち、f’(1)=γ
となるように決定される。
・f(0)=0
・f(1)=1
・1における導関数がガンマ関数と同じである、すなわち、f’(1)=γ
となるように決定される。
ガンマ関数は、h:x−>xγによって定義される。3つのパラメータa、b、cを、γの関数、すなわち、a(γ)、b(γ)、c(γ)として定義することができる。典型的な値は、表1に示されている。
有利な実施形態では、2.5に近いγの値は、HDR圧縮性能および得られるSDRルマの良いビューアビリティの観点から効率的である。従って、3つのパラメータは、有利には、次の値、すなわち、a=0.44955114、b=0.12123691、c=0.94855684を取ることができる。特定の実施形態では、aは0.45に近く、すなわち、|a−0.45|<ε1、bは0.12に近く、すなわち、|b−0.12|<ε2、cは0.95に近く、すなわち、|c−0.95|<ε3、ここで、ε1、ε2およびε3は定数値であり、例えば、10−1または10−2に等しい。他の値を使用することもできる。
関数f(.)およびg(Ba,.)を、有利には、離散的なY値およびBa値の集合に対するルックアップテーブルの形態で定義することができる。マッピング関数の集合は、有利には、オフラインで定義され、次いでエンコーダおよびデコーダによって使用される。PHDRおよびMSDRの値は、HDRおよびSDRワークフローからそれぞれ分かっている。PHDRおよびMSDRの値は、例えば、システム層によって与えられてもよい。
逆関数f−1()およびg−1(Ba,.):LOG−GL→g−1(Ba,L)=Yを定義することができる。集合S’は、逆関数{g−1(Ba,.)}Baを含む。各マッピング関数g−1(Ba,.)は、第2の変数Lにおいて増加し、マッピング関数は、Baにおいて増加する、すなわち、固定値Yに対して、Baが高いほど、g−1(Ba,L)は高くなる。これは、すべてのY値に当てはまる。
f(z)=aln(b+z)+cの事例では、f−1(z)=exp((x−c)/a)−bである。関数f−1(.)およびg−1(Ba,.)を、有利には、離散的なL値およびBa値の集合に対するルックアップテーブルの形態で定義することができる。
別の好ましい実施形態では、fは、log−Gと称する関数であり、次の通り定義される。
f(z)=log−G(z)=a.ln(1+(z(1/ga)/b0))
ここで、gaは、コンテンツごとに(ピクチャごとに、シーンごとに、ビデオごとに)調整することができる制御パラメータであり、b0は、関数のパラメータである。b0の典型的な値は、1.3、2.4、3.2、4である。特定の実施形態では、b0は、1.3、2.4、3.2または4に近く、すなわち、|b0−1.3|<ε1、|b0−2.4|<ε2、|b0−3.2|<ε3または|b0−4|<ε4、ここで、ε1、ε2、ε3およびε4は定数値であり、例えば、10−1または10−2に等しい。他の値を使用することもできる。以下では、明示的に示されていない場合であっても、上記のlog−G関数をSlog関数の代わりに使用することができ、また、ルックアップテーブルによって定義することもできる。
f(z)=log−G(z)=a.ln(1+(z(1/ga)/b0))
ここで、gaは、コンテンツごとに(ピクチャごとに、シーンごとに、ビデオごとに)調整することができる制御パラメータであり、b0は、関数のパラメータである。b0の典型的な値は、1.3、2.4、3.2、4である。特定の実施形態では、b0は、1.3、2.4、3.2または4に近く、すなわち、|b0−1.3|<ε1、|b0−2.4|<ε2、|b0−3.2|<ε3または|b0−4|<ε4、ここで、ε1、ε2、ε3およびε4は定数値であり、例えば、10−1または10−2に等しい。他の値を使用することもできる。以下では、明示的に示されていない場合であっても、上記のlog−G関数をSlog関数の代わりに使用することができ、また、ルックアップテーブルによって定義することもできる。
log−G関数の逆関数f−1(.)は次の通り定義される。
f−1(z)=(b0.exp(y/a)−1)ga
f−1(z)=(b0.exp(y/a)−1)ga
log−G関数に基づき、関数g(Ba,Y)は次の通りである。
g(Ba,Y)=MSDR.ln(1+((Y/Ba)(1/ga)/b0))/ln(1+((PHDR/Ba)(1/ga)/b0))
また、g(Ba,.)の逆関数g−1(Ba,.)を次の通り適用することができる。
xが[0,2N−1]の場合、g−1(Ba,x)=Ba.(b0.exp(x/scal−1))ga
・scal=2N/(1+((PHDR/Ba)(1/ga)/b0))
・Nは、信号を表すために使用されるビット深度である(例えば、10ビット)
g(Ba,Y)=MSDR.ln(1+((Y/Ba)(1/ga)/b0))/ln(1+((PHDR/Ba)(1/ga)/b0))
また、g(Ba,.)の逆関数g−1(Ba,.)を次の通り適用することができる。
xが[0,2N−1]の場合、g−1(Ba,x)=Ba.(b0.exp(x/scal−1))ga
・scal=2N/(1+((PHDR/Ba)(1/ga)/b0))
・Nは、信号を表すために使用されるビット深度である(例えば、10ビット)
(HDRからSDRへのマッピング)
以下では、ピクチャのために開示される方法を、ピクチャのシーケンス、例えば、ビデオに適用することができる。
以下では、ピクチャのために開示される方法を、ピクチャのシーケンス、例えば、ビデオに適用することができる。
様々な実施形態によれば、HDRルミナンスピクチャは、HDRルミナンスピクチャと関連付けられたバックライト値Baに基づいてSDRルミナンスピクチャにマッピングされる。従って、HDRからSDRへのマッピングはコンテンツに適応している。HDRピクチャと関連付けられたバックライト値を得るための異なる方法がある。例えば、バックライト値は、HDRルミナンスピクチャの平均ルミナンス値である。変形形態では、バックライト値は、極端なルミナンス値(特に、ピークルミナンスに近い非常に明るい画素)の影響を避けるために、非線形領域において得ることができる。従って、Baは、log(Y)またはα<1であるYαのピクチャ全体の平均であってもよく、ここで、Yは、1つの画素に対する線形ルミナンス値である。しかし、本原理は、バックライト値を得るための特定の方法に限定されないことが理解されるであろう。
