JP2019028303A - 輝度調整用信号生成装置およびそのプログラム、ならびに、映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＤＲ映像に対して適切な黒レベル輝度を設定することが可能な輝度調整用信号を生成する輝度調整用信号生成装置を提供する。【解決手段】輝度調整用信号生成装置（輝度調整用信号生成手段１２）は、輝度調整の基準となる最も輝度の高い領域の輝度を指定輝度として入力する指定輝度入力手段１２ａと、指定輝度に対応する映像信号の信号レベルを算出する信号レベル算出手段１２ｂと、表示手段１５の黒レベル輝度に対応する第１黒信号レベルの画像領域内に、信号レベル算出手段１２ｂで算出した信号レベルの領域と、第１黒信号レベルを中心として予め定めたレベル差を有する第２黒信号レベルおよび第３黒信号レベルの各領域とを予め定めた位置に配置した輝度調整用信号を生成する信号生成手段１２ｃと、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ：High Dynamic Range）映像方式の映像表示装置の輝度を調整するための信号を生成する輝度調整用信号生成装置およびそのプログラム、ならびに、輝度調整用信号生成装置を備えた映像表示装置に関する。

ＨＤＲは、標準ダイナミックレンジ（ＳＤＲ：Standard Dynamic Range）に比べて撮影および表示の輝度のダイナミックレンジを拡大し、被写体の広い明暗範囲をディスプレイ上で階調および色彩を豊かに表現する技術である。
ＨＤＲの映像方式の１つとして、国際電気通信連合無線通信部門（ＩＴＵ−Ｒ）の勧告ＢＴ．２１００において、ハイブリッド・ログ・ガンマ（ＨＬＧ：Hybrid Log-Gamma）方式が定められている（非特許文献１参照）。
また、勧告ＢＴ．２１００は、ＨＬＧ方式の伝達関数として、従来のＳＤＲの映像との互換性を考慮した光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ：Opto-Electronic Transfer Function）、電気−光伝達関数（ＥＯＴＦ：Electro-Optical Transfer Function）、光−光伝達関数（ＯＯＴＦ：Opto-Optical Transfer Function）を規定している。

図７に、ＨＬＧ方式の伝達関数の関係を示す。
ＨＬＧ方式のＯＥＴＦは、図７に示すように、ＨＤＲ撮像装置（ＨＤＲ映像方式の撮像装置）５においてシーン光Ｌ_Ｓを電気信号（ＨＬＧ方式の映像信号）Ｅ′に変換する伝達関数である。
具体的には、ＯＥＴＦは、シーン光Ｌ_Ｓに対応するリニア信号Ｅ（被写体輝度のレベル範囲を［０：１２］としたときの正規化値）を、以下の式（１）により、映像信号Ｅ′に変換する関数である。

また、ＨＬＧ方式のＥＯＴＦは、図７に示すように、ＨＤＲ表示装置（ＨＤＲ映像方式の映像表示装置）６において映像信号Ｅ′を表示光Ｌに対応する信号に変換する伝達関数である。ＥＯＴＦは、ＯＥＴＦの逆関数（Inverse ＯＥＴＦ：ＯＥＴＦ^−１）とＯＯＴＦとで構成される。
具体的には、ＯＥＴＦ^−１は、映像信号Ｅ′（映像信号のレベル範囲を［０：１］としたときの正規化値、以下、特にレベルを示す場合、信号レベルＥ′という）を、以下の式（２）により、シーン光Ｌ_Ｓに対応するリニア信号Ｅに変換する関数である。

ただし、ａ，ｂ，ｃは、前記式（１）と同じである。
ＨＬＧ方式のＯＯＴＦは、シーン光Ｌ_Ｓと表示光Ｌとの間の特性を表す伝達関数である。
具体的には、ＯＯＴＦは、シーン光Ｌ_Ｓに対応したリニア信号Ｅの色信号｛Ｒ_Ｓ，Ｇ_Ｓ，Ｂ_Ｓ｝を、以下の式（３）により、表示光Ｌに対応したディスプレイ輝度Ｌ_Ｄの色信号｛Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄ｝に変換する関数である。

ここで、αおよびβは、それぞれ、以下の式（４）で表されるコントラスト調整の値、ブライトネス調整の値である。

Ｌ_Ｗは映像信号Ｅ′＝１（１００％レベルの映像信号）が入力されたときのＨＤＲ表示装置６のピーク輝度（ディスプレイ輝度；ｃｄ／ｍ^２）、Ｌ_Ｂは映像信号Ｅ′＝０（０％レベルの映像信号）が入力されたときのＨＤＲ表示装置６の黒レベル輝度（ディスプレイ輝度；ｃｄ／ｍ^２）である。
また、γは、シーン光Ｌ_Ｓと表示光Ｌとの間の非線形性の程度を示す、以下の式（５）で規定されるシステムガンマである。

勧告ＢＴ．２１００では、標準的な観視条件として、ピーク輝度Ｌ_Ｗは１０００ｃｄ／ｍ^２以上、黒レベル輝度Ｌ_Ｂは０．００５ｃｄ／ｍ^２以下と規定されている。特に、黒レベル輝度Ｌ_Ｂは、観視環境に応じて調整し、設定することが推奨されている。
現行では、この調整のために、ＩＴＵ−Ｒの勧告ＢＴ．８１４または電波産業会（ＡＲＩＢ）技術資料ＢＴＡ Ｓ−１００２に規定された黒レベル輝度設定用信号（ＰＬＵＧＥ〔Picture Line Up Generation Equipment〕信号）が用いられている（非特許文献２，３参照）。

