JP2019193025A - 映像輝度変換装置およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＬＧ方式の映像信号の輝度変化を動的に緩和させることが可能な映像輝度変換装置を提供する。【解決手段】映像輝度変換装置１は、ＨＬＧ方式の映像信号をリニア信号に変換してフレーム別にゲインを算出するフレーム別ゲイン算出手段１２と、ゲイン調整を行うゲイン調整手段１３と、を備え、フレーム別ゲイン算出手段１２は、リニア信号の現在フレームの輝度レベルを算出する現在フレーム輝度算出手段１２０と、現在フレームの輝度レベルと過去フレーム輝度記憶手段１２２に記憶されている過去フレームの輝度レベルとのレベル差に応じてゲインを算出するゲイン算出手段１２４と、ゲインと現在フレームの輝度レベルとから、過去フレーム輝度記憶手段１２２に記憶する過去フレームの輝度レベルを算出する過去フレーム輝度算出手段１２１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）方式の映像の輝度変化を動的に緩和させる映像輝度変換装置およびそのプログラムに関する。

ＨＤＲ方式は、撮像側と表示側とのダイナミックレンジが従来よりも拡大したことにより、より人間の視覚特性に近づいた映像表現が可能となっている。このＨＤＲ方式は、ディスプレイに求めるピーク輝度が１０００ｃｄ／ｍ^２以上で、従来の標準ダイナミックレンジ（ＳＤＲ：Standard Dynamic Range）よりも明るい映像を表示することが可能となり、映像の輝度のコントラスト差が大きくなる（非特許文献１参照）。
このように、ＨＤＲ方式は、映像表現のうちで明るさの再現範囲を拡大したことで、明るい映像から暗い映像、あるいは、暗い映像から明るい映像への切り替えが生じたときに、急激な輝度の変化により、視聴者に不快感を与えるおそれがある。

例えば、ＨＤＲ方式のうちの１つであるハイブリッドログガンマ（ＨＬＧ：Hybrid Log-Gamma）方式に関して、映像切り替え時に、どの程度の輝度差を生じると視聴者が不快感を抱くかについて、主観評価実験を行った報告がある（非特許文献２参照）。
この報告では、視聴者が画面全体から受ける光の明るさである画面平均輝度レベル（ＡＬＬ：Average Luminance Level）が約５ｃｄ／ｍ^２から数百ｃｄ／ｍ^２までの段階的な映像素材を、薄暗い周囲環境下で切り替えた際の不快感を調べている。この実験結果として、ＡＬＬの差が約８０ｃｄ／ｍ^２以内の輝度差の映像切り替えであれば視聴者は不快感を抱かず、逆に、約数百ｃｄ／ｍ^２以上の輝度差の映像切り替えが発生したときに、視聴者は不快感を抱くことが判明している。
このような急激な輝度差が生じる映像の切り替えを低減させるには、通常、映像制作時において、事前に急激な輝度差が生じないように映像を制作する、あるいは、映像全体のコントラストを抑えるといった手法がとられる。

"Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange"，Recommendation ITU-R BT.2100-0，07/2016 "Operational practices in HDR television production"，Report ITU-R BT.2408-0，10/2017

従来のような、事前に急激な輝度差が生じないように映像を制作する手法は、常に輝度差を考慮しなければならないため、映像制作に手間がかかるという問題がある。また、映像全体のコントラストを抑える手法は、より人間の視覚特性に近づいた映像表現であるＨＤＲ方式の魅力を低減させてしまうという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、映像中で急激な輝度差を動的に検出して輝度変化を緩和させることが可能な映像輝度変換装置およびそのプログラムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る映像輝度変換装置は、ＨＬＧ方式の映像信号の輝度変化を動的に緩和させる映像輝度変換装置であって、ＥＯＴＦ処理手段と、現在フレーム輝度算出手段と、ゲイン算出手段と、過去フレーム輝度算出手段と、ゲイン調整手段と、逆ＥＯＴＦ処理手段と、を備える構成とした。

かかる構成において、映像輝度変換装置は、ＥＯＴＦ処理手段によって、ＨＬＧ方式の電気−光伝達関数（ＥＯＴＦ）により、映像信号を第１リニア信号に変換する。
そして、映像輝度変換装置は、現在フレーム輝度算出手段によって、第１リニア信号のフレームごとに、第１リニア信号の輝度平均を表示対象である現在フレームの輝度レベルとして算出する。
そして、映像輝度変換装置は、ゲイン算出手段によって、現在フレームの輝度レベルと、過去フレーム輝度記憶手段に記憶されている過去フレームの輝度レベルとのレベル差に応じて、その差が予め定めた閾値を超えないようにゲインを算出する。
さらに、映像輝度変換装置は、過去フレーム輝度算出手段によって、ゲイン算出手段で算出されたゲインを用いて現在フレームの輝度レベルをゲイン調整し、過去フレームの輝度レベルとして過去フレーム輝度記憶手段に記憶する。この過去フレーム輝度算出手段で算出された過去フレームの輝度レベルは、ゲイン算出手段が、次のフレームが入力された段階で参照する。
そして、映像輝度変換装置は、ゲイン調整手段によって、ゲイン算出手段で算出されたゲインを用いて第１リニア信号をゲイン調整し、第２リニア信号に変換する。
そして、映像輝度変換装置は、逆ＥＯＴＦ処理手段によって、電気−光伝達関数の逆関数（ＥＯＴＦ^−１）により、第２リニア信号をＨＬＧ方式の映像信号に変換する。
これによって、映像輝度変換装置は、過去フレームの輝度レベルと現在フレームの輝度レベルとの差を、動的に検出し、現在フレームの輝度レベルを急激に変化させないように調整することができる。

また、前記課題を解決するため、本発明に係る映像輝度変換装置は、ＨＬＧ方式の映像信号の輝度変化を動的に緩和させる映像輝度変換装置であって、逆ＯＥＴＦ処理手段と、ＯＯＴＦ処理手段と、現在フレーム輝度算出手段と、ゲイン算出手段と、過去フレーム輝度算出手段と、ゲイン調整手段と、ＯＥＴＦ処理手段と、を備える構成とした。

