JP2019096984A - Level adaptive video switching processing method and processing apparatus for HDR video - Google Patents

Level adaptive video switching processing method and processing apparatus for HDR video Download PDF

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Abstract

To improve the visibility and the video quality as the entire HDR video content by HDR video editing/switching processing in consideration of the light and dark adaptation of human eyes.SOLUTION: A switcher that outputs a video selected from a plurality of input videos includes a median value calculation unit that calculates a median value of all luminance values of each video frame for the plurality of input videos, a difference calculation unit that calculates a difference between a median value of a currently selected and output video and a median value of another video from among the input videos, and a gain offset adjustment unit that adjusts, for a predetermined period, the output level of the luminance value of the frame after switching to a new output video when a difference between the median value of the currently selected and output video and the median value of a video newly selected as a new output from among the input videos is larger than a predetermined threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、HDR映像のためのレベル適応映像切り替え処理方法及び処理装置に関する。   The present invention relates to a level adaptive video switching processing method and processing apparatus for HDR video.

テレビが配置されている室内の明るさ程度に応じて、テレビ画面の明るさを自動調整することは既に実用化されている。このようなテレビは、照度センサを備えており、照度センサの出力に応じてテレビ画面の明るさを適宜自動的に調整するものである。また、ナビゲーション等の車載用モニタにおいてもこの技術が適用展開されて実用化されている。   Automatic adjustment of the brightness of the television screen has already been put to practical use according to the degree of brightness of the room in which the television is disposed. Such a television includes an illuminance sensor, and adjusts the brightness of the television screen automatically and appropriately according to the output of the illuminance sensor. In addition, this technology is also applied and implemented in in-vehicle monitors such as navigation.

暗いところでは画面も暗く、明るいところでは画面も明るく調整するものであり、これは人体の眼球特性を考慮したものである。例えば、下記特許文献1には、LCDの輝度を調整する手段として、ディマーコントロール素子や受光センサを用いたものが知られていることが記載されている。   In the dark area, the screen is also dark, and in the bright area, the screen is also adjusted bright, which takes into consideration the eye characteristics of the human body. For example, Patent Document 1 below describes that a device using a dimmer control element or a light receiving sensor is known as a means for adjusting the luminance of the LCD.

また、連続した一連の映像における突発的な輝度変化に対する対応として、現フレームの輝度が前フレームの輝度および次フレームの輝度よりも大きな輝度であるために、表示画面が一瞬明るくなるフラッシュ現象が視認されることがあり、このフラッシュ現象を防止する技術として、表示画像の急激な輝度変化を防止するため、表示データの書き込みを行う前にフレームをフレームメモリに記憶して輝度調整を行う方法があることが下記特許文献2に開示されている。   In addition, as a response to the sudden luminance change in a continuous series of images, a flash phenomenon in which the display screen becomes bright for a while is visually recognized because the luminance of the current frame is larger than the luminance of the previous frame and the luminance of the next frame. As a technique for preventing this flash phenomenon, there is a method of storing a frame in a frame memory and performing brightness adjustment before writing display data in order to prevent a sudden change in brightness of a display image. This is disclosed in Patent Document 2 below.

さらに、新たな映像を撮影取得する撮像場面において、被写体照度の明るさ程度に応じて撮像装置の露出を適宜変更して輝度調整を行うことが下記特許文献3に記載されている。   Further, in an imaging scene where a new image is captured and acquired, it is described in Patent Document 3 that the brightness adjustment is performed by appropriately changing the exposure of the imaging device according to the degree of brightness of the subject illumination.

また、映像を編集する際の切り替え処理としては、カット、ミックス、ディゾルブ、ワイプ、DVE等の様々な手法がこれまでに実現されている。しかし、HDR映像の視認性を考慮したものは従来知られていない。これに近いものとしては、テレビ受像機における視聴環境光に応じて、ディスプレイの明るさを自動的に変更するものがあり、例えば下記特許文献4には、このような技術が開示されている。   In addition, various methods such as cut, mix, dissolve, wipe, and DVE have been realized as switching processing when editing a video. However, there is no known device that takes into account the visibility of the HDR video. As one close to this, there is one that automatically changes the brightness of the display according to the viewing environment light in the television receiver, and for example, such a technology is disclosed in Patent Document 4 below.

また、カメラの絞りを自動的に調整するオートアイリス機能が知られている。しかし、これらは、映像を視聴するテレビ受像機や映像を撮影するカメラに関するものであり、このような技術は、映像制作・編集には何ら応用されておらず、全く用いられていない。   Also, an auto iris function is known which automatically adjusts the aperture of the camera. However, these relate to a television receiver for viewing and listening to video and a camera for capturing video, and such a technology has not been applied to video production and editing at all and is not used at all.

