JP2020150380A - 映像信号変換装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、ＳＤＲ映像における色の再現範囲内のＳＤＲビデオ信号を生成することで、ハイライトの色相変化を軽減する。【解決手段】映像信号変換装置１のＨＤＲクロマ処理部１２は、ＨＤＲ映像の三刺激値ＸHDRＹHDRＺHDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、基準白レベル以上の色を無彩色または白色に近づけるためのクロマ補正を行う。圧縮処理部１４は、輝度ＹHDRに対し、人肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮したトーンマッピングカーブの関数による圧縮処理を行い、輝度ＹSDRを求める。ＳＤＲクロマ処理部１６は、三刺激値ＸSDRＹSDRＺSDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、ＳＤＲの色域体積外のクロマをその境界面に補正するためのクロマ補正を行う。【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）映像をＳＤＲ（Standard Dynamic Range：スタンダードダイナミックレンジ）映像に階調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、ハイビジョン放送のＳＤＲにおける白レベルは、ビデオ信号の約１００％となっている。このビデオ信号をピーク輝度が１００ｃｄ／ｍ²のＳＤＲディスプレイで表示すると、約１００ｃｄ/ｍ²の輝度で表示される。

これに対し、ＨＤＲでは、基準白レベルを２０３ｃｄ／ｍ²の輝度とするレポートが策定された。このときの映像信号レベルは、ＨＬＧ（Hybrid Log Gamma：ハイブリッドログガンマ）では７５％であり、ＰＱ（Perceptual Quantization）では５８％であると規定されている（例えば、非特許文献１，２，３を参照）。

放送事業者は、ダイナミックレンジの異なるＨＬＧ映像とＳＤＲ映像とを同時に制作する一体化制作の検討を始めている。ＨＤＲ映像及びＳＤＲ映像の一体化制作においては、ＨＤＲ対応のカメラで取得したシーン光のリニア信号に対し、あるゲイン処理を行うことで、ＳＤＲ映像を生成する変換法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

また、ＨＤＲ映像のみを制作し、制作系統の最終段階でＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に一括変換する変換法も知られている。

カメラシステムで変換を行う前者の変換法は、最終的に得られるＨＤＲ映像及びＳＤＲ映像の色再現性が異なるという問題がある。これは、ビデオ信号をディスプレイ光信号に変換する際のＥＯＴＦ（Electro Optical Transfer Function：電気−光伝達関数）の違いに起因する。

一方、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に一括変換する後者の変換法は、ＨＤＲ映像にテロップが合成された場合、そのテロップの白レベルが変化しないように、基準白レベルを考慮し、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に変換する必要がある。

一般的な映像信号変換装置では、ＨＬＧディスプレイ輝度２００ｃｄ／ｍ²をＳＤＲディスプレイ輝度８８ｃｄ／ｍ²〜１００ｃｄ／ｍ²の間に対応させるためのゲイン処理を行う。これにより、基準白レベルを考慮したＨＬＧ映像からＳＤＲ映像への変換を実現することができる。これは、ＨＬＧビデオ信号の基準白レベル７５％をＳＤＲビデオ信号の白レベル約９５％に対応させるためのゲイン処理に相当する。

しかしながら、前述の基準白レベルを考慮した変換法は、映像を構成する上で重要な印象要因の一つである人物の肌の信号レベルを考慮したものではない。このため、人物の肌の信号レベルが、ＳＤＲ映像の肌レベルよりも低くなり、暗く感じられるという問題があった。

また、ＨＬＧビデオ信号の約８０％以上の部分が、ＳＤＲビデオ信号の上限値である１０９％でクリップされ、ハイライトが白飛びするという問題もあった。

これらの問題を解決するための手法として、本件特許出願の同一の出願人によりなされた、本件特許出願時に未公開である特願２０１８−１９１５６０号公報（以下、未公開公報という。）の実施例１に記載された変換法が提案されている。この変換法は、肌レベルの対応関係から決定されたゲイン値を用いたゲイン処理を行い、基準白レベルを考慮した圧縮処理にてレベルを一致させ、さらに、ハイライトの圧縮のために再び圧縮処理を行うことで、色再現を改善するものである。

この変換法は、ディスプレイ光のリニア信号に対して圧縮処理が行われる。しかし、ＨＤＲ映像とＳＤＲ映像とでは、ハイライト部の電気−光伝達関数であるＥＯＴＦの違いがある。このため、圧縮後のＳＤＲ映像のハイライト部では、量子化による丸めの影響のため、バンディングと呼ばれる階調の不連続を生じ、ＳＤＲ映像の品質が低下するという問題がある。

この問題を解決するための手法として、前述の未公開公報の実施例２，３，４に記載された変換法が提案されている。この変換法は、対数関数を用いてダイナミックレンジを圧縮するものである。

しかしながら、対数関数を用いてダイナミックレンジの圧縮のみを行うと、ハイライトの白飛びが軽減される一方で、ハイライトの特定の色相成分において、ＳＤＲ映像に変換したときのハードクリップにより、色相変化を生じる場合があった。

このハイライトの色相変化を改善する手法として、クロストークマトリクス処理が知られている（例えば、特許文献２、非特許文献４を参照）。このクロストークマトリクス処理は、ＲＧＢ色成分毎の輝度のばらつきを軽減する処理、すなわち彩度を低下させる処理である。色相変化を生じる処理過程において、クロストークマトリクス処理により事前に彩度を低下させてから各処理を適用し、これらの処理の後にクロストークマトリクス処理の逆処理により彩度を復元する。これにより、クロストークマトリクス処理を適用しない場合よりも、ハイライトの色相変化の程度を軽減することができる。

特開２０１６−１９７８５４号公報 特開２０１８−１４２９４７号公報

Report ITU-R BT.2408-0，"Operational practices in HDR television production" Recommendation ITU-R BT.2100-0，"Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange" Recommendation ITU-R BT.1886，"Reference electro-optical transfer function for flat panel displays used in HDTV studio production" 野村、安江、正岡、日下部、"ＨＤＲ／ＳＤＲ一体化制作カメラにおける色再現改善"、映像情報メディア学会年次大会、No.34E-2（2017）

しかしながら、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に階調変換する従来の変換法においては、クロストークマトリクス処理を適用した場合であっても、ハイライトの色相変化の軽減が不十分であるという問題があった。これは、階調変換されたＳＤＲビデオ信号において、ＳＤＲ映像で再現可能な色の再現範囲を超える信号が生成されてしまうからである。