図2は、特定の非限定的な実施形態による、HDRルミナンスピクチャをSDRルミナンスピクチャにマッピングする方法のフローチャートを示す。バックライト値Bacは、HDRピクチャと関連付けられる。有利には、方法は、HDRピクチャを符号化するように構成されたエンコーダにおいて使用される。
ステップ10では、前に示したように、オフラインで定義された少なくとも2つのマッピング関数の集合Sからマッピング関数g(Bac,.)が決定される。集合Sは、2つの異なるバックライト値に対して定義された少なくとも2つのマッピング関数g(Ba1,.)およびg(Ba2,.)を含む。Bacが集合Sのマッピング関数と関連付けられたバックライト値に等しい事例では、このマッピング関数は、次のステップ12で使用されるマッピング関数である。Bacが集合Sのマッピング関数のいずれのバックライト値とも異なる事例では、マッピング関数g(Bac,.)は、図3に示されるように補間される。ステップ100では、Sの2つのマッピング関数g(Bam,.)およびg(Ban,.)が特定され、ここで、Bam<Bac<Banである。ステップ102では、g(Bam,.)およびg(Ban,.)からg(Bac,.)が補間される。マッピング関数がルックアップテーブルとして定義される事例では、ルックアップテーブルの各値Yiに対して、g(Bac,Yi)=λg(Bam,Yi)+(1−λ)g(Ban,Yi)であり、ここで、λ=(Bac−Ban)/(Bam−Ban)である。BacがSのマッピング関数と関連付けられたすべてのBa値より高い(またはより低い)事例では、Sの2つのマッピング関数、例えば、2つの最も高い(または最も低い)Ba値と関連付けられたSの2つのマッピング関数からg(Bac,.)が補外される。
ステップ12では、HDRルミナンスピクチャは、決定されたマッピング関数g(Bac,.)を使用してSDRルミナンスピクチャにマッピングされる。SDRルミナンスピクチャの各画素Lは、g(Bac,Y)に等しくなるように設定され、ここで、Yは、HDRピクチャにおいて空間的に一致する画素(同一場所に位置する画素)である。決定されたマッピング関数g(Bac,.)がLUTで表される事例では、HDRからSDRへのマッピングは補間を含んでいてもよい。実際に、g(Bac,Y)を、LUTの値から、例えば、g(Bac,Yi)およびg(Bac,Yj)から補間することができ、ここで、Yi≦Y≦Yjである。
図4は、別の特定の非限定的な実施形態による、HDRルミナンスピクチャをSDRルミナンスピクチャにマッピングする方法のフローチャートを示す。
ステップ20では、HDRルミナンスピクチャをBacで除する。具体的には、各画素値をBacで除する。
ステップ22では、除されたHDRルミナンスピクチャ上でマッピング関数f(.)が適用される。f()は、前に示したように、オフラインで定義された既知の関数である。特定の実施形態では、f()は、1D LUTとして定義される。別の特定の実施形態では、関数f()は、Slog関数aln(b+z)+cとして定義され、ここで、a、bおよびcは定数値である。有利には、a=0.44955114、b=0.12123691、c=0.94855684である。特定の実施形態では、aは0.45に近く、すなわち、|a−0.45|<ε1、bは0.12に近く、すなわち、|b−0.12|<ε2、cは0.95に近く、すなわち、|c−0.95|<ε3、ここで、ε1、ε2およびε3は定数値であり、例えば、10−1または10−2に等しい。他の値を使用することもできる。Log−G関数を使用することもできる。
また、Slog関数f()またはLog−Gも1D LUTの形態で定義することができる。
ステップ24では、マッピングされたHDRルミナンスピクチャをN(Bac)で除する。得られたルミナンスピクチャはSDRルミナンスピクチャである。N(Bac)=f(PHDR/Bac)/MSDRであり、PHDRはHDRピーク明度であり、MSDRは最大コードワード値である。低減されたダイナミックレンジがpビットである場合、MSDR=2p−1である。p=10ビットである場合、MSDR=1023である。
SDRルミナンスピクチャを、有利には、ビットストリーム内において符号化することができる。また、SDRルミナンスピクチャに加えて、バックライト値Bacおよび場合によりN(Bac)も符号化することができる。また、クロマに関する追加の情報も符号化することができる。
図5は、例示的な非限定的な実施形態による、HDRルミナンスピクチャをSDRルミナンスピクチャにマッピングするように構成されたHDRからSDRへのマッピングデバイス1の例示的なアーキテクチャを示す。
マッピングデバイス1は、1つまたは複数のプロセッサ110を含み、1つまたは複数のプロセッサ110は、内部メモリ120(例えば、RAM、ROMおよび/またはEPROM)と共に、例えば、CPU、GPUおよび/またはDSP(デジタル信号プロセッサの英字略語)を含んでいてもよい。マッピングデバイス1は、各々が出力情報を表示し、かつ/またはユーザがコマンドおよび/もしくはデータを入力することを可能にするように適応された1つまたは複数の入力/出力インタフェース130(例えば、キーボード、マウス、タッチパッド、ウェブカメラ)と、マッピングデバイス1の外部のものであってもよい電源140とを含む。また、マッピングデバイス1は、1つまたは複数のネットワークインタフェース(図示せず)も含んでいてもよい。HDRルミナンスピクチャは、配信源から得ることができる。異なる実施形態によれば、配信源は、これらに限定されないが、
− ローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、フラッシュメモリ、ハードディスク)、
− 記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、光ディスクまたは磁気サポートを有するインタフェース)、
