JP2019186855A - 映像信号変換装置及びプログラム - Google Patents

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善敬 池田
Yoshitaka Ikeda
善敬 池田
金澤　勝
Masaru Kanazawa
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Abstract

【課題】ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を低減する。【解決手段】映像信号変換装置１−１のＨＤＲ入力変換部１０は、ＨＤＲ映像信号をＪＮＤ信号JNDに変換し、圧縮部１１は、ＬＰＦ処理後のＬＰＦ信号LPF(JND)を生成し、輝度圧縮して圧縮信号Comp(JND)を生成する。ディテール抽出部１２は、ＪＮＤ信号JNDからＬＰＦ信号LPF(JND)を減算してディテール信号Ｄ(JND)を抽出し、色補正部１３は、色補正信号Comp_color(JL)を生成する。ディテール処理部１４は、ディテール信号Ｄ(JND)に色補正信号Comp_color(JL)を加算してディテール加算結果ＤO(JND)を生成し、ディテール処理後信号JNDoutを生成する。ＳＤＲ変換出力部１５は、ディテール処理後信号JNDoutをＳＤＲ映像信号に変換する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＨＤＲ（High Dynamic Range：ハイダイナミックレンジ）映像信号をＳＤＲ（Standard Dynamic Range：スタンダードダイナミックレンジ）映像信号に変換する映像信号変換装置及びプログラムに関する。
従来の放送方式に使用されている信号フォーマットとして、ＳＤＲが知られている（例えば、非特許文献１を参照）。ＳＤＲは、ダイナミックレンジ（表示装置に黒及び白を表示したときのこれらの輝度比）が1,000：1程度の表示装置にて、画像表示が行われることを想定している。
一方、４Ｋ８Ｋ放送等に使用されている信号フォーマットとして、ＨＤＲが知られている（例えば、非特許文献２を参照）。ＨＤＲは、明部及び暗部共にＳＤＲよりも広い範囲に対応することができ、ダイナミックレンジが10,000：1以上の表示装置にて、画像表示が行われることを想定している。
従来の２Ｋ放送では、ＳＤＲの信号フォーマットが使用され、ＳＤＲに対応する多くの表示装置が使用されてきた。４Ｋ８Ｋ放送への移行に伴い、ＨＤＲの信号フォーマットが使用されるようになるが、従来から使用されてきたＳＤＲ対応の表示装置をそのまま使用できるように、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号へ変換する用途は多い。
ＨＤＲ映像信号をＳＤＲ映像信号に変換することは、10,000：1以上のダイナミックレンジで画像表示する映像を、1,000：1のダイナミックレンジで画像表示する映像に変換することを意味する。
一般に、表示装置に表示された画像の輝度を表現するために、ＪＮＤ（Just Noticeable Difference：丁度可知差異）値が用いられることが多い。ＪＮＤは、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格ＰＳ３．１４（Grayscale Standard Display Function）で定義された輝度の表示方法であり、人間が識別可能な輝度差に基づいた人間の感覚量を表す。
例えば、ＪＮＤ値をＮとして、ＪＮＤ値Ｎで表される輝度とは、黒（ＤＩＣＯＭ規格では、最低の黒レベルを0.05cd/m2としている。）の輝度と当該ＪＮＤ値Ｎの輝度との間に、識別可能な輝度レベルがＮ個存在する、ことを意味する。
以下、輝度レベルＹのＪＮＤ値を、ＪＮＤ（Ｙ）と表記する。また、ＨＤＲで表示可能なＪＮＤの最大値及び最小値をそれぞれJNDHDR-Max，JNDHDR-Minとし、ＳＤＲで表示可能なＪＮＤの最大値及び最小値をそれぞれJNDSDR-Max，JNDSDR-Minと表記する。これらのＪＮＤ値の関係は以下のとおりである。
JNDHDR-Max ＞ JNDSDR-Max ＞ JNDSDR-Min ＞ JNDHDR-Min
例えばＨＤＲでは輝度値0.05〜1,000cd/m2、ＳＤＲでは輝度値0.1〜100cd/m2を表示範囲とすると、これらの輝度値に対応するJNDHDR-Max，JNDHDR-Min，JNDSDR-Max，JNDSDR-Minの値は、それぞれ810，1，476，11となる。この場合のＨＤＲ映像信号をＳＤＲ映像信号に変換することは、1〜810の範囲のＪＮＤ値を11〜476の範囲のＪＮＤ値に変換する、ことを意味する。
図１８は、従来技術において、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う輝度レベルの変化を説明する図であり、映像らしさを保持するための変換特性を示している。横軸は入力ＪＮＤ（ＨＤＲ映像信号のＪＮＤ値）を示し、縦軸は出力ＪＮＤ（ＳＤＲ映像信号のＪＮＤ値）を示す。図１８の曲線は、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う輝度レベルの変化を示しており、斜めに引かれた点線は、圧縮等の処理が行われない場合の輝度レベルの変化を示している。
図１８に示すように、ＨＤＲ映像信号のＡ1からＡ2までの間の中域については、入力及び出力がほぼ比例の変換となっていることがわかる。これに対し、ＨＤＲ映像信号のJNDHDR-MinからＡ1までの間の暗部の領域及びＡ2からJNDHDR-Maxまでの間の明部の領域については、出力範囲が制限され、圧縮された変換となっている。
図１９は、従来技術において、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を説明する図であり、階調表現及びディテール（微小な輝度変化により生じる質感）がどのように変化するかを示している。図１８と同様に、横軸は入力ＪＮＤ（ＨＤＲ映像信号のＪＮＤ値）を示し、縦軸は出力ＪＮＤ（ＳＤＲ映像信号のＪＮＤ値）を示す。
図１９に示すように、中域では、ＨＤＲ映像信号及びＳＤＲ映像信号の振幅がほぼ同じであるから、中域の質感は、ＳＤＲ映像信号において保存（保持）されることがわかる（αを参照）。これに対し、明部の領域では、ＳＤＲ映像信号の振幅がＨＤＲ映像信号よりも小さいから、明部の領域の質感は、ＳＤＲ映像信号において白つぶれとなることがわかる（βを参照）。同様に、暗部の領域の質感は、ＳＤＲ映像信号において黒つぶれとなる。同様の原因により、明部の領域では、ＳＤＲ映像信号の色の彩度は、ＨＤＲ映像信号よりも低下する。
このように、従来技術では、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴い、ＨＤＲ映像信号の特徴が失われ、画質劣化が生じるという問題があった。図１９に示したとおり、明部及び暗部の領域では質感が劣化し、明部の領域では彩度が低下してしまう。
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を低減する映像信号変換装置及びプログラムを提供することにある。
前記課題を解決するために、請求項１の映像信号変換装置は、ＨＤＲ映像信号をＳＤＲ映像信号に変換する映像信号変換装置において、前記ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の輝度値に変換し、当該輝度値をＪＮＤ信号に変換するＨＤＲ入力変換部と、前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記ＪＮＤ信号にＬＰＦ処理を施してＬＰＦ信号を生成し、当該ＬＰＦ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第１の圧縮信号を生成する圧縮部と、前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記ＪＮＤ信号から、前記圧縮部により生成された前記ＬＰＦ信号を減算し、ディテール信号を抽出するディテール抽出部と、前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号を加算し、ディテール加算結果を生成し、前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記ＪＮＤ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第２の圧縮信号を生成し、前記ディテール加算結果及び前記第２の圧縮信号に基づいて、ディテール処理後信号を生成するディテール処理部と、前記輝度圧縮の処理に伴う出力範囲の制限を解除するように、前記ディテール処理部により生成された前記ディテール処理後信号を、前記ＳＤＲ映像信号に変換するＳＤＲ変換出力部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２の映像信号変換装置は、ＨＤＲ映像信号をＳＤＲ映像信号に変換する映像信号変換装置において、前記ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の輝度値に変換し、当該輝度値をＳＤＲの電気信号値に変換し、ＳＤＲ信号を求めるＨＤＲ入力変換部と、前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記ＳＤＲ信号にＬＰＦ処理を施してＬＰＦ信号を生成し、当該ＬＰＦ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第１の圧縮信号を生成する圧縮部と、前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記ＳＤＲ信号から、前記圧縮部により生成された前記ＬＰＦ信号を減算し、ディテール信号を抽出するディテール抽出部と、前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号を加算し、ディテール加算結果を生成し、前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記ＳＤＲ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第２の圧縮信号を生成し、前記ディテール加算結果及び前記第２の圧縮信号に基づいて、ディテール処理後信号を前記ＳＤＲ映像信号として生成するディテール処理部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項３