特開平11−340644号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-340644 特開2016−033607号公報JP, 2016-033607, A 特開2015−035757号公報JP, 2015-035757, A 特開2005−295262号公報JP, 2005-295262, A

上記、従来知られている輝度調整は、画像を新たに取得する撮像装置であったり、一連の連続した一つの映像ソフトにおける輝度変化への対応であったり、モニタが配置される周辺環境に応じた調整であったりするものであって、複数の撮影装置でそれぞれ取得された複数の映像をリアルタイムで常時取り込みつつ、任意の時期にオペレータ等の指示に基づいて適宜、出力する映像場面を切り替えるスイッチャー等の装置に対応するものではない。   The above-described conventionally known luminance adjustment is an imaging device that newly acquires an image, or is a response to a luminance change in a series of continuous video software, or according to the surrounding environment in which a monitor is disposed. The switcher switches the video scene to be output as needed based on the instruction of the operator etc. at any time while constantly capturing in real time a plurality of videos acquired by the plurality of imaging devices in real time. Etc. are not compatible with such devices.

スイッチャー等の画像処理装置においては複数の映像がリアルタイムで常に入力されており、その時点でのアナウンスや状況に最適な映像が適宜判断されて瞬時にオペレータ等から指示されて、視聴者に提供する映像場面が選択されて出力するものである。例えば、ニュースの映像における現場の現況を撮影しているリアルタイム映像と、放送局の進行アナウンサーの映像とを切り替える切り替え場面等がその典型例である。   In an image processing apparatus such as a switcher, a plurality of images are always input in real time, and an image suitable for an announcement or situation at that time is appropriately determined and instantly instructed by an operator etc. and provided to the viewer. A video scene is selected and output. For example, a switching scene for switching between a real-time image capturing the current state of the site in a news image and an image of a progress announcer of a broadcasting station is a typical example.

このようなスイッチャーを典型例とする複数の映像をリアルタイムで取り込む画像処理装置においては、出力される映像場面の切り替えに伴って、提供される画面の輝度が急激に変化するような状況も生じ得る。例えば、事故現場の夜の現況を実況する暗い現場映像から、明るいスタジオ内のアナウンサーへと、視聴者へ提供する映像場面の切り替えを実行し、いわゆる”マイクをスタジオにお返しします”といった場合等が該当する。   In an image processing apparatus for capturing a plurality of videos in real time with a typical example of such a switcher, there may be a situation where the brightness of the provided screen changes rapidly with the switching of the output video scene. . For example, in the case of switching the video scene provided to the viewer from the dark site video showing the current situation at night of the accident site to the announcer in the bright studio, so-called "return the microphone to the studio", etc. Is the case.

スイッチャー等の画像処理装置自体は、現場を映す映像とスタジオの映像となど複数の映像を常に入力されているから、それら各映像のリアルタイムでの輝度は把握し検出可能であるが、出力される映像がいつ切り替えられるのかの切り替えタイミングについては、オペレータ等の判断に基づく切り替え指示が現実に入力されなければわからない。従って、スイッチャー等の画像処理装置は、出力映像がいつ切り替えられてもリアルタイムで対処可能なように、複数の入力映像について常に明るさをモニタしておき、切り替え時には瞬時にかつ迅速に明るさの激変を回避する輝度調整を遂行できることが好ましい。   The image processing apparatus itself such as a switcher is always inputted with a plurality of images such as an image showing a scene and an image of a studio, so the luminance of each image in real time can be grasped and detected, but it is outputted. The switching timing of when the video is switched can not be known unless a switching instruction based on the judgment of the operator or the like is actually input. Therefore, the image processing apparatus such as the switcher constantly monitors the brightness of a plurality of input videos so that it can cope with the output video in real time whenever it is switched. It is preferable to be able to perform brightness adjustment to avoid drastic changes.

また、ダイナミックレンジを拡大したHDR映像の場合、従来のSDR(標準ダイナミックレンジ)映像と比較して、相当に明るい映像となる。このため、単純なカット処理により映像を切り替えた場合、または明るい映像から暗い映像に切り替えた場合、逆に、暗い映像から明るい映像に切り替えた場合、切り替え後の映像の明るさ変化に対して人間の眼の明暗順応が対応できずに、視認性が著しく低下する。極端な場合、ある一定期間映像が見えなくなる。これは、映像切り替え処理が瞬時に行われることに対して、人間の眼の明暗順応には一定の時間を要することに起因するものである。このように、従来の映像切り替え処理では、そのような映像のダイナミックレンジや、人間の眼の明暗順応まで考慮した処理は行われていない。   Further, in the case of the HDR video with the dynamic range expanded, the video becomes considerably brighter than the conventional SDR (standard dynamic range) video. For this reason, when the video is switched by simple cut processing, or when switching from a bright video to a dark video, conversely, when switching from a dark video to a bright video, the human changes against the brightness change of the video after switching. Visibility is markedly reduced due to the inability to cope with the light and dark adaptation of the eye. In the extreme case, the video disappears for a certain period of time. This is due to the fact that the light and dark adaptation of the human eye takes a certain time while the image switching process is performed instantaneously. As described above, in the conventional video image switching processing, processing taking into consideration the dynamic range of such video and adaptation to light and dark of human eyes is not performed.