− 通信インタフェース(例えば、有線インタフェース(例えば、バスインタフェース、広域ネットワークインタフェース、ローカルエリアネットワークインタフェース)または無線インタフェース(IEEE802.11インタフェースまたはBluetooth(登録商標)インタフェースなど))、および
− ピクチャ捕捉回路(例えば、センサ、例えば、CCD(もしくは電荷結合素子)またはCMOS(もしくは相補型金属酸化膜半導体)など)
であってもよい。
− ローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、フラッシュメモリ、ハードディスク)、
− 記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、光ディスクまたは磁気サポートを有するインタフェース)、
− 通信インタフェース(例えば、有線インタフェース(例えば、バスインタフェース、広域ネットワークインタフェース、ローカルエリアネットワークインタフェース)または無線インタフェース(IEEE802.11インタフェースまたはBluetooth(登録商標)インタフェースなど))、および
− ピクチャ捕捉回路(例えば、センサ、例えば、CCD(もしくは電荷結合素子)またはCMOS(もしくは相補型金属酸化膜半導体)など)
であってもよい。
異なる実施形態によれば、SDRルミナンスピクチャを、配信先に送信することができる。例として、SDRルミナンスピクチャは、リモートまたはローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、ハードディスク)に記憶される。変形形態では、SDRルミナンスピクチャは、記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、フラッシュメモリ、光ディスクもしくは磁気サポートを有するインタフェース)に送信され、かつ/または通信インタフェース(例えば、ポイントツーポイントリンク、通信バス、ポイントツーマルチポイントリンクもしくは放送ネットワークとのインタフェース)上で送信される。
例示的な非限定的な実施形態によれば、マッピングデバイス1は、メモリ120に記憶されたコンピュータプログラムをさらに含む。コンピュータプログラムは、命令を含み、命令は、マッピングデバイス1によって(具体的には、プロセッサ110によって)実行されると、図2、3または4を参照して記載される方法をマッピングデバイス1が実行できるようにする。変形形態によれば、コンピュータプログラムは、マッピングデバイス1の外部の非一時的なデジタルデータサポート上(例えば、HDD、CD−ROM、DVD、読み取り専用および/もしくはDVDドライブならびに/またはDVD読み取り/書き込みドライブなどの外部記憶媒体上、すべて当技術分野で知られている)に記憶される。従って、マッピングデバイス1は、コンピュータプログラムを読み取るためのメカニズムを含む。さらに、マッピングデバイス1は、対応するUSBポート(図示せず)を通じて、1つまたは複数のユニバーサルシリアルバス(USB)タイプの記憶装置(例えば、「メモリスティック」)にアクセスすることができる。
例示的な非限定的な実施形態によれば、マッピングデバイス1は、これらに限定されないが、
− モバイルデバイス、
− 通信デバイス、
− ゲームデバイス、
− タブレット(またはタブレットコンピュータ)、
− ラップトップ、
− スチルピクチャカメラ、
− ビデオカメラ、
− 符号化チップ、
− スチルピクチャサーバ、および
− ビデオサーバ(例えば、放送サーバ、ビデオオンデマンドサーバまたはウェブサーバ)
であってもよい。
− モバイルデバイス、
− 通信デバイス、
− ゲームデバイス、
− タブレット(またはタブレットコンピュータ)、
− ラップトップ、
− スチルピクチャカメラ、
− ビデオカメラ、
− 符号化チップ、
− スチルピクチャサーバ、および
− ビデオサーバ(例えば、放送サーバ、ビデオオンデマンドサーバまたはウェブサーバ)
であってもよい。
マッピングデバイス1は、有利には、ビットストリーム内においてSDRピクチャを符号化するように構成されたエンコーダの一部である。
(SDRからHDRへのマッピング)
図6は、特定の非限定的な実施形態による、SDRルミナンスピクチャをHDRルミナンスピクチャにマッピングする方法のフローチャートを示す。有利には、方法は、HDRピクチャを復号するように構成されたデコーダにおいて使用される。
図6は、特定の非限定的な実施形態による、SDRルミナンスピクチャをHDRルミナンスピクチャにマッピングする方法のフローチャートを示す。有利には、方法は、HDRピクチャを復号するように構成されたデコーダにおいて使用される。
ステップ30では、前に示したように、オフラインで定義された少なくとも2つのマッピング関数の集合S’からマッピング関数g−1(Bac,.)が決定される。集合S’は、2つの異なるバックライト値に対して定義された少なくとも2つのマッピング関数g−1(Ba1,.)およびg−1(Ba2,.)を含む。Bacが集合S’のマッピング関数と関連付けられたバックライト値に等しい事例では、このマッピング関数は、次のステップ32で使用されるマッピング関数である。Bacが集合S’のマッピング関数のいずれのバックライト値とも異なる事例では、マッピング関数g−1(Bac,.)は、図7に示されるように補間される。ステップ300では、S’の2つのマッピング関数g−1(Bam,.)およびg−1(Ban,.)が特定され、ここで、Bam<Bac<Banである。ステップ302では、g−1(Bam,.)およびg−1(Ban,.)からg(Bac,.)が補間される。マッピング関数がルックアップテーブルとして定義される事例では、ルックアップテーブルの各値Liに対して、g−1(Bac,Li)=λg−1(Bam,Li)+(1−λ)g−1(Ban,Li)であり、ここで、λ=(Bac−Ban)/(Bam−Ban)である。BacがS’のマッピング関数と関連付けられたすべてのBa値より高い(またはより低い)事例では、S’の2つのマッピング関数、例えば、2つの最も高い(または最も低い)Ba値と関連付けられたSの2つのマッピング関数からg−1(Bac,.)が補外される。