の映像信号変換装置は、ＨＤＲ映像信号をＳＤＲ映像信号に変換する映像信号変換装置において、前記ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の輝度値に変換し、前記輝度値の対数値を対数信号として求めるＨＤＲ入力変換部と、前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記対数信号にＬＰＦ処理を施してＬＰＦ信号を生成し、当該ＬＰＦ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第１の圧縮信号を生成する圧縮部と、前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記対数信号から、前記圧縮部により生成された前記ＬＰＦ信号を減算し、ディテール信号を抽出するディテール抽出部と、前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号を加算し、ディテール加算結果を生成し、前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記対数信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第２の圧縮信号を生成し、前記ディテール加算結果及び前記第２の圧縮信号に基づいて、ディテール処理後信号を生成するディテール処理部と、前記輝度圧縮の処理に伴う出力範囲の制限を解除するように、前記ディテール処理部により生成された前記ディテール処理後信号を、前記ＳＤＲ映像信号に変換するＳＤＲ変換出力部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項４の映像信号変換装置は、ＨＤＲ映像信号をＳＤＲ映像信号に変換する映像信号変換装置において、前記ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の輝度値に変換し、当該輝度値を第１のＪＮＤ信号に変換するＨＤＲ入力変換部と、前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記輝度値にＬＰＦ処理を施してＬＰＦ信号を生成し、当該ＬＰＦ信号を第２のＪＮＤ信号に変換し、当該第２のＪＮＤ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第１の圧縮信号を生成する圧縮部と、前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記第１のＪＮＤ信号から、前記圧縮部により変換された前記第２のＪＮＤ信号を減算し、ディテール信号を抽出するディテール抽出部と、前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号を加算し、ディテール加算結果を生成し、前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記第１のＪＮＤ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第２の圧縮信号を生成し、前記ディテール加算結果及び前記第２の圧縮信号に基づいて、ディテール処理後信号を生成するディテール処理部と、前記輝度圧縮の処理に伴う出力範囲の制限を解除するように、前記ディテール処理部により生成された前記ディテール処理後信号を、前記ＳＤＲ映像信号に変換するＳＤＲ変換出力部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項５の映像信号変換装置は、請求項１から３までのいずれか一項に記載の映像信号変換装置において、さらに、前記圧縮部により生成された前記ＬＰＦ信号における全ての色成分の最大値を求め、当該最大値と前記ＬＰＦ信号の各色成分の値との間の比を保存するように、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号の各色成分に対して色補正を行い、色補正信号を生成する色補正部を備え、前記ディテール処理部が、前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に前記所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記色補正部により生成された前記色補正信号を加算し、前記ディテール加算結果を生成する、ことを特徴とする。
また、請求項６の映像信号変換装置は、請求項４に記載の映像信号変換装置において、さらに、前記圧縮部により変換された前記第２のＪＮＤ信号における全ての色成分の最大値を求め、当該最大値と前記第２のＪＮＤ信号の各色成分の値との間の比を保存するように、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号の各色成分に対して色補正を行い、色補正信号を生成する色補正部を備え、前記ディテール処理部が、前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に前記所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記色補正部により生成された前記色補正信号を加算し、前記ディテール加算結果を生成する、ことを特徴とする。
また、請求項７の映像信号変換装置は、請求項１から６までのいずれか一項に記載の映像信号変換装置において、前記ＬＰＦ処理を行うフィルターが、前記ＬＰＦ処理を施す信号について、所定画素のブロックに分割し、前記所定画素のブロックを単位として、前記信号の平均値を求め、所定帯域のＬＰＦ処理を行い、当該ＬＰＦ処理の結果を用いて、画素単位で内挿を行い、前記ＬＰＦ信号を生成する、ことを特徴とする。
また、請求項８のプログラムは、コンピュータを、請求項１から７までのいずれか一項に記載の映像信号変換装置として機能させることを特徴とする。
以上のように、本発明によれば、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を低減することができる。
実施例１の映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。 実施例１の映像信号変換装置の全体処理例を示すフローチャートである。 実施例１の映像信号変換装置の全体処理例の詳細を示すフローチャートである。 実施例１におけるＨＤＲ入力変換部の処理例を示すフローチャートである。 実施例１における圧縮部及びディテール抽出部の処理例を示すフローチャートである。 実施例１における輝度圧縮処理（ステップＳ５０２）に用いるパラメータＪＮＤ1，ＪＮＤ2を説明する図である。 実施例１におけるディテール処理部の処理例を示すフローチャートである。 実施例１におけるＳＤＲ変換出力部の処理例を示すフローチャートである。 実施例２の映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。 実施例２の映像信号変換装置の全体処理例を示すフローチャートである。 実施例２の映像信号変換装置の全体処理例の詳細を示すフローチャートである。 実施例２におけるＨＤＲ入力変換部の処理例を示すフローチャートである。 実施例３の映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。 実施例５の映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。 実施例５の映像信号変換装置の全体処理例の詳細を示すフローチャートである。 実施例１におけるＬＰＦ処理（ステップＳ５０１）の詳細を示すフローチャートである。 実施例６におけるＬＰＦ処理（ステップＳ５０１）の詳細を示すフローチャートである。 従来技術において、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う輝度レベルの変化を説明する図である。 従来技術において、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を説明する図である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。以下の実施例１〜６の映像信号変換装置は、主に画像の階調再現を補正するものであり、映像信号のフォーマットにおける色域を変換するものではない。つまり、映像信号変換装置は、色域が同じ状態において、ＨＤＲ映像信号をＳＤＲ映像信号に変換する。
〔実施例１〕
まず、実施例１について説明する。実施例１は、ＨＤＲ映像信号を、人間の感覚量を表すＪＮＤ信号に変換し、ＪＮＤ信号から質感が反映されたディテール信号を抽出し、ＪＮＤ信号の色補正を行って彩度を保存し、色補正後のＪＮＤ信号にディテール信号を加算し、加算後のＪＮＤ信号をＳＤＲ映像信号に変換する例である。
図１は、実施例１の映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。図２は、実施例１の映像信号変換装置の全体処理例を示すフローチャートであり、図３は、実施例１の映像信号変換装置の全体処理例の詳細を示すフローチャートである。
この映像信号変換装置１−１は、ＨＤＲ入力変換部１０、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５を備えている。これらの構成部は、画素毎に処理を行う。後述する映像信号変換装置１−２〜１−６についても同様である。
ＨＤＲ入力変換部１０は、ＨＤＲ映像信号を入力し、ＨＤＲ映像信号の電気信号値（画素値）を光信号の光量である輝度値に変換し、輝度値を、人間の感覚量を表すＪＮＤ値に変換する（ステップＳ２０１，Ｓ３０１）。そして、ＨＤＲ入力変換部１０は、ＪＮＤ値をＪＮＤ信号JNDとして圧縮部１１、ディテール抽出部１２及びディテール処理部１４に出力する。
圧縮部１１は、ＨＤＲ入力変換部１０からＪＮＤ信号JNDを入力し、ＪＮＤ信号JNDに対してＬＰＦ（Low Pass Filter：ローパスフィルター）処理を施し、ＬＰＦ信号LPF(JND)を生成する（ステップＳ２０２，Ｓ３０２）。そして、圧縮部１１は、ＬＰＦ信号LPF(JND)をディテール抽出部１２及び色補正部１３に出力する。
圧縮部１１は、ＬＰＦ信号LPF(JND)に対し、図１８に示した入出力関係となるように、輝度圧縮の処理を行い、圧縮信号Comp(JND)を生成する（ステップＳ２０２，Ｓ３０３）。そして、圧縮部１１は、圧縮信号Comp(JND)を色補正部１３に出力する。