かかる構成において、映像輝度変換装置は、ＯＥＴＦ処理手段によって、ＨＬＧ方式の光−電気伝達関数の逆関数（ＯＥＴＦ^−１）により、映像信号を第３リニア信号に変換する。
そして、映像輝度変換装置は、ＯＯＴＦ処理手段によって、ＨＬＧ方式の光−光伝達関数により、第３リニア信号を第１リニア信号に変換する。
そして、映像輝度変換装置は、現在フレーム輝度算出手段によって、第１リニア信号のフレームごとに、第１リニア信号の輝度平均を表示対象である現在フレームの輝度レベルとして算出する。
そして、映像輝度変換装置は、ゲイン算出手段によって、現在フレームの輝度レベルと、過去フレーム輝度記憶手段に記憶されている過去フレームの輝度レベルとのレベル差に応じて、その差が予め定めた閾値を超えないようにゲインを算出する。
さらに、映像輝度変換装置は、過去フレーム輝度算出手段によって、ゲイン算出手段で算出されたゲインを用いて現在フレームの輝度レベルをゲイン調整し、過去フレームの輝度レベルとして過去フレーム輝度記憶手段に記憶する。この過去フレーム輝度算出手段で算出された過去フレームの輝度レベルは、ゲイン算出手段が、次のフレームが入力された段階で参照する。
そして、映像輝度変換装置は、ゲイン調整手段によって、ゲイン算出手段で算出されたゲインを用いて第１リニア信号をゲイン調整し、第４リニア信号に変換する。
そして、映像輝度変換装置は、ＯＥＴＦ処理手段によって、光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ）により、第４リニア信号をＨＬＧ方式の映像信号に変換する。
これによって、映像輝度変換装置は、過去フレームの輝度レベルと現在フレームの輝度レベルとの差を、動的に検出し、現在フレームの輝度レベルを急激に変化させないように調整することができる。
なお、映像輝度変換装置は、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映像輝度変換プログラムで動作させることができる。

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、映像信号に急激な輝度変化が発生しても、動的に輝度変化を検出し、フレーム間の輝度差を緩和した映像信号に変換することができる。
本発明によって、映像制作者が輝度変化を意識することなく、ＨＤＲの映像制作を行うことが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る映像輝度変換装置の構成を示すブロック構成図である。 本発明の第１実施形態に係る映像輝度変換装置のゲイン算出手段におけるゲインの補正を説明するための図であって、（ａ）は本発明を適用しない映像信号のフレームと輝度レベルとの関係を示すグラフ図、（ｂ）は本発明を適用し時間方向にゲインを補正した場合のグラフ図、（ｃ）は本発明を適用し時間方向にゲインを補正しない場合のグラフ図である。 ３次元ルックアップテーブルの対応関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る映像輝度変換装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る映像輝度変換装置の構成を示すブロック構成図である。 本発明の第３実施形態に係る映像輝度変換装置の構成を示すブロック構成図である。

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。
≪第１実施形態≫
＜映像輝度変換装置の構成＞
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る映像輝度変換装置１の構成について説明する。

映像輝度変換装置１は、ＨＤＲ方式のうちの１つであるＨＬＧ方式の映像信号に急激な輝度差が含まれる場合に、映像信号を、急激な輝度差を緩和した映像信号に変換するものである。この映像輝度変換装置１は、図示を省略した表示装置（ディスプレイ）に入力する映像信号の前処理を行うもので、表示装置の外部に備えるものとしてもよいし、表示装置の内部に備えるものとしてもよい。
図１に示すように、映像輝度変換装置１は、色信号変換手段１０と、ＥＯＴＦ処理手段１１と、フレーム別ゲイン算出手段１２と、ゲイン調整手段１３と、逆ＥＯＴＦ処理手段１４と、色信号逆変換手段１５と、を備える。ここでは、映像信号が、ＨＬＧ方式の輝度色差信号であることとして説明する。

色信号変換手段１０は、入力した映像信号である輝度色差信号を、ＲＧＢ色空間の信号（ＲＧＢ信号）に変換するものである。なお、この色信号変換手段１０は、ＩＴＵ−Ｒの勧告ＢＴ．２０２０に記載の変換式を用いて色変換を行えばよい。
具体的には、色信号変換手段１０は、以下の式（１）により、輝度色差信号Ｙ′，Ｃ_ｂ′，Ｃ_ｒ′を、ＲＧＢ信号Ｅ_ｉｎ′＝（Ｒ_ｉｎ′，Ｇ_ｉｎ′，Ｂ_ｉｎ′）に変換する。

色信号変換手段１０は、変換後のＲＧＢ信号Ｅ_ｉｎ′をＥＯＴＦ処理手段１１に出力する。
なお、入力する映像信号としてＲＧＢ信号を用いる場合、色信号変換手段１０を映像輝度変換装置１の構成から省略すればよい。

ＥＯＴＦ処理手段１１は、ＨＬＧ方式のＲＧＢ信号（映像信号）Ｅ_ｉｎ′を、ディスプレイ光（表示光）に対応するリニア信号（第１リニア信号）Ｆ_ｄに変換するものである。
ＥＯＴＦ処理手段１１は、ＩＴＵ−Ｒの勧告ＢＴ．２１００で規定されている電気−光伝達関数（ＥＯＴＦ：Electro-Optical Transfer Function）を用いて、映像信号をディスプレイ光に対応するリニア信号に変換する。

ＥＯＴＦは、光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ：Opto-Electronic Transfer Function）の逆関数（ＯＥＴＦ^−１）と、光−光伝達関数（ＯＯＴＦ：Opto-Optical Transfer Function）とで構成される。ＯＥＴＦは、シーン光に対応するリニア信号を映像信号に変換する関数で、撮像装置（カメラ）側の変換処理である。ＯＯＴＦは、シーン光に対応するリニア信号をディスプレイ光に対応するリニア信号に変換する関数である。
すなわち、ＥＯＴＦは、ＯＥＴＦ^−１により、撮像装置（不図示）で生成される映像信号をシーン光に対応するリニア信号に変換し、ＯＯＴＦにより、シーン光に対応するリニア信号をディスプレイ光に対応するリニア信号に変換する。

具体的には、ＥＯＴＦ処理手段１１は、まず、ＯＥＴＦ^−１として、以下の式（２）により、色信号変換手段１０で変換されたＲＧＢ信号Ｅ_ｉｎ′＝（Ｒ_ｉｎ′，Ｇ_ｉｎ′，Ｂ_ｉｎ′）を、シーン光に対応するリニア信号Ｅ_ｉｎ＝（Ｒ_ｓ，Ｇ_ｓ，Ｂ_ｓ）に変換する。なお、ＥＯＴＦ処理手段１１は、ＲＧＢ信号Ｅ_ｉｎ′の色信号Ｒ_ｉｎ′，Ｇ_ｉｎ′，Ｂ_ｉｎ′ごとに式（２）を適用し、リニア信号Ｅ_ｉｎの色信号Ｒ_ｓ，Ｇ_ｓ，Ｂ_ｓに変換する。