ステップ32では、SDRルミナンスピクチャは、決定されたマッピング関数g−1(Bac,.)を使用してHDRルミナンスピクチャにマッピングされる。HDRルミナンスピクチャの各画素Yは、g−1(Bac,L)に等しくなるように設定され、ここで、Lは、SDRピクチャにおいて空間的に一致する画素(同一場所に位置する画素)である。決定されたマッピング関数g−1(Bac,.)がLUTで表される事例では、SDRからHDRへのマッピングは補間を含んでいてもよい。実際に、g−1(Bac,L)を、LUTの値から、例えば、g−1(Bac,Li)およびg−1(Bac,Lj)から補間することができ、ここで、Li≦L≦Ljである。
図8は、別の特定の非限定的な実施形態による、SDRルミナンスピクチャをHDRルミナンスピクチャにマッピングする方法のフローチャートを示す。有利には、方法は、HDRピクチャを符号化するように構成されたエンコーダにおいて使用される。
ステップ40では、SDRルミナンスピクチャにN(Bac)を乗じる。具体的には、各画素値LにN(Bac)を乗じ、ここで、N(Bac)=f(PHDR/Bac)/MSDRであり、PHDRはHDRピーク明度であり、MSDRは最大コードワード値である。低減されたダイナミックレンジがpビットである場合、MSDR=2p−1である。p=10ビットである場合、MSDR=1023である。
ステップ42では、乗じられたSDRルミナンスピクチャ上でマッピング関数f−1(.)が適用される。f−1()は、前に示したように、オフラインで定義された既知の関数である。特定の実施形態では、f−1()は、1D LUTとして定義される。別の特定の実施形態では、関数f−1()は、Slog関数の逆関数f−1(z)=exp((x−c)/a)−bとして定義され、ここで、a、bおよびcは定数値である。有利には、a=0.44955114、b=0.12123691、c=0.94855684である。特定の実施形態では、aは0.45に近く、すなわち、|a−0.45|<ε1、bは0.12に近く、すなわち、|b−0.12|<ε2、cは0.95に近く、すなわち、|c−0.95|<ε3、ここで、ε1、ε2およびε3は定数値であり、例えば、10−1または10−2に等しい。他の値を使用することもできる。Slog関数の逆関数の代わりに、Log−G関数の逆関数を使用することもできる。
また、逆Slog関数または逆Log−G関数も1D LUTの形態で定義することができる。
ステップ44では、マッピングされたSDRルミナンスピクチャにBacを乗じる。得られたルミナンスピクチャは、HDRルミナンスピクチャである。
復号のコンテキストにおいて、ルミナンスSDRピクチャに加えて、Bacの値および場合によりN(Bac)もビットストリームから復号することができる。さらに、完全なHDRピクチャを再構築するために、クロマ情報を復号することができる。
図9は、例示的な非限定的な実施形態による、SDRルミナンスピクチャをHDRルミナンスピクチャにマッピングするように構成されたSDRからHDRへのマッピングデバイス2の例示的なアーキテクチャを示す。
マッピングデバイス2は、1つまたは複数のプロセッサ210を含み、1つまたは複数のプロセッサ210は、内部メモリ220(例えば、RAM、ROMおよび/またはEPROM)と共に、例えば、CPU、GPUおよび/またはDSP(デジタル信号プロセッサの英字略語)を含んでいてもよい。マッピングデバイス2は、各々が出力情報を表示し、かつ/またはユーザがコマンドおよび/もしくはデータを入力することを可能にするように適応された1つまたは複数の入力/出力インタフェース230(例えば、キーボード、マウス、タッチパッド、ウェブカメラ)と、マッピングデバイス2の外部のものであってもよい電源240とを含む。また、マッピングデバイス2は、1つまたは複数のネットワークインタフェース(図示せず)も含んでいてもよい。SDRルミナンスピクチャは、配信源から得ることができる。異なる実施形態によれば、配信源は、これらに限定されないが、
− ローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、フラッシュメモリ、ハードディスク)、
− 記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、光ディスクまたは磁気サポートを有するインタフェース)、
− 通信インタフェース(例えば、有線インタフェース(例えば、バスインタフェース、広域ネットワークインタフェース、ローカルエリアネットワークインタフェース)または無線インタフェース(IEEE802.11インタフェースまたはBluetoothインタフェースなど))、および
− ピクチャ捕捉回路(例えば、センサ、例えば、CCD(もしくは電荷結合素子)またはCMOS(もしくは相補型金属酸化膜半導体)など)
であってもよい。
− ローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、フラッシュメモリ、ハードディスク)、
− 記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、光ディスクまたは磁気サポートを有するインタフェース)、
− 通信インタフェース(例えば、有線インタフェース(例えば、バスインタフェース、広域ネットワークインタフェース、ローカルエリアネットワークインタフェース)または無線インタフェース(IEEE802.11インタフェースまたはBluetoothインタフェースなど))、および
− ピクチャ捕捉回路(例えば、センサ、例えば、CCD(もしくは電荷結合素子)またはCMOS(もしくは相補型金属酸化膜半導体)など)
であってもよい。
異なる実施形態によれば、HDRルミナンスピクチャを、配信先(例えば、HDR表示デバイス)に送信することができる。例として、HDRルミナンスピクチャは、リモートまたはローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、ハードディスク)に記憶される。変形形態では、HDRルミナンスピクチャは、記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、フラッシュメモリ、光ディスクもしくは磁気サポートを有するインタフェース)に送信され、かつ/または通信インタフェース(例えば、ポイントツーポイントリンク、通信バス、ポイントツーマルチポイントリンクもしくは放送ネットワークとのインタフェース)上で送信される。