ここで、図８を参照して、従来のＰＬＵＧＥ信号について簡単に説明しておく。
図８（ａ）は、ＰＬＵＧＥ信号を、輝度調整対象の映像表示装置（例えば、図７のＨＤＲ表示装置６）の画面上に表示した画像である。図８（ｂ）は、ＰＬＵＧＥ信号の各領域を説明するための図である。図８（ｂ）は、１０８０Ｉ方式の水平１９２０サンプル、垂直１０８０ラインのＨＤＴＶ（High-definition television）に対応したＰＬＵＧＥ信号の輝度の異なる領域の配置を示す図である。なお、サンプル番号およびライン番号は、領域Ａ，Ｂ，Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２），Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）の内法を示している。また、ライン番号の括弧内は、第２フィールドのライン番号を示している。

領域Ａは、映像信号Ｅ′＝１に相当するピーク輝度（ピーク白）Ｌ_Ｗを表示する領域である。
領域Ｂは、映像信号Ｅ′＝０に相当する黒レベル輝度Ｌ_Ｂを表示する領域である。
領域Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２）は、映像信号Ｅ′＝＋０．０２に相当する輝度を表示する領域である。この領域Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２）は、領域Ｂの黒レベルよりもやや明るい。
ここで、ライン幅の異なる領域Ｃ_１，Ｃ_２が存在するのは、様々なディスプレイで輝度の弁別がしやすいパターンが異なるため、輝度調整時にどちらを用いても調整可能にするためである。
領域Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）は、映像信号Ｅ′＝−０．０２に相当する輝度を表示する領域である。この領域Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）は、領域Ｂの黒レベルよりもやや暗い。
ここで、ライン幅の異なる領域Ｄ_１，Ｄ_２が存在するのは、領域Ｃ_１，Ｃ_２と同じ理由である。

このＰＬＵＧＥ信号を用いて黒レベル輝度Ｌ_Ｂを設定する場合、調整者は、領域Ａのピーク白を観察しながら、領域Ｂと領域Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２）とは輝度差を識別できるが、領域Ｂと領域Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）とは輝度差を識別できないように、ディスプレイの輝度を調整することで、黒レベル輝度Ｌ_Ｂを設定する。
これによって、映像の画質の主観評価を行う際に、統一的な観視条件の下で主観評価を行うことができる。

"Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange"，Recommendation ITU-R BT.2100-0，07/2016 "Specification and alignment procedures for setting of brightness and contrast of displays"，Recommendation ITU-R BT.814-2，09/2016 「ＨＤＴＶ標準観視条件 技術資料（ＢＴＡ Ｓ−１００２）」、１．１版、一般社団法人電波産業会、平成２０年３月１９日改定

従来のＰＬＵＧＥ信号は、基本的に、ＳＤＲ表示装置の黒レベル輝度の設定に用いられることを想定したものである。
ＳＤＲ表示装置のピーク輝度および黒レベル輝度は、ＩＴＵ−Ｒの勧告ＢＴ．２０３５において、ピーク輝度が１００ｃｄ／ｍ^２、黒レベル輝度が０．０１ｃｄ／ｍ^２未満と規定されている。

すなわち、ＳＤＲ表示装置では、従来のＰＬＵＧＥ信号の映像信号Ｅ′＝１に相当する領域Ａ（図８参照）は、１００ｃｄ／ｍ^２で表示される。
一方、ＨＤＲ表示装置では、従来のＰＬＵＧＥ信号の映像信号Ｅ′＝１に相当する領域Ａは、１０００ｃｄ／ｍ^２以上で表示され、ＳＤＲ表示装置の１０倍以上の高い輝度となる。

そのため、従来のＰＬＵＧＥ信号を用いて、ＨＤＲ表示装置の黒レベル輝度を調整した場合、領域Ａが高い輝度で表示されることに起因して、黒レベル輝度が高く設定されて、ＩＴＵ−Ｒの勧告ＢＴ．２１００で標準観視条件として規定されている適正な黒レベル輝度（０．００５ｃｄ／ｍ^２以下）を満たさないおそれがある。
このように、従来のＰＬＵＧＥ信号を用いた場合、ＨＤＲ表示装置では適切な黒レベル輝度を調整することが困難で、統一的な観視条件の下でＨＤＲ映像の主観評価を行うことができないという問題がある。

そこで、本発明は、ＨＬＧ方式でＨＤＲの映像を表示する映像表示装置において、輝度調整の基準となる最も輝度の高い領域の輝度を調整可能にして、黒レベル輝度を設定することが可能な輝度調整用信号（黒レベル輝度設定用信号）を生成する輝度調整用信号生成装置およびそのプログラム、ならびに、輝度調整用信号生成装置を備えた映像表示装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る輝度調整用信号生成装置は、ＨＬＧ方式でＨＤＲの映像を表示する映像表示装置の輝度を調整するための輝度調整用信号を生成する輝度調整用信号生成装置であって、指定輝度入力手段と、信号レベル算出手段と、信号生成手段と、を備える構成とした。

かかる構成において、輝度調整用信号生成装置は、指定輝度入力手段によって、輝度調整用信号を表示手段に表示したときの輝度調整の基準となる最も輝度の高い領域の輝度を指定輝度として入力する。
そして、輝度調整用信号生成装置は、信号レベル算出手段によって、ＨＬＧ方式の伝達関数である光−光伝達関数（ＯＯＴＦ）と光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ）とにより、指定輝度に対応する映像信号の信号レベルを算出する。すなわち、信号レベル算出手段は、ＯＯＴＦによって、指定輝度から当該指定輝度に対応する正規化されたリニア信号を算出し、ＯＥＴＦによって、リニア信号から映像信号の信号レベルを算出する。

そして、輝度調整用信号生成装置は、信号生成手段によって、表示手段の黒レベル輝度に対応する第１黒信号レベルの画像領域内に、信号レベル算出手段で算出した信号レベルの領域と、第１黒信号レベルを中心として予め定めたレベル差を有する第２黒信号レベルおよび第３黒信号レベルの各領域とを予め定めた位置に配置した輝度調整用信号を生成する。すなわち、第１黒信号レベルの画像領域内において、信号レベル算出手段で算出した信号レベルの領域の輝度のみが、指定輝度に応じて可変となる。
これによって、輝度調整用信号生成装置は、指定された輝度を最も輝度の高い領域に設定した輝度調整用信号を生成することができる。