ここで、ａ＝０．１７８８３２７７、ｂ＝１−４ａ＝０．２８４６６８９２、ｃ＝０．５−ａ・ｌｎ（４ａ）＝０．５５９９１０７３である。なお、ｌｎ（ｘ）はｘの自然対数を示す。この式（２）は、ＲＧＢ信号Ｅ_ｉｎ′のレベル範囲を［０：１］としたときの変換式である。
さらに、ＥＯＴＦ処理手段１１は、ＯＯＴＦとして、以下の式（３）および式（４）により、式（２）で変換したリニア信号Ｅ_ｉｎ＝（Ｒ_ｓ，Ｇ_ｓ，Ｂ_ｓ）を、ディスプレイ光に対応するリニア信号Ｆ_ｄ＝（Ｒ_ｄ，Ｇ_ｄ，Ｂ_ｄ）に変換する。

ここで、ｃ_１＝０．２６２７、ｃ_２＝０．６７８０、ｃ_３＝０．０５９３である。
αは、表示対象のディスプレイ（不図示）のピーク輝度Ｌ_Ｗと黒の輝度Ｌ_Ｂとの差（α＝Ｌ_Ｗ−Ｌ_Ｂ）である。βは、ディスプレイの黒の輝度Ｌ_Ｂ（β＝Ｌ_Ｂ）である。例えば、α＝１０００、β＝０とする。
γは、ディスプレイのピーク輝度Ｌ_Ｗに応じたシステムガンマである。例えば、γ＝１．２とする。このγは、以下の式（５）で算出される値である。

なお、α、β、γは、予め装置内で固定の係数としてもよいし、外部からユーザが設定するものとしてもよい。
ＥＯＴＦ処理手段１１は、ディスプレイ光に対応するリニア信号Ｆ_ｄをフレーム別ゲイン算出手段１２とゲイン調整手段１３とに出力する。

フレーム別ゲイン算出手段１２は、ＥＯＴＦ処理手段１１で変換されたディスプレイ光に対応するリニア信号Ｆ_ｄのフレームごとの輝度に応じて、フレームごとにゲインを算出するものである。ここでは、フレーム別ゲイン算出手段１２は、現在フレーム輝度算出手段１２０と、過去フレーム輝度算出手段１２１と、過去フレーム輝度記憶手段１２２と、加算平均手段１２３と、ゲイン算出手段１２４と、を備える。

現在フレーム輝度算出手段１２０は、ＥＯＴＦ処理手段１１で変換されたディスプレイ光に対応するリニア信号（第１リニア信号）Ｆ_ｄを表示対象のディスプレイに表示したときの画面の平均輝度レベル（ＡＬＬ）を、現在フレーム輝度レベルとして算出するものである。
ここで、リニア信号Ｆ_ｄの画素ｉごとの信号をＦ_ｄｉ＝（Ｒ_ｄｉ，Ｇ_ｄｉ，Ｂ_ｄｉ）とし、画素ｉの輝度をＹ_ｄｉとしたとき、現在フレーム輝度算出手段１２０は、以下の式（６）により、現在フレーム輝度レベルであるＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}を算出する。

ここで、ｃ_１＝０．２６２７、ｃ_２＝０．６７８０、ｃ_３＝０．０５９３である。また、ｍは、ディスプレイの表示画素数であって、水平画素数×垂直画素数である。
現在フレーム輝度算出手段１２０は、算出した現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）を、過去フレーム輝度算出手段１２１とゲイン算出手段１２４とに出力する。

過去フレーム輝度算出手段１２１は、現在フレーム輝度算出手段１２０で算出された現在フレーム輝度レベルをゲイン調整し、１フレーム後の時点における過去フレーム輝度レベルを算出するものである。
過去フレーム輝度算出手段１２１は、以下の式（６）に示すように、ゲイン算出手段１２４で算出された１フレーム前のゲイン（Ｇａｉｎ）をシステムガンマ（γ）乗した値を、現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）に乗算することで、過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｐａｓｔ）を算出する。

なお、システムガンマ（γ）は、ＥＯＴＦ処理手段１１で使用したγと同じ値（式（４），式（５）参照）である。
過去フレーム輝度算出手段１２１は、算出した過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｐａｓｔ）を過去フレーム輝度記憶手段１２２に書き込み記憶する。
なお、過去フレーム輝度算出手段１２１は、予め設定された最大フレーム数だけ過去フレーム輝度レベルを、順次、過去フレーム輝度記憶手段１２２に記憶する。ここで、過去フレーム輝度算出手段１２１は、記憶する過去フレーム輝度レベルの数が最大フレーム数を超える場合、最も古い過去フレーム輝度レベルを削除する。なお、最大フレーム数は、外部から設定するものとしてもよい。

過去フレーム輝度記憶手段１２２は、過去フレーム輝度算出手段１２１で算出された直近の過去フレーム輝度レベルを予め定めた最大フレーム数まで記憶するものである。
この過去フレーム輝度記憶手段１２２は、一般的な半導体メモリ等の記憶媒体で構成することができる。

加算平均手段１２３は、過去フレーム輝度記憶手段１２２に記憶されている過去フレーム輝度レベルを加算平均するものである。
加算平均手段１２３は、ゲイン算出手段１２４からの指示により、過去フレーム輝度算出手段１２１に記憶されている過去フレーム輝度レベルを加算平均する。
すなわち、加算平均手段１２３は、以下の式（８）に示すように、過去フレーム輝度算出手段１２１に記憶されているｎ個の過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｐａｓｔ，１}，ＡＬＬ_{ｐａｓｔ，２}，…，ＡＬＬ_{ｐａｓｔ，ｎ}）の総和をｎで除算することで、加算平均値である平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）を算出する。

加算平均手段１２３は、算出した平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）をゲイン算出手段１２４に出力する。

ゲイン算出手段１２４は、平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）と、現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）との輝度差（レベル差）に基づいて、表示対象のフレーム（現在フレーム）に対するゲインを算出するものである。
ゲイン算出手段１２４は、現在フレーム輝度算出手段１２０から、現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）を入力した段階で、加算平均手段１２３に対して、過去のフレームの輝度平均を算出する旨を指示し、加算平均手段１２３から、平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）を取得する。

ゲイン算出手段１２４は、加算平均手段１２３から取得した平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）と、現在フレーム輝度算出手段１２０で算出された現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）とに基づいて、輝度差を緩和するゲイン（Ｇａｉｎ）を、以下の式（９）により算出する。