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映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、ＳＤＲ映像における色の再現範囲内のＳＤＲビデオ信号を生成することで、ハイライトの色相変化を軽減可能な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（High Dynamic Range：ハイダイナミックレンジ）映像をＳＤＲ（Standard Dynamic Range：スタンダードダイナミックレンジ）映像に変換する映像信号変換装置において、前記ＨＤＲ映像のビデオ信号を、前記ＨＤＲ映像のＥＯＴＦ（Electro Optical Transfer Function：電気−光伝達関数）により第１ディスプレイ光信号に変換するＨＤＲビデオ／光変換部と、前記ＨＤＲビデオ／光変換部により変換された前記第１ディスプレイ光信号を、第１三刺激値に変換するＨＤＲ光／三刺激値変換部と、前記ＨＤＲ光／三刺激値変換部により変換された前記第１三刺激値を色度座標に変換するＨＤＲ三刺激値／色度変換部と、前記ＨＤＲ光／三刺激値変換部により変換された前記第１三刺激値のうちの輝度値を第１輝度値とし、所定のトーンマッピングカーブの関数によりダイナミックレンジを圧縮し、前記ＨＤＲ映像における前記第１輝度値から、前記ＳＤＲ映像における第２輝度値を求める圧縮処理部と、前記ＨＤＲ三刺激値／色度変換部により変換された前記色度座標を、前記圧縮処理部により求めた前記第２輝度値を含む第２三刺激値に変換するＳＤＲ輝度／三刺激値変換部と、前記ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部により変換された前記第２三刺激値の空間を所定の色空間に変換し、前記ＳＤＲ映像の色域体積における境界面の彩度が定義されたテーブルを用いて、前記色域体積内の彩度はそのままとし、前記色域体積外の彩度を前記境界面の彩度に補正する彩度補正を行い、彩度補正後の前記所定の色空間を第３三刺激値の空間に変換し、前記第３三刺激値を求めるＳＤＲ彩度処理部と、前記ＳＤＲ彩度処理部により求めた前記第３三刺激値を、第２ディスプレイ光信号に変換するＳＤＲ三刺激値／光変換部と、前記ＳＤＲ三刺激値／光変換部により変換された前記第２ディスプレイ光信号を、前記ＳＤＲ映像の前記ＥＯＴＦの逆関数により前記ＳＤＲ映像のビデオ信号に変換するＳＤＲ光／ビデオ変換部と、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、請求項１に記載の映像信号変換装置において、前記ＳＤＲ彩度処理部が、前記ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部により変換された前記第２三刺激値の空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、明度及び色座標を求める色空間変換部と、前記色空間変換部により求めた前記色座標に基づいて、クロマ及び色相角を求め、前記ＳＤＲ映像の前記色域体積における境界面のクロマが定義された前記テーブルを用いて、前記色域体積内の前記クロマはそのままとし、前記色域体積外の前記クロマを前記境界面のクロマに補正するクロマ補正を行い、前記色相角を保持しながら、クロマ補正後の前記色座標を求めるクロマ補正部と、前記色空間変換部により求めた前記明度、及び前記クロマ補正部により求めたクロマ補正後の前記色座標による前記ＣＩＥＬＡＢ空間を、前記第３三刺激値の空間に変換し、前記第３三刺激値を求める色空間逆変換部と、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、請求項２に記載の映像信号変換装置において、前記テーブルには、前記明度及び前記色相角に対応して、前記境界面のクロマが定義クロマとして格納されており、前記ＳＤＲ彩度処理部に備えた前記クロマ補正部が、前記色空間変換部により求めた前記色座標に基づいて、前記クロマを補正前クロマとして求めると共に、前記色相角を求め、前記テーブルから、前記補正前クロマ及び前記色相角に最も近い４つの前記定義クロマを読み出し、４つの前記定義クロマを線形補間して境界クロマを求め、前記補正前クロマが前記境界クロマ以上である場合、前記境界クロマを補正後クロマに設定し、前記補正前クロマが前記境界クロマよりも小さい場合、前記補正前クロマを前記補正後クロマに設定し、前記色相角を保持しながら、前記補正後クロマからクロマ補正後の前記色座標を求める、ことを特徴とする。

また、請求項４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ＨＤＲ光／三刺激値変換部により変換された前記第１三刺激値の空間を所定の色空間に変換し、基準白レベル以上の色が無彩色または白色に近づくように、色相角を保持しながら彩度を小さくする彩度補正を行い、彩度補正後の前記所定の色空間を、彩度補正後の第４三刺激値の空間に変換し、前記第４三刺激値を求めるＨＤＲ彩度処理部を備え、前記ＨＤＲ三刺激値／色度変換部が、前記ＨＤＲ彩度処理部により求めた前記第４三刺激値を前記色度座標に変換する、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４に記載の映像信号変換装置において、前記ＨＤＲ彩度処理部が、前記ＨＤＲ光／三刺激値変換部により変換された前記第１三刺激値の空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、明度及び色座標を求める色空間変換部と、前記色空間変換部により求めた前記色座標に基づいて、補正前クロマ及び前記色相角を求め、基準白レベル以上の色が無彩色または白色に近づくように、前記色相角を保持しながら、前記補正前クロマを小さくしてクロマ補正後の前記色座標を求めるクロマ補正部と、前記色空間変換部により求めた前記明度、及び前記クロマ補正部により求めたクロマ補正後の前記色座標による前記ＣＩＥＬＡＢ空間を、前記第４三刺激値の空間に変換し、前記第４三刺激値を求める色空間逆変換部と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項６のプログラムは、コンピュータを、請求項１から５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映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、ＳＤＲ映像における色の再現範囲内のＳＤＲビデオ信号を生成することができ、ハイライトの色相変化を軽減することが可能となる。

本発明の実施形態による映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態による映像信号変換装置の処理例を示すフローチャートである。 ＨＤＲクロマ処理部の構成例を示すブロック図である。 ＨＤＲクロマ処理部の処理例を示すフローチャートである。 基準白レベル以上のクロマ補正処理例（ステップＳ４０３）の詳細を示すフローチャートである。 基準白レベル以上のクロマ補正処理例（ステップＳ４０３）を説明する俯瞰図である。 パラメータσが小さい場合のクロマ補正処理例（ステップＳ４０３）を説明する図である。 パラメータσが大きい場合のクロマ補正処理例（ステップＳ４０３）を説明する図である。 ＨＬＧビデオ信号の肌レベルとＳＤＲビデオ信号の肌レベルとの間の対応関係を説明する図である。 所定のゲイン値ｋ₁等により設定されたトーンマッピングカーブの関数を適用した場合のディスプレイ輝度の特性を示す図である。 図１０に示したディスプレイ輝度の特性に対応するビデオ信号の特性を示す図である。 ＳＤＲクロマ処理部の構成例を示すブロック図である。 ＳＤＲクロマ処理部の処理例を示すフローチャートである。 ＳＤＲの色域体積外のクロマ補正処理例（ステップＳ１３０３）の詳細を示すフローチャートである。 テーブルの構成例を示す図である。 テーブルとして作成した色域体積境界面の３次元プロット図である。 線形補間処理例（ステップＳ１４０４）を説明する図である。 他の例（第１例）による映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。 他の例（第２例）による映像信号変換装置の構成例を示すブロック図である。

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。本発明は、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、ＣＩＥＬＡＢ空間において、ＳＤＲ映像の色域体積（の領域）の境界面を表すクロマが定義されたテーブルを用いて、色域体積内のクロマはそのままとし、色域体積外のクロマについては、その境界面のクロマに補正することを特徴とする。

これにより、ＳＤＲ映像で再現可能な色の再現範囲を超えるＳＤＲビデオ信号が生成されることがなく、ハイライトの色相変化を軽減することが可能となる。

〔映像信号変換装置〕
まず、本発明の実施形態による映像信号変換装置の構成及び処理について説明する。図１は、映像信号変換装置の構成例を示すブロック図であり、図２は、映像信号変換装置の処理例を示すフローチャートである。

この映像信号変換装置１は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１、ＨＤＲクロマ処理部（ＨＤＲ彩度処理部）１２、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３、圧縮処理部１４、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５、ＳＤＲクロマ処理部（ＳＤＲ彩度処理部）１６、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７及びＳＤＲ光／ビデオ変換部１８を備えている。

映像信号変換装置１は、ＨＤＲ映像のビデオ信号であるＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’を入力し、ＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’を、ＳＤＲ映像のビデオ信号であるＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’に変換する。ＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’は、ディスプレイにて光信号として出力するためにリニア信号に変換される。

ＨＤＲビデオ／光変換部１０は、ＨＤＲ映像のビデオ信号であるＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’を入力する（ステップＳ２０１）。そして、ＨＤＲビデオ／光変換部１０は、ＨＤＲ映像のＥＯＴＦにより、ＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’をディスプレイ光のリニア信号であるＨＤＲのディスプレイ光信号Ｆｄに変換する（ステップＳ２０２）。ＨＤＲビデオ／光変換部１０は、ディスプレイ光信号ＦｄをＨＤＲ光／三刺激値変換部１１に出力する。

ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０からディスプレイ光信号Ｆｄを入力し、ディスプレイ光信号Ｆｄを三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRに変換する（ステップＳ２０３）。そして、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１は、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRをＨＤＲクロマ処理部１２に出力する。