上述の問題点に鑑み、本発明では、簡易な映像処理により、HDR映像の切り替え処理後の視認性を向上させる。具体的には、映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値を計算して、映像間のメジアン差分値に応じて、映像切り替え後のフレームの輝度値のレベルをある一定期間、好ましくは人間の眼の明暗順応所要時間に対応する程度のある一定期間、調整することにより視認性を向上させるものとする。輝度レベルの調整内容としては、画素の輝度レベルに拘わらず一律にゲイン調整することも可能であるが、オフセットを加えたゲイン調整とすることが好ましい。   In view of the above-mentioned problems, in the present invention, the visibility after the switching process of the HDR video is improved by the simple video processing. Specifically, the median value of all luminance values for each video frame is calculated, and the level of the luminance value of the frame after video switching is set for a certain period, preferably human eyes, according to the median difference value between videos. The visibility shall be improved by adjusting for a certain period corresponding to the light-dark adaptation required time of. Although it is possible to uniformly adjust the gain regardless of the luminance level of the pixel as the adjustment content of the luminance level, it is preferable to use the gain adjustment to which an offset is added.

本発明では、HDR映像毎の明るさ、およびHDR映像間の明るさの差を考慮したレベル適応による映像切り替え処理により、明るい映像から暗い映像、逆に、暗い映像から明るい映像へ切り替わった後の映像の視認性を向上させることができる。人間の眼の明暗順応を考慮したHDR映像編集・切り替え処理により、HDR映像コンテンツ全体としての見やすさ、映像品質も向上することができる。   In the present invention, after switching from a bright video to a dark video and vice versa, from a dark video to a bright video, by the video switching process by level adaptation in consideration of the brightness for each HDR video and the brightness difference between the HDR videos. The visibility of the image can be improved. By the HDR video editing / switching process in consideration of the light and dark adaptation of the human eye, it is possible to improve the visibility and the video quality as the entire HDR video content.

本実施形態のレベル適用切り替え処理構成を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the level application switching processing structure of this embodiment. HDR画像における輝度値と出現頻度値との関係を示すヒストグラムを説明する図である。It is a figure explaining the histogram which shows the relation between the luminosity value and appearance frequency value in a HDR picture. 輝度値ヒストグラムから累積ヒストグラムを算出して全画素数の半分を超えた画素レベルがメジアン値に相当する例を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an example in which a cumulative histogram is calculated from a luminance value histogram and a pixel level exceeding half of the total number of pixels corresponds to a median value. 明るい映像から暗い映像へ切り替える場合、及び暗い映像から明るい映像へ切り替える場合、のゲインオフセット制御の例を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an example of gain offset control when switching from bright video to dark video and when switching from dark video to bright video. 明るい映像から暗い映像へ切り替える場合、及び暗い映像から明るい映像へ切り替える場合、のゲインオフセット制御の例を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an example of gain offset control when switching from bright video to dark video and when switching from dark video to bright video.

ダイナミックレンジを拡大した映像(以下適宜「HDR映像」(High-dynamic- range rendering)と称する)を切り替える際、人間の眼の明暗順応所要時間との兼ね合いによって、その視認性が著しく低下する場合が生じる。すなわち、明るい映像から暗い映像への瞬時の切り替え、また逆に、暗い映像から明るい映像に瞬時に切り替えると、切り替え後の一定期間においては人間の眼の明暗順応が追い付かず、極端な場合、映像が見えなくなることもある。HDR映像においては、その特性上、上記のような好ましくない事態を招来する懸念は大きい。   When switching a video with an expanded dynamic range (hereinafter referred to as “HDR video” (High-dynamic-range rendering) as appropriate), the visibility may significantly decrease due to the balance with the time required for light and dark adaptation of the human eye. It occurs. That is, when switching from a bright video to a dark video instantaneously, and vice versa, when switching from a dark video to a bright video instantaneously, the light and dark adaptation of the human eye does not catch up in a certain period after switching, and in extreme cases Sometimes disappears. In the HDR video, there is a great concern that the above-mentioned undesirable situation is caused due to its characteristics.

そこで、本実施形態においては、スイッチャー等の複数映像の切り替えを取り扱う装置における映像処理によって、明るさの異なる映像へ切り替えた際の視認性を向上させるための工夫を行う。具体的には、フレーム毎に全輝度値のメジアン値を計算し、映像間のメジアン差分値に応じて、映像切り替え後のフレームの輝度値のレベルをある一定期間操作することにより、眼の明暗順応時間に応じて急激な輝度変化の緩和処理をして、これにより視認性を向上させるものとする。   Therefore, in the present embodiment, a device for improving the visibility when switching to a video with different brightness is performed by video processing in a device that handles switching of a plurality of videos such as a switcher. Specifically, the median value of all luminance values is calculated for each frame, and the level of the luminance value of the frame after image switching is operated for a certain period according to the median difference value between the images, thereby controlling the brightness of the eye. According to the adaptation time, the rapid change in luminance is mitigated to improve the visibility.