この式（９）の第１項ａ_０は、平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）と現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）との輝度差を予め定めた閾値（ＡＬＬ_ｔｈ）以内に収めるためのゲインである。
式（９）の第１項ａ_０は、以下の式（１０）に示すように、閾値（ＡＬＬ_ｔｈ）と輝度差の明暗方向とに基づいて条件分けされた値とする。

なお、システムガンマ（γ）は、ＥＯＴＦ処理手段１１で使用したγと同じ値（前記式（４），式（５）参照）である。
式（９）の第２項は、輝度差を閾値以内に収めた後、ゲインを時間経過に伴って元のゲインに戻すための補正項である。

第２項のパラメータｔは、元のゲインに戻すための時間を示す予め設定されたパラメータであって、ここでは、フレーム数を示す。なお、パラメータｔは外部から設定するものとしてもよい。
Δｔは、ゲイン算出手段１２４で増加させるカウンタ（フレーム数）である。ゲイン算出手段１２４は、平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）と現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）との輝度差を予め定めた閾値（ＡＬＬ_ｔｈ）を超えたタイミングでΔｔを初期化する。

例えば、映像信号として、６０Ｈｚのプログレッシブ方式の映像信号を用い、５秒後にゲインを戻す場合、ｔ＝３００とする。
この場合、ゲイン算出手段１２４は、輝度差が閾値を超えたタイミングでΔｔを初期化し、順次、フレーム単位でカウントアップしていく。そして、ゲイン算出手段１２４は、Δｔ＝ｔとなったときに、式（９），式（１０）により、Ｇａｉｎ＝ａ_０＝１を算出し、ゲインを元に戻すことができる。

なお、極端な輝度変化が発生し、ゲインが極端に大きな値や極端に小さな値とならないように、ゲインには、上限値と下限値を設けることが望ましい。
例えば、ゲイン算出手段１２４は、以下の式（１１）に示すように、予め定めたパラメータｍ（ｍはｍ＞１の実数）により、ゲインの範囲を定め、算出したゲインが１／ｍよりも小さい場合、ゲインを１／ｍとし、算出したゲインがｍよりも大きい場合、ゲインをｍとする。なお、パラメータｍは、外部から設定するものとしてもよい。

ゲイン算出手段１２４は、算出したゲイン（Ｇａｉｎ）を、過去フレーム輝度算出手段１２１とゲイン調整手段１３とに出力する。
これによって、フレーム別ゲイン算出手段１２は、フレーム単位で、動的に輝度差を閾値以内に抑えるゲインを生成することができる。

ゲイン調整手段１３は、ディスプレイ光に対応するリニア信号に対して、ゲイン調整を行うものである。
ゲイン調整手段１３は、以下の式(１２)により、フレーム別ゲイン算出手段で算出されたゲイン（Ｇａｉｎ）をシステムガンマ（γ）乗した値を、ＥＯＴＦ処理手段１１で変換されたディスプレイ光に対応するリニア信号（第１リニア信号）Ｆ_ｄに乗算することで、リニア信号Ｆ_ｄをリニア信号（第２リニア信号）Ｆ_Ｄに変換する。システムガンマ（γ）は、ＥＯＴＦ処理手段１１で使用したγと同じ値（前記式（４），式（５）参照）である。

なお、ゲイン調整手段１３は、リニア信号Ｆ_ｄの色信号Ｒ_ｄ，Ｇ_ｄ，Ｂ_ｄごとに式（１１）を適用し、リニア信号Ｆ_Ｄの色信号Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄに変換する。
ゲイン調整手段１３は、ＥＯＴＦ処理手段１１から入力されるリニア信号Ｆ_ｄと、フレーム別ゲイン算出手段１２で算出されるゲインとをフレーム単位で同期させる。すなわち、ゲイン調整手段１３は、フレーム別ゲイン算出手段１２で現在のフレームに対するゲインが生成されるまで、リニア信号Ｆ_ｄをフレーム単位で、図示を省略したバッファに一時記憶する。そして、ゲイン調整手段１３は、ゲインが算出された段階で、前記式（１２）のゲイン調整を行う。
ゲイン調整手段１３は、ゲイン調整後のリニア信号Ｆ_Ｄを、逆ＥＯＴＦ処理手段１４に出力する。

逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、ゲイン調整後のリニア信号（第２リニア信号）Ｆ_Ｄを、ＨＬＧ方式のＲＧＢ信号（映像信号）Ｅ_ｏｕｔ′に変換するものである。
逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、ＩＴＵ−Ｒの勧告ＢＴ．２１００で規定されている電気−光伝達関数（ＥＯＴＦ）の逆関数（ＥＯＴＦ^−１）を用いて、リニア信号を映像信号に変換する。
ＥＯＴＦ^−１（ＥＯＴＦ逆関数）は、光−光伝達関数（ＯＯＴＦ）の逆関数（ＯＯＴＦ^−１）と、光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ）とで構成される。
すなわち、ＥＯＴＦ^−１は、ＯＯＴＦ^−１により、ゲイン調整後のリニア信号Ｆ_Ｄを、シーン光に対応するリニア信号に変換し、ＯＥＴＦにより、シーン光に対応するリニア信号を映像信号に変換する。

具体的には、逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、まず、ＯＯＴＦ^−１として、以下の式（１３）および式（１４）により、リニア信号Ｆ_Ｄ＝（Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄ）を、シーン光に対応するリニア信号Ｅ_ｏｕｔ＝（Ｒ_ｓ，Ｇ_ｓ，Ｂ_ｓ）に変換する。

ここで、ｃ_１，ｃ_２，ｃ_３，α，β，γは、前記式（３），式（４）で用いた値と同じである。
さらに、逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、ＯＥＴＦとして、以下の式（１５）により、リニア信号Ｅ_ｏｕｔ＝（Ｒ_ｓ，Ｇ_ｓ，Ｂ_ｓ）を、映像信号であるＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′＝（Ｒ_ｏｕｔ′，Ｇ_ｏｕｔ′，Ｂ_ｏｕｔ′）に変換する。なお、逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、リニア信号Ｅ_ｏｕｔの色信号Ｒ_ｓ，Ｇ_ｓ，Ｂ_ｓごとに式（１５）を適用し、ＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′の色信号Ｒ_ｏｕｔ′，Ｇ_ｏｕｔ′，Ｂ_ｏｕｔ′に変換する。

ここで、ａ，ｂ，ｃは、前記式（２）で用いた値と同じである。なお、ｌｎ（ｘ）はｘの自然対数を示す。この式（１５）は、リニア信号Ｅ_ｏｕｔのレベル範囲を［０：１］としたときの変換式である。
逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、ＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′を色信号逆変換手段１５に出力する。