例示的な非限定的な実施形態によれば、マッピングデバイス2は、メモリ220に記憶されたコンピュータプログラムをさらに含む。コンピュータプログラムは、命令を含み、命令は、マッピングデバイス2によって(具体的には、プロセッサ210によって)実行されると、図6、7または8を参照して記載される方法をマッピングデバイス2が実行できるようにする。変形形態によれば、コンピュータプログラムは、マッピングデバイス2の外部の非一時的なデジタルデータサポート上(例えば、HDD、CD−ROM、DVD、読み取り専用および/もしくはDVDドライブならびに/またはDVD読み取り/書き込みドライブなどの外部記憶媒体上、すべて当技術分野で知られている)に記憶される。従って、マッピングデバイス2は、コンピュータプログラムを読み取るためのメカニズムを含む。さらに、マッピングデバイス2は、対応するUSBポート(図示せず)を通じて、1つまたは複数のユニバーサルシリアルバス(USB)タイプの記憶装置(例えば、「メモリスティック」)にアクセスすることができる。
例示的な非限定的な実施形態によれば、マッピングデバイス2は、これらに限定されないが、
− モバイルデバイス、
− 通信デバイス、
− ゲームデバイス、
− セットトップボックス、
− TVセット、
− タブレット(またはタブレットコンピュータ)、
− ラップトップ、
− ディスプレイ、および
− 復号チップ
であってもよい。
− モバイルデバイス、
− 通信デバイス、
− ゲームデバイス、
− セットトップボックス、
− TVセット、
− タブレット(またはタブレットコンピュータ)、
− ラップトップ、
− ディスプレイ、および
− 復号チップ
であってもよい。
マッピングデバイス2は、有利には、ビットストリーム内においてHDRピクチャを復号するように構成されたエンコーダの一部である。
(エンコーダ)
図10は、図2、3および4に関して開示されるHDRからSDRへのマッピング方法のうちの1つを実装する例示的な符号化デバイスを示す。エンコーダ300は、HDRピクチャを受信する。受信されたHDRピクチャ(ルミナンス成分および場合によりクロマ成分)は、HDRピクチャと関連付けられたバックライト値Bacを使用して、マッピング回路302によってSDRピクチャにマッピングされる。具体的には、マッピング回路302は、図2、3および4に関して開示されるマッピング方法に従ってHDRルミナンスピクチャをSDRルミナンスピクチャにマッピングするように構成される。マッピング回路302は、符号化回路304に接続される。符号化回路304は、ビットストリーム内にSDRピクチャおよびバックライト値Bacを符号化するように構成される。変形形態では、符号化回路304は、N(Bac)を符号化するようにさらに構成される。例えば、符号化回路は、HEVC Main10エンコーダである。値Bacを、専用SEIメッセージを使用することにより、またはその値をスライスヘッダとしてヘッダに挿入することにより符号化することができる。変形形態では、値Bacを、コード化されたデータ構造、例えば、四分木データにその値を隠すことにより、非規範的な方法で符号化することができる。また、完全なSDRピクチャを符号化するために、クロマ情報をビットストリーム内に符号化することもできる。ビットストリームを、配信先、例えば、リモートの復号デバイスに送信することができる。例として、ビットストリームは、リモートまたはローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、ハードディスク)に記憶される。変形形態では、ビットストリームは、記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、フラッシュメモリ、光ディスクもしくは磁気サポートを有するインタフェース)に送信され、かつ/または通信インタフェース(例えば、ポイントツーポイントリンク、通信バス、ポイントツーマルチポイントリンクもしくは放送ネットワークとのインタフェース)上で送信される。
図10は、図2、3および4に関して開示されるHDRからSDRへのマッピング方法のうちの1つを実装する例示的な符号化デバイスを示す。エンコーダ300は、HDRピクチャを受信する。受信されたHDRピクチャ(ルミナンス成分および場合によりクロマ成分)は、HDRピクチャと関連付けられたバックライト値Bacを使用して、マッピング回路302によってSDRピクチャにマッピングされる。具体的には、マッピング回路302は、図2、3および4に関して開示されるマッピング方法に従ってHDRルミナンスピクチャをSDRルミナンスピクチャにマッピングするように構成される。マッピング回路302は、符号化回路304に接続される。符号化回路304は、ビットストリーム内にSDRピクチャおよびバックライト値Bacを符号化するように構成される。変形形態では、符号化回路304は、N(Bac)を符号化するようにさらに構成される。例えば、符号化回路は、HEVC Main10エンコーダである。値Bacを、専用SEIメッセージを使用することにより、またはその値をスライスヘッダとしてヘッダに挿入することにより符号化することができる。変形形態では、値Bacを、コード化されたデータ構造、例えば、四分木データにその値を隠すことにより、非規範的な方法で符号化することができる。また、完全なSDRピクチャを符号化するために、クロマ情報をビットストリーム内に符号化することもできる。ビットストリームを、配信先、例えば、リモートの復号デバイスに送信することができる。例として、ビットストリームは、リモートまたはローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、ハードディスク)に記憶される。変形形態では、ビットストリームは、記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、フラッシュメモリ、光ディスクもしくは磁気サポートを有するインタフェース)に送信され、かつ/または通信インタフェース(例えば、ポイントツーポイントリンク、通信バス、ポイントツーマルチポイントリンクもしくは放送ネットワークとのインタフェース)上で送信される。