ディテール抽出部１２は、ＨＤＲ入力変換部１０からＪＮＤ信号JNDを入力すると共に、圧縮部１１からＬＰＦ信号LPF(JND)を入力する。そして、ディテール抽出部１２は、ＪＮＤ信号JNDからＬＰＦ信号LPF(JND)を減算してディテール信号Ｄ(JND)を抽出する（ステップＳ２０２，Ｓ３０４）。ディテール抽出部１２は、ディテール信号Ｄ(JND)をディテール処理部１４に出力する。
これにより、ディテール抽出部１２において、ＪＮＤ信号JNDから、微小な輝度変化により生じる質感を表すディテール成分を抽出することができる。
色補正部１３は、圧縮部１１からＬＰＦ信号LPF(JND)及び圧縮信号Comp(JND)を入力する。そして、色補正部１３は、ＬＰＦ信号LPF(JND)及び圧縮信号Comp(JND)に基づいて、全ての色成分におけるＪＮＤ値の最大値と各色成分のＪＮＤ値との間の比を保存するように、各色の圧縮信号Comp(JND)に対して色補正を行い、色補正信号Comp_color(JL)を生成する（ステップＳ２０３，Ｓ３０５）。色補正部１３は、色補正信号Comp_color(JL)をディテール処理部１４に出力する。
これにより、色補正部１３において、色の彩度が保存された色補正信号Comp_color(JL)を生成することができる。
ディテール処理部１４は、ディテール抽出部１２からディテール信号Ｄ(JND)を入力すると共に、色補正部１３から色補正信号Comp_color(JL)を入力する。そして、ディテール処理部１４は、ディテール信号Ｄ(JND)に所定の関数処理を施し、関数処理の結果に色補正信号Comp_color(JL)を加算し、ディテール加算結果ＤO(JND)を生成する（ステップＳ２０４，Ｓ３０６）。
これにより、ディテール処理部１４において、色の彩度が保存され、かつ質感を表すディテール成分が加えられたディテール加算結果ＤO(JND)が生成される。
ディテール処理部１４は、ＨＤＲ入力変換部１０からＪＮＤ信号JNDを入力し、ＪＮＤ信号JNDに対し、図１８に示した入出力関係となるように、輝度圧縮の処理を行い、圧縮信号Comp’(JND)を生成する（ステップＳ２０４，Ｓ３０７）。
ディテール処理部１４は、ディテール加算結果ＤO(JND)及び圧縮信号Comp’(JND)の混合割り合いを調整し、ディテール処理後信号JNDoutを生成する（ステップＳ２０４，Ｓ３０８）。そして、ディテール処理部１４は、ディテール処理後信号JNDoutをＳＤＲ変換出力部１５に出力する。
これにより、ディテール処理部１４において、質感を表すディテール成分が反映され、かつ色の彩度が保存されたディテール処理後信号JNDoutが生成される。
ＳＤＲ変換出力部１５は、ディテール処理部１４からディテール処理後信号JNDoutを入力し、所定の対応表のテーブルを用いて、人間の感覚量であるディテール処理後信号JNDoutを、光信号の光量である輝度値Ｒout，Ｇout，Ｂoutに変換する。
ＳＤＲ変換出力部１５は、圧縮部１１の輝度圧縮による制限を解除するように、すなわち図１８に示した入出力とは逆の関係となるように、輝度値Ｒout，Ｇout，Ｂoutを補正して補正後輝度値ＲSDR-out，ＧSDR-out，ＢSDR-outを生成する。そして、ＳＤＲ変換出力部１５は、補正後輝度値ＲSDR-out，ＧSDR-out，ＢSDR-outを電気信号値に変換し、ＳＤＲ映像信号を求めて出力する（ステップＳ２０５，Ｓ３０９）。
（ＨＤＲ入力変換部１０／感覚量への変換）
図４は、実施例１におけるＨＤＲ入力変換部１０の処理例を示すフローチャートであり、前述のステップＳ２０１，Ｓ３０１の処理を示している。ＨＤＲ入力変換部１０が入力するＨＤＲ映像信号の各色を（ｒ，ｇ，ｂ）で表す。ＨＤＲ入力変換部１０は、ＨＤＲ映像信号の各色（ｒ，ｇ，ｂ）を、人間の感覚量を表すＪＮＤ信号JND（JND(Rd)，JND(Gd)，JND(Bd)）に変換する。
例えばＨＤＲ方式がＨＬＧ（Hybrid Log Gamma：ハイブリッドログガンマ）方式である場合、後述する電気・光変換の一般式は、映像信号をｖ（0.0≦ｖ≦1.0）とし、光出力をＬ（0.0≦Ｌ≦1.0）とすると、以下のとおりである。尚、ＨＬＧ方式については、例えばITU-R BT.2100の規定を参照されたい。
［数１］
Figure 2019186855
ここで、ａ＝0.17883277，ｂ＝0.28466892，ｃ＝0.55991073である。
ＨＤＲ入力変換部１０は、ＨＤＲ映像信号を入力し、画素毎に、前記数式（１）の関数γを用いた以下の数式にて、ＨＤＲ映像信号の各色（ｒ，ｇ，ｂ）の電気信号値を光信号値（光信号の輝度値）に変換し、光信号値Ｒ，Ｇ，Ｂを求める（ステップＳ４０１）。
［数２］
Ｒ ＝ γ（ｒ）
Ｇ ＝ γ（ｇ） ・・・（２）
Ｂ ＝ γ（ｂ）
ＨＤＲ入力変換部１０は、光信号値Ｒ，Ｇ，Ｂに、予め設定されたピーク輝度Ｌmaxを乗算し、輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄを求める（ステップＳ４０２）
［数３］
Ｒｄ ＝ Ｌmax・Ｒ
Ｇｄ ＝ Ｌmax・Ｇ ・・・（３）
Ｂｄ ＝ Ｌmax・Ｂ
ＨＤＲ入力変換部１０は、所定の対応表のテーブルを用いて、輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，ＢｄをＪＮＤ値（JND(Rd)，JND(Gd)，JND(Bd)）に変換する（ステップＳ４０３）。そして、ＨＤＲ入力変換部１０は、ＪＮＤ値をＪＮＤ信号JNDとして圧縮部１１、ディテール抽出部１２及びディテール処理部１４に出力する。
所定の対応表のテーブルは、DICOM規格PS3.14（Grayscale Standard Display Function）に基づくものであり、この規格に記載された輝度値とＪＮＤ値との間の関係が定義されている。ＨＤＲ入力変換部１０により、輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄに対応するＪＮＤ値がそれぞれ求められる。例えば、輝度値1003.18cd／m2はＪＮＤ値811に対応する。必要に応じて内挿することにより、輝度値1000.0cd／m2がＪＮＤ値810.5に変換される。
（圧縮部１１及びディテール抽出部１２／輝度の圧縮及びディテール信号の抽出）
図５は、実施例１における圧縮部１１及びディテール抽出部１２の処理例を示すフローチャートであり、前述のステップＳ２０２，Ｓ３０２〜Ｓ３０４の処理を示している。ＨＤＲ入力変換部１０により変換されたＪＮＤ信号JNDの各色成分に対し、図５の処理が行われる。
（ＬＰＦ処理（ステップＳ５０１））
圧縮部１１は、ＨＤＲ入力変換部１０からＪＮＤ信号JNDを入力し、ＪＮＤ信号JNDに対し所定のＬＰＦ処理を施し、ＬＰＦ信号LPF(JND)を生成する（ステップＳ５０１）。そして、圧縮部１１は、ＬＰＦ信号LPF(JND)をディテール抽出部１２に出力すると共に、色補正部１３に出力する。ＬＰＦ処理の詳細については、後述する図１６にて説明する。
このＬＰＦ処理には、10〜100TV本程度（８Ｋの映像信号の場合、40〜400画素幅程度）の成分を通過域とするフィルターが必要となる。このようなフィルターを作成するには、一般に多くのタップ数を持つデジタルフィルターが必要であり、ハードウェア化の妨げとなる。
図３に示したフローチャートのとおり、ＬＰＦ信号LPF(JND)は、ステップＳ３０４にて減算処理に用いられる。また、当該ＬＰＦ信号LPF(JND)に基づいて生成されるディテール信号Ｄ(JND)は、ステップＳ３０６にて加算処理に用いられる。
このため、ＬＰＦ処理を行うフィルターは、精密な低域通過特性を有する必要はなく、単純な加算平均及び内挿処理を行うもので十分である。映像信号の画素数をＨ×Ｖとし、フィルターがＮ×Ｎ画素を単位として平均を求めるものとする。
精密な低域通過特性を有するフィルターを用いる場合、各画素に対してＮ×Ｎの乗算処理及び加算処理を行うから、ＬＰＦ処理の処理回数ＣLPF（乗算処理及び加算処理１回ずつで１とカウントする。）は、以下の数式で表される。
［数４］
ＣLPF ＝ Ｎ2・Ｈ・Ｖ ・・・（４）
これに対し、単純な加算平均及び内挿処理を行うフィルターを用いる場合、映像信号の全画面を、Ｎ＝ｑ2となるｑ×ｑ画素からなるブロックに分け、各ブロックについて平均値を求める。この処理回数は、以下の数式で表される。
［数５］
ｑ・ｑ・（Ｈ／ｑ）・（Ｖ／ｑ）＝ Ｈ・Ｖ ・・・（５）
次に、ｑ×ｑブロック単位（ｑ×ｑ画素のブロックがｑ×ｑあるので、トータルでＮ×Ｎ画素となる。）の平均値を求める。このときの処理回数は、前記数式（５）と同じである。さらに、これらの値を用いて各画素の内挿値を求める。各画素における計算は、取り囲む４個の値の加重平均なので、各画素あたりの処理回数は４である。この処理回数は、以下の数式にて表される。
［数６］
４・Ｈ・Ｖ ・・・（６）
加算平均及び内挿処理の処理回数Ｃaveはこれらの合計なので、この場合のＬＰＦ処理の処理回数Ｃaveは、以下の数式で表される。
［数７］
Ｃave ＝ ６・Ｈ・Ｖ ・・・（７）
このように、単純な加算平均及び内挿処理を行うフィルターを用いる場合の処理回数Ｃave（前記数式（７））は、精密な低域通過特性を有するフィルターを用いる場合の処理回数ＣLPF（前記数式（４））よりもはるかに少なくなる。したがって、圧縮部１１におけるＬＰＦ処理に、単純な加算平均及び内挿処理を行うフィルターを用いることで、処理負荷を低減すると共に、処理時間を短縮することができる。
（輝度圧縮（ステップＳ５０２））
圧縮部１１は、ステップＳ５０１にてＬＦＰ処理が行われたＬＰＦ信号LPF(JND)に対し、図１８に示した入出力関係となるように、画素毎に輝度圧縮の処理を行い、圧縮信号Comp(JND)を生成する（ステップＳ５０２）。すなわち、圧縮部１１は、ＬＰＦ信号LPF(JND)を入力ＪＮＤとし、圧縮信号Comp(JND)を出力ＪＮＤとして、図１８に示した入出力関係の特性となるように、ＬＰＦ信号LPF(JND)の中域では、ＬＰＦ信号LPF(JND)にほぼ比例する圧縮信号Comp(JND)とし、暗部及び明部の領域では、ＬＰＦ信号LPF(JND)を輝度圧縮して圧縮信号Comp(JND)を生成する。そして、圧縮部１１は、圧縮信号Comp(JND)を色補正部１３に出力する。尚、この輝度圧縮の処理は既知である。
入力信号をＸとし、この輝度圧縮の処理により生成される出力信号をComp（Ｘ）とすると、例えば以下の数式で表される。
［数８］
Figure 2019186855
図６は、パラメータＪＮＤ1，ＪＮＤ2を説明する図である。図６に示すように、パラメータＪＮＤ1は、中域における下限側の境界値であり、パラメータＪＮＤ2は、中域における上限側の境界値である。
前記数式（８）において、パラメータＣ1〜Ｃ4は、入力信号Ｘ及び出力信号Comp（Ｘ）の最大値及び最小値、並びに前記数式（８）が連続であることを条件として、以下の数式で表される。