色信号逆変換手段１５は、逆ＥＯＴＦ処理手段１４で生成されたＲＧＢ信号を、ＨＬＧ方式の輝度色差信号に変換するものである。
具体的には、色信号逆変換手段１５は、前記式（１）の逆変換として、以下の式（１６）により、ＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′＝（Ｒ_ｏｕｔ′，Ｇ_ｏｕｔ′，Ｂ_ｏｕｔ′）を、輝度色差信号Ｙ，Ｃ_ｂ，Ｃ_ｒに変換する。

色信号逆変換手段１５は、変換後の輝度色差信号Ｙ，Ｃ_ｂ，Ｃ_ｒを外部（表示対象のディスプレイ）に出力する。
なお、出力する映像信号をＲＧＢ信号とする場合、色信号逆変換手段１５を映像輝度変換装置１の構成から省略すればよい。

このように映像輝度変換装置１を構成することで、映像輝度変換装置１は、映像信号に急激な輝度変化が発生しても、動的に輝度変化を検出し、フレーム間の輝度差を緩和した映像信号に変換することができる。
また、映像輝度変換装置１は、コンピュータを前記した手段として機能させるための映像輝度変換プログラムで動作させることができる。

（変形例）
映像輝度変換装置１は、ゲイン算出手段１２４において、輝度差を予め定めた閾値に収めるようにゲインを算出した後、時間経過に伴って、段階的にゲインを補正し、元のゲインに戻す処理を行っている（式（９）参照）。しかし、ゲイン算出手段１２４は、時間経過による補正を行わずにゲインを算出する簡易な処理を行うものとしてもよい。
具体的には、ゲイン算出手段１２４は、前記式（９）の代わりに、以下の式（１７）に示すように、前記式（１０）で算出される値ａ_０をゲイン（Ｇａｉｎ）とする。

ここで、図２を参照して、ゲイン算出手段１２４において時間経過によりゲインを補正する場合と、補正しない場合とで、フレーム輝度がどのように変化するのかについて説明する。図２（ａ）は映像輝度変換装置１に入力される元の映像信号のフレームと、フレーム輝度レベル（画面平均輝度レベル：ＡＬＬ〔ｃｄ／ｍ^２〕）との関係を示す。ここでは、ｆ０，ｆ１，…と連続するフレームにおいて、ｆ３のフレームでシーンＡからシーンＢに切り替わり、予め定めた閾値よりも大きい輝度変化が発生した例を示している。

図２（ｂ）は、ゲイン算出手段１２４において時間経過によりゲインを補正する場合のフレームとフレーム輝度レベル（ＡＬＬ）との関係を示す。図２（ｃ）は、ゲイン算出手段１２４において時間経過によりゲインを補正しない場合のフレームとフレーム輝度レベル（ＡＬＬ）との関係を示す。
なお、図２（ｂ），（ｃ）ともに、実線がゲイン算出手段１２４で算出されたゲインによりゲイン調整を行ったときのフレーム輝度レベル、破線がゲイン調整を行わない元の映像信号のフレーム輝度レベルを示す。

図２（ｂ）に示すように、時間経過によりゲインを補正する場合、ｆ７のフレームにおいて、ゲインが元に戻り、元の映像信号と同じフレーム輝度レベルとなる。なお、ここでは、説明を簡略化するため、大きい輝度変化が発生後（ｆ３）、４フレームで元のゲインに戻る例を示している。

一方、図２（ｃ）に示すように、時間経過によりゲインを補正しない場合、大きい輝度変化が発生後（ｆ３）、フレーム輝度レベルは映像信号に対応して、ほぼ一定のフレーム輝度レベルとなる。なお、この場合でも、平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）と現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）との差が、閾値（ＡＬＬ_ｔｈ）以内となった段階で、フレーム輝度レベルは元の映像信号と同じになる。

また、ここでは、ＥＯＴＦ処理手段１１および逆ＥＯＴＦ処理手段１４において、電気−光伝達関数（ＥＯＴＦ）およびその逆関数（ＥＯＴＦ^−１）を用いたが、必ずしも演算を行う必要はない。例えば、ＥＯＴＦ処理手段１１は、図３に示すように、ＲＧＢ信号Ｅ_ｉｎ′＝（Ｒ_ｉｎ′，Ｇ_ｉｎ′，Ｂ_ｉｎ′）とリニア信号Ｆ_ｄ＝（Ｒ_ｄ，Ｇ_ｄ，Ｂ_ｄ）とを対応付けた３次元のルックアップテーブル（３Ｄ−ＬＵＴ）を参照して変換することとしてもよい。また、逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、図３と同様に、リニア信号Ｆ_Ｄ＝（Ｒ_Ｄ，Ｇ_Ｄ，Ｂ_Ｄ）とＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′＝（Ｒ_ｏｕｔ′，Ｇ_ｏｕｔ′，Ｂ_ｏｕｔ′）とを対応付けた３次元のルックアップテーブル（３Ｄ−ＬＵＴ）を参照して変換することとしてもよい。
なお、３Ｄ−ＬＵＴは、必ずしもすべての値を網羅する必要はなく、サンプリングした値でよい。３Ｄ−ＬＵＴを離散的にサンプリングしたテーブルとした場合、ＥＯＴＦ処理手段１１および逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、体積補間法等の公知のルックアップテーブル補間手法を用いて、３Ｄ−ＬＵＴの補間を行えばよい。

＜映像輝度変換装置の動作＞
次に、図４を参照（構成については、適宜図１参照）して、本発明の第１実施形態に係る映像輝度変換装置１の動作について説明する。なお、映像輝度変換装置１は、映像信号を順次入力するが、ここでは、１フレーム分の映像信号の処理動作についてのみ説明する。すなわち、映像輝度変換装置１は、映像信号のすべてが入力完了するまで、図３に示す動作をフレーム単位で繰り返す。

ステップＳ１において、色信号変換手段１０は、入力した映像信号である輝度色差信号を、ＲＧＢ色空間の信号（ＲＧＢ信号）に変換する（前記式（１）参照）。なお、入力する映像信号をＲＧＢ信号とする場合、ステップＳ１を省略する。色信号変換手段１０は、変換後のＲＧＢ信号Ｅ_ｉｎ′をＥＯＴＦ処理手段１１に出力する。

ステップＳ２において、ＥＯＴＦ処理手段１１は、ステップＳ１で変換されたＲＧＢ信号を、電気−光伝達関数（ＥＯＴＦ）により、ディスプレイ光（表示光）に対応するリニア信号Ｆ_ｄに変換する（前記式（２）〜式（４）参照）。ＥＯＴＦ処理手段１１は、変換後のリニア信号Ｆ_ｄを、フレーム別ゲイン算出手段１２とゲイン調整手段１３とに出力する。