その処理方法は、まず、HDR映像毎に映像フレーム中の全輝度値のメジアン値を計算する。HDR映像のような少数の高輝度値を含む裾部分の重い分布(裾野の広い輝度分布)では、平均値は殆ど意味をなさず、少数の高輝度値の影響により平均値は高輝度側に大きく偏ってしまう。そこで、フレーム全体の明るさを表す指標として、平均値の代りに本発明ではメジアン値を用いるものとする。   The processing method first calculates the median value of all luminance values in a video frame for each HDR video. In the heavy distribution at the bottom including a small number of high luminance values (wide luminance distribution at the bottom) such as HDR video, the average value hardly makes sense, and the average is on the high luminance side due to the influence of a small number of high luminance values I will be heavily biased. Therefore, in the present invention, a median value is used instead of the average value as an index indicating the brightness of the entire frame.

次に、映像切り替えの際に、切り替えられる両映像の各フレーム毎の輝度値のメジアン値の差分値に応じて、切り替え後の映像の明るさを一定期間、切り替え前の映像の明るさに合わせてレベル制御するものとする。この場合に、映像切り替え後の映像の明るさのレベル制御は、定められた時定数によりゲインオフセットを制御して、一定フレームが経過後、元の明るさに戻るように制御するものとする。   Next, at the time of video switching, the brightness of the video after switching is adjusted to the brightness of the video before switching for a certain period according to the difference value of the median value of the luminance value for each frame of both videos switched. Level control. In this case, the level control of the brightness of the video after the video switching is such that the gain offset is controlled by a defined time constant so as to return to the original brightness after a certain frame has passed.

さらに、映像フレーム中の全輝度値のメジアン値を輝度値ヒストグラムから計算するための輝度値ヒストグラム、およびメジアン値計算手段、映像切り替え時に各映像フレーム中の全輝度値のメジアン値の差分値を計算するための輝度値メジアン差分計算手段、映像の切り替え手段、各映像フレーム中の全輝度値のメジアン値の差分値に応じて、予め定められた時定数により切り替え後の映像のゲインオフセット手段、およびそれらを制御するためのゲインオフセット制御手段等を備えるものとすることができる。   Furthermore, a luminance value histogram for calculating the median value of all luminance values in the video frame from the luminance value histogram, and median value calculation means, calculating the difference value of the median values of all luminance values in each video frame at the time of video switching. Luminance value median difference calculation means for switching, video image switching means, gain offset means for video after switching according to a predetermined time constant according to a difference value of median values of all luminance values in each video frame, and A gain offset control means or the like for controlling them can be provided.

本発明によるレベル適応映像切り替え処理は、ハードウェアによるリアルタイム処理も可能であるし、ソフトウェアによる映像編集に用いることも可能である。ただし、ハードウェアによるリアルタイム処理の場合には、各映像フレーム全体における輝度値のメジアン値の計算に、1フレームの時間を要するため、そのままでは1フレームの遅延が生じる。しかし、切り替え信号の1フレーム前のフレームの全輝度値のメジアン値を用いるか、あるいは、前フレームまでの結果を用いて、カルマンフィルタ、自己回帰等により現フレームの全輝度値メジアン値を予測すれば、フレーム遅延は発生せず、ライブ中継における適用も可能である。   The level adaptive video switching process according to the present invention can be performed in real time by hardware, and can also be used for video editing by software. However, in the case of real-time processing by hardware, it takes one frame of time to calculate the median value of the luminance value in the entire video frame, so there is a delay of one frame as it is. However, if the median value of all luminance values of the frame one frame before the switching signal is used or if the all luminance value median value of the current frame is predicted by the Kalman filter, autoregression, etc. using the results up to the previous frame There is no frame delay, and application in live relay is also possible.

図1は、本実施形態のレベル適用切り替え処理構成を説明する概念図である。図1に示すように、映像入力として、A入力、B入力を切り替えるとする。そして、それぞれの入力について、入力フレーム毎の全輝度値のメジアン値を計算する(メジアン値計算処理)。そして、各フレームの全輝度値のメジアン値の差分値を計算する。ここで、A入力とB入力とは、互いに時間軸が整合しているものとする。   FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the level application switching processing configuration of the present embodiment. As shown in FIG. 1, it is assumed that A input and B input are switched as video input. Then, for each input, the median value of all luminance values for each input frame is calculated (median value calculation processing). Then, the difference value of the median value of all the luminance values of each frame is calculated. Here, it is assumed that the A input and the B input have their time axes aligned with each other.

そして、映像切り替え信号をトリガとして、各入力の全輝度値のメジアン値の差分値から、映像切り替え後の映像のゲイン及びオフセットの計算を開始する(ゲイン及びオフセット計算)。映像切り替え後の経過フレーム数に応じて、ゲイン及びオフセットを例えば次のように計算する。   Then, using the video switching signal as a trigger, calculation of the gain and offset of the video after video switching is started from the difference value of the median values of all luminance values of each input (gain and offset calculation). The gain and the offset are calculated, for example, as follows according to the number of elapsed frames after the image switching.

上記[数1]において、「a」は、映像切り替え後の先頭フレームにおける明るさを決める定数であり、「τ」は、映像切り替え後のレベル制御された映像が元の明るさに戻る時間を決める時定数である。また、「x」は、映像切り替え時を0とする経過フレーム数である。   In the above [Equation 1], “a” is a constant that determines the brightness in the first frame after the video switching, and “τ” is the time during which the level controlled video after the video switching returns to the original brightness It is a time constant to decide. In addition, “x” is the number of elapsed frames for which the video switching time is 0.