［数９］
Figure 2019186855
尚、図６に示すように、パラメータＣ1，Ｃ3は、入力信号ＸにおけるパラメータＪＮＤ1及びＪＮＤ2にそれぞれ対応する出力信号Comp（Ｘ）の値である。
（ディテール信号抽出（ステップＳ５０３））
図１及び図５に戻って、ディテール抽出部１２は、ＨＤＲ入力変換部１０からＪＮＤ信号(JND)を入力すると共に、圧縮部１１からＬＰＦ信号LPF(JND)を入力する。そして、ディテール抽出部１２は、画素毎に、ＪＮＤ信号(JND)からＬＰＦ信号LPF(JND)を減算し、減算結果をディテール信号Ｄ(JND)として抽出する（ステップＳ５０３）。ディテール抽出部１２は、ディテール信号Ｄ(JND)をディテール処理部１４に出力する。
映像信号の画素位置を[p]とする。ＨＤＲ映像信号が８Ｋの映像信号の場合、7680×4320画素であるから、p=0〜(7680×4320−1)となる。画素位置pにおけるＪＮＤ信号(JND)をJND[p]とし、ＬＰＦ信号LPF(JND)をLPF(JND)[p]とする。ディテール信号Ｄ(JND)は、原信号とＬＰＦ出力との間の差であり、以下の数式にて表される。
［数１０］
Ｄ(JND)[p] ＝ JND[p]−LPF(JND)[p] ・・・（１０）
（色補正部１３／色補正）
前述のとおり、色補正部１３は、圧縮部１１から入力した圧縮信号Comp(JND) の各色成分に対し、ＬＰＦ信号LPF(JND)の各色成分の値及びこれらの最大値を用いて、色補正の処理を行う。
以下の数式に示すように、圧縮部１１から入力したＬＰＦ信号LPF(JND)の赤色成分、緑色成分及び青色成分をそれぞれＪR，ＪG，ＪBとする。Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄは、前記数式（３）に示したとおり、各色の輝度値である。
［数１１］
ＪR＝ＬＰＦ（ＪＮＤ（Ｒｄ））
ＪG＝ＬＰＦ（ＪＮＤ（Ｇｄ）） ・・・（１１）
ＪB＝ＬＰＦ（ＪＮＤ（Ｂｄ））
色補正部１３は、画素毎に、以下の数式のとおり、ＬＰＦ信号LPF(JND)の赤色成分ＪR、緑色成分ＪG及び青色成分ＪBの最大値ＭRGBを求め、パラメータρを算出する。
［数１２］
ＭRGB＝Ｍａｘ（ＪR，ＪG，ＪB） ・・・（１２）
［数１３］
Figure 2019186855
前記数式（１３）において、JNDSDR-MaxはＳＤＲで表示可能なＪＮＤの最大値であり、図６に示したように、パラメータＣ1はパラメータＪＮＤ2に対応する圧縮信号Comp(JND)の値である。
図６を参照して、前記数式（１３）に示すように、最大値ＭRGBがパラメータＪＮＤ2（中域における上限側の境界値）以上である場合、すなわちＬＰＦ信号LPF(JND)の最大値ＭRGBが明部の領域に存在する場合、パラメータρには、ＳＤＲの最大値JNDSDR-Max（ＳＤＲで表示可能なＪＮＤの最大値）に対する圧縮信号Comp（ＭRGB）の値（最大値ＭRGBにおける圧縮信号の値）が設定される。一方、最大値ＭRGBがパラメータＪＮＤ2よりも小さい場合、すなわちＬＰＦ信号LPF(JND)の最大値ＭRGBが中域または暗部の領域に存在する場合、パラメータρは０に設定される。このパラメータρは、明部の領域において輝度圧縮が生じる度合いを意味する。
色補正の処理においては、入出力間で各色の光の成分の比（色間の比）が等しくなるように、各色の光の成分と最大値との間の比を保存するように補正を行う。中域及び明部の領域においては、ＪＮＤは、最大値との間の比が光の成分の比とほぼ等しいため、光の成分の比の代わりにＪＮＤの比を用いる。一方、暗部の領域においては、ＪＮＤの比と光の成分の比との間の差が大きくなるため、ＪＮＤは色補正の用途には使えない。ただし、暗部の領域では、色の彩度の低下がほぼ見え難いため、色補正は行わないものとする。
色補正部１３は、画素毎に、ＬＰＦ信号LPF(JND)の赤色成分ＪR、緑色成分ＪG及び青色成分ＪBの値、これらの最大値ＭRGB、圧縮信号Comp（ＭRGB）の値（最大値ＭRGBにおける圧縮信号の値）、及び、圧縮信号Comp(JND)の赤色成分ＪR、緑色成分ＪG及び青色成分ＪBの値Comp（ＪR），Comp（ＪG），Comp（ＪB）に基づいて、以下の数式にて、赤色成分ＪR、緑色成分ＪG及び青色成分ＪBの圧縮信号Comp-1(JND)（最大値ＭRGBとの比を保存する圧縮信号）を算出する。
［数１４］
Comp-1(ＪR)＝Ｍｉｎ（(ＪR/ＭRGB)・Comp(ＭRGB)，Comp(ＪR)）
Comp-1(ＪG)＝Ｍｉｎ（(ＪG/ＭRGB)・Comp(ＭRGB)，Comp(ＪG)） ・・・（１４）
Comp-1(ＪB)＝Ｍｉｎ（(ＪB/ＭRGB)・Comp(ＭRGB)，Comp(ＪB)）
前記数式（１４）において、Ｍｉｎ関数のカッコ内の左側の要素は、ＪＮＤでの当該色成分の値と最大値との間の比を保存する処理を示す。右側の要素は、色補正を行わない処理を示す。本発明者によれば、各値を調べたところ、中域及び明部の領域においては左側の要素の方が小さく、暗部の領域においては右側の要素の方が小さいことが確認された。
したがって、前記数式（１４）では、暗部の領域においては、Ｍｉｎ関数のカッコ内の右側の要素が選択され、色補正を行わないが、中域及び明部の領域においては、左側の要素が選択され、色補正が行われる。
色補正部１３は、画素毎に、パラメータρに応じて、圧縮部１１から入力した圧縮信号Comp(JND)（赤色成分ＪR、緑色成分ＪG及び青色成分ＪBの値Comp（ＪR），Comp（ＪG），Comp（ＪB）、すなわち無修正の値）と、前記数式（１４）に示した最大値との比を保存した圧縮信号Comp-1(JND)との間の値となるように、以下の数式にて、色補正信号Comp_color(JL)を求める。そして、色補正部１３は、色補正信号Comp_color(JL)をディテール処理部１４に出力する。Ｌ＝Ｒ，Ｇ，Ｂとする。
［数１５］
Comp-color(ＪR)＝(１−ρ)・Comp-1(ＪR)＋ρ・Comp(ＪR)
Comp-color(ＪG)＝(１−ρ)・Comp-1(ＪG)＋ρ・Comp(ＪG) ・・・（１５）
Comp-color(ＪB)＝(１−ρ)・Comp-1(ＪB)＋ρ・Comp(ＪB)
前記数式（１５）は、ＬＰＦ信号LPF(JND)の最大値ＭRGBが明部の領域に存在する場合（前記数式（１３）においてパラメータρ≠０の場合）、色補正信号Comp_color(JL)は、前記数式（１５）右辺の第１項（最大値との比を保存する圧縮信号）及び第２項（圧縮部１１が出力した圧縮信号）を、パラメータρに応じて加算して得られる。これに対し、ＬＰＦ信号LPF(JND)の最大値ＭRGBが中域または暗部の領域に存在する場合、すなわち各色成分のＬＰＦ信号LPF(JND)が中域または暗部の領域に存在する場合（前記数式（１３）においてパラメータρ＝０の場合）、色補正信号Comp_color(JL)は、前記数式（１５）右辺の第１項（最大値との比を保存する圧縮信号）のみから得られる。
（ディテール処理部１４／ディテール信号の加算）
図７は、実施例１におけるディテール処理部１４の処理例を示すフローチャートであり、前述のステップＳ２０４，Ｓ３０６〜Ｓ３０８の処理を示している。ＨＤＲ入力変換部１０により変換されたＪＮＤ信号JND、ディテール抽出部１２により抽出されたディテール信号Ｄ(JND)及び色補正部１３により色補正された色補正信号Comp_color(JL)の各色成分に対し、図７の処理が行われる。ここで、色成分ＪLとは、以下の数式に示すとおりＬＰＦ信号である。
［数１６］
ＪL＝ＬＰＦ（ＪＮＤ） ・・・（１６）
（ディテール加算（ステップＳ７０１））
ディテール処理部１４は、ディテール抽出部１２からディテール信号Ｄ(JND)を入力すると共に、色補正部１３から色補正信号Comp_color(JL)を入力する。そして、ディテール処理部１４は、画素毎に、ディテール信号Ｄ(JND)に所定の関数処理を施してｇ1（Ｄ(JND)）を算出する。ディテール処理部１４は、関数処理の結果であるｇ1（Ｄ(JND)）に色補正信号Comp_color(JL)を加算し、以下の数式を満たすように（加算結果がＳＤＲで表示可能なＪＮＤの最小値JNDSDR-Minと最大値JNDSDR-Maxとの間の値となるように）、ディテール加算結果ＤO(JND)を求める（ステップＳ７０１）。
［数１７］
JNDSDR-Min ≦ Comp_color(JL)＋ｇ1（Ｄ(JND)） ≦ JNDSDR-Max ・・・（１７）
関数ｇ1（）は、以下の数式とする。
［数１８］
ｇ1（Ｄ(JND)）＝（１／ａ）−１／（ａ・（１＋ａ・Ｄ(JND)）） ・・・（１８）
ここで、定数ａは、前記数式（１７）より以下の数式で与えられる。
［数１９］
Figure 2019186855
前記数式（１９）において、パラメータＤMax，ＤMinは、以下の数式で定義される。
［数２０］
ＤMax＝JNDHDR-Max−LPF(JND)
ＤMin＝JNDHDR-Min−LPF(JND) ・・・（２０）
このように、ディテール処理部１４は、以下の数式のとおり、ディテール信号Ｄ(JND)及び色補正信号Comp_color(JL)に基づいて、ディテール加算結果ＤO(JND)を求める。
［数２１］
ＤO(JND)＝Comp_color(JL)＋ｇ1（Ｄ(JND)） ・・・（２１）
（輝度圧縮（ステップＳ７０２））
ディテール処理部１４は、ＨＤＲ入力変換部１０からＪＮＤ信号JNDを入力する。そして、ディテール処理部１４は、図５に示したステップＳ５０２と同様の処理にて、図１８に示した入出力関係となるように、輝度圧縮の処理を行い、圧縮信号Comp’(JND)を生成する（ステップＳ７０２）。
（ディテール調整（ステップＳ７０３））
ディテール処理部１４は、ステップＳ７０１にて算出したディテール加算結果ＤO(JND)、及びステップＳ７０２にて算出した圧縮信号Comp’(JND)を用いて、調整係数α（0≦α≦1.0）に基づき、以下の数式にて、画素毎にディテール処理後信号JNDoutを求める（ステップＳ７０３）。
［数２２］
JNDout＝α・ＤO(JND)＋（１−α）・Comp’(JND) ・・・（２２）
調整係数αは、ディテール処理後信号JNDoutを求める際の、ディテール加算結果ＤO(JND)及び圧縮信号Comp’(JND)のうちのディテール加算結果ＤO(JND)の混合割り合いを示す。
尚、ディテール処理部１４は、ディテール処理後信号JNDoutを求める際に、圧縮信号Comp’(JND)の代わりに、圧縮信号Comp’(JND)から求めた色補正信号Comp_color’(JND)を用いるようにしてもよい。