ステップＳ３において、フレーム別ゲイン算出手段１２の現在フレーム輝度算出手段１２０は、ステップＳ２で変換されたディスプレイ光に対応するリニア信号Ｆ_ｄをディスプレイに表示したときの画面（フレーム）の平均輝度レベルを現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）として算出する（前記式（６）参照）。現在フレーム輝度算出手段１２０は、算出した現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）を、過去フレーム輝度算出手段１２１とゲイン算出手段１２４とに出力する。

ステップＳ４において、現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）を入力したゲイン算出手段１２４からの指示で、加算平均手段１２３は、過去フレーム輝度記憶手段１２２に記憶されている過去フレーム輝度レベルを加算平均することで、過去の平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）を算出する（前記式（８）参照）。加算平均手段１２３は、算出した平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）をゲイン算出手段１２４に出力する。

ステップＳ５において、ゲイン算出手段１２４は、ステップＳ３で算出された現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）と、ステップＳ４で算出された過去の平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）との輝度差に応じて、ゲインを算出する（前記式（９），式（１０）参照）。
ここで、ゲイン算出手段１２４は、平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）と現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）との輝度差を予め定めた閾値（ＡＬＬ_ｔｈ）を超えることでゲインを調整した場合、次フレーム以降でステップＳ５の処理を行うごとに、順次、ゲインを元に戻す補正項を加えてゲインを算出する（前記式（９）参照）。
なお、ゲイン算出手段１２４は、補正項を加えずに、簡易にゲインを算出することとしてもよい（前記式（１７）参照）。
ゲイン算出手段１２４は、算出したゲインを、過去フレーム輝度算出手段１２１とゲイン調整手段１３とに出力する。

ステップＳ６において、過去フレーム輝度算出手段１２１は、ステップＳ３で算出された現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）を、ステップＳ５で算出されたゲインによりゲイン調整し、過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｐａｓｔ）を算出する（前記式（７）参照）。過去フレーム輝度算出手段１２１は、算出した過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｐａｓｔ）を、過去フレーム輝度記憶手段１２２に記憶する。このとき、過去フレーム輝度算出手段１２１は、記憶する過去フレーム輝度レベルの数が最大フレーム数を超える場合、最も古い過去フレーム輝度レベルを削除する。

ステップＳ７において、ゲイン調整手段１３は、ステップＳ２で変換されたリニア信号Ｆ_ｄに対して、ステップＳ５で算出されたゲインを用いてゲイン調整を行い、リニア信号Ｆ_Ｄを生成する（前記式（１２）参照）。ゲイン調整手段１３は、生成したリニア信号Ｆ_Ｄを逆ＥＯＴＦ処理手段１４に出力する。

ステップＳ８において、逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、ステップＳ７で生成されたリニア信号Ｆ_Ｄを、電気−光伝達関数の逆関数（ＥＯＴＦ^−１）により、ＨＬＧ方式のＲＧＢ信号（映像信号）Ｅ_ｏｕｔ′に変換する（前記式（１３）〜式（１５）参照）。逆ＥＯＴＦ処理手段１４は、変換後のＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′を、色信号逆変換手段１５に出力する。

ステップＳ９において、色信号逆変換手段１５は、ステップＳ８で変換された映像信号であるＲＧＢ信号を、輝度色差信号に変換する（前記式（１６）参照）。なお、出力する映像信号をＲＧＢ信号とする場合、ステップＳ９を省略する。色信号逆変換手段１５は、変換後の輝度色差信号を外部に出力する。
以上の動作をフレームごとに処理することで、映像輝度変換装置１は、映像信号に急激な輝度変化が発生しても、動的に輝度変化を検出し、フレーム間の輝度差を緩和した映像信号に変換することができる。

≪第２実施形態≫
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る映像輝度変換装置１Ｂの構成について説明する。
図１で説明した映像輝度変換装置１は、ＨＬＧ方式の映像信号において、表示対象となる現在のフレームの輝度と、過去の複数フレームの平均輝度とに急激な輝度差が含まれる場合に、急激な輝度差を緩和した映像信号に変換するものであった。

映像輝度変換装置１Ｂは、ＨＬＧ方式の映像信号において、表示対象となる現在のフレームの輝度と、１フレーム前のフレームの輝度とに急激な輝度差が含まれる場合に、急激な輝度差を緩和した映像信号に変換するものである。
すなわち、映像輝度変換装置１Ｂは、図１で説明した映像輝度変換装置１のフレーム別ゲイン算出手段１２の構成から加算平均手段１２３を削除し、過去フレーム輝度算出手段１２１Ｂおよびゲイン算出手段１２４の機能を変更した過去フレーム輝度算出手段１２１Ｂおよびゲイン算出手段１２４Ｂとしたフレーム別ゲイン算出手段１２Ｂを備える。
過去フレーム輝度算出手段１２１Ｂおよびゲイン算出手段１２４Ｂ以外の構成は、図１で説明した映像輝度変換装置１の構成と同じであるため、同一の符号を付して説明を省略する。

過去フレーム輝度算出手段１２１Ｂは、現在フレーム輝度算出手段１２０で算出された現在フレーム輝度レベルをゲイン調整し、１フレーム後の時点における過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｐａｓｔ）を算出するものである。過去フレーム輝度算出手段１２１Ｂにおける過去フレーム輝度レベルの算出手法は、過去フレーム輝度算出手段１２１（図１）と同じである。
なお、過去フレーム輝度算出手段１２１Ｂは、１フレーム分の過去フレーム輝度レベルを、過去フレーム輝度記憶手段１２２に記憶する。

ゲイン算出手段１２４Ｂは、過去フレーム輝度記憶手段１２２に記憶されている１フレーム分の過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｐａｓｔ）と、現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）との輝度差に基づいて、表示対象のフレーム（現在フレーム）に対するゲインを算出するものである。
ゲイン算出手段１２４Ｂは、現在フレーム輝度算出手段１２０から、現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）を入力した段階で、過去フレーム輝度記憶手段１２２から過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｐａｓｔ）を読み出す。
なお、ゲイン算出手段１２４Ｂにおいてゲインを算出するには、図１で説明したゲイン算出手段１２４における平均フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｍｅａｎ）を過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｐａｓｔ）に置き換えて同様の演算を行えばよい（前記式（９），式（１０）参照）。