ＨＤＲクロマ処理部１２は、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１から三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを入力し、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRの空間（三刺激値空間）をＣＩＥＬＡＢ空間に変換する。そして、ＨＤＲクロマ処理部１２は、ＣＩＥＬＡＢ空間の信号に対し、予め設定されたパラメータσに基づいて、基準白レベル以上の色を無彩色または白色に近づけるためのクロマ補正を行い、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを求める（ステップＳ２０４）。そして、ＨＤＲクロマ処理部１２は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRをＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３に出力する。

ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３は、ＨＤＲクロマ処理部１２からクロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを入力する。そして、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを色情報である色度座標ｘ，ｙに変換する（ステップＳ２０５）。そして、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３は、輝度Ｙ_HDRを圧縮処理部１４に出力すると共に、色度座標ｘ，ｙをＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５に出力する。

圧縮処理部１４は、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３から輝度Ｙ_HDRを入力する。そして、圧縮処理部１４は、予め設定されたゲイン値ｋ₁等に基づいて、輝度Ｙ_HDRに対し所定のトーンマッピングカーブの関数によるダイナミックレンジの圧縮処理を行い、輝度Ｙ_SDRを求める（ステップＳ２０６）。そして、圧縮処理部１４は、輝度Ｙ_SDRをＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５に出力する。所定のトーンマッピングカーブの関数は、人肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮した演算を含む関数である。

ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５は、圧縮処理部１４から輝度Ｙ_SDRを入力すると共に、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３から色度座標ｘ，ｙを入力する。そして、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５は、色度座標ｘ，ｙを、輝度Ｙ_SDRを含む三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRに変換する（ステップＳ２０７）。ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５は、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRをＳＤＲクロマ処理部１６に出力する。

ＳＤＲクロマ処理部１６は、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５から三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRを入力し、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRの空間（三刺激値空間）をＣＩＥＬＡＢ空間に変換する。そして、ＳＤＲクロマ処理部１６は、ＣＩＥＬＡＢ空間の信号に対し、ＳＤＲの色域体積（の領域）外のクロマをその境界面に補正するためのクロマ補正を行い、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRを求める（ステップＳ２０８）。そして、ＳＤＲクロマ処理部１６は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRをＳＤＲ三刺激値／光変換部１７に出力する。

ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７は、ＳＤＲクロマ処理部１６からクロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRを入力する。そして、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRを、ディスプレイ光のリニア信号であるＳＤＲのディスプレイ光信号Ｆｄｓに変換する（ステップＳ２０９）。ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７は、ディスプレイ光信号ＦｄｓをＳＤＲ光／ビデオ変換部１８に出力する。

ＳＤＲ光／ビデオ変換部１８は、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７からディスプレイ光信号Ｆｄｓを入力する。そして、ＳＤＲ光／ビデオ変換部１８は、ＳＤＲ映像のＥＯＴＦの逆関数により、ディスプレイ光信号ＦｄｓをＳＤＲ映像のビデオ信号であるＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’に変換する（ステップＳ２１０）。ＳＤＲ光／ビデオ変換部１８は、ＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’を出力する（ステップＳ２１１）。

本発明の実施形態では、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、人肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮した変換を実現すると共に、色相変化を抑制しながら無彩色または白色に近いハイライトの色再現を実現する。さらに、ＳＤＲ映像における色の再現範囲内のＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’を生成するための処理を行う。

特に、本発明の実施形態では、ＳＤＲ映像における色の再現範囲内のＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’において、ＳＤＲの色域体積内のクロマはそのままとし、ＳＤＲの色域体積外のクロマについては、その境界面のクロマに補正することを特徴とする。

（ＨＤＲビデオ／光変換部１０）
次に、図１に示したＨＤＲビデオ／光変換部１０について詳細に説明する。前述のとおり、ＨＤＲビデオ／光変換部１０は、ＨＤＲ映像のＥＯＴＦにより、ＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’であるＲＧＢ信号を、ディスプレイ光のリニア信号であるディスプレイ光信号Ｆｄに変換する。

ＨＤＲビデオ／光変換部１０は、入力したＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’がＨＬＧ信号である場合、まず、ＨＬＧ映像の光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ：Opto Electronic Transfer Function）の逆関数により、ＨＬＧのＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’をシーン光のリニア信号Ｅ＝｛Ｒｓ,Ｇｓ,Ｂｓ｝に変換する。シーン光のリニア信号Ｅは、以下の式で算出される。
リニア信号Ｅに変換するのは、後段のディスプレイにおいて光信号として出力するためである。ここで、ａ＝０．１７８８３２７７，ｂ＝１−４ａ＝０．２８４６６８９２，ｃ＝０．５−ａ・ｌｎ（４ａ）＝０．５５９９１０７３である。尚、ｌｎ（ｘ）はｘの自然対数を示す。

ＨＤＲビデオ／光変換部１０は、次に、ＨＬＧ映像の光−光伝達関数（ＯＯＴＦ：Opto Optical Transfer Function）により、リニア信号Ｅをディスプレイ光信号Ｆｄ＝｛Ｒ_HDR，Ｇ_HDR，Ｂ_HDR｝に変換する。そして、ＨＤＲビデオ／光変換部１０は、ディスプレイ光信号ＦｄをＨＤＲ光／三刺激値変換部１１に出力する。

ディスプレイ光信号Ｆｄは、以下の式で算出される。
ここで、ｃ₁＝０．２６２７，ｃ₂＝０．６７８０，ｃ₃＝０．０５９３，α＝１０００，β＝０，γ＝１．２とする。このα，βは、ディスプレイのピーク輝度Ｌ_W及び黒の輝度Ｌ_Bとして、α＝Ｌ_W−Ｌ_B、β＝Ｌ_Bでそれぞれ求められる。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。

尚、システムガンマγは、以下の式で算出される。

一方、ＨＤＲビデオ／光変換部１０は、入力したＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’がＰＧ信号である場合、以下の式にてディスプレイ光信号Ｆｄ＝｛Ｒ_HDR，Ｇ_HDR，Ｂ_HDR｝を算出する。
ここで、ｃ₁＝０．８３５９３７５、ｃ₂＝１８．８５１５６２５、ｃ₃＝１８．６８７５、ｍ₁＝０．１５９３０１７５７８１２５、ｍ₂＝７８．８４３７５である。

（ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１）
次に、図１に示したＨＤＲ光／三刺激値変換部１１について詳細に説明する。前述のとおり、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１は、ディスプレイ光信号Ｆｄを三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRに変換する。

ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０からディスプレイ光信号Ｆｄ＝｛Ｒ_HDR，Ｇ_HDR，Ｂ_HDR｝を入力し、以下の行列演算にて、ディスプレイ光信号Ｆｄ＝｛Ｒ_HDR，Ｇ_HDR，Ｂ_HDR｝を三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRに変換する。

（ＨＤＲクロマ処理部１２）
次に、図１に示したＨＤＲクロマ処理部１２について詳細に説明する。前述のとおり、ＨＤＲクロマ処理部１２は、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換する。そして、ＨＤＲクロマ処理部１２は、ＣＩＥＬＡＢ空間の信号に対し、予め設定されたパラメータσに基づいて、基準白レベル以上の色を無彩色または白色に近づけるためのクロマ補正を行い、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを求める。

図３は、ＨＤＲクロマ処理部１２の構成例を示すブロック図であり、図４は、ＨＤＲクロマ処理部１２の処理例を示すフローチャートである。このＨＤＲクロマ処理部１２は、色空間変換部３０、クロマ補正部３１及び色空間逆変換部３２を備えている。

ＨＤＲクロマ処理部１２は、色空間変換部３０による後述するステップＳ４０２の処理、クロマ補正部３１による後述するステップＳ４０３の処理、及び色空間逆変換部３２による後述するステップＳ４０４の処理を行う。

これにより、制作者がハイライトの色再現を、映像信号のクリッピングにより色相変化を生じて着色された色再現から白色に近づいた色再現まで、後述するパラメータσに応じて、制作意図に応じて調整することができる。

色空間変換部３０は、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１から三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを入力する（ステップＳ４０１）。そして、色空間変換部３０は、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間であるＬ^*ａ^*ｂ^*空間に変換し、以下の式にて、明度Ｌ^*及び色座標ａ^*，ｂ^*を求める（ステップＳ４０２）。