フレーム毎のメジアン差分値の大きさによって、映像切り替え後の先頭フレームの明るさを決める定数「a」、およびレベル制御された映像が元の明るさに戻る時間を決める時定数「r」を適宜設定し、メジアン差分値の絶対値が適当なしきい値以下の場合、レベル制御は行わないものとしてもよい。   A constant "a" that determines the brightness of the first frame after image switching, and a time constant "r" that determines the time when the level-controlled video returns to the original brightness, according to the magnitude of the median difference value for each frame If it is set and the absolute value of the median difference value is below the appropriate threshold, level control may not be performed.

そして、映像を切り替えた後の映像に対して、   And for the video after switching the video,

としたものを最終的な切り替え後の出力とする。ここで、「Sel」は、A入力映像またはB入力映像のうち、セレクタで選択された映像についての各画素の輝度値である。すなわち、セレクタで選択されて出力するべき画素の輝度値に対して、ゲインを乗算してさらにオフセット値を加算して調整してから出力するものとする。   And the output after final switching. Here, “Sel” is a luminance value of each pixel of the video selected by the selector among the A input video and the B input video. That is, the luminance value of the pixel to be selected by the selector and to be output is multiplied by the gain, the offset value is further added, the adjustment is made, and then the output is performed.

図2は、HDR画像における輝度値と出現頻度値との関係を示すヒストグラムを説明する図である。図2に示すように、HDR画像においては、少数の極めて高輝度の画素を有しており、いわゆる裾の重い(裾野の広い)輝度分布となる。このため、画像中の輝度値の平均値を算出したとしても、少数の超高輝度の画素値の影響で高輝度値側に引っ張られる値となるため、画像全体の輝度を表す目安としては不適切である。この観点から本実施形態では、平均値を用いずに、メジアン値(輝度の高い画素から順に並べた場合に画素数の中央の輝度値)を用いるものとする。   FIG. 2 is a diagram for explaining a histogram showing the relationship between the luminance value and the appearance frequency value in the HDR image. As shown in FIG. 2, the HDR image has a small number of extremely high luminance pixels, resulting in a so-called heavy-end (wide-end) luminance distribution. For this reason, even if the average value of the luminance values in the image is calculated, it becomes a value pulled to the high luminance value side under the influence of a small number of super-high luminance pixel values. It is appropriate. From this point of view, in the present embodiment, it is assumed that the median value (the luminance value at the center of the number of pixels when arranged in order from the pixel with high luminance) is used without using the average value.

また、図3は輝度値ヒストグラムから累積ヒストグラムを算出して全画素数の半分を超えた画素レベルがメジアン値に相当する例を説明する図である。図3(a)が女性の写真サンプル画像について、各画素の輝度値と当該輝度値を有する画素数との関係を示す輝度値ヒストグラムの図であり、図3(b)が輝度値の小さいほうから順にその画素数を累積した(輝度値ヒストグラムを累積加算したもの)累積ヒストグラムを示す図である。図3(b)に示す例では、累積画素数が総画素数の半分となる場合の輝度値『120』がメジアン値となる。   FIG. 3 is a view for explaining an example in which a cumulative histogram is calculated from a luminance value histogram and a pixel level exceeding half of the total number of pixels corresponds to a median value. FIG. 3 (a) is a diagram of a luminance value histogram showing the relationship between the luminance value of each pixel and the number of pixels having the luminance value for a female photo sample image, and FIG. 3 (b) is the one having a smaller luminance value. FIG. 6 is a diagram showing a cumulative histogram (the cumulative addition of luminance value histograms) in which the number of pixels is accumulated in order from. In the example shown in FIG. 3B, the luminance value "120" when the cumulative number of pixels is half the total number of pixels is the median value.

また、図4及び図5に、明るい映像から暗い映像へ切り替える場合、及び暗い映像から明るい映像へ切り替える場合、のゲインオフセット制御の例を示している。ただし、暗い映像から明るい映像へ切り替える場合については、『Offset=0』としている。図4(a)が明るい映像から暗い映像へと切り替えた場合のゲインオフセット調整の例を説明する図であり、図4(b)が暗い映像から明るい映像へと切り替えた場合のゲインオフセット調整の例を説明する図である。   4 and 5 show examples of gain offset control in the case of switching from a bright video to a dark video and in the case of switching from a dark video to a bright video. However, “Offset = 0” is set for switching from dark video to bright video. FIG. 4A is a view for explaining an example of gain offset adjustment in the case of switching from a bright image to a dark image, and FIG. 4B is a diagram for explaining gain offset adjustment in the case of switching from a dark image to a bright image It is a figure explaining an example.