具体的には、ディテール処理部１４は、ステップＳ７０２にて算出した圧縮信号Comp’(JND)に対し、色補正部１３による色補正と同様の処理を施し、色補正信号Comp_color’(JND)を求める。そして、ディテール処理部１４は、ディテール加算結果ＤO(JND)及び色補正信号Comp_color’(JND)を用いて、以下の数式にて、ディテール処理後信号JNDoutを求める。
［数２３］
JNDout＝α・ＤO(JND)＋（１−α）・Comp_color’(JND) ・・・（２３）
（ＳＤＲ変換出力部１５／映像信号への変換）
図８は、実施例１におけるＳＤＲ変換出力部１５の処理例を示すフローチャートであり、前述のステップＳ２０５，Ｓ３０９の処理を示している。ＳＤＲ変換出力部１５は、人間の感覚量を表すディテール処理後信号JNDoutをＳＤＲ映像信号の各色に変換する。
ＳＤＲ変換出力部１５による図８に示す処理は、基本的にはＨＤＲ入力変換部１０による図４に示した処理の逆である。しかし、圧縮部１１の輝度圧縮の処理（図１８に示した入出力関係となるような処理）によりその出力がJNDSDR-Max〜JNDSDR-Minに制限されたのは、ＳＤＲ対応の表示装置のピーク輝度及び黒輝度がそれぞれLSDR-Max，LSDR-Minに制限されていたことによる。この制限は、後述するステップＳ８０２にて補正される。
ＳＤＲ変換出力部１５は、ディテール処理部１４からディテール処理後信号JNDoutを入力し、所定の対応表のテーブルを用いて、画素毎に、ディテール処理後信号JNDoutである各色のＪＮＤ値を、光信号の光量である輝度値Ｒout，Ｇout，Ｂoutに変換する（ステップＳ８０１）。
所定の対応表のテーブルは、ステップＳ４０３にて使用したテーブルと同様に、DICOM規格PS3.14（Grayscale Standard Display Function）に基づいた、輝度値とＪＮＤ値との間の関係が定義されたテーブルである。
ＳＤＲ変換出力部１５は、以下の数式にて、輝度値Ｒout，Ｇout，Ｂoutを補正して補正後輝度値ＲSDR-out，ＧSDR-out，ＢSDR-outを求める（ステップＳ８０２）。
［数２４］
ＲSDR-out＝（Ｒout−ＬSDR-Min）／（ＬSDR-Max−ＬSDR-Min）
ＧSDR-out＝（Ｇout−ＬSDR-Min）／（ＬSDR-Max−ＬSDR-Min） ・・・（２４）
ＢSDR-out＝（Ｂout−ＬSDR-Min）／（ＬSDR-Max−ＬSDR-Min）
前記数式（２４）において、パラメータＬSDR-Min，ＬSDR-Maxは、それぞれＳＤＲ対応の表示装置のピーク輝度及び黒輝度である。これにより、図１８に示した入出力とは逆の関係（中域ではほぼ比例し、暗部及び明部の領域では出力範囲の制限が解除される関係）となるように、輝度値Ｒout，Ｇout，Ｂoutが補正されることで、圧縮部１１の輝度圧縮による制限が解除され、補正後輝度値ＲSDR-out，ＧSDR-out，ＢSDR-outが得られる。
ＳＤＲ変換出力部１５は、補正後輝度値ＲSDR-out，ＧSDR-out，ＢSDR-outである光信号値を、ＳＤＲ映像信号の各色の電気信号値に変換し、ＳＤＲ映像信号を求める（ステップＳ８０３）。
具体的には、ＳＤＲ変換出力部１５は、補正後輝度値ＲSDR-out，ＧSDR-out，ＢSDR-outをＬとし、ＳＤＲ映像信号の各色の値をｖとして、以下の数式を用いて、ＳＤＲ映像信号を求める。
［数２５］
Figure 2019186855
前記数式（２５）は、ITU-BT.709の規格で定義される光・電気変換を表しており、光信号をＬ（0〜1）、映像信号をＶ（0〜1）とする。
以上のように、実施例１の映像信号変換装置１−１によれば、ＨＤＲ入力変換部１０は、ＨＤＲ映像信号を、人間の感覚量を表すＪＮＤ信号JNDに変換し、圧縮部１１は、ＪＮＤ信号JNDにＬＰＦ処理を施してＬＰＦ信号LPF(JND)を生成し、ＬＰＦ信号LPF(JND)に対し、図１８に示した入出力関係となるように、輝度圧縮の処理を行い圧縮信号Comp(JND)を生成する。
ディテール抽出部１２は、ＪＮＤ信号JNDからＬＰＦ信号LPF(JND)を減算してディテール信号Ｄ(JND)を抽出する。これにより、微小な輝度変化により生じる質感が反映された成分がディテール信号Ｄ(JND)として抽出される。
色補正部１３は、ＬＰＦ信号LPF(JND)及び圧縮信号Comp(JND)に基づいて、全ての色成分におけるＪＮＤ値の最大値と各色成分の値との間の比を保存するように、圧縮信号Comp(JND)に対して色補正を行い、色補正信号Comp_color(JL)を生成する。これにより、全ての色成分のＪＮＤ値の最大値と各色成分の値との間の比が保存されるから、色の彩度が保存された色補正信号Comp_color(JL)が生成される。
ディテール処理部１４は、ディテール信号Ｄ(JND)に所定の関数処理を施し、関数処理の結果に色補正信号Comp_color(JL)を加算してディテール加算結果ＤO(JND)を生成する。これにより、微小な輝度変化により生じる質感が反映され、かつ色の彩度が保存されたディテール加算結果ＤO(JND)が生成される。
ディテール処理部１４は、ＪＮＤ信号JNDに対し、図１８に示した入出力関係となるように、輝度圧縮の処理を行い圧縮信号Comp’(JND)を生成する。そして、ディテール処理部１４は、ディテール加算結果ＤO(JND)及び圧縮信号Comp’(JND)の混合割り合いを調整し、ディテール処理後信号JNDoutを生成する。これにより、微小な輝度変化により生じる質感が反映され、かつ色の彩度が保存され、さらに圧縮信号Comp’(JND)との間の混合割り合いが調整されたディテール処理後信号JNDoutが生成される。
ＳＤＲ変換出力部１５は、圧縮部１１の輝度圧縮による制限を解除するように、すなわち図１８に示した入出力とは逆の関係となるように、人間の感覚量であるディテール処理後信号JNDoutをＳＤＲ映像信号に変換する。
このように、ＳＤＲ映像信号は、微小な輝度変化により生じる質感が反映され、かつ色の彩度が保存された信号となるから、白つぶれ及び黒つぶれの発生、並びに彩度の低下を抑えることができ、知覚的な画質劣化を低減することができる。したがって、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を低減することができる。
〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。実施例２では、人間の感覚量を表すＪＮＤ信号を用いる実施例１とは異なり、映像信号をそのまま用いる。映像信号を用いるのは、映像信号自体が人間の感覚量と大きな相関があるからである。実施例２は、ＨＤＲ映像信号をＳＤＲ信号に変換し、ＳＤＲ信号から質感が反映されたディテール信号を抽出し、ＳＤＲ信号の色補正を行って彩度を保存し、色補正後のＳＤＲ信号にディテール信号を加算し、加算後のＳＤＲ信号をＳＤＲ映像信号とする例である。
図９は、実施例２の映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。図１０は、実施例２の映像信号変換装置の全体処理例を示すフローチャートであり、図１１は、実施例２の映像信号変換装置の全体処理例の詳細を示すフローチャートである。
この映像信号変換装置１−２は、ＨＤＲ入力変換部２０、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３及びディテール処理部１４を備えている。
図１に示した実施例１の映像信号変換装置１−１とこの映像信号変換装置１−２とを比較すると、両映像信号変換装置１−１，１−２は、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３及びディテール処理部１４を備えている点で共通する。一方、映像信号変換装置１−１は、ＨＤＲ入力変換部１０及びＳＤＲ変換出力部１５を備えているのに対し、映像信号変換装置１−２は、ＨＤＲ入力変換部１０とは異なるＨＤＲ入力変換部２０を備え、ＳＤＲ変換出力部１５を備えていない点で相違する。
ＨＤＲ入力変換部２０は、ＨＤＲ映像信号を入力し、ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の光量である輝度値に変換し、輝度値を、ＳＤＲ信号に変換する（ステップＳ１００１，Ｓ１１０１）。つまり、ＨＤＲ入力変換部２０は、ＨＤＲ映像信号の出力輝度に比例した出力輝度を有するＳＤＲ信号を生成する。そして、ＨＤＲ入力変換部２０は、ＳＤＲ信号を圧縮部１１、ディテール抽出部１２及びディテール処理部１４に出力する。
圧縮部１１は、図１に示した実施例１の圧縮部１１と同様の処理を行う。圧縮部１１は、ＨＤＲ入力変換部２０からＳＤＲ信号を入力し、ＳＤＲ信号に対してＬＰＦ処理を施し、ＬＰＦ信号LPF(SDR)を生成する（ステップＳ１００２，Ｓ１１０２）。そして、圧縮部１１は、ＬＰＦ信号LPF(SDR)をディテール抽出部１２及び色補正部１３に出力する。
圧縮部１１は、ＬＰＦ信号LPF(SDR)に対し、図１８に示した入出力関係となるように、輝度圧縮の処理を行い、圧縮信号Comp(SDR)を生成する（ステップＳ１００２，Ｓ１１０３）。そして、圧縮部１１は、圧縮信号Comp(SDR)を色補正部１３に出力する。
ディテール抽出部１２は、図１に示した実施例１のディテール抽出部１２と同様の処理を行う。ディテール抽出部１２は、ＨＤＲ入力変換部２０からＳＤＲ信号を入力すると共に、圧縮部１１からＬＰＦ信号LPF(SDR)を入力する。そして、ディテール抽出部１２は、ＳＤＲ信号からＬＰＦ信号LPF(SDR)を減算してディテール信号Ｄ(SDR)を抽出し（ステップＳ１００２，Ｓ１１０４）、ディテール信号Ｄ(SDR)をディテール処理部１４に出力する。
色補正部１３は、図１に示した実施例１の色補正部１３と同様の処理を行う。色補正部１３は、圧縮部１１からＬＰＦ信号LPF(SDR)及び圧縮信号Comp(SDR)を入力する。そして、色補正部１３は、ＬＰＦ信号LPF(SDR)及び圧縮信号Comp(SDR)に基づいて、全ての色成分におけるＳＤＲ信号の最大値との比を保存するように、圧縮信号Comp(SDR)の各色成分に対して色補正を行い、色補正信号Comp_color(JL)を生成する（ステップＳ１００３，Ｓ１１０５）。色補正部１３は、色補正信号Comp_color(JL)をディテール処理部１４に出力する。
ディテール処理部１４は、図１に示した実施例１のディテール処理部１４と同様の処理を行う。ディテール処理部１４は、ディテール抽出部１２からディテール信号Ｄ(SDR)を入力すると共に、色補正部１３から色補正信号Comp_color(JL)を入力する。そして、ディテール処理部１４は、ディテール信号Ｄ(SDR)に所定の関数処理を施し、色補正信号Comp_color(JL)を加算し、ディテール加算結果ＤO(SDR)を生成する（ステップＳ１００４，Ｓ１１０６）。