また、前記課題を解決するため、本発明に係る輝度調整用信号生成装置は、信号レベル入力手段と、信号生成手段と、を備える構成とした。

かかる構成において、輝度調整用信号生成装置は、信号レベル入力手段によって、輝度調整用信号を表示手段に表示したときの輝度調整の基準となる最も輝度の高い領域の輝度に対応する映像信号の信号レベルを入力する。

そして、輝度調整用信号生成装置は、信号生成手段によって、表示手段の黒レベル輝度に対応する第１黒信号レベルの画像領域内に、信号レベル入力手段で入力した信号レベルの領域と、第１黒信号レベルを中心として予め定めたレベル差を有する第２黒信号レベルおよび第３黒信号レベルの各領域とを予め定めた位置に配置した輝度調整用信号を生成する。すなわち、第１黒信号レベルの画像領域内において、信号レベル入力手段で入力した信号レベルの領域の輝度のみが、信号レベルに応じて可変となる。
これによって、輝度調整用信号生成装置は、指定された輝度を最も輝度の高い領域に設定した輝度調整用信号を生成することができる。
なお、輝度調整用信号生成装置は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるための輝度調整用信号生成プログラムで動作させることができる。

また、前記課題を解決するため、本発明に係る映像表示装置は、ＨＬＧ方式でＨＤＲの映像を表示する映像表示装置であって、輝度調整用信号生成装置と、逆光電変換手段と、色成分変換手段と、表示手段と、調整手段と、を備える構成とした。

かかる構成において、映像表示装置は、輝度調整用信号生成装置によって、最も輝度の高い領域の輝度が外部からの指定で設定された輝度調整用信号を生成する。
そして、映像表示装置は、逆光電変換手段によって、外部から入力される映像信号または輝度調整用信号生成装置で生成された輝度調整用信号を、ＨＬＧ方式の光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ）の逆関数により、シーン光に対応するリニア信号に変換する。
そして、映像表示装置は、色成分変換手段によって、逆光電変換手段で変換されたリニア信号を、ＨＬＧ方式の光−光伝達関数（ＯＯＴＦ）により、表示光に対応するＲＧＢの色信号に変換する。

そして、映像表示装置は、表示手段によって、色成分変換手段で変換されたＲＧＢの色信号を表示する。これによって、ＨＬＧ方式のＨＤＲの映像として、映像信号や輝度調整用信号が表示されることになる。
そして、映像表示装置は、調整手段によって、色成分別変換手段における光−光伝達関数（ＯＯＴＦ）に用いるブライトネス調整およびコントラスト調整の各値を、外部からの指示により変更し、ブライトネスおよびコントラストを調整する。
これによって、映像表示装置は、表示手段に、輝度調整用信号を表示した状態で輝度調整を行うことができる。

本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、ピーク輝度が高いＨＤＲ映像であっても、黒レベル輝度に対して、輝度調整の基準となる領域の白領域の輝度を予め低く設定することが可能になる。
これによって、本発明は、輝度調整用信号を表示した画面上での明暗差を抑えることで、黒レベル輝度を高く設定することを防止することができ、観視条件を統一してＨＤＲの映像を主観評価することが可能になる。

本発明の実施形態に係る映像表示装置の構成を示すブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る映像表示装置が生成するＰＬＵＧＥ信号を説明するための図であって、（ａ）はＰＬＵＧＥ信号の各領域を説明するための図、（ｂ）はＰＬＵＧＥ信号の各領域の信号レベルを示す図である。 本発明の実施形態に係る映像表示装置のＰＬＵＧＥ信号生成・表示動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る映像表示装置の輝度調整動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る輝度調整用信号生成装置を映像表示装置から分離した構成を示すブロック構成図である。 本発明の変形例に係る輝度調整用信号生成装置の構成を示すブロック構成図である。 ＨＬＧ方式のＨＤＲ撮像装置とＨＤＲ表示装置との関係を説明するための説明図である。 従来のＰＬＵＧＥ信号を説明するための図であって、（ａ）はＰＬＵＧＥ信号を表示した画像を示す図、（ｂ）はＰＬＵＧＥ信号の各領域の配置を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［映像表示装置の構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る映像表示装置１の構成について説明する。

映像表示装置１は、輝度調整用信号（黒レベル輝度設定用信号；以下ＰＬＵＧＥ信号という）を表示して輝度（黒レベル輝度）を調整し、ＨＬＧ方式でＨＤＲの映像を表示するものである。なお、このＰＬＵＧＥ信号は、ＨＤＲの映像に対応するように、従来のＰＬＵＧＥ信号のピーク輝度（ピーク白）を表示する領域（図８の領域Ａ）の輝度を、指定可能としたものである。
ここでは、映像表示装置１は、記憶手段１０と、切替手段１１と、輝度調整用信号生成手段１２と、逆光電変換手段１３と、色成分変換手段１４と、表示手段１５と、調整手段１６と、を備える。

記憶手段１０は、映像表示装置１で使用する各種情報を記憶するものであって、半導体メモリ等で構成することができる。
この記憶手段１０には、ピーク輝度Ｌ_Ｗ、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ、システムガンマγ、コントラスト調整の値αおよびブライトネス調整の値βを予め定めた初期値で記憶し、調整手段１６で調整された場合、その更新値もあわせて記憶する。

ピーク輝度Ｌ_Ｗは、映像信号のレベル範囲における最大レベル（Ｅ′＝１）の映像信号が入力されたときのディスプレイ（表示手段１５）の輝度である。
黒レベル輝度Ｌ_Ｂは、映像信号のレベル範囲における最小レベル（Ｅ′＝０）の映像信号が入力されたときのディスプレイ（表示手段１５）の輝度である。
例えば、表示手段１５を、ピーク輝度Ｌ_Ｗ＝１０００（ｃｄ／ｍ^２）、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ＝０（ｃｄ／ｍ^２）のディスプレイとした場合、記憶手段１０には、予めピーク輝度Ｌ_Ｗとして１０００ｃｄ／ｍ^２、黒レベル輝度Ｌ_Ｂとして０ｃｄ／ｍ^２を初期値として設定しておく。