図4(a)に示すように明るい映像から暗い映像へと急に切り替えた場合には、人間の眼が暗さに順応するのに一定の時間を要することから、切り替え当初はグラフ1000に示すように入力輝度値に対して出力輝度値をオフセットをつけてゲイン調整する。すなわち、入力信号レベル(入力輝度値)が大きいものは比較的明るい画素であるため小さいゲイン調整とし、入力信号レベル(入力輝度値)が小さいものは比較的暗い画素であるため出力値を持ち上げて大きなゲイン調整として見やすくするように調整する。そして、人間が暗さに順応できる程度の時間経過に伴って、図4(a)グラフ2000に示すようにゲインオフセット調整をしない自然状態へと徐々に戻していくものとする。   As shown in FIG. 4 (a), when switching from a bright image to a dark image suddenly, it takes a certain time for the human eye to adapt to the darkness. Thus, the output luminance value is offset with respect to the input luminance value to adjust the gain. That is, since the one with a large input signal level (input luminance value) is a relatively bright pixel, the gain adjustment is small, and the one with a small input signal level (input luminance value) is a relatively dark pixel. Adjust to make it easy to view as a large gain adjustment. Then, as time passes so that a human can adapt to darkness, as shown in a graph 2000 of FIG. 4A, it is gradually returned to a natural state in which gain offset adjustment is not performed.

他方、図4(b)に示すように暗い映像から明るい映像へと急に切り替えた場合には、人間の眼が明るさに順応するのに一定の時間を要することから、切り替え当初はグラフ3000に示すように入力輝度値に対して出力輝度値をオフセットをつけてゲイン調整する。すなわち、入力信号レベル(入力輝度値)が大きいものは極めて明るい画素であるため出力値を引き下げて大きなゲイン調整とし、入力信号レベル(入力輝度値)が小さいものは比較的暗い画素であるため小さなゲイン調整として見やすくするように調整する。そして、人間が明るさに順応できる程度の時間経過に伴って、図4(b)グラフ4000に示すようにゲインオフセット調整をしない自然状態へと徐々に戻していくものとする。   On the other hand, as shown in FIG. 4 (b), when switching from a dark image to a bright image suddenly, it takes a certain time for the human eye to adapt to the brightness. As shown in, the output luminance value is offset with respect to the input luminance value to adjust the gain. That is, since those with large input signal levels (input luminance values) are extremely bright pixels, the output value is lowered to obtain large gain adjustment, and those with small input signal levels (input luminance values) are relatively dark pixels, so they are small. Adjust to make it easy to read as gain adjustment. Then, as time passes so that the human can adapt to the brightness, as shown in the graph 4000 of FIG. 4B, it is gradually returned to the natural state where the gain offset adjustment is not performed.

図5は、前出の[数1]として説明した式において、「a=0.3,τ=6.0」とした場合について、明るい画像から暗い画像へと切り替えた場合のゲインとオフセットの調整量の時間変化を説明する図である。図5に示す例においては、約30フレーム後(約1秒後)に、ゲインオフセット調整量がゼロになって、元の映像レベルままの出力状態へと戻るものとなる。このような調整時間や調整量の時間経過変化については映像環境や人体の眼の特性に合わせて適宜設定するものとできる。   FIG. 5 shows the gain and offset when switching from a bright image to a dark image in the case of “a = 0.3, τ = 6.0” in the equation described as [Equation 1] above. It is a figure explaining the time change of adjustment amount. In the example shown in FIG. 5, after about 30 frames (about 1 second), the gain offset adjustment amount becomes zero, and the output state of the original video level is restored. The adjustment time and the change with time of the adjustment amount can be appropriately set in accordance with the characteristics of the image environment and the human eye.

また、上述の例では、A入力とB入力の二入力間の映像切り替え場面について説明したが、三以上の複数入力間で切り替え処理する場合等についても、当然ではあるが適用可能である。さらに、HDR映像の場合ではなくても、明暗に大きな差異がある映像間で出力の切り替えを行う場合にも本発明を適用可能である。   Further, in the above-described example, the video switching scene between the two inputs of the A input and the B input has been described. However, although switching processing between three or more plural inputs is possible, it is possible to apply. Furthermore, the present invention can be applied to the case where output switching is performed between videos having a large difference between light and dark even in the case of HDR video.

本発明は、各種映像処理機器、ビデオスイッチャー、ルーター等の映像切り替えを行う装置に適用可能であり、特に、ダイナミックレンジを拡大したHDR映像制作処理装置等に好適である。
The present invention is applicable to an apparatus for performing image switching such as various video processing devices, video switchers, routers, etc., and is particularly suitable for an HDR video production processing apparatus etc. in which the dynamic range is expanded.