特定の実施形態では、エンコーダ300は、1つまたは複数のプロセッサを含み、1つまたは複数のプロセッサは、内部メモリ(例えば、RAM、ROMおよび/またはEPROM)と共に、例えば、CPU、GPUおよび/またはDSP(デジタル信号プロセッサの英字略語)を含んでいてもよい。エンコーダ300は、各々が出力情報を表示し、かつ/またはユーザがコマンドおよび/もしくはデータを入力することを可能にするように適応された1つまたは複数の入力/出力インタフェース(例えば、キーボード、マウス、タッチパッド、ウェブカメラ)と、エンコーダ300の外部のものであってもよい電源とを含む。また、エンコーダ300は、1つまたは複数のネットワークインタフェース(図示せず)も含んでいてもよい。
(デコーダ)
図11は、図6、7および8に関して開示されるSDRからHDRへのマッピング方法のうちの1つを実装する例示的な復号デバイスを示す。ビットストリームは、第1のデコーダ400によって受信されてもよい。第1のデコーダ400は、SDRディスプレイ402によって直接表示することができるSDRピクチャを復号するように構成される。変形形態では、ビットストリームは、第2のデコーダ404によって受信される。受信されたビットストリームは、復号回路406によってSDRピクチャおよびバックライト値Bacに復号される。値N(Bac)は、復号されたBacから計算される。変形形態では、値N(Bac)はビットストリームから復号される。SDRピクチャは、ルミナンス成分(SDRルミナンスピクチャ)および場合によりクロマ成分を少なくとも含む。復号回路406は、マッピング回路408に接続される。SDRルミナンスピクチャは、HDRピクチャと関連付けられた復号されたバックライト値Bacを使用して、マッピング回路406によってHDRルミナンスピクチャにマッピングされる。具体的には、マッピング回路408は、図6、7および8に関して開示されるマッピング方法に従ってSDRルミナンスピクチャをHDRルミナンスピクチャにマッピングするように構成される。例えば、復号回路406および第1のデコーダ400は、HEVC Main10デコーダである。完全なHDRピクチャを復号するために、追加のクロマ情報を復号することができる。復号されたHDRピクチャを、配信先、例えば、HDR表示デバイス410に送信することができる。例として、ビットストリームは、リモートまたはローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、ハードディスク)に記憶される。変形形態では、ビットストリームは、記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、フラッシュメモリ、光ディスクもしくは磁気サポートを有するインタフェース)に送信され、かつ/または通信インタフェース(例えば、ポイントツーポイントリンク、通信バス、ポイントツーマルチポイントリンクもしくは放送ネットワークとのインタフェース)上で送信される。
図11は、図6、7および8に関して開示されるSDRからHDRへのマッピング方法のうちの1つを実装する例示的な復号デバイスを示す。ビットストリームは、第1のデコーダ400によって受信されてもよい。第1のデコーダ400は、SDRディスプレイ402によって直接表示することができるSDRピクチャを復号するように構成される。変形形態では、ビットストリームは、第2のデコーダ404によって受信される。受信されたビットストリームは、復号回路406によってSDRピクチャおよびバックライト値Bacに復号される。値N(Bac)は、復号されたBacから計算される。変形形態では、値N(Bac)はビットストリームから復号される。SDRピクチャは、ルミナンス成分(SDRルミナンスピクチャ)および場合によりクロマ成分を少なくとも含む。復号回路406は、マッピング回路408に接続される。SDRルミナンスピクチャは、HDRピクチャと関連付けられた復号されたバックライト値Bacを使用して、マッピング回路406によってHDRルミナンスピクチャにマッピングされる。具体的には、マッピング回路408は、図6、7および8に関して開示されるマッピング方法に従ってSDRルミナンスピクチャをHDRルミナンスピクチャにマッピングするように構成される。例えば、復号回路406および第1のデコーダ400は、HEVC Main10デコーダである。完全なHDRピクチャを復号するために、追加のクロマ情報を復号することができる。復号されたHDRピクチャを、配信先、例えば、HDR表示デバイス410に送信することができる。例として、ビットストリームは、リモートまたはローカルメモリ(例えば、ビデオメモリ、RAM、ハードディスク)に記憶される。変形形態では、ビットストリームは、記憶装置インタフェース(例えば、大容量記憶装置、ROM、フラッシュメモリ、光ディスクもしくは磁気サポートを有するインタフェース)に送信され、かつ/または通信インタフェース(例えば、ポイントツーポイントリンク、通信バス、ポイントツーマルチポイントリンクもしくは放送ネットワークとのインタフェース)上で送信される。
特定の実施形態では、第2のデコーダ404は、1つまたは複数のプロセッサを含み、1つまたは複数のプロセッサは、内部メモリ(例えば、RAM、ROMおよび/またはEPROM)と共に、例えば、CPU、GPUおよび/またはDSP(デジタル信号プロセッサの英字略語)を含んでいてもよい。第2のデコーダ404は、各々が出力情報を表示し、かつ/またはユーザがコマンドおよび/もしくはデータを入力することを可能にするように適応された1つまたは複数の入力/出力インタフェース(例えば、キーボード、マウス、タッチパッド、ウェブカメラ)と、第2のデコーダ404の外部のものであってもよい電源とを含む。また、第2のデコーダ404は、1つまたは複数のネットワークインタフェース(図示せず)も含んでいてもよい。