システムガンマγは、シーン光と表示光との間の非線形性の程度を示すガンマ値である。例えば、表示手段１５を、ピーク輝度Ｌ_Ｗ＝１０００（ｃｄ／ｍ^２）のディスプレイとした場合、記憶手段１０には、前記式（５）で求められる値“１．２” を初期値として設定しておく。

コントラスト調整の値αは、表示手段１５が表示する映像のコントラスト（明暗比）を調整するための調整値である。
ブライトネス調整の値βは、表示手段１５が表示する映像のブライトネス（明るさ、輝度）を調整するための調整値である。
このαおよびβは、ピーク輝度Ｌ_Ｗ、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ、システムガンマγから前記式（４）により求められる値であって、ピーク輝度Ｌ_Ｗ＝１０００（ｃｄ／ｍ^２）、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ＝０（ｃｄ／ｍ^２）、システムガンマγ＝１．２の場合、α＝５０．６９７０２８４９、β＝０を、予め初期値として設定しておく。

切替手段１１は、映像信号またはＰＬＵＧＥ信号のいずれかを表示対象に切り替えるものである。例えば、切替手段１１は、表示手段１５を介して設定画面を表示し、映像信号またはＰＬＵＧＥ信号の切り替えの指示を受け付けることとしてもよいし、外部の図示を省略したスイッチ等によって、切り替えの指示を受け付けることとしてもよい。

この切替手段１１は、基本的に外部から入力される映像信号を逆光電変換手段１３に出力するが、切り替えの指示を受け付けた段階で、輝度調整用信号生成手段１２に、ＰＬＵＧＥ信号（輝度調整用信号）の生成を指示する。
切替手段１１は、表示対象となった映像信号またはＰＬＵＧＥ信号を逆光電変換手段１３に出力する。なお、ここでは、切替手段１１から出力される信号（映像信号またはＰＬＵＧＥ信号）をＥ′で示す。

輝度調整用信号生成手段（輝度調整用信号生成装置）１２は、ＨＬＧ方式に対応したＰＬＵＧＥ信号を生成するものである。ここでは、輝度調整用信号生成手段１２は、指定輝度入力手段１２ａと、信号レベル算出手段１２ｂと、信号生成手段１２ｃと、を備える。

指定輝度入力手段１２ａは、ＰＬＵＧＥ信号を表示手段１５に表示したときの輝度調整の基準となる最も輝度の高い輝度（ディスプレイ輝度）を指定輝度Ｌ_ＲＥＦとして入力するものである。
例えば、指定輝度入力手段１２ａは、表示手段１５を介して設定画面を表示し、指定輝度を入力することとしてもよいし、図示を省略したスライダ等の輝度のレベルを変更する手段を介して、指定輝度を入力することとしてもよい。

なお、指定輝度Ｌ_ＲＥＦとして、例えば、ＳＤＲ表示装置のピーク輝度である１００ｃｄ／ｍ^２が入力された場合、映像表示装置１は、ＳＤＲ表示装置とほぼ同等の観視環境で黒レベル輝度を設定することができる。
この指定輝度入力手段１２ａは、指定輝度Ｌ_ＲＥＦを信号レベル算出手段１２ｂに出力する。

信号レベル算出手段１２ｂは、指定輝度入力手段１２ａから入力された指定輝度を表示するための映像信号の信号レベル（映像信号レベル）を算出するものである。
この信号レベル算出手段１２ｂは、ＨＬＧ方式の伝達関数であるＯＯＴＦおよびＯＥＴＦにより、指定輝度Ｌ_ＲＥＦに対応する信号レベルを算出する。
具体的には、信号レベル算出手段１２ｂは、以下の式（６）および式（７）により、指定輝度Ｌ_ＲＥＦに対応する信号レベルＥ′を算出する。

ただし、α，β，γ，ａ，ｂ，ｃは前記式（１）、式（４）および式（５）と同じである。
前記式（６）は、伝達関数ＯＯＴＦ（前記式（３）参照）において、対象となる色が白黒の濃淡色であり、前記式（３）の色信号｛Ｒ_Ｓ，Ｇ_Ｓ，Ｂ_Ｓ｝がそれぞれ同一であることから得られる式である。

例えば、信号レベル算出手段１２ｂは、指定輝度Ｌ_ＲＥＦとしてＳＤＲ表示装置のピーク輝度である１００ｃｄ／ｍ^２が入力された場合、前記式（６）により、記憶手段１０に記憶されているコントラスト調整の値α（＝５０．６９７０２８４９）、ブライトネス調整の値β（＝０）、システムガンマγ（＝１．２）を用いて、リニア信号Ｅ_Ｓ＝１．７６１３５９１２１を算出する。
そして、信号レベル算出手段１２ｂは、前記式（７）により、信号レベルＥ′＝０．６２９６２０３２２≒０．６３を算出する。

これによって、信号レベル算出手段１２ｂは、ピーク輝度の信号レベルＥ′＝１、黒レベル輝度の信号レベルＥ′＝０としたときの指定輝度の信号レベルを算出することができる。なお、信号レベル算出手段１２ｂは、調整手段１６によって、α、β等が更新されている場合、更新値を用いて、Ｅ′を算出する。
信号レベル算出手段１２ｂは、算出した指定輝度の信号レベルを、信号生成手段１２ｃに出力する。

信号生成手段１２ｃは、最も輝度の高い白領域の信号レベルを、信号レベル算出手段１２ｂで算出した指定輝度の信号レベルとするＰＬＵＧＥ信号を生成するものである。
ここで、図２を参照して、信号生成手段１２ｃが生成するＰＬＵＧＥ信号のパターンについて説明する。図２（ａ）は、ＰＬＵＧＥ信号を、表示手段１５の画面上に表示した画像であって、輝度の異なる各領域の位置は、図８と同じである。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示したＰＬＵＧＥ信号の輝度の異なる各領域の信号レベルを示す。