Claims (17)

複数の入力映像について映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値を算出する工程と、
前記入力映像間の前記メジアン値の差分を算出する工程と、
前記入力映像間の前記メジアン値の差分が所定の閾値より大きい場合に、前記入力映像のうち出力映像として選択された当該出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを所定期間、調整する工程と、を有する
ことを特徴とする複数の入力映像から選択された映像を出力する方法。
Calculating a median value of all luminance values for each video frame for a plurality of input videos;
Calculating the difference of the median value between the input images;
Adjusting the level of the luminance value of the frame after switching to the output video selected as the output video among the input video when the difference of the median value between the input video is larger than a predetermined threshold; A method of outputting an image selected from a plurality of input images, comprising:
請求項1に記載の複数の入力映像から選択された映像を出力する方法において、
前記所定期間は、人間の眼の明暗順応所要時間に対応する程度のある一定期間である
ことを特徴とする方法。
The method according to claim 1, wherein the video selected from the plurality of input videos is output,
The method according to the present invention, wherein the predetermined period is a certain period corresponding to the light-dark adaptation required time of human eyes.
請求項1または請求項2に記載の複数の入力映像から選択された映像を出力する方法において、
前記入力映像間の前記メジアン値の差分が所定の閾値より大きい場合とは、
現在出力している映像についての、映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値と、
前記切り替え後の映像についての、映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値と、の差分が前記所定の閾値より大きい場合である
ことを特徴とする方法。
In the method of outputting a video selected from a plurality of input videos according to claim 1 or 2,
When the difference between the median values between the input images is larger than a predetermined threshold value,
The median value of all luminance values for each video frame for the currently output video,
The method is characterized in that the difference between the video after the switching and the median value of all luminance values of each video frame is larger than the predetermined threshold.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の複数の入力映像から選択された映像を出力する方法において、
前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを所定期間調整する工程は、
輝度レベルに応じてオフセットを付けたゲイン調整である
ことを特徴とする方法。
A method of outputting a video selected from a plurality of input videos according to any one of claims 1 to 3.
The step of adjusting the level of the luminance value of the frame after switching to the output image for a predetermined period is:
A method characterized in that it is gain adjustment with an offset according to the luminance level.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の複数の入力映像から選択された映像を出力する方法において、
前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを所定期間調整する工程は、
前記メジアン値が大きい映像から小さい映像へと切り替えた場合には、前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを高輝度化する調整をし、
前記メジアン値が小さい映像から大きい映像へと切り替えた場合には、前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを低輝度化する調整をする
ことを特徴とする方法。
A method of outputting a video selected from a plurality of input videos according to any one of claims 1 to 4.
The step of adjusting the level of the luminance value of the frame after switching to the output image for a predetermined period is:
When switching from a video having a large median value to a video having a small median value, adjustment is made to increase the level of the luminance value of the frame after switching to the output video,
And adjusting the level of the luminance value of the frame after the switching to the output video when the video is switched from a video having a small median value to a video having a large median value.
スイッチャーの映像処理方法において、
複数の入力映像について映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値を算出する工程と、
前記入力映像間の前記メジアン値の差分を算出する工程と、
前記入力映像間の前記メジアン値の差分が所定の閾値より大きい場合に、前記入力映像のうち出力映像として選択された当該出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを所定期間、調整する工程と、を有する
ことを特徴とするスイッチャーの映像処理方法。
In the image processing method of the switcher,
Calculating a median value of all luminance values for each video frame for a plurality of input videos;
Calculating the difference of the median value between the input images;
Adjusting the level of the luminance value of the frame after switching to the output video selected as the output video among the input video when the difference of the median value between the input video is larger than a predetermined threshold; A video processing method for a switcher, comprising:
請求項6に記載のスイッチャーの映像処理方法において、
前記所定期間は、人間の眼の明暗順応所要時間に対応する程度のある一定期間である
ことを特徴とするスイッチャーの映像処理方法。
In the switcher video processing method according to claim 6,
The video processing method of the switcher according to claim 1, wherein the predetermined period is a certain period corresponding to the light-dark adaptation required time of a human eye.
請求項6または請求項7に記載のスイッチャーの映像処理方法において、
前記入力映像間の前記メジアン値の差分が所定の閾値より大きい場合とは、
現在出力している映像についての、映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値と、
前記切り替え後の映像についての、映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値と、の差分が前記所定の閾値より大きい場合である
ことを特徴とするスイッチャーの映像処理方法。
In the switcher video processing method according to claim 6 or 7,
When the difference between the median values between the input images is larger than a predetermined threshold value,
The median value of all luminance values for each video frame for the currently output video,
A video processing method of a switcher, wherein a difference between the video after the switching and the median value of all luminance values for each video frame is larger than the predetermined threshold.
請求項6乃至請求項8のいずれか一項に記載のスイッチャーの映像処理方法において、
前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを所定期間調整する工程は、
輝度レベルに応じてオフセットを付けたゲイン調整である
ことを特徴とするスイッチャーの映像処理方法。
A video processing method of a switcher according to any one of claims 6 to 8.