ディテール処理部１４は、ＨＤＲ入力変換部２０からＳＤＲ信号を入力し、ＳＤＲ信号に対し、図１８に示した入出力関係となるように、輝度圧縮の処理を行い、圧縮信号Comp’(SDR)を生成する（ステップＳ１００４，Ｓ１１０７）。そして、ディテール処理部１４は、ディテール加算結果ＤO(SDR)及び圧縮信号Comp’(SDR)の混合割り合いを調整し、ＳＤＲ映像信号を生成し出力する（ステップＳ１００４，Ｓ１１０８）。
（ＨＤＲ入力変換部２０／ＳＤＲ信号への変換）
図１２は、実施例２におけるＨＤＲ入力変換部２０の処理例を示すフローチャートであり、前述のステップＳ１００１，Ｓ１１０１の処理を示している。ＨＤＲ入力変換部２０が入力するＨＤＲ映像信号の各色を（ｒHDR，ｇHDR，ｂHDR）で表し、出力するＳＤＲ信号の各色を（ｒSDR，ｇSDR，ｂSDR）で表す。ＨＤＲ入力変換部２０は、ＨＤＲ映像信号の各色（ｒHDR，ｇHDR，ｂHDR）を、ＳＤＲ信号の各色（ｒSDR，ｇSDR，ｂSDR）にそれぞれ変換する。
ＨＤＲ入力変換部２０は、ＨＤＲ映像信号を入力し、画素毎に、以下の数式にて、ＨＤＲ映像信号の各色（ｒHDR，ｇHDR，ｂHDR）の電気信号値を光信号値（光信号の輝度値）に変換し、光信号値Ｒ，Ｇ，Ｂを求める（ステップＳ１２０１）。尚、以下の数式は、赤色の変換式であるが、緑色及び青色も同様である。
［数２６］
Figure 2019186855
ここで、ａ＝0.17883277，ｂ＝0.02372241，ｃ＝1.00429347である。
ＨＤＲ入力変換部２０は、以下の数式にて、光信号値Ｒ，Ｇ，ＢをＳＤＲの電気信号値に変換し、ＳＤＲ信号の各色（ｒSDR，ｇSDR，ｂSDR）を求める（ステップＳ１２０２）。そして、ＨＤＲ入力変換部２０は、ＳＤＲ信号を圧縮部１１、ディテール抽出部１２及びディテール処理部１４に出力する。
［数２７］
Figure 2019186855
圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３及びディテール処理部１４は、図１の実施例１と同様であるから、ここでは詳細な説明を省略する。
以上のように、実施例２の映像信号変換装置１−２によれば、実施例１における人間の感覚量を表すＪＮＤ信号JNDの代わりに、ＳＤＲ信号を用いるようにした。ＳＤＲ信号は、人間の感覚量と大きな相関がある映像信号である。これにより、実施例１と同様の効果を奏する。
つまり、映像信号変換装置１−２により変換されたＳＤＲ映像信号は、微小な輝度変化により生じる質感が反映され、かつ色の彩度が保存された信号となるから、白つぶれ及び黒つぶれの発生、並びに彩度の低下を抑えることができ、知覚的な画質劣化を低減することができる。したがって、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を低減することができる。
〔実施例３〕
次に、実施例３について説明する。実施例３では、実施例１において色補正を行わない。実施例３は、ＨＤＲ映像信号を、人間の感覚量を表すＪＮＤ信号に変換し、ＪＮＤ信号から質感が反映されたディテール信号を抽出し、ＪＮＤ信号にディテール信号を加算し、加算後のＪＮＤ信号をＳＤＲ映像信号に変換する例である。
図１３は、実施例３の映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。この映像信号変換装置１−３は、ＨＤＲ入力変換部１０、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５を備えている。
図１に示した実施例１の映像信号変換装置１−１とこの映像信号変換装置１−３とを比較すると、両映像信号変換装置１−１，１−３は、ＨＤＲ入力変換部１０、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５を備えている点で共通する。一方、映像信号変換装置１−１は色補正部１３を備えているのに対し、映像信号変換装置１−３は色補正部１３を備えていない点で相違する。
ＨＤＲ入力変換部１０、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５は、図１の実施例１と同様であるから、ここでは説明を省略する。
ここで、圧縮部１１は、圧縮信号Comp(JND)をディテール処理部１４に出力する。ディテール処理部１４は、ディテール抽出部１２からディテール信号Ｄ(JND)を入力すると共に、圧縮部１１から圧縮信号Comp(JND)を入力し、さらにＨＤＲ入力変換部１０からＪＮＤ信号JNDを入力する。
以上のように、実施例３の映像信号変換装置１−３によれば、ＳＤＲ映像信号は、微小な輝度変化により生じる質感が反映された信号となるから、白つぶれ及び黒つぶれの発生を抑えることができ、知覚的な画質劣化を低減することができる。したがって、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を低減することができる。
尚、実施例３は、実施例１において色補正を行わない例であるが、実施例３の変形例として、実施例２において色補正を行わないようにしてもよい。実施例３の変形例は、ＨＤＲ映像信号をＳＤＲ信号に変換し、ＳＤＲ信号から質感が反映されたディテール信号を抽出し、ＳＤＲ信号にディテール信号を加算し、加算後のＳＤＲ信号をＳＤＲ映像信号とする例である。
〔実施例４〕
次に、実施例４について説明する。実施例４は、人間の感覚量であるＪＮＤ信号を用いる実施例１とは異なり、ＨＤＲ映像信号の各色における光量の輝度値を対数に変換し、変換した対数値を用いる。輝度値を変換した対数値を用いるのは、この対数値が人間の感覚量に非常に近いからである。実施例４は、ＨＤＲ映像信号の各色の輝度値を対数値に変換し、対数値である対数信号から質感が反映されたディテール信号を抽出し、対数信号の色補正を行って彩度を保存し、色補正後の対数値にディテール信号を加算し、加算後の対数信号をＳＤＲ映像信号に変換する例である。
実施例４の映像信号変換装置１−４は、図１に示した映像信号変換装置１−１の構成と同様に、ＨＤＲ入力変換部１０’、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５’を備えている。
図１に示した実施例１の映像信号変換装置１−１とこの映像信号変換装置１−４とを比較すると、両映像信号変換装置１−１，１−４は、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３及びディテール処理部１４を備えている点で共通する。一方、映像信号変換装置１−１は、ＨＤＲ入力変換部１０及びＳＤＲ変換出力部１５を備えているのに対し、映像信号変換装置１−４は、ＨＤＲ入力変換部１０とは異なるＨＤＲ入力変換部１０’、及びＳＤＲ変換出力部１５とは異なるＳＤＲ変換出力部１５’を備えている点で相違する。
ＨＤＲ入力変換部１０’は、ＨＤＲ映像信号を入力し、図４のステップＳ４０１の処理にて、ＨＤＲ映像信号の各色（ｒ，ｇ，ｂ）の電気信号値を光信号値に変換し、光信号値（輝度値）Ｒ，Ｇ，Ｂを求める。そして、ＨＤＲ入力変換部１０’は、図４のステップＳ４０２の処理にて、光信号値Ｒ，Ｇ，Ｂから輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄを求める。
ＨＤＲ入力変換部１０’は、図４のステップＳ４０３の処理に代えて、輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄの対数を算出し、各色の対数信号を生成する。そして、ＨＤＲ入力変換部１０’は、ＨＤＲ映像信号の対数信号を圧縮部１１、ディテール抽出部１２及びディテール処理部１４に出力する。
圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３及びディテール処理部１４は、図１の実施例１と同様であるから、ここでは説明を省略する。
ＳＤＲ変換出力部１５’は、ディテール処理部１４からディテール処理後信号JNDoutを入力し、図８のステップＳ８０１の処理に代えて、ディテール処理後信号JNDoutの各色について逆対数を算出し、輝度値Ｒout，Ｇout，Ｂoutを求める。
ＳＤＲ変換出力部１５’は、図８のステップＳ８０２の処理にて、圧縮部１１の輝度圧縮による制限を解除するように、すなわち図１８に示した入出力とは逆の関係となるように、輝度値Ｒout，Ｇout，Ｂoutを補正して補正後輝度値ＲSDR-out，ＧSDR-out，ＢSDR-outを生成する。そして、ＳＤＲ変換出力部１５’は、図８のステップＳ８０３の処理にて、補正後輝度値ＲSDR-out，ＧSDR-out，ＢSDR-outである光信号を電気信号値に変換し、ＳＤＲ映像信号を求めて出力する。
以上のように、実施例４の映像信号変換装置１−４によれば、実施例１における人間の感覚量を表すＪＮＤ信号JNDの代わりに、ＨＤＲ映像信号の各色における光量の輝度値を対数に変換し、変換した対数値を用いるようにした。この対数値は、人間の感覚量に非常に近い値である。これにより、実施例１と同様の効果を奏する。
つまり、映像信号変換装置１−４により変換されたＳＤＲ映像信号は、微小な輝度変化により生じる質感が反映され、かつ色の彩度が保存された信号となるから、白つぶれ及び黒つぶれの発生、並びに彩度の低下を抑えることができ、知覚的な画質劣化を低減することができる。したがって、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を低減することができる。
尚、実施例４の変形例として、実施例４において、色補正を行わないようにしてもよい。実施例４の変形例は、ＨＤＲ映像信号の各色の輝度値を対数値に変換し、対数値から質感が反映されたディテール信号を抽出し、対数値にディテール信号を加算し、加算後の対数値をＳＤＲ映像信号に変換する例である。
〔実施例５〕
次に、実施例５について説明する。実施例５は、人間は平均の明るさを見るという視覚特性に着目し、視覚系の働きに近くなる処理を行う例である。実施例５は、ＨＤＲ映像信号を輝度値に変換し、輝度値を、人間の感覚量を表すＪＮＤ信号に変換すると共に、ＬＰＦ処理後の輝度値をＪＮＤ信号（ＬＰＦ処理後のＪＮＤ信号）に変換し、ＪＮＤ信号から質感が反映されたディテール信号を抽出し、ＬＰＦ処理後のＪＮＤ信号の色補正を行って彩度を保存し、色補正後のＪＮＤ信号にディテール信号を加算し、加算後のＪＮＤ信号をＳＤＲ映像信号に変換する例である。
図１４は、実施例５の映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。図１５は、実施例５の映像信号変換装置の全体処理例の詳細を示すフローチャートである。