以上説明したように映像輝度変換装置１Ｂを構成することで、映像輝度変換装置１Ｂは、映像信号に急激な輝度変化が発生しても、動的に輝度変化を検出し、フレーム間の輝度差を緩和した映像信号に変換することができる。
また、映像輝度変換装置１Ｂは、コンピュータを前記した手段として機能させるための映像輝度変換プログラムで動作させることができる。

なお、映像輝度変換装置１Ｂの動作は、図４で説明した映像輝度変換装置１の動作とほぼ同じである。映像輝度変換装置１Ｂの場合、図４のステップＳ４を省略し、ステップＳ５において、ゲイン算出手段１２４Ｂは、ステップＳ３で算出された現在フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_{ｃｕｒｒｅｎｔ}）と、過去フレーム輝度記憶手段１２２に記憶されている過去フレーム輝度レベル（ＡＬＬ_ｐａｓｔ）との輝度差に応じて、ゲインを算出する。それ以外の動作は、映像輝度変換装置１の動作と同じであるため、説明を省略する。

≪第３実施形態≫
次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態に係る映像輝度変換装置１Ｃの構成について説明する。
映像輝度変換装置１Ｃは、映像輝度変換装置１，１Ｂと同様、ＨＤＲ方式のうちの１つであるＨＬＧ方式の映像信号に急激な輝度差が含まれる場合に、映像信号を、急激な輝度差を緩和した映像信号に変換するものである。
図６に示すように、映像輝度変換装置１Ｃは、色信号変換手段１０と、フレーム別ゲイン算出手段１２と、ゲイン調整手段１３Ｃと、色信号逆変換手段１５と、逆ＯＥＴＦ処理手段１６と、ＯＯＴＦ処理手段１７と、ＯＥＴＦ処理手段１８と、を備える。

すなわち、映像輝度変換装置１Ｃは、図１で説明した映像輝度変換装置１のＥＯＴＦ処理手段１１および逆ＥＯＴＦ処理手段１４を、逆ＯＥＴＦ処理手段１６、ＯＯＴＦ処理手段１７およびＯＥＴＦ処理手段１８に置き換え、ゲイン調整手段１３の入出力を変更したゲイン調整手段１３Ｃで構成している。他の構成は、図１で説明した映像輝度変換装置１の構成と同じであるため、同一の符号を付して説明を省略する。

逆ＯＥＴＦ処理手段１６は、ＨＬＧ方式のＲＧＢ信号（映像信号）Ｅ_ｉｎ′を、シーン光に対応するリニア信号（第３リニア信号）Ｅ_ｉｎに変換するものである。
逆ＯＥＴＦ処理手段１６は、光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ）の逆関数（ＯＥＴＦ^−１）により、色信号変換手段１０で変換されたＲＧＢ信号Ｅ_ｉｎ′＝（Ｒ_ｉｎ′，Ｇ_ｉｎ′，Ｂ_ｉｎ′）を、リニア信号Ｅ_ｉｎ＝（Ｒ_ｓ，Ｇ_ｓ，Ｂ_ｓ）に変換する。なお、この変換処理は、図１のＥＯＴＦ処理手段１１の一部であって、前記式（２）と同じ処理である。
逆ＯＥＴＦ処理手段１６は、変換後のリニア信号Ｅ_ｉｎを、ＯＯＴＦ処理手段１７とゲイン調整手段１３Ｃとに出力する。

ＯＯＴＦ処理手段１７は、シーン光に対応するリニア信号（第３リニア信号）Ｅ_ｉｎをディスプレイ光に対応するリニア信号（第１リニア信号）Ｆ_ｄに変換するものである。
ＯＯＴＦ処理手段１７は、光−光伝達関数（ＯＯＴＦ）により、逆ＯＥＴＦ処理手段１６で変換されたリニア信号Ｅ_ｉｎ＝（Ｒ_ｓ，Ｇ_ｓ，Ｂ_ｓ）を、リニア信号Ｆ_ｄ＝（Ｒ_ｄ，Ｇ_ｄ，Ｂ_ｄ）に変換する。なお、この変換処理は、図１のＥＯＴＦ処理手段１１の一部であって、前記式（４）と同じ処理である。
ＯＯＴＦ処理手段１７は、変換後のリニア信号Ｆ_ｄを、フレーム別ゲイン算出手段１２に出力する。

ゲイン調整手段１３Ｃは、シーン光に対応するリニア信号に対して、ゲイン調整を行うものである。
ゲイン調整手段１３Ｃは、以下の式(１８)により、フレーム別ゲイン算出手段１２で算出されたゲイン（Ｇａｉｎ）を、逆ＯＥＴＦ処理手段１６で変換されたシーン光に対応するリニア信号（第３リニア信号）Ｅ_ｉｎに乗算することで、リニア信号Ｅ_ｉｎを、リニア信号（第４リニア信号）Ｅ_ｏｕｔに変換する。

このゲイン調整手段１３Ｃは、入出力の信号の種類が異なるだけで、図１で説明したゲイン調整手段１３の処理内容と同じである。
ゲイン調整手段１３Ｃは、ゲイン調整後のリニア信号Ｅ_ｏｕｔを、ＯＥＴＦ処理手段１８に出力する。

ＯＥＴＦ処理手段１８は、ゲイン調整後のリニア信号（第４リニア信号）Ｅ_ｏｕｔを、映像信号であるＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′に変換するものである。
ＯＥＴＦ処理手段１８は、光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ）により、ゲイン調整手段１３Ｃでゲイン調整されたリニア信号Ｅ_ｏｕｔ＝（Ｒ_ｏｕｔ，Ｇ_ｏｕｔ，Ｂ_ｏｕｔ）を、映像信号であるＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′＝（Ｒ_ｏｕｔ′，Ｇ_ｏｕｔ′，Ｂ_ｏｕｔ′）に変換する。なお、この変換処理は、図１の逆ＥＯＴＦ処理手段１４の一部であって、前記式（１５）と同じ処理である。
ＯＥＴＦ処理手段１８は、ＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′を色信号逆変換手段１５に出力する。

このように映像輝度変換装置１Ｃを構成することで、映像輝度変換装置１Ｃは、映像輝度変換装置１と同様に、映像信号に急激な輝度変化が発生しても、動的に輝度変化を検出し、フレーム間の輝度差を緩和した映像信号に変換することができる。
また、映像輝度変換装置１Ｃは、コンピュータを前記した手段として機能させるための映像輝度変換プログラムで動作させることができる。
また、映像輝度変換装置１Ｃのフレーム別ゲイン算出手段１２は、図５で説明した映像輝度変換装置１Ｂのフレーム別ゲイン算出手段１２Ｂに置き換えてもよい。