信号生成手段１２ｃは、図２に示すように、信号レベルの異なる領域Ａ，Ｂ，Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２），Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）を有するＰＬＵＧＥ信号を生成する。
領域Ａは、信号レベル算出手段１２ｂで算出した信号レベルＥ′（例えば、０．６３）に相当する輝度を表示する領域である。ここで、信号レベルＥ′＝１のピーク白レベルは、８ビットシステムで画素値“２３５”に相当し、信号レベルＥ′＝０の黒レベル輝度は、８ビットシステムで画素値“１６”に相当する。すなわち、８ビットシステムであれば、領域Ａは、画素値“１５４”に相当する。

領域Ｂ，Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２），Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）は、図８で説明した従来のＰＬＵＧＥ信号と同じものである。
すなわち、領域Ｂは、信号レベルＥ′＝０（第１黒信号レベル）に相当する黒レベル輝度Ｌ_Ｂを表示する領域である。例えば、８ビットシステムであれば、画素値“１６”に相当する。

領域Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２）および領域Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）は、信号レベルＥ′＝０（第１黒信号レベル）を中心として予め定めたレベル差（±０．０２）を有する。
領域Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２）は、信号レベルＥ′＝＋０．０２（第２黒信号レベル）に相当する輝度を表示する領域である。例えば、８ビットシステムであれば、画素値“２０”に相当する。この領域Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２）は、領域Ｂの黒レベル輝度よりもやや明るい。

領域Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）は、信号レベルＥ′＝−０．０２（第３黒信号レベル）に相当する輝度を表示する領域である。例えば、８ビットシステムであれば、画素値“１２”に相当する。この領域Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）は、領域Ｂの黒レベル輝度よりもやや暗い。
なお、図２に示した領域の配置は一例であって、各領域の大きさや位置は、これに限定されるものではない。
このように、輝度調整用信号生成手段１２は、ＰＬＵＧＥ信号における最も輝度の高い白領域の映像信号の信号レベル（映像信号レベル）を、外部からの指示により設定することができる。

図１に戻って、映像表示装置１の構成について説明を続ける。
信号生成手段１２ｃは、生成したＰＬＵＧＥ信号を切替手段１１に出力する。すなわち、ＰＬＵＧＥ信号は、切替手段１１を経由して、逆光電変換手段１３に出力される。

逆光電変換手段１３は、切替手段１１を経由して入力されるＨＬＧ方式のＨＤＲの映像信号（またはＰＬＵＧＥ信号）Ｅ′（以下、単に信号Ｅ′という）を、シーン光に対応するリニア信号Ｅに変換するものである。この逆光電変換手段１３の処理は、伝達関数ＯＥＴＦの逆関数（ＯＥＴＦ^−１）処理に相当する。

具体的には、逆光電変換手段１３は、前記式（２）により、信号Ｅ′をシーン光に対応するリニア信号Ｅに変換する。
なお、信号Ｅ′は画素ごとにＲＧＢの色信号｛Ｒ_Ｓ′，Ｇ_Ｓ′，Ｂ_Ｓ′｝で構成され（Ｅ′＝｛Ｒ_Ｓ′，Ｇ_Ｓ′，Ｂ_Ｓ′｝）、逆光電変換手段１３は、それぞれの色信号ごとに前記式（２）を演算し、シーン光に対応する色信号｛Ｒ_Ｓ，Ｇ_Ｓ，Ｂ_Ｓ｝で構成されるリニア信号Ｅを生成する。
逆光電変換手段１３は、変換後のリニア信号Ｅ｛Ｒ_Ｓ，Ｇ_Ｓ，Ｂ_Ｓ｝を、色成分変換手段１４に出力する。

色成分変換手段１４は、逆光電変換手段１３で変換されたシーン光に対応するリニア信号に対して、色成分ごとにシステムガンマを適用することで、リニア信号を表示光の強度に比例した信号に変換するものである。この色成分変換手段１４の処理は、伝達関数ＯＯＴＦの処理に相当する。

具体的には、色成分変換手段１４は、前記式（３）により、リニア信号Ｅ｛Ｒ_Ｓ，Ｇ_Ｓ，Ｂ_Ｓ｝を表示光に対応するディスプレイ輝度Ｌ_Ｄの色信号｛Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄ｝に変換する。
この色成分変換手段１４は、記憶手段１０に記憶されているコントラスト調整の値α、ブライトネス調整の値βおよびシステムガンマγを用いて、色信号｛Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄ｝を生成する。このとき、色成分変換手段１４は、記憶手段１０に初期値のみが記憶されている場合は、初期値を用い、更新値が記憶されている場合は、更新値を用いて、色信号｛Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄ｝を生成する。

なお、色成分変換手段１４は、基本的に、記憶手段１０からα、β、γを一旦読み込んだ後、その値を保持して色信号を生成する。しかし、色成分変換手段１４は、調整手段１６からコントラスト等の調整が行われた旨の通知を受けた場合、再度、記憶手段１０からα、β、γを読み込む。
これによって、色成分変換手段１４は、調整されたブライトネスおよびコントラストを反映した色信号を生成することができる。
色成分変換手段１４は、生成した色信号｛Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄ｝を表示手段１５に出力する。

表示手段（ディスプレイ）１５は、色成分変換手段１４で生成された表示光の強度に比例した信号（色信号）を表示する一般的なディスプレイであって、例えば、液晶ディスプレイ等である。この表示手段１５によって、映像表示装置１は、映像信号（またはＰＬＵＧＥ信号）を映像として観察者に視認させることができる。

調整手段１６は、表示手段１５で表示される映像のブライトネスおよびコントラストを外部からの指示により、変更するものである。ここでは、調整手段１６は、ブライトネス調整手段１６ａと、コントラスト調整手段１６ｂと、を備える。