ここで、Ｘ_n，Ｙ_n，Ｚ_nは、完全拡散反射面における三刺激値である。ＨＤＲ映像の場合、基準白レベルに相当する輝度２０３［cd/ｍ²］がＹ_nに相当するため、ピーク輝度を１０００［cd/ｍ²］とすると、Ｘ_n＝１９２．９３１２，Ｙ_n＝２０３，Ｚ_n＝２２１．０４６７となる。また、前記式（６）における内部関数ｆは、以下の式で求められる。パラメータδは、δ＝６／２９の定数である。

色空間変換部３０は、明度Ｌ^*及び色座標ａ^*，ｂ^*をクロマ補正部３１に出力し、明度Ｌ^*を色空間逆変換部３２に出力する。

クロマ補正部３１は、色空間変換部３０から明度Ｌ^*及び色座標ａ^*，ｂ^*を入力し、パラメータσに基づいて、基準白レベル以上の領域においてクロマ補正を行い、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corを求める（ステップＳ４０３）。

このクロマ補正処理は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*空間において、ＨＬＧの基準白レベルに対応する明度をＬ^* _Refとして、明度Ｌ^* _Ref以上の明度Ｌ^*におけるクロマＣ^* _abを、明度Ｌ^*が高くなるにつれて無彩色または白色（白色点）の無彩色軸に近づくように補正する処理である。

図５は、基準白レベル以上のクロマ補正処理例（ステップＳ４０３）の詳細を示すフローチャートである。以下、クロマ補正部３１によるステップＳ４０３の処理について説明する。

クロマ補正部３１は、色空間変換部３０から明度Ｌ^*及び色座標ａ^*，ｂ^*を入力し（ステップＳ５０１）、以下の式にて、色座標ａ^*，ｂ^*からクロマ（補正前クロマ）Ｃ^* _ab及び色相角ｈ_abを算出する（ステップＳ５０２）。

そして、クロマ補正部３１は、クロマＣ^* _abに対し、パラメータσに基づいた補正ファクターｆ_corを乗算し、基準白レベルに対応する明度Ｌ^* _Ref以上のクロマが補正されたクロマ（補正後クロマ）Ｃ^* _ab,corを求める。クロマ補正部３１は、色相変化を防ぐため、色相角ｈ_abを同じ値に保持しながら、補正後のクロマＣ^* _ab,corに基づいて、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corを算出する。

具体的には、クロマ補正部３１は、明度Ｌ^*がＨＬＧの基準白レベルに対応する明度Ｌ^* _Ref以下の場合（ステップＳ５０３：≦）、補正ファクターｆ_corを１に設定する（ステップＳ５０４）。この場合、補正後のクロマＣ^* _ab,corは、補正前のクロマＣ^* _abに等しくなる。

一方、クロマ補正部３１は、明度Ｌ^*がＨＬＧの基準白レベルに対応する明度Ｌ^* _Refを超える場合（ステップＳ５０３：＞）、補正ファクターｆ_corを、明度Ｌ^*が高くなるにつれて１から０に近くなる値に設定する。この場合、補正後のクロマＣ^* _ab,corは、補正前のクロマＣ^* _abよりも徐々に小さくなる。

ステップＳ５０３〜Ｓ５０５の処理は、以下の式で表される。

Ｌ^* _Refは、ＨＤＲの基準白レベルに対応する明度であり、Ｌ^* _maxは、ＨＤＲの映像信号の上限値に対応する明度である。ＨＤＲの基準白レベルに対応する明度Ｌ^* _Ref＝１００であり、ＨＤＲのピーク輝度を１０００［cd/m²］とすると、ＨＬＧの映像信号の上限値に対応する明度Ｌ^* _max＝１８１．３７５２２７３５となる。また、パラメータσは、σ≧０の実数を任意で調整可能なユーザパラメータであり、ｆ_cor＜０のとき、ｆ_cor＝０とする。

補正ファクターｆ_corは、前記式（９）のとおり、パラメータσ、ＨＬＧの基準白レベルに対応する明度Ｌ^* _Ref及びＨＬＧの映像信号の上限値に対応する明度Ｌ^* _maxに基づいて算出される。

クロマ補正部３１は、補正ファクターｆ_corをクロマＣ^* _abに乗算し、補正後のクロマＣ^* _ab,corを求める（ステップＳ５０６）。

ステップＳ５０６の処理は、以下の式で表される。

パラメータσに基づいた補正ファクターｆ_corにクロマＣ^* _abを乗算してクロマＣ^* _ab,corを求めるのは、補正後のクロマＣ^* _ab,corを、補正前のクロマＣ^* _abよりも小さくし、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corを無彩色軸または白色に近づけるためである。

クロマ補正部３１は、前記式（８）にて算出した色相角ｈ_ab及び前記式（１０）にて算出したクロマ補正後のクロマＣ^* _ab,corに基づいて、以下の式にて、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corを算出する（ステップＳ５０７）。
ここで、前記式（１１）は、色相角ｈ_abを同じ値に保持することを示しており、これは、色相変化を防ぐため、すなわちＲＧＢの色成分のバランスを変化させないためである。

クロマ補正部３１は、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corを色空間逆変換部３２に出力する（ステップＳ５０８）。

図６は、クロマ補正処理例（ステップＳ４０３）を説明する俯瞰図である。横軸は色座標ａ^*を示し、縦軸は色座標ｂ^*を示す。クロマ補正前の色座標ａ^*，ｂ^*の位置を点αとする。

クロマ補正部３１により、パラメータσに基づいてクロマＣ^* _abからクロマＣ^* _ab,corが算出され、色相角ｈ_abを同じ値に保持しながら、クロマ補正前の色座標ａ^*，ｂ^*からクロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corが算出される。

パラメータσ＝０の場合、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corは、クロマ補正前の色座標ａ^*，ｂ^*に等しくなる。つまり、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corの位置は、クロマ補正前の色座標ａ^*，ｂ^*の位置と同様に点αとなり、（ａ^*，ｂ^*）＝（ａ^* _cor，ｂ^* _cor）である。

一方、パラメータσ＞０の場合、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corは、クロマ補正前の色座標ａ^*，ｂ^*とは異なる値となる。パラメータσ＝１の場合、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corの位置は、点βとなる。

このように、色相角ｈ_abが同じ値に保持されるため、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corは、パラメータσに応じて、点αと点βとの間を直線で引いたときの当該直線上のいずれかの位置の値をとる。パラメータσが０に近いほど、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corは点αに近くなる。一方、パラメータσが１に近いほど、クロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corは点βに近くなり、無彩色軸であるＬ^*軸に近くなる。

図７は、パラメータσが小さい場合のクロマ補正処理例（ステップＳ４０３）を説明する図であり、図８は、パラメータσが大きい場合のクロマ補正処理例（ステップＳ４０３）を説明する図である。横軸はクロマＣ_abを示し、縦軸は明度Ｌ^*を示す。

パラメータσが小さい場合、パラメータσが大きい場合に比べ、クロマＣ_abの減少量（クロマ補正前のクロマＣ^* _abからクロマ補正後のクロマＣ^* _ab,corへの減少量）は小さい。また、パラメータσが小さい場合及び大きい場合のいずれにおいても、クロマ補正前のクロマＣ^* _abの値が大きい場合（Ｃ_ab,2）、クロマ補正前のクロマＣ^* _abの値が小さい場合（Ｃ_ab,1）に比べ、クロマＣ_abの減少量は大きい。

ここで、パラメータσが０に近いほど、色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corが無彩色軸に近づく程度は低くなり、クロマ補正部３１が出力する色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corは、クロマ補正部３１が入力する色座標ａ^*，ｂ^*に近くなる。パラメータσ＝０の場合、クロマ補正処理は行われず、クロマ補正部３１が出力する色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corは、クロマ補正部３１が入力する色座標ａ^*，ｂ^*と同じになる。パラメータσが大きくなるほど、色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corが無彩色軸に近づく程度は高くなる。

つまり、パラメータσが０に近いほど、基準白レベル以上の色が無彩色または白色に近づく程度は低くなり、ＨＤＲクロマ処理部１２が出力するクロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRは、ＨＤＲクロマ処理部１２が入力する三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRに近くなる。パラメータσ＝０の場合、クロマ補正処理は行われず、ＨＤＲクロマ処理部１２が入出力する三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRは同じになる。一方、パラメータσが大きいほど、基準白レベル以上の色が無彩色または白色に近づく程度は高くなる。また、無彩色または白色に近い状態の信号が後述する圧縮処理部１４にて圧縮されるため、色味のある白色ではなく、無彩色または白色に近いハイライトの色再現を実現することができる。

図３及び図４に戻って、色空間逆変換部３２は、ステップＳ４０３から移行して、色空間変換部３０から明度Ｌ^*を入力すると共に、クロマ補正部３１からクロマ補正後の色座標ａ^* _cor，ｂ^* _corを入力する。そして、色空間逆変換部３２は、ＣＩＥＬＡＢ空間であるＬ^*ａ^*ｂ^*空間を三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRの空間に変換し、以下の式にて、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを求める（ステップＳ４０４）。

ここで、Ｘ_n，Ｙ_n，Ｚ_nは、前記式（６）と同様に、完全拡散反射面における三刺激値である。ＨＤＲのピーク輝度を１０００［cd/ｍ²］とすると、Ｘ_n＝１９２．９３１２，Ｙ_n＝２０３，Ｚ_n＝２２１．０４６７となる。パラメータδは、前記式（７）と同様に、δ＝６／２９の定数である。

また、前記式（１２）における内部関数ｆ_x，ｆ_y，ｆ_zは、以下の式で算出される。

色空間逆変換部３２は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRをＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３に出力する（ステップＳ４０５）。

（ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３）
次に、図１に示したＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３について詳細に説明する。前述のとおり、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを色度座標ｘ，ｙに変換する。

ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３は、ＨＤＲクロマ処理部１２からクロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを入力し、以下の式にて、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを色度座標ｘ，ｙに変換する。

色度座標ｘ，ｙはＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５に使用され、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRのうちのＹ_HDRのみが圧縮処理部１４に使用される。

（圧縮処理部１４）
次に、図１に示した圧縮処理部１４について詳細に説明する。前述のとおり、圧縮処理部１４は、予め設定されたゲイン値ｋ₁等に基づいて、輝度Ｙ_HDRに対し、人肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮した所定のトーンマッピングカーブの関数による圧縮処理を行い、輝度Ｙ_SDRを求める。

所定のトーンマッピングカーブの関数は、線形関数及び対数関数の組み合わせで構成される。線形関数は、ＨＤＲ映像の暗部及び中間調の見た目を一致させる目的の関数であり、対数関数は、ハイライトの階調をなるべく保持しながらＳＤＲ映像に収める目的の関数である。

圧縮処理部１４は、トーンマッピングカーブの関数を用いて、以下の式により、輝度Ｙ_HDRに対して圧縮処理を行うことで輝度Ｙ_SDRを求め、輝度Ｙ_SDRをＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５に出力する。

前記式（１５）において、上式は、人肌レベルを考慮した式であり、下式は、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮した式である。

ここで、ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄，Ｙ_HDR,ipはパラメータである。ｋ₁は、ＨＤＲ映像とＳＤＲ映像の肌レベルを対応させて算出されるゲイン値である。ｋ₂は、線形関数と対数関数の変曲点Ｙ＝Ｙ_HDR,ipにおいて、一次微分値の連続条件から算出される補正値である。ｋ₃は、基準白レベルの拘束条件から求められる補正値である。ｋ₄は、線形関数と対数関数の変曲点Ｙ＝Ｙ_HDR,ipにおいて、その値の連続条件から算出される補正値である。

Ｙ_HDR,ipは、ＳＤＲで設定した変曲点に対応するＨＤＲのリニア信号値、すなわちＳＤＲディスプレイ輝度信号のニーポイントであるＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ipに対応するＨＤＲディスプレイ輝度信号のニーポイントである。

これらの５つのパラメータは未知数であるが、これらの未知数を１つのパラメータであるｋ₃に削減することが可能である。

ここでは、ゲイン値ｋ₁及びＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ipは、ユーザにより予め設定され、補正値ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄及びＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ipは、圧縮処理部１４により後述の式にて算出されるものとする。尚、ゲイン値ｋ₁，補正値ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄、ＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ip及びＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ipは、ユーザにより予め設定されるようにしてもよい。

（ゲイン値ｋ₁）
まず、ゲイン値ｋ₁について説明する。ゲイン値ｋ₁は、ＨＤＲ映像の肌レベルとＳＤＲ映像の肌レベルとの間の対応関係から、ユーザにより予め設定されるパラメータである。

図９は、ＨＬＧビデオ信号の肌レベルとＳＤＲビデ信号の肌レベルとの間の対応関係を説明する図である。この図には、個別に制作された同一コンテンツのＨＬＧ映像及びＳＤＲ映像において、同一人物の肌レベルの対応関係を分析した結果がプロットとして表されている（丸印を参照）。このＨＬＧ映像の番組は、ＨＬＧビデオ信号の基準白レベル７５％を基準に制作されたコンテンツである。

横軸はＨＬＧビデオ信号のレベルを示し、縦軸はＳＤＲビデオ信号のレベルを示す。実線は従来技術の特性を示し、破線は、肌レベルを考慮した例の特性を示す。

図９に示すとおり、ＨＬＧビデオ信号の肌レベルＶｈ_skinは、ＨＬＧビデオ信号の約５０％であるのに対し、ＳＤＲビデオ信号の肌レベルＶｓ_skinは、ＳＤＲビデオ信号の約６７％であることがわかる。従来技術の特性は、ＨＬＧディスプレイ輝度２００ｃｄ／ｍ²をＳＤＲディスプレイ輝度８８ｃｄ／ｍ²に対応させるゲイン処理を適用した特性であり、ＨＬＧビデオ信号の肌レベルＶｈ_skinである約５０％に対応するＳＤＲビデオ信号の肌レベルは、約５５％程度である。したがって、従来技術におけるＳＤＲ映像の肌レベルは、肌レベルを考慮した例におけるＳＤＲ映像の肌レベルよりも低い。

つまり、肌レベルを考慮するためには、肌レベルを一致させるためのゲイン処理を行う必要がある。そこで、ゲイン値ｋ₁は、以下の２つの式のいずれかの値が用いられる。
前述のとおり、Ｌ_Wは、ディスプレイのピーク輝度であり、ＥＯＴＦは、電気−光伝達関数である。

前記式（１６）のゲイン値ｋ₁は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０において、正規化信号を基準としてディスプレイ光信号Ｆｄが算出される場合に用いられる。また、前記式（１７）のゲイン値ｋ₁は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０において、輝度値［cd／m²］を基準としてディスプレイ光信号Ｆｄが算出される場合に用いられる。

前記式（１６）のゲイン値ｋ₁が用いられる場合、正規化信号が基準となるため、ＨＤＲビデオ／光変換部１０によりディスプレイ光信号Ｆｄが算出される前記式（２）において、α＝１とする。

また、前記式（１７）のゲイン値ｋ₁が用いられる場合、輝度値［cd／m²］が基準となるため、前記式（１７）のピーク輝度Ｌ_Wは、前記式（２）及び（３）にて用いるピーク輝度Ｌ_Wと一致する。

ここで、肌レベルを考慮したゲイン処理の一例として、図９に示した肌レベルの対応関係を示すプロットの分析のとおり、ＨＬＧビデオ信号の肌レベルＶｈ_skin５０％をＳＤＲビデオ信号の肌レベルＶｓ_skin６７％に対応させる。この場合の前記式（１５）で用いるゲイン値ｋ₁は、ＨＬＧ映像のディスプレイピーク輝度を１０００［cd／m²］とすると、前記式（１６）では７．５８５８となり、前記式（１７）では０．７５８６となる。このＨＬＧの肌レベルとＳＤＲの肌レベルの関係性は、ユーザにより任意に設定されるようにしてもよい。

（ＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ip）
次に、ＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ipについて説明する。ＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ipは、以下の式のとおり、ＨＤＲからＳＤＲに変換する際のニーポイントに相当する変曲点のＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ip及びゲイン値ｋ₁から決定される。

ＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ipは、ＳＤＲビデオ信号におけるニーポイントに相当する変曲点をＳＤＲディスプレイ輝度に変換した値である。このＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ipが高い値に設定された場合、ＨＤＲビデオ信号の基準白レベル以上の信号をその変曲点からＨＤＲビデオ信号の上限値である１０９％に圧縮することになり、ハイライトが階調落ちしたバンディング効果を生じ易くなる。このため、その変曲点は、図９に示したＳＤＲ映像の肌レベルよりもわずかに高い点に設定するのが望ましい。そこで、ＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ipの取りうる値の範囲は、ＳＤＲビデオ信号８０％以上から９５％までとし、ユーザにより任意に設定されるようにしてもよい。

（補正値ｋ₂）
次に、補正値ｋ₂について説明する。前述のとおり、補正値ｋ₂は、線形関数と対数関数の変曲点Ｙ＝Ｙ_HDR,ipにおいて、一次微分値の連続条件から算出されるパラメータである。

変曲点Ｙ＝Ｙ_HDR,ipであるニーポイントでは、一次微分値が一致するため、前記式（１５）から、以下の式が導かれる。

前記式（１９）を、未知の補正値ｋ₃及び既知のゲイン値ｋ₁、並びに前記式（１８）で算出されたＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ipを用いて整理すると、以下の式が導かれる。
この補正値ｋ₂は、補正値ｋ₃が決定されると、前記式（２０）にて一意的に決定される。

（補正値ｋ₄）
次に、補正値ｋ₄について説明する。前述のとおり、補正値ｋ₄は、線形関数と対数関数の変曲点Ｙ＝Ｙ_HDR,ipにおいて、その値の連続条件から算出されるパラメータである。

前記式（１５）の下段の式の特性であるトーンマッピングカーブにおいて、ユーザにより設定されたゲイン値ｋ₁及びＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ip、並びに、前記式（１８）で算出されたＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ip及び前記式（２０）の補正値ｋ₂を用いて整理すると、以下の式が導かれる。
補正値ｋ₂は、前述のとおり、補正値ｋ₃が決定されると一意的に決定されるため、補正値ｋ₄も、補正値ｋ₃が決定されると、前記式（２１）にて一意的に決定される。つまり、補正値ｋ₂，ｋ₄は、補正値ｋ₃が決定されることで、一意的に決定される。

（補正値ｋ₃）
次に、補正値ｋ₃について説明する。前述のとおり、補正値ｋ₃は、基準白レベルの拘束条件から求められるパラメータである。Ｙ_HDR,RefをＨＤＲの基準白レベルとし、Ｙ_SDR,RefをＳＤＲの基準白レベルとすると、ＨＤＲ基準白レベルＹ_HDR,RefとＳＤＲ基準白レベルＹ_SDR,Refとの間の対応を決定することで、補正値ｋ₃は算出される。

補正値ｋ₃は、ニーポイントであるＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ip及びＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ip（Ｙ_HDR,ip，Ｙ_SDR,ip）と、ＨＤＲ基準白レベルＹ_HDR,Ref及びＳＤＲ基準白レベルＹ_SDR,Ref（Ｙ_HDR,Ref，Ｙ_SDR,Ref）との間において、ＳＤＲのリニア信号の変化量と、前記式（１５）下段のトーンマッピングカーブによる変化量とが一致する以下の式により算出される。

前記式（２２）で算出されるｋ₃は一意的に求められるから、式（１５）における５つのパラメータであるゲイン値ｋ₁及び補正値ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄及びＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ipの全てを求めることができる。

このように、圧縮処理部１４は、ユーザにより予め設定されたゲイン値ｋ₁及びＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ipを用いて、前記式（１６）〜（２２）にて、補正値ｋ₂，ｋ₃，ｋ₄及びＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ipを算出する。これより、圧縮処理部１４は、前記式（１５）に示したトーンマッピングカーブの関数を設定することができ、当該トーンマッピングカーブの関数を用いて、輝度Ｙ_HDRに対して線形関数及び対数関数による圧縮処理を行い、輝度Ｙ_SDRを求める。

例えば、ＳＤＲニーポイントＹ_SDR,ipに対応するＳＤＲビデオ信号を８０％とし、ＨＤＲビデオ信号の肌レベルＶｈ_skin＝５０％をＳＤＲビデオ信号の肌レベルＶｓ_skin＝６７％に対応させ、基準白レベルの拘束条件として、ＨＤＲ基準白レベルをＳＤＲ基準白レベル９６％に対応させた場合を想定する。この場合、５つのパラメータはそれぞれ、ＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ip＝７７．５９２３５７４５、ゲイン値ｋ₁＝０．７５４３９１９１、補正値ｋ₂＝１７．１２０８９６２、補正値ｋ₃＝０.７０７５１０３４、補正値ｋ₄＝７９．５８２２０８５１となる。

図１０は、前述の例のゲイン値ｋ₁等により設定されたトーンマッピングカーブの関数を適用した場合のディスプレイ輝度の特性を示す図である。横軸は、ＨＬＧディスプレイ輝度[cd／m²]、すなわち圧縮処理部１４の入力データであるＨＤＲの輝度Ｙ_HDR（この場合はＨＬＧの輝度）を示し、縦軸は、ＳＤＲディスプレイ輝度[cd／m²]、すなわち圧縮処理部１４の出力データであるＳＤＲの輝度Ｙ_SDRを示す。

図１０の特性は、入力データである輝度Ｙ_HDRに対し、圧縮処理部１４により、人肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮したトーンマッピングカーブの関数を用いて処理を行う場合の、輝度Ｙ_HDRと輝度Ｙ_SDRの間の関係を示している。

この特性は、前記式（１５）のとおり、ＨＬＧディスプレイ輝度の値が小さい領域、すなわち輝度Ｈ_HDR＜ＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ipの領域において、線形関数の特性をなしていることがわかる。また、それ以外の領域、すなわち輝度Ｈ_HDR≧ＨＤＲニーポイントＹ_HDR,ipにおいて、対数関数の特性をなしていることがわかる。

図１１は、図１０に示したディスプレイ輝度の特性に対応するビデオ信号の特性を示す図である。横軸はＨＬＧビデオ信号のレベル［％］を示し、縦軸はＳＤＲビデオ信号のレベル［％］を示す。

図１１の特性は、入力データである輝度Ｙ_HDR（この場合はＨＬＧの輝度）に対し、圧縮処理部１４によりトーンマッピングカーブの関数を用いて処理を行う場合の、輝度Ｙ_HDRに対応するＨＬＧビデオ信号と輝度Ｙ_SDRに対応するＳＤＲビデオ信号との間の関係を示している。

（ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５）
次に、図１に示したＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５について詳細に説明する。前述のとおり、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５は、色度座標ｘ，ｙを用いて輝度Ｙ_SDRから三刺激値のＸ_SDR，Ｚ_SDRを求める。

ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５は、以下の式にて、色度座標ｘ，ｙ及び輝度Ｙ_SDRから三刺激値のＸ_SDR，Ｚ_SDRを求め、三刺激値Ｘ_SDR，Ｙ_SDR，Ｚ_SDRをＳＤＲクロマ処理部１６に出力する。

（ＳＤＲクロマ処理部１６）
次に、図１に示したＳＤＲクロマ処理部１６について詳細に説明する。前述のとおり、ＳＤＲクロマ処理部１６は、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換する。そして、ＳＤＲクロマ処理部１６は、ＣＩＥＬＡＢ空間の信号に対し、ＳＤＲの色域体積外のクロマをその境界面に補正するためのクロマ補正を行い、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRを求める。

図１２は、ＳＤＲクロマ処理部１６の構成例を示すブロック図であり、図１３は、ＳＤＲクロマ処理部１６の処理例を示すフローチャートである。このＳＤＲクロマ処理部１６は、色空間変換部３３、クロマ補正部３４、テーブル３５及び色空間逆変換部３６を備えている。

ＨＤＲ映像の広色域の信号をダイナミックレンジ変換すると、ＳＤＲ映像の広色域にて再現可能な色再現の体積である色域体積の外側に、色の信号がマッピングされる場合がある。このため、ＳＤＲビデオ信号において、ＳＤＲ映像で再現可能な色の再現範囲を超える信号が生成され、ハイライトの色相変化が生じてしまう。

そこで、ＳＤＲクロマ処理部１６は、圧縮処理部１４によりトーンマッピングカーブの関数を用いてダイナミックレンジ変換された信号の色再現を、ＣＩＥＬＡＢ空間にて補正する。具体的には、ＳＤＲクロマ処理部１６は、色域体積外にマッピングされたクロマを、色域体積の境界面のクロマに補正するために、色空間変換部３３による後述するステップＳ１３０２の処理、クロマ補正部３４による後述するステップＳ１３０３の処理、及び色空間逆変換部３６による後述するステップＳ１３０４の処理を行う。

これにより、ＳＤＲ映像における色の再現範囲内のＳＤＲビデオ信号を生成することができ、ハイライトの色相変化を軽減することができる。

色空間変換部３３は、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５から三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRを入力する（ステップＳ１３０１）。そして、色空間変換部３３は、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間であるＬ^*ａ^*ｂ^*空間に変換し、以下の式にて、明度Ｌ^*及び色座標ａ^*，ｂ^*を求める（ステップＳ１３０２）。

ここで、Ｘ_n，Ｙ_n，Ｚ_nは、完全拡散反射面における三刺激値である。ＳＤＲ映像の場合、輝度１００［cd/ｍ²］がＹ_nに相当するため、Ｘ_n＝９５．０４、Ｙ_n＝１００、Ｚ_n＝１０８．８９となる。また、前記式（２４）における内部関数ｆは、前記式（７）で求められる。パラメータδは、δ＝６／２９の定数である。

色空間変換部３３は、明度Ｌ^*及び色座標ａ^*，ｂ^*をクロマ補正部３４に出力し、明度Ｌ^*を色空間逆変換部３６に出力する。

クロマ補正部３４は、色空間変換部３３から明度Ｌ^*及び色座標ａ^*，ｂ^*を入力し、テーブル３５を用いて、ＳＤＲの色域体積外のクロマをその境界面に補正するためのクロマ補正を行い、クロマ補正後の色座標ａ^* _boundary，ｂ^* _boundaryを求める（ステップＳ１３０３）。

このクロマ補正処理は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*空間において、ＳＤＲの色域体積内のクロマはそのままとし、色域体積外のクロマをその境界面のクロマに補正する処理である。

図１４は、ＳＤＲの色域体積外のクロマ補正処理例（ステップＳ１３０３）の詳細を示すフローチャートである。以下、クロマ補正部３４によるステップＳ１３０３の処理について説明する。

クロマ補正部３４は、色空間変換部３３から明度Ｌ^*及び色座標ａ^*，ｂ^*を入力し（ステップＳ１４０１）、前記式（８）にて、色座標ａ^*，ｂ^*からクロマ（補正前クロマ）Ｃ^* _ab及び色相角ｈ_abを算出する（ステップＳ１４０２）。

そして、クロマ補正部３４は、テーブル３５から、図１３のステップＳ１３０２にて求めた明度Ｌ^*、及びステップＳ１４０２にて算出した色相角ｈ_abの組み合わせ（Ｌ^*，ｈ_ab）に最も近い４つのクロマＣ^* ₁，Ｃ^* ₂，Ｃ^* ₃，Ｃ^* ₄を読み出す（ステップＳ１４０３）。

図１５は、テーブル３５の構成例を示す図である。ＳＤＲ映像の広色域の色域体積における境界面のクロマＣ^*が予めグリッド点として算出され、算出結果のクロマ（定義クロマ）Ｃ^*がテーブル３５に定義される。テーブル３５には、明度Ｌ^*及び色相角ｈ_abの組み合わせ（Ｌ^*，ｈ_ab）に対応するクロマＣ^*が格納されている。

図１６は、テーブル３５として作成した色域体積境界面の３次元プロット図である。明度Ｌ^*及び色座標ａ^*，ｂ^*の３軸からなる空間において、図１５に示したテーブル３５のように、色相角ｈ_abが０．１°刻みで作成した色域体積境界面データを３次元プロットすると、図１６に示す形態となる。

ここで、ＳＤＲの色域体積の境界面を表すクロマＣ^*のデータ、すなわちＳＤＲ映像の広色域の色域体積境界データは、ハードウェア実装可能なメモリ容量内に格納されることが望ましい。

例えば、ハードウェア実装において、リアルタイム処理で信号値の変換が可能な３次元ルックアップテーブル（３Ｄ−Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ：３Ｄ−ＬＵＴ）は、ＲＧＢの３次元空間を指定したグリッドと呼ばれる格子点で構成され、その信号変換結果が３Ｄ−ＬＵＴとして作成される。格子点外の信号が入力された場合には、３Ｄ-ＬＵＴを参照することで、その信号値の近傍の格子点情報から体積補間によって、変換後の信号を得ることができる。

この３Ｄ−ＬＵＴの格子点の数は、通常３３グリッドまたは６５グリッドである。例えば６５グリッドの場合、６５×６５×６５＝２７４６２５個のデータ量となる。仮に、このデータ量のそれぞれを６４ビットの倍精度浮動小数点精度で保持すると、約２ＭＢ程度のメモリが必要となり、メモリ容量が大きくなる。

そこで、メモリ容量を軽減するために、本発明の実施形態では、図１５のテーブル３５のとおり、明度Ｌ^*、色相角ｈ_ab及びクロマＣ^*から構成するようにした。

テーブル３５は、３Ｄ−ＬＵＴとは異なり、明度Ｌ^*及び色相角ｈ_abの組み合わせ（Ｌ^*，ｈ_ab）に対応するクロマＣ^*が格納されていればよい。このため、テーブル３５に格納されたクロマＣ^* _0,0.1，・・・，Ｃ^* _{108.2961,360.0}のデータ数は、（明度Ｌ^*のグリッド数）×（色相角ｈ_abのグリッド数）である。明度Ｌ^*の数は、黒から白までの明度Ｌ^*＝０〜１０８を１刻みのグリッドで区分した１０９個に、最大値である明度Ｌ^*＝１０８．２９６１の１個を加えた合計１１０個とする。色相角ｈ_abの数は、色相角ｈ_ab＝０〜３６０度までを０．２刻みのグリッドで区分した約１８００個とする。

クロマＣ^*の数が２０８８００個の場合、約１．３ＭＢのメモリが必要となるため、３Ｄ−ＬＵＴにおける６５グリッドの場合の約２ＭＢよりも小さくて済む。ここで、色相角ｈ_abを０．１刻みとすると、データ数は２倍となり、約２．６３ＭＢのメモリが必要となるため、３Ｄ−ＬＵＴにおける６５グリッドの場合よりも超えてしまう。しかし、ハードウェアがそれを処理できる能力を備えている場合には、メモリ容量の問題は解消される。

図１４に戻って、クロマ補正部３４は、ステップＳ１４０３から移行して、テーブル３５から読み出したクロマＣ^* ₁，Ｃ^* ₂，Ｃ^* ₃，Ｃ^* ₄を線形補間し、線形補間後のクロマ（境界クロマ）Ｃ^* _ab,estを算出する（ステップＳ１４０４）。境界クロマＣ^* _ab,estは、ＳＤＲの色域体積の境界面を表すクロマである。

これにより、図１３のステップＳ１３０２にて求めた明度Ｌ^*、及びステップＳ１４０２にて算出した色相角ｈ_abの組み合わせ（Ｌ^*，ｈ_ab）に対応する境界クロマＣ^* _ab,estが得られる。

図１７は、線形補間処理例（ステップＳ１４０４）を説明する図である。図１７において、縦軸は明度Ｌ^*を示し、横軸は色相角ｈ_abを示し、これらは、図１５に示したテーブル３５を構成する明度Ｌ^*及び色相角ｈ_abに対応する。点ｅは、図１３のステップＳ１３０２にて求めた明度Ｌ^*、及びステップＳ１４０２にて算出した色相角ｈ_abの組み合わせ（Ｌ^*，ｈ_ab）に対応する、ステップＳ１４０４にて算出対象の境界クロマＣ^* _ab,estの位置を示す。

点ａ，ｂ，ｃ，ｄは、図１５に示したテーブル３５に格納されたクロマＣ^* ₁，Ｃ^* ₂，Ｃ^* ₃，Ｃ^* ₄の位置を示し、点ｅにおける明度Ｌ^*及び色相角ｈ_abの組み合わせ（Ｌ^*，ｈ_ab）に最も近い４つの位置である。

点ａ，ｂ，ｃ，ｄにおける４つのクロマＣ^* ₁，Ｃ^* ₂，Ｃ^* ₃，Ｃ^* ₄において、行の値をidxL(1)，idxL(2)とし、列の値をidxH(1)，idxH(2)とする。すなわち、点ａのクロマＣ^* ₁における明度Ｌ^*及び色相角ｈ_abの組み合わせ（Ｌ^*，ｈ_ab）は（idxL(1)，idxH(1)）である。点ｂのクロマＣ^* ₂における（Ｌ^*，ｈ_ab）は（idxL(2)，idxH(1)）であり、点ｃのクロマＣ^* ₃における（Ｌ^*，ｈ_ab）は（idxL(1)，idxH(2)）である。点ｄのクロマＣ^* ₄における（Ｌ^*，ｈ_ab）は（idxL(2)，idxH(2)）である。

クロマ補正部３４は、以下のバイリニア補間式にて、クロマＣ^* ₁，Ｃ^* ₂，Ｃ^* ₃，Ｃ^* ₄を線形補間し、境界クロマＣ^* _ab,estを算出する。
明度Ｌ^*及び色相角ｈ_abは、点ｅにおける図１３のステップＳ１３０２にて求めた明度Ｌ^*、及び、ステップＳ１４０２にて算出した色相角ｈ_abである。前記式（２５）は、色相角ｈ_abを０．１刻みとしたときの式である。色相角ｈ_abが０．２刻みのときには、前記式（２５）の除算及び乗算の演算において、１０の値の代わりに５の値が用いられる。

図１４に戻って、クロマ補正部３４は、ステップＳ１４０４から移行して、ステップＳ１４０２にて算出したクロマＣ^* _abと、ステップＳ１４０４にて算出した境界クロマＣ^* _ab,estとを比較する（ステップＳ１４０５）。

クロマ補正部３４は、ステップＳ１４０５において、クロマＣ^* _abが境界クロマＣ^* _ab,est以上であると判定した場合（ステップＳ１４０５：Ｃ^* _ab≧Ｃ^* _ab,est）、クロマＣ^* _abがＳＤＲの色域体積外にあるとして、境界クロマＣ^* _ab,estをクロマ補正後のクロマ（補正後クロマ）Ｃ^* _ab,boundaryに設定する（ステップＳ１４０６）。

これにより、ＳＤＲの色域体積外にあるクロマＣ^* _abが、その境界面の境界クロマＣ^* _ab,estに補正され、補正後のクロマＣ^* _ab,boundary＝Ｃ^* _ab,estが得られる。

一方、クロマ補正部３４は、ステップＳ１４０５において、クロマＣ^* _abが境界クロマＣ^* _ab,estよりも小さいと判定した場合（ステップＳ１４０５：Ｃ^* _ab＜Ｃ^* _ab,est）、クロマＣ^* _abがＳＤＲの色域体積内にあるとして、クロマＣ^* _abをクロマ補正後のクロマＣ^* _ab,boundaryに設定する（ステップＳ１４０７）。

これにより、ＳＤＲの色域体積内にあるクロマＣ^* _abは補正されず、補正後のクロマＣ^* _ab,boundary＝Ｃ^* _abが得られる。

ステップＳ１４０５〜Ｓ１４０７の処理は、以下の式で表される。

クロマ補正部３４は、ステップＳ１４０２にて算出した色相角ｈ_ab、及びステップＳ１４０６，Ｓ１４０７にて算出したクロマ補正後のクロマＣ^* _ab,boundaryに基づいて、以下の式にて、クロマ補正後の色座標ａ^* _boundary，ｂ^* _boundaryを算出する（ステップＳ１４０８）。
ここで、前記式（２７）は、色相角ｈ_abを同じ値に保持することを示しており、これは、色相変化を防ぐため、すなわちＲＧＢの色成分のバランスを変化させないためである。

クロマ補正部３４は、クロマ補正後の色座標ａ^* _boundary，ｂ^* _boundaryを色空間逆変換部３６に出力する（ステップＳ１４０９）。

図１２及び図１３に戻って、色空間逆変換部３６は、ステップＳ１３０３から移行して、色空間変換部３３から明度Ｌ^*を入力すると共に、クロマ補正部３４からクロマ補正後の色座標ａ^* _boundary，ｂ^* _boundaryを入力する。そして、色空間逆変換部３６は、ＣＩＥＬＡＢ空間であるＬ^*ａ^*ｂ^*空間を三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRの空間に変換し、以下の式にて、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRを求める（ステップＳ１３０４）。

ここで、Ｘ_n，Ｙ_n，Ｚ_nは、完全拡散反射面における三刺激値であり、前記式（２４）と同様に、Ｘ_n＝９５．０４，Ｙ_n＝１００，Ｚ_n＝１０８．８９となる。パラメータδは、δ＝６／２９の定数である。

また、前記式（２８）における内部関数ｆ_x，ｆ_ｙ，ｆ_z，は、以下の式で算出される。

色空間逆変換部３６は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRをＳＤＲ三刺激値／光変換部１７に出力する（ステップＳ１３０５）。

（ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７）
次に、図１に示したＳＤＲ三刺激値／光変換部１７について詳細に説明する。前述のとおり、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRをＳＤＲのディスプレイ光信号Ｆｄｓに変換する。

ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７は、ＳＤＲクロマ処理部１６からクロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRを入力し、以下の行列演算にて、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRをディスプレイ光信号Ｆｄｓ＝｛Ｒ_SDR，Ｇ_SDR，Ｂ_SDR｝に変換する。
ここで、Ｆｄｓ＜０となる信号があった場合は、Ｆｄｓ＝０とする。

（ＳＤＲ光／ビデオ変換部１８）
次に、図１に示したＳＤＲ光／ビデオ変換部１８について詳細に説明する。前述のとおり、ＳＤＲ光／ビデオ変換部１８は、ＳＤＲ映像のＥＯＴＦの逆関数により、ディスプレイ光信号ＦｄｓをＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’に変換する。

ＳＤＲ光／ビデオ変換部１８は、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７からＳＤＲのディスプレイ光信号Ｆｄｓを入力し、以下の式にて、ＳＤＲ映像のＥＯＴＦの逆関数により、ディスプレイ光信号ＦｄｓをＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’に変換する。

以上のように、本発明の実施形態の映像信号変換装置１によれば、ＨＤＲビデオ／光変換部１０は、ＨＤＲ映像のＥＯＴＦにより、ＨＤＲビデオ信号Ｅ_h’をディスプレイ光信号Ｆｄに変換する。ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１は、ディスプレイ光信号Ｆｄを三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRに変換する。

ＨＤＲクロマ処理部１２は、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、予め設定されたパラメータσに基づいて、基準白レベル以上の色