また、ここでは、逆ＯＥＴＦ処理手段１６およびＯＥＴＦ処理手段１８において、光−電気伝達関数の逆関数（ＯＥＴＦ^−１）および光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ）を用いたが、必ずしも演算を行う必要はない。例えば、逆ＯＥＴＦ処理手段１６は、ＲＧＢ信号Ｅ_ｉｎ′＝（Ｒ_ｉｎ′，Ｇ_ｉｎ′，Ｂ_ｉｎ′）とリニア信号Ｅ_ｉｎ＝（Ｒ_ｓ，Ｇ_ｓ，Ｂ_ｓ）とを対応付けた変換テーブルを参照して変換することとしてもよい。この場合、前記式（２）に示すように、ＲＧＢ各色信号で変換内容が同じであるため、色信号ごとに変換テーブルを持つ必要はなく、１次元のルックアップテーブル（１Ｄ−ＬＵＴ）で変換テーブルを構成することができる。

また、ＯＥＴＦ処理手段１８は、リニア信号Ｅ_ｏｕｔ＝（Ｒ_ｏｕｔ，Ｇ_ｏｕｔ，Ｂ_ｏｕｔ）とＲＧＢ信号Ｅ_ｏｕｔ′＝（Ｒ_ｏｕｔ′，Ｇ_ｏｕｔ′，Ｂ_ｏｕｔ′）とを対応付けた変換テーブルを参照して変換することとしてもよい。この場合も、前記式（１５）に示すように、ＲＧＢ各色信号で変換内容が同じであるため、色信号ごとに変換テーブルを持つ必要はなく、１次元のルックアップテーブル（１Ｄ−ＬＵＴ）で変換テーブルを構成することができる。
このように、映像輝度変換装置１Ｃは、映像輝度変換装置１，１Ｂよりも容量の少ないルックアップテーブルで同様の処理を実現することができる。

なお、映像輝度変換装置１Ｃの動作は、図４で説明した映像輝度変換装置１の動作とほぼ同じである。映像輝度変換装置１Ｃの場合、ステップＳ２の電気−光伝達関数（ＥＯＴＦ）の処理を、光−電気伝達関数の逆関数（ＯＥＴＦ^−１）と光−光伝達関数（ＯＯＴＦ）とに分離し、ステップＳ７において、ＯＥＴＦ^−１で変換されたリニア信号にゲイン調整を行えばよい。
また、ステップＳ８の電気−光伝達関数の逆関数（ＥＯＴＦ^−１）の処理を、光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ）の処理に置き換えればよい。

１，１Ｂ，１Ｃ 映像輝度変換装置
１０ 色信号変換手段
１１ ＥＯＴＦ処理手段
１２，１２Ｂ フレーム別ゲイン算出手段
１２０ 現在フレーム輝度算出手段
１２１，１２１Ｂ 過去フレーム輝度算出手段
１２２ 過去フレーム輝度記憶手段
１２３ 加算平均手段
１２４，１２４Ｂ ゲイン算出手段
１３，１３Ｃ ゲイン調整手段
１４ 逆ＥＯＴＦ処理手段
１５ 色信号逆変換手段
１６ 逆ＯＥＴＦ処理手段
１７ ＯＯＴＦ処理手段
１８ ＯＥＴＦ処理手段

Claims (5)

1. ＨＬＧ方式の映像信号の輝度変化を動的に緩和させる映像輝度変換装置であって、
   前記ＨＬＧ方式の電気−光伝達関数により、前記映像信号を第１リニア信号に変換するＥＯＴＦ処理手段と、
   前記第１リニア信号のフレームごとに、前記第１リニア信号の輝度平均を表示対象である現在フレームの輝度レベルとして算出する現在フレーム輝度算出手段と、
   前記現在フレームの輝度レベルと、過去フレーム輝度記憶手段に記憶されている過去フレームの輝度レベルとのレベル差に応じてゲインを算出するゲイン算出手段と、
   前記ゲインを用いて前記現在フレームの輝度レベルをゲイン調整し、前記過去フレームの輝度レベルとして前記過去フレーム輝度記憶手段に記憶する過去フレーム輝度算出手段と、
   前記ゲインを用いて前記第１リニア信号をゲイン調整し、第２リニア信号に変換するゲイン調整手段と、
   前記電気−光伝達関数の逆関数により、前記第２リニア信号を前記ＨＬＧ方式の映像信号に変換する逆ＥＯＴＦ処理手段と、
   を備えることを特徴とする映像輝度変換装置。
2. ＨＬＧ方式の映像信号の輝度変化を動的に緩和させる映像輝度変換装置であって、
   前記ＨＬＧ方式の光−電気伝達関数の逆関数により、前記映像信号を第３リニア信号に変換する逆ＯＥＴＦ処理手段と、
   前記ＨＬＧ方式の光−光伝達関数により、前記第３リニア信号を第１リニア信号に変換するＯＯＴＦ処理手段と、
   前記第１リニア信号のフレームごとに、前記第１リニア信号の輝度平均を表示対象である現在フレームの輝度レベルとして算出する現在フレーム輝度算出手段と、
   前記現在フレームの輝度レベルと、過去フレーム輝度記憶手段に記憶されている過去フレームの輝度レベルとのレベル差に応じてゲインを算出するゲイン算出手段と、
   前記ゲインを用いて前記現在フレームの輝度レベルをゲイン調整し、前記過去フレームの輝度レベルとして前記過去フレーム輝度記憶手段に記憶する過去フレーム輝度算出手段と、
   前記ゲインを用いて前記第１リニア信号をゲイン調整し、第４リニア信号に変換するゲイン調整手段と、
   前記光−電気伝達関数により、前記第４リニア信号を前記ＨＬＧ方式の映像信号に変換するＯＥＴＦ処理手段と、
   を備えることを特徴とする映像輝度変換装置。
3. 前記過去フレーム輝度算出手段は、前記過去フレーム輝度記憶手段に、直近の前記過去フレームの輝度レベルを予め定めた最大フレーム数まで記憶するものであって、
   前記過去フレーム輝度記憶手段に記憶されている複数の過去フレームの輝度レベルを加算平均する加算平均手段をさらに備え、
   前記ゲイン算出手段は、前記現在フレームの輝度レベルと、前記過去フレームの輝度レベルとして前記加算平均手段で加算平均された輝度レベルとのレベル差に応じて前記ゲインを算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像輝度変換装置。
4. 前記ゲイン算出手段は、前記レベル差が予め設定された閾値を超えた後、予め設定された時間内で、前記ゲインを段階的に元に戻すことを特徴とすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の映像輝度変換装置。
5. コンピュータを、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の映像輝度変換装置として機能させるための映像輝度変換プログラム。

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