この映像信号変換装置１−５は、ＨＤＲ入力変換部３０、圧縮部３１、ディテール抽出部１２、色補正部１３、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５を備えている。
図１に示した映像信号変換装置１−１とこの映像信号変換装置１−５とを比較すると、両映像信号変換装置１−１，１−５は、ディテール抽出部１２、色補正部１３、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５を備えている点で共通する。一方、映像信号変換装置１−１は、ＨＤＲ入力変換部１０及び圧縮部１１を備えているのに対し、映像信号変換装置１−５は、ＨＤＲ入力変換部１０とは異なるＨＤＲ入力変換部３０、及び圧縮部１１とは異なる圧縮部３１を備えている点で相違する。
ＨＤＲ入力変換部３０は、ＨＤＲ映像信号を入力し、図４のステップＳ４０１，Ｓ４０２の処理にて、ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の光量である輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄに変換する（ステップＳ１５０１）。そして、ＨＤＲ入力変換部３０は、輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄを圧縮部３１に出力する。
ＨＤＲ入力変換部３０は、図４のステップＳ４０３の処理にて、輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄを、感覚量であるＪＮＤ値に変換する（ステップＳ１５０２）。そして、ＨＤＲ入力変換部３０は、ＪＮＤ値をＪＮＤ信号JNDとしてディテール抽出部１２及びディテール処理部１４に出力する。
圧縮部３１は、ＨＤＲ入力変換部３０から輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄを入力し、図５のステップＳ５０１の処理と同様に、輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄに対してＬＰＦ処理を施し、ＬＰＦ処理後の輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄを生成する（ステップＳ１５０３）。そして、圧縮部３１は、図４のステップＳ４０３の処理と同様に、ＬＰＦ処理後の輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，ＢｄをＪＮＤ値に変換する（ステップＳ１５０４）。圧縮部３１は、ＪＮＤ値をＬＰＦ信号LPF(JND)としてディテール抽出部１２及び色補正部１３に出力する。
圧縮部３１は、図５のステップＳ５０２の処理にて、ＬＰＦ信号LPF(JND)に対し、図１８に示した入出力関係となるように、輝度圧縮の処理を行い、圧縮信号Comp(JND)を生成する（ステップＳ１５０５）。そして、圧縮部３１は、圧縮信号Comp(JND)を色補正部１３に出力する。
ディテール抽出部１２、色補正部１３、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５は、図１の実施例１と同様であるから、ここでは説明を省略する。図１５において、ステップＳ１５０６〜Ｓ１５１１は、図３のステップＳ３０４〜Ｓ３０９に相当する。
ここで、色補正部１３において、圧縮部３１から入力した圧縮信号Comp(JND) の各色成分に対し、ＬＰＦ信号LPF(JND)の赤色成分ＪR、緑色成分ＪG及び青色成分ＪB、並びにこれらの最大値ＭRGBを用いて、色補正の処理が行われる。
つまり、色補正部１３は、圧縮部３１から入力したＬＰＦ信号LPF(JND)（図１５のステップＳ１５０４にて感覚量に変換された信号）における全ての色成分の最大値ＭRGBを求め、最大値ＭRGBとＬＰＦ信号LPF(JND)の当該色成分の値との間の比を保存するように、圧縮部３１から入力した圧縮信号Comp(JND)の各色成分に対して色補正を行い、色補正信号Comp_color(JL)を生成する。
以上のように、実施例５の映像信号変換装置１−５によれば、ＨＤＲ入力変換部３０は、ＨＤＲ映像信号を輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄに変換し、圧縮部３１は、輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄに対してＬＰＦ処理を施し、ＬＰＦ処理後の輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，ＢｄをＪＮＤ値であるＬＰＦ信号LPF(JND)に変換する。このＬＰＦ信号LPF(JND)は、ディテール信号Ｄ(JND)の抽出に用いられる。
これにより、ディテール信号Ｄ(JND)は、輝度値Ｒｄ，Ｇｄ，Ｂｄに対してＬＰＦ処理が施され、そしてＪＮＤ値に変換された信号に基づいているから、視覚系に近く、かつ微小な輝度変化により生じる質感が反映された信号となる。そして、ＳＤＲ映像信号は、視覚系の働きに近く、微小な輝度変化により生じる質感が反映され、かつ色の彩度が保存された信号となるから、白つぶれ及び黒つぶれの発生、並びに彩度の低下を抑えることができ、知覚的な画質劣化を低減することができる。したがって、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を低減することができる。
尚、実施例５の変形例として、実施例５において、色補正を行わないようにしてもよい。実施例５の変形例は、ＨＤＲ映像信号を輝度値に変換し、輝度値を、人間の感覚量を表すＪＮＤ信号に変換すると共に、ＬＰＦ処理後の輝度値をＪＮＤ信号（ＬＰＦ処理後のＪＮＤ信号）に変換し、ＪＮＤ信号から質感が反映されたディテール信号を抽出し、ＬＰＦ処理後のＪＮＤ信号にディテール信号を加算し、加算後のＪＮＤ信号をＳＤＲ映像信号に変換する例である。
〔実施例６〕
次に、実施例６について説明する。実施例６は、実施例１とは異なるＬＰＦ処理を行う例である。実施例１のフィルターは、ブロック毎に単純な平均化処理を行うことから、映像の絵柄によってはブロック構造に見える可能性がある。実施例３では、このブロック歪みの問題を解決するためのフィルターを用いる。
図１６は、実施例１におけるＬＰＦ処理（ステップＳ５０１）の詳細を示すフローチャートである。映像信号変換装置１−１の圧縮部１１に備えたフィルターは、ＪＮＤ信号JNDを入力し、ＪＮＤ信号JNDについてｑ×ｑ画素のブロックに分割する（ステップＳ１６０１）、そしてまず、ｑ×ｑ画素のブロック単位でＪＮＤ信号JNDを平均し、ｑ×ｑ画素のブロック毎に平均値を求める（ステップＳ１６０２）。
次に、ｑ×ｑブロック単位（ｑ×ｑ画素のブロックがｑ×ｑあるので、トータルでＮ×Ｎ画素となる。）でＪＮＤ信号JNDを平均し、ｑ×ｑブロック単位の平均値を求める（ステップＳ１６０３）。
さらに、ｑ×ｑブロック単位の平均値を用いて、画素単位で内挿を行い、ＬＰＦ信号LPF(JND)として出力する（ステップＳ１６０４）。
図１７は、実施例６におけるＬＰＦ処理（ステップＳ５０１）の詳細を示すフローチャートである。映像信号変換装置１−６の圧縮部１１に備えたフィルターは、ＪＮＤ信号JNDを入力し、ＪＮＤ信号JNDについてｑ×ｑ画素のブロックに分割する（ステップＳ１７０１）、そしてまず、ｑ×ｑ画素のブロック単位でＪＮＤ信号JNDを平均し、ｑ×ｑ画素のブロック毎に平均値を求める（ステップＳ１７０２）。
次に、ｑ×ｑ画素のブロック単位で、ｑ×ｑ画素のブロック毎に平均値に対し、帯域１／ｑのＬＰＦ処理を行う（ステップＳ１７０３）。さらに、ステップＳ１７０３のＬＰＦ処理の結果を用いて、画素単位で内挿を行い、ＬＰＦ信号LPF(JND)として出力する（ステップＳ１７０４）。
以上のように、実施例６の映像信号変換装置１−６によれば、ＬＰＦ処理を行うフィルターは、ブロック毎に単純な平均化処理を行うのではなく、ブロック毎の平均化処理に加え、帯域１／ｑのＬＰＦ処理を行うようにした。
これにより、映像信号変換装置１−６により変換されたＳＤＲ映像信号は、微小な輝度変化により生じる質感が反映され、かつ色の彩度が保存された信号となるから、白つぶれ及び黒つぶれの発生、並びに彩度の低下を抑えることができ、知覚的な画質劣化を低減することができることに加え、絵柄がブロック構造に見えることがない。したがって、ＨＤＲ映像信号からＳＤＲ映像信号への変換に伴う画質劣化を一層低減することができる。
尚、実施例６は、実施例１において、異なるＬＰＦ処理を行うフィルターを用いるようにしたが、実施例２〜５において、異なるＬＰＦ処理を行うフィルターを用いるようにしてもよい。
本発明の実施例１〜６による映像信号変換装置１−１〜１−６は、単独の装置または基板として提供される。また、映像信号変換装置１−１〜１−６は、ＨＤＲの映像を撮影してＳＤＲ映像信号を出力するＨＤＲ用のカメラに内蔵されるようにしてもよい。
本発明の実施例１〜６による映像信号変換装置１−１〜１−６のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。映像信号変換装置１−１〜１−６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。
映像信号変換装置１−１，１−６に備えたＨＤＲ入力変換部１０、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、映像信号変換装置１−２に備えたＨＤＲ入力変換部２０、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３及びディテール処理部１４の各機能も、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。
また、映像信号変換装置１−３に備えたＨＤＲ入力変換部１０、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５の各機能も、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、映像信号変換装置１−４に備えたＨＤＲ入力変換部１０’、圧縮部１１、ディテール抽出部１２、色補正部１３、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５’の各機能も、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。