ブライトネス調整手段１６ａは、表示手段１５で表示される映像のブライトネスを調整するものである。
具体的には、ブライトネス調整手段１６ａは、図示を省略したロータリーエンコーダ、スライダ等のレベル変更手段を介して、調整者によって変更された調整値（ブライトネス調整の値β）を入力する。そして、ブライトネス調整手段１６ａは、調整されたブライトネス調整の値βと黒レベル輝度Ｌ_Ｂとを更新値として記憶手段１０に書き込み記憶する。なお、前記式（４）に示すように、ブライトネス調整の値βと、黒レベル輝度Ｌ_Ｂとは同じ値である。

このとき、ブライトネス調整手段１６ａは、黒レベル輝度Ｌ_Ｂの更新に伴い、コントラスト調整の値αを変化させないように、前記式（４）および式（５）により、ピーク輝度Ｌ_Ｗとシステムガンマγとを算出し、更新値として記憶手段１０に書き込み記憶する。

このように、ブライトネス調整手段１６ａは、ブライトネス調整により変更されるピーク輝度Ｌ_Ｗ、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ、システムガンマγおよびブライトネス調整の値βを、それぞれの更新値として記憶手段１０に書き込み、調整が行われた旨を色成分変換手段１４に通知する。

コントラスト調整手段１６ｂは、表示手段１５で表示される映像のコントラストを調整するものである。
具体的には、コントラスト調整手段１６ｂは、図示を省略したロータリーエンコーダ、スライダ等のレベル変更手段を介して、調整者によって変更された調整値（コントラスト調整の値α）を入力する。そして、コントラスト調整手段１６ｂは、調整されたコントラスト調整の値αを更新値として記憶手段１０に書き込み記憶する。

このとき、コントラスト調整手段１６ｂは、コントラスト調整の値αの更新に伴い、前記式（４）および式（５）により、ピーク輝度Ｌ_Ｗとシステムガンマγとを算出し、更新値として記憶手段１０に書き込み記憶する。

このように、コントラスト調整手段１６ｂは、コントラスト調整により変更されるピーク輝度Ｌ_Ｗ、システムガンマγおよびコントラスト調整の値αを、それぞれの更新値として記憶手段１０に書き込み、調整が行われた旨を色成分変換手段１４に通知する。

以上説明したように映像表示装置１を構成することで、映像表示装置１は、ＰＬＵＧＥ信号の最も輝度の高い白領域を外部から設定した輝度で表示させることができる。これによって、白領域の輝度を、例えば、ＳＤＲ表示装置と同じ１００ｃｄ／ｍ^２に設定すれば、映像表示装置１は、ＳＤＲ表示装置とほぼ同様の白と黒の輝度差で輝度調整を行うことができ、黒レベル輝度を不要に高く調整してしまうことを防止することができる。
なお、映像表示装置１は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるためのプログラム（映像表示プログラム）で動作させることができる。

［映像表示装置の動作］
次に、本発明の実施形態に係る映像表示装置１の動作について説明する。ここでは、映像表示装置１の動作として、ＰＬＵＧＥ信号を生成し、表示する動作と、輝度を調整する動作とに分けて説明する。

（ＰＬＵＧＥ信号生成・表示動作）
まず、図３を参照（構成については適宜図１参照）して、映像表示装置１のＰＬＵＧＥ信号を生成し、表示する動作について説明する。なお、記憶手段１０には、予めピーク輝度Ｌ_Ｗ、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ、システムガンマγ、コントラスト調整の値αおよびブライトネス調整の値βが記憶されているものとする。
また、切替手段１１は、ＰＬＵＧＥ信号を逆光電変換手段１３に出力するように切り替えられているものとする。

映像表示装置１は、輝度調整用信号生成手段１２の指定輝度入力手段１２ａによって、ＰＬＵＧＥ信号における最も輝度の高い白領域の輝度となる指定輝度Ｌ_ＲＥＦを入力する（ステップＳ１）。

そして、映像表示装置１は、輝度調整用信号生成手段１２の信号レベル算出手段１２ｂによって、指定輝度Ｌ_ＲＥＦに対応する映像信号の信号レベルを算出する（ステップＳ２）。
すなわち、信号レベル算出手段１２ｂは、記憶手段１０に記憶されているシステムガンマγ、コントラスト調整の値αおよびブライトネス調整の値βを用いて、前記式（６）および式（７）の連立方程式を解くことで、指定輝度Ｌ_ＲＥＦに対応する信号レベルＥ′を求める。

そして、映像表示装置１は、輝度調整用信号生成手段１２の信号生成手段１２ｃによって、ＰＬＵＧＥ信号を生成する（ステップＳ３）。
このとき、信号生成手段１２ｃは、図２に示すように、映像信号の黒レベル輝度の信号レベルを“０”、ピーク白の輝度の信号レベルを“１”としたときに、黒レベル輝度の画像（領域Ｂ）上に、黒レベル輝度よりやや明るい“＋０．０２”の信号レベルの領域（領域Ｃ_１，Ｃ_２）と、黒レベル輝度よりやや暗い“−０．０２”の信号レベルの領域（領域Ｄ_１，Ｄ_２）とを配置し、さらに、画面中央にステップＳ２で算出された信号レベルの白領域（領域Ａ）を配置したＰＬＵＧＥ信号を生成する。

そして、映像表示装置１は、逆光電変換手段１３によって、ステップＳ３で生成されたＰＬＵＧＥ信号を、逆光電変換、すなわち、伝達関数ＯＥＴＦの逆関数（ＯＥＴＦ^−１）の演算を行うことで、シーン光に対応するリニア信号に変換する（ステップＳ４）。

そして、映像表示装置１は、色成分変換手段１４によって、ステップＳ４で生成されたリニア信号Ｅに対して、前記式（３）により、色成分ごとにシステムガンマを適用して、表示光の強度に比例した色信号｛Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄ｝を生成する（ステップＳ５）。