本明細書中に記載された実装形態は、例えば、方法またはプロセス、装置、ソフトウェアプログラム、データストリーム、または信号で実装されることがある。単一の形態の実施形態として説明されている場合であっても(例えば、方法または装置としてのみ説明されている場合であっても)、説明された特徴事項の実装形態は、他の形態(例えば、プログラム)で実装されることがある。装置は、例えば、適切なハードウェア、ソフトウェアおよびファームウェアで実装されることがある。方法は、例えば、コンピュータ、マイクロプロセッサ、集積回路またはプログラマブル論理デバイスを含む、例えば、一般に処理デバイスを指す装置(例えば、プロセッサなど)で実施されることがある。また、プロセッサは、例えば、コンピュータ、携帯電話、ポータブル/個人情報端末(PDA)などの通信装置、およびエンドユーザ間の情報の通信を容易にするその他の装置を含む。
本明細書中に記載した様々な処理および特徴事項の実装形態は、様々な異なる機器またはアプリケーション、特に、例えば、機器またはアプリケーションで実施されることがある。そのような機器の例としては、エンコーダ、デコーダ、デコーダからの出力を処理するポストプロセッサ、エンコーダに入力を与えるプリプロセッサ、ビデオコーダ、ビデオデコーダ、ビデオコーデック、ウェブサーバ、セットトップボックス、ラップトップ、パーソナルコンピュータ、携帯電話、PDAおよび他の通信装置が挙げられる。機器は、モバイルのものでもよく、移動車両に備え付けられたものであってもよいことは明らかであろう。
さらに、方法は、プロセッサによって実行される命令によって実施してもよく、このような命令(および/または実装形態によって生成されたデータ値)は、例えば、集積回路、ソフトウェアキャリア、または、他の記憶装置(例えば、ハードディスク、コンパクトディスケット(CD)、光ディスク(例えば、デジタル多用途ディスクまたはデジタルビデオディスクと称されることが多いDVD)、ランダムアクセスメモリ(RAM)または読み取り専用メモリ(ROM)など)のようなプロセッサ可読媒体に記憶することができる。命令は、プロセッサ可読媒体上で有形に具体化されたアプリケーションプログラムを形成することができる。例えば、命令は、ハードウェアにあってもよく、ファームウェアにあってもよく、ソフトウェアにあってもよく、これらを組み合わせたものにあってもよい。例えば、命令は、オペレーティングシステム、別個のアプリケーション、またはこれらの2つを組み合わせたものに存在する。従って、プロセッサは、プロセスを実行するように構成された装置と、プロセスを実行する命令を有するプロセッサ可読媒体(記憶装置など)を含む装置との両方として特徴付けられる。さらに、プロセッサ可読媒体は、命令に加えて、または命令の代わりに、実装形態によって生成されたデータ値を記憶することがある。
当業者であれば明らかであるように、実装形態により、例えば、情報の記憶または送信を含み、情報を搬送するようにフォーマットされた様々な信号を生成することができる。情報は、例えば、方法を実行する命令、または上述した実装形態のうちの1つによって生成されたデータを含むことがある。例えば、信号は、上述した実施形態のシンタックスの記述または読み取りのためのルールをデータとして搬送するようにフォーマットされてもよく、上述した実施形態によって記述された実際のシンタックス値をデータとして搬送するようにフォーマットされてもよい。このような信号は、例えば、電磁波として(例えば、スペクトラムの無線周波数部分を使用して)、またはベースバンド信号としてフォーマットされてもよい。フォーマット処理には、例えば、データストリームを符号化すること、および符号化されたデータストリームでキャリアを変調することを含めることができる。信号を搬送する情報は、例えば、アナログ情報またはデジタル情報である。信号は、公知である様々な異なる有線または無線のリンクを介して送信されることがある。信号は、プロセッサ可読媒体上に記憶されることがある。
幾つかの実装形態について記載した。しかしながら、様々な改変を施すことができることが理解されよう。例えば、複数の異なる実装形態の要素を組み合わせ、追補、改変、または除去により他の実施態様を生み出すこともできる。さらに、開示されているものを他の構造および処理と置換して、結果として得られる実装形態が少なくとも概ね同様の方法で、少なくとも概ね同一の機能を実行し、開示されている実施態様と少なくとも概ね同一の効果を得られるようにできることを当業者であれが理解できよう。従って、これらの実施形態およびその他の実装形態が本出願によって想定される。
Claims (16)
- 高ダイナミックレンジルミナンスピクチャの平均明度を表す現在のバックライト値に基づいて前記高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることを含む方法であって、
前記現在のバックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定すること(10)と、
前記決定されたマッピング関数を使用して前記高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすること(12)であって、前記集合の各マッピング関数g(Bai,Y)は、異なるバックライト値と関連付けられ、かつf(Y/Bai)/N(Bai)として定義され、ここで、N(Bai)=f(PHDR/Bai)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは前記標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値であり、およびf(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数である、前記マッピングすることと
を含む方法。 - 前記現在のバックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することは、少なくとも2つのマッピング関数の前記集合の少なくとも2つのマッピング関数から前記マッピング関数を補間または補外することを含む、請求項1に記載の方法。
- f(z)は、関数a*ln(b+z)+cであり、a、bおよびcは、f(0)=0となるような定数値である、請求項1または2に記載の方法。
- aは0.45に近く、bは0.12に近く、およびcは0.95に近い、請求項3に記載の方法。