また、映像信号変換装置１−５に備えたＨＤＲ入力変換部３０、圧縮部３１、ディテール抽出部１２、色補正部１３、ディテール処理部１４及びＳＤＲ変換出力部１５の各機能も、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、実施例３〜５の変形例の構成についても同様である。
これらのプログラムは、前記記憶媒体に格納されており、ＣＰＵに読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもでき、ネットワークを介して送受信することもできる。
１ 映像信号変換装置
１０，２０，３０ ＨＤＲ入力変換部
１１，３１ 圧縮部
１２ ディテール抽出部
１３ 色補正部
１４ ディテール処理部
１５ ＳＤＲ変換出力部

Claims (8)

  1. ＨＤＲ（High Dynamic Range：ハイダイナミックレンジ）映像信号をＳＤＲ（Standard Dynamic Range：スタンダードダイナミックレンジ）映像信号に変換する映像信号変換装置において、
    前記ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の輝度値に変換し、当該輝度値をＪＮＤ（Just Noticeable Difference：弁別閾）信号に変換するＨＤＲ入力変換部と、
    前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記ＪＮＤ信号にＬＰＦ処理を施してＬＰＦ信号を生成し、当該ＬＰＦ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第１の圧縮信号を生成する圧縮部と、
    前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記ＪＮＤ信号から、前記圧縮部により生成された前記ＬＰＦ信号を減算し、ディテール信号を抽出するディテール抽出部と、
    前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号を加算し、ディテール加算結果を生成し、前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記ＪＮＤ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第２の圧縮信号を生成し、前記ディテール加算結果及び前記第２の圧縮信号に基づいて、ディテール処理後信号を生成するディテール処理部と、
    前記輝度圧縮の処理に伴う出力範囲の制限を解除するように、前記ディテール処理部により生成された前記ディテール処理後信号を、前記ＳＤＲ映像信号に変換するＳＤＲ変換出力部と、
    を備えたことを特徴とする映像信号変換装置。
  2. ＨＤＲ（High Dynamic Range：ハイダイナミックレンジ）映像信号をＳＤＲ（Standard Dynamic Range：スタンダードダイナミックレンジ）映像信号に変換する映像信号変換装置において、
    前記ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の輝度値に変換し、当該輝度値をＳＤＲの電気信号値に変換し、ＳＤＲ信号を求めるＨＤＲ入力変換部と、
    前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記ＳＤＲ信号にＬＰＦ処理を施してＬＰＦ信号を生成し、当該ＬＰＦ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第１の圧縮信号を生成する圧縮部と、
    前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記ＳＤＲ信号から、前記圧縮部により生成された前記ＬＰＦ信号を減算し、ディテール信号を抽出するディテール抽出部と、
    前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号を加算し、ディテール加算結果を生成し、前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記ＳＤＲ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第２の圧縮信号を生成し、前記ディテール加算結果及び前記第２の圧縮信号に基づいて、ディテール処理後信号を前記ＳＤＲ映像信号として生成するディテール処理部と、
    を備えたことを特徴とする映像信号変換装置。
  3. ＨＤＲ（High Dynamic Range：ハイダイナミックレンジ）映像信号をＳＤＲ（Standard Dynamic Range：スタンダードダイナミックレンジ）映像信号に変換する映像信号変換装置において、
    前記ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の輝度値に変換し、前記輝度値の対数値を対数信号として求めるＨＤＲ入力変換部と、
    前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記対数信号にＬＰＦ処理を施してＬＰＦ信号を生成し、当該ＬＰＦ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第１の圧縮信号を生成する圧縮部と、
    前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記対数信号から、前記圧縮部により生成された前記ＬＰＦ信号を減算し、ディテール信号を抽出するディテール抽出部と、
    前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号を加算し、ディテール加算結果を生成し、前記ＨＤＲ入力変換部により求められた前記対数信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第２の圧縮信号を生成し、前記ディテール加算結果及び前記第２の圧縮信号に基づいて、ディテール処理後信号を生成するディテール処理部と、
    前記輝度圧縮の処理に伴う出力範囲の制限を解除するように、前記ディテール処理部により生成された前記ディテール処理後信号を、前記ＳＤＲ映像信号に変換するＳＤＲ変換出力部と、
    を備えたことを特徴とする映像信号変換装置。
  4. ＨＤＲ（High Dynamic Range：ハイダイナミックレンジ）映像信号をＳＤＲ（Standard Dynamic Range：スタンダードダイナミックレンジ）映像信号に変換する映像信号変換装置において、
    前記ＨＤＲ映像信号の電気信号値を光信号の輝度値に変換し、当該輝度値を第１のＪＮＤ（Just Noticeable Difference：弁別閾）信号に変換するＨＤＲ入力変換部と、
    前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記輝度値にＬＰＦ処理を施してＬＰＦ信号を生成し、当該ＬＰＦ信号を第２のＪＮＤ信号に変換し、当該第２のＪＮＤ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第１の圧縮信号を生成する圧縮部と、
    前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記第１のＪＮＤ信号から、前記圧縮部により変換された前記第２のＪＮＤ信号を減算し、ディテール信号を抽出するディテール抽出部と、
    前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号を加算し、ディテール加算結果を生成し、前記ＨＤＲ入力変換部により変換された前記第１のＪＮＤ信号に対し、暗部及び明部の領域では出力範囲が制限されるように、輝度圧縮の処理を行い、第２の圧縮信号を生成し、前記ディテール加算結果及び前記第２の圧縮信号に基づいて、ディテール処理後信号を生成するディテール処理部と、
    前記輝度圧縮の処理に伴う出力範囲の制限を解除するように、前記ディテール処理部により生成された前記ディテール処理後信号を、前記ＳＤＲ映像信号に変換するＳＤＲ変換出力部と、
    を備えたことを特徴とする映像信号変換装置。
  5. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の映像信号変換装置において、
    さらに、前記圧縮部により生成された前記ＬＰＦ信号における全ての色成分の最大値を求め、当該最大値と前記ＬＰＦ信号の各色成分の値との間の比を保存するように、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号の各色成分に対して色補正を行い、色補正信号を生成する色補正部を備え、
    前記ディテール処理部は、
    前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に前記所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記色補正部により生成された前記色補正信号を加算し、前記ディテール加算結果を生成する、ことを特徴とする映像信号変換装置。
  6. 請求項４に記載の映像信号変換装置において、
    さらに、前記圧縮部により変換された前記第２のＪＮＤ信号における全ての色成分の最大値を求め、当該最大値と前記第２のＪＮＤ信号の各色成分の値との間の比を保存するように、前記圧縮部により生成された前記第１の圧縮信号の各色成分に対して色補正を行い、色補正信号を生成する色補正部を備え、
    前記ディテール処理部は、
    前記ディテール抽出部により抽出された前記ディテール信号に前記所定の関数処理を施し、当該関数処理の結果に、前記色補正部により生成された前記色補正信号を加算し、前記ディテール加算結果を生成する、ことを特徴とする映像信号変換装置。
  7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の映像信号変換装置において、
    前記ＬＰＦ処理を行うフィルターは、
    前記ＬＰＦ処理を施す信号について、所定画素のブロックに分割し、前記所定画素のブロックを単位として、前記信号の平均値を求め、所定帯域のＬＰＦ処理を行い、当該ＬＰＦ処理の結果を用いて、画素単位で内挿を行い、前記ＬＰＦ信号を生成する、ことを特徴とする映像信号変換装置。
  8. コンピュータを、請求項１から７までのいずれか一項に記載の映像信号変換装置として機能させるためのプログラム。
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