そして、映像表示装置１は、表示手段１５によって、ステップＳ５で生成された色信号｛Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄ｝を画像表示する（ステップＳ６）。
以上の動作によって、映像表示装置１は、ＰＬＵＧＥ信号の最も輝度の高い白領域を外部から指定された輝度で表示することができる。

（輝度調整動作）
次に、図４を参照（構成については適宜図１参照）して、映像表示装置１の輝度調整動作について説明する。ここでは、ＰＬＵＧＥ信号が画像として表示された状態で、黒レベル輝度を設定する動作について説明する。

映像表示装置１は、調整手段１６のブライトネス調整手段１６ａによって、調整者が設定したブライトネス調整の値βにより、表示手段１５が表示するＰＬＵＧＥ信号の画像のブライトネス（輝度）を調整する（ステップＳ１０）。
すなわち、調整者は、図２に示す領域Ａの最も輝度の高い白領域を観察しながら、領域Ｂと領域Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２）とは輝度差を識別できるが、領域Ｂと領域Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）とは輝度差を識別できないように、輝度を調整する。

このとき、ブライトネス調整手段１６ａは、コントラスト調整の値αを変化させないように、前記式（４）および式（５）により、ピーク輝度Ｌ_Ｗとシステムガンマγとを算出し、更新値として記憶手段１０に書き込み記憶する。そして、色成分変換手段１４が新たなα、β、γが適用することで、ＰＬＵＧＥ信号の画像のブライトネスが調整されることになる。

そして、映像表示装置１は、調整手段１６のコントラスト調整手段１６ｂによって、調整者が設定したコントラスト調整の値αにより、表示手段１５が表示するＰＬＵＧＥ信号の画像のコントラスト（明暗比）を調整する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１０の動作によって、ピーク輝度Ｌ_Ｗが変化するため、ＰＬＵＧＥ信号の最も高い輝度も変化する。そこで、ステップＳ１１では、調整者は、画面中央の白領域の輝度が設定した輝度（ブライトネス調整前の輝度）とほぼ同じになるように、コントラストを調整する。

なお、映像表示装置１の輝度調整動作は、必ずしも、このステップＳ１０およびステップＳ１１の１回の動作で終了するわけではない。調整者が、図２に示すＰＬＵＧＥ信号の画像において、中央の領域Ａの輝度が所望の輝度となり、領域Ｂと領域Ｃ（Ｃ_１，Ｃ_２）とは輝度差を識別できるが、領域Ｂと領域Ｄ（Ｄ_１，Ｄ_２）とは輝度差を識別できないように、適宜、ステップＳ１０およびステップＳ１１の動作を繰り返すことで、調整を行う。

以上の動作によって、映像表示装置１は、最も輝度の高い白領域を外部から指定された輝度で表示したＰＬＵＧＥ信号の画像を提示して、調整者によって適切な輝度の調整を行うことができる。
以上、本発明の実施形態に係る映像表示装置１の構成および動作について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

［変形例］
（変形例１）
ここでは、輝度調整用信号生成手段（輝度調整用信号生成装置）１２を、映像表示装置１の内部に備える構成とした。しかし、この輝度調整用信号生成手段１２は、映像表示装置１から分離して構成してもよい。
例えば、図５に示すように、映像表示装置１から分離した輝度調整用信号生成手段１２を、輝度調整用信号生成装置１２Ｂとして構成してもよい。

輝度調整用信号生成装置１２Ｂは、ＨＬＧ方式に対応したＰＬＵＧＥ信号を生成するもので、指定輝度入力手段１２Ｂａと、信号レベル算出手段１２Ｂｂと、信号生成手段１２ｃと、を備える。なお、信号生成手段１２ｃは、図１で説明したものと同じであるため、説明を省略する。

指定輝度入力手段１２Ｂａは、ＰＬＵＧＥ信号を表示手段１５に表示したときの輝度調整の基準となる最も輝度の高い白領域の輝度を指定輝度Ｌ_ＲＥＦとして入力するものである。この機能は、図１で説明した指定輝度入力手段１２ａと同じである。
ただし、指定輝度入力手段１２Ｂａは、輝度調整用信号生成装置１２Ｂを独立した装置としたことに伴い、指定輝度Ｌ_ＲＥＦに加え、ピーク輝度Ｌ_Ｗ、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ、システムガンマγを入力する、あるいは、予め記憶しておくこととする。

信号レベル算出手段１２Ｂｂは、指定輝度入力手段１２Ｂａから入力された指定輝度を表示するための映像信号の信号レベル（映像信号レベル）を算出するものである。この機能は、図１で説明した信号レベル算出手段１２ｂと同じである。
ただし、信号レベル算出手段１２Ｂｂは、信号レベルを算出するために必要なピーク輝度Ｌ_Ｗ、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ、システムガンマγを、指定輝度入力手段１２Ｂａを介して取得する。そして、信号レベル算出手段１２Ｂｂは、ピーク輝度Ｌ_Ｗ、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ、システムガンマγから、前記式（４）により、コントラスト調整の値αおよびブライトネス調整の値βを算出する。

信号レベル算出手段１２Ｂｂのコントラスト調整の値αおよびブライトネス調整の値βを求めた後の信号レベルを算出する処理は、図１で説明した信号レベル算出手段１２ｂと同じであるため、説明を省略する。
なお、信号レベル算出手段１２Ｂｂは、映像表示装置１Ｂと連携して、ピーク輝度Ｌ_Ｗ、黒レベル輝度Ｌ_Ｂ、システムガンマγ、コントラスト調整の値αおよびブライトネス調整の値βを、映像表示装置１Ｂから取得することとしてもよい。