- 高ダイナミックレンジルミナンスピクチャの平均明度を表す現在のバックライト値に基づいて標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャを前記高ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることを含む方法であって、
前記現在のバックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することと、
前記決定されたマッピング関数を使用して前記標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャを高ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることであって、前記集合の各マッピング関数g−1(Bai,L)は、異なるバックライト値と関連付けられ、かつBai *f−1(L*N(Bai))として定義され、ここで、N(Bai)=f(PHDR/Bai)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは前記標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値であり、およびf(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数である、前記マッピングすることと
を含む、方法。 - 前記現在のバックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することは、少なくとも2つのマッピング関数の前記集合の少なくとも2つのマッピング関数から前記マッピング関数を補間または補外することを含む、請求項5に記載の方法。
- 関数f−1(.)は、関数exp((x−c)/a)−bであり、a、bおよびcは、f−1(0)=0となるような定数値である、請求項5または6に記載の方法。
- aは0.45に近く、bは0.12に近く、およびcは0.95に近い、請求項7に記載の方法。
- 高ダイナミックレンジルミナンスピクチャの平均明度を表す現在のバックライト値Bacに基づいて前記高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングするように構成されたデバイスであって、
前記現在のバックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することと、
前記決定されたマッピング関数を使用して前記高ダイナミックレンジルミナンスピクチャを標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることであって、前記集合の各マッピング関数g(Bai,Y)は、異なるバックライト値と関連付けられ、かつf(Y/Bai)/N(Bai)として定義され、ここで、N(Bai)=f(PHDR/Bai)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは前記標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値であり、およびf(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数である、前記マッピングすることと
を行うように構成された少なくともプロセッサを含む、デバイス。 - 前記現在のバックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することは、少なくとも2つのマッピング関数の前記集合の少なくとも2つのマッピング関数から前記マッピング関数を補間または補外することを含む、請求項9に記載のデバイス。
- f(z)は、関数a*ln(b+z)+cであり、a、bおよびcは、f(0)=0となるような定数値である、請求項9または10に記載のデバイス。
- aは0.45に近く、bは0.12に近く、およびcは0.95に近い、請求項11に記載のデバイス。
- 高ダイナミックレンジルミナンスピクチャの平均明度を表す現在のバックライト値に基づいて標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャを前記高ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングするように構成されたデバイスであって、
前記現在のバックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することと、
前記決定されたマッピング関数を使用して前記標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャを高ダイナミックレンジルミナンスピクチャにマッピングすることであって、前記集合の各マッピング関数g−1(Bai,L)は、異なるバックライト値と関連付けられ、かつBai *f−1(L*N(Bai))として定義され、ここで、N(Bai)=f(PHDR/Bai)/MSDRであり、PHDRは高ダイナミックレンジ・ピーク明度であり、MSDRは前記標準ダイナミックレンジルミナンスピクチャの最大コードワード値であり、およびf(z)=exp∫ζ(z)/zであり、ζ(z)は減少関数である、前記マッピングすることと
を行うように構成された少なくともプロセッサを含む、デバイス。 - 前記現在のバックライト値に基づいて、少なくとも2つのマッピング関数の集合から1つのマッピング関数を決定することは、少なくとも2つのマッピング関数の前記集合の少なくとも2つのマッピング関数から前記マッピング関数を補間または補外することを含む、請求項13に記載のデバイス。
- 関数f−1(.)は関数exp((x−c)/a)−bであり、a、bおよびcは、f−1(0)=0となるような定数値である、請求項13または14に記載のデバイス。
- aは0.45に近く、bは0.12に近く、およびcは0.95に近い、請求項15に記載のデバイス。
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