The step of adjusting the level of the luminance value of the frame after switching to the output image for a predetermined period is:
A video signal processing method of a switcher characterized by gain adjustment with an offset according to a luminance level.
請求項6乃至請求項9のいずれか一項に記載のスイッチャーの映像処理方法において、
前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを所定期間調整する工程は、
前記メジアン値が大きい映像から小さい映像へと切り替えた場合には、前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを高輝度化する調整をし、
前記メジアン値が小さい映像から大きい映像へと切り替えた場合には、前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを低輝度化する調整をする
ことを特徴とするスイッチャーの映像処理方法。
In the switcher image processing method according to any one of claims 6 to 9,
The step of adjusting the level of the luminance value of the frame after switching to the output image for a predetermined period is:
When switching from a video having a large median value to a video having a small median value, adjustment is made to increase the level of the luminance value of the frame after switching to the output video,
The video processing method of a switcher, comprising performing adjustment to reduce the level of the luminance value of the frame after switching to the output video when switching from a video with a small median value to a video with a large median value.
複数の入力映像から選択された映像を出力するスイッチャーにおいて、
前記複数の入力映像について映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値を算出するメジアン値算出部と、
現に選択されて出力している映像についてのメジアン値と、前記入力映像のうち他の映像のメジアン値と、の差分を算出する差分算出部と、
現に選択されて出力している映像についてのメジアン値と、前記入力映像のうち新たな出力として新たに選択された映像のメジアン値と、の差分が所定の閾値より大きい場合に、当該新たな出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値の出力レベルを所定期間、調整するゲインオフセット調整部と、を備える
ことを特徴とするスイッチャー。
In a switcher that outputs a video selected from a plurality of input video,
A median value calculator configured to calculate a median value of full luminance values for each video frame for the plurality of input videos;
A difference calculating unit that calculates a difference between a median value of a currently selected and output video and a median value of another video of the input video;
When the difference between the median value of the video currently selected and output and the median value of the video newly selected as a new output of the input video is larger than a predetermined threshold value, the new output A switcher, comprising: a gain offset adjustment unit configured to adjust an output level of a luminance value of a frame after switching to an image for a predetermined period.
請求項11に記載のスイッチャーにおいて、
前記所定期間は、人間の眼の明暗順応所要時間に対応する程度のある一定期間である
ことを特徴とするスイッチャー。
In the switcher according to claim 11,
The switcher characterized in that the predetermined period is a certain period corresponding to the light-dark adaptation required time of human eyes.
請求項11または請求項12に記載のスイッチャーにおいて、
前記メジアン値の差分が所定の閾値より大きい場合とは、
現在出力している映像についての、映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値と、
前記切り替え後の映像についての、映像フレーム毎の全輝度値のメジアン値と、の差分が前記所定の閾値より大きい場合である
ことを特徴とするスイッチャー。
In the switcher according to claim 11 or 12,
When the difference between the median values is larger than a predetermined threshold value,
The median value of all luminance values for each video frame for the currently output video,
A switcher characterized in that the difference between the video after the switching and the median value of all luminance values of each video frame is larger than the predetermined threshold.
請求項11乃至請求項13のいずれか一項に記載のスイッチャーにおいて、
前記ゲインオフセット調整部は、
出力される映像信号の輝度レベルに応じてオフセットを付けたゲイン調整を行う
ことを特徴とするスイッチャー。
The switcher according to any one of claims 11 to 13.
The gain offset adjustment unit
A switcher characterized by performing gain adjustment with an offset according to the luminance level of an output video signal.
請求項11乃至請求項14のいずれか一項に記載のスイッチャーにおいて、
前記ゲインオフセット調整部は、
前記メジアン値が大きい映像から小さい映像へと切り替えた場合には、前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを高輝度化する調整をし、
前記メジアン値が小さい映像から大きい映像へと切り替えた場合には、前記出力映像へと切り替え後のフレームの輝度値のレベルを低輝度化する調整をする
ことを特徴とするスイッチャー。
The switcher according to any one of claims 11 to 14.
The gain offset adjustment unit
When switching from a video having a large median value to a video having a small median value, adjustment is made to increase the level of the luminance value of the frame after switching to the output video,
When switching from a video having a small median value to a video having a large median value, the switcher is adjusted to lower the level of the luminance value of the frame after switching to the output video.
請求項11乃至請求項15のいずれか一項に記載のスイッチャーにおいて、
前記ゲインオフセット調整部は、
に基づいて、ゲインとオフセットをそれぞれ決定する、
ここで、「a」は、映像切り替え後の先頭フレームにおける明るさを決める定数であり、「τ」は、映像切り替え後のレベル制御された映像が元の明るさに戻る時間を決める時定数であり、「x」は、映像切り替え時を0とする経過フレーム数であるものとする、
ことを特徴とするスイッチャー。
The switcher according to any one of claims 11 to 15.
The gain offset adjustment unit
Determine the gain and offset respectively based on
Here, “a” is a constant that determines the brightness in the first frame after image switching, and “τ” is a time constant that determines the time when the level-controlled image after image switching returns to the original brightness Yes, let "x" be the number of elapsed frames with 0 at the time of video switching,
A switcher characterized by
請求項16に記載のスイッチャーにおいて、
前記ゲインオフセット調整部は、
に基づいて、切り替え後の出力を調整する、
ここで、「Sel」は、複数の入力映像のうちセレクタで選択された映像についての各画素の輝度値であるものとする、
ことを特徴とするスイッチャー。
In the switcher according to claim 16,
The gain offset adjustment unit
Adjust the output after switching based on,
Here, “Sel” is a luminance value of each pixel of the video selected by the selector among a plurality of input video,
A switcher characterized by
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