また、図１の輝度調整用信号生成手段１２を分離した映像表示装置として、図５では、切替手段１１を省略して映像表示装置１Ｂを構成している。
この場合、映像表示装置１Ｂは、輝度調整時には、輝度調整用信号生成装置１２Ｂと信号線で接続し、映像表示時には、図示を省略した映像信号を送信する機器と信号線で接続すればよい。もちろん、切替手段１１を映像表示装置１Ｂの内部または外部に備えることで、映像信号またはＰＬＵＧＥ信号の切り替えを行うこととしてもよい。

（変形例２）
また、ここでは、輝度調整用信号生成手段１２（図１参照）や輝度調整用信号生成装置１２Ｂ（図５参照）に、信号レベル算出手段１２ｂ，１２Ｂｂを備える構成とした。
しかし、信号レベル算出手段１２ｂ，１２Ｂｂが行う指定輝度の信号レベルの算出は、予め外部で算出しておくことも可能である。

その場合、図６に示すように、輝度調整用信号生成装置（輝度調整用信号生成手段）１２Ｃを構成すればよい。
すなわち、輝度調整用信号生成装置（輝度調整用信号生成手段）１２Ｃは、信号レベル入力手段１２ｄと、信号生成手段１２ｃと、を備える構成とすればよい。信号生成手段１２ｃは、図１で説明した信号生成手段１２ｃと同じであるため、説明を省略する。

信号レベル入力手段１２ｄは、ＰＬＵＧＥ信号を表示手段１５に表示したときの輝度調整の基準となる最も輝度の高い領域の輝度に対応する映像信号の信号レベルを入力するものである。例えば、ＰＬＵＧＥ信号の最も輝度の高い領域Ａ（図２参照）の輝度を、ＳＤＲ表示装置のピーク輝度である１００ｃｄ／ｍ^２とする場合、図１の信号レベル算出手段１２ｂで説明した信号レベルＥ′＝０．６３を用いればよい。

なお、変形例１，２で説明した輝度調整用信号生成装置１２Ｂ，１２Ｃは、コンピュータを、前記した各手段として機能させるためのプログラム（輝度調整用信号生成）で動作させることができる。

（変形例３）
また、ここでは、指定輝度Ｌ_ＲＥＦをＳＤＲ表示装置のピーク白（＝ピーク輝度）である１００ｃｄ／ｍ^２とする例で説明した。
しかし、これは、あくまで、ＰＬＵＧＥ信号の領域Ａ（図２参照）の高輝度に起因して、黒レベル輝度が高く設定されることを防止するためで、必ずしもＳＤＲ表示装置のピーク白と同じ１００ｃｄ／ｍ^２である必要はない。例えば、２００ｃｄ／ｍ^２程度であっても十分その目的を達成することができる。

１，１Ｂ 映像表示装置
１０ 記憶手段
１１ 切替手段
１２，１２Ｂ，１２Ｃ 輝度調整用信号生成手段（輝度調整用信号生成装置）
１２ａ，１２Ｂａ 指定輝度入力手段
１２ｂ，１２Ｂｂ 信号レベル算出手段
１２ｃ 信号生成手段
１２ｄ 信号レベル入力手段
１３ 逆光電変換手段
１４ 色成分変換手段
１５ 表示手段（ディスプレイ）
１６ 調整手段
１６ａ ブライトネス調整手段
１６ｂ コントラスト調整手段

Claims (4)

1. ＨＬＧ方式でＨＤＲの映像を表示する映像表示装置の輝度を調整するための輝度調整用信号を生成する輝度調整用信号生成装置であって、
   前記輝度調整用信号を表示手段に表示したときの輝度調整の基準となる最も輝度の高い領域の輝度を指定輝度として入力する指定輝度入力手段と、
   前記ＨＬＧ方式の伝達関数である光−光伝達関数と光−電気伝達関数とにより、前記指定輝度に対応する映像信号の信号レベルを算出する信号レベル算出手段と、
   前記表示手段の黒レベル輝度に対応する第１黒信号レベルの画像領域内に、前記信号レベル算出手段で算出した信号レベルの領域と、前記第１黒信号レベルを中心として予め定めたレベル差を有する第２黒信号レベルおよび第３黒信号レベルの各領域とを予め定めた位置に配置した前記輝度調整用信号を生成する信号生成手段と、
   を備えることを特徴とする輝度調整用信号生成装置。
2. ＨＬＧ方式でＨＤＲの映像を表示する映像表示装置の輝度を調整するための輝度調整用信号を生成する輝度調整用信号生成装置であって、
   前記輝度調整用信号を表示手段に表示したときの輝度調整の基準となる最も輝度の高い領域の輝度に対応する映像信号の信号レベルを入力する信号レベル入力手段と、
   前記表示手段の黒レベル輝度に対応する第１黒信号レベルの画像領域内に、前記信号レベル入力手段で入力した信号レベルの領域と、前記第１黒信号レベルを中心として予め定めたレベル差を有する第２黒信号レベルおよび第３黒信号レベルの各領域とを予め定めた位置に配置した前記輝度調整用信号を生成する信号生成手段と、
   を備えることを特徴とする輝度調整用信号生成装置。
3. コンピュータを、請求項１または請求項２に記載の輝度調整用信号生成装置として機能させるための輝度調整用信号生成プログラム。
4. ＨＬＧ方式でＨＤＲの映像を表示する映像表示装置であって、
   請求項１または請求項２に記載の輝度調整用信号生成装置と、
   外部から入力される映像信号または前記輝度調整用信号生成装置で生成された輝度調整用信号を、前記ＨＬＧ方式の光−電気伝達関数の逆関数により、シーン光に対応するリニア信号に変換する逆光電変換手段と、
   前記逆光電変換手段で変換されたリニア信号を、前記ＨＬＧ方式の光−光伝達関数により、表示光に対応する色信号に変換する色成分変換手段と、
   前記色成分変換手段で変換された色信号を表示する表示手段と、
   前記色成分変換手段における前記光−光伝達関数に用いるブライトネス調整およびコントラスト調整の各値を変更する調整手段と、
   を備えることを特徴とする映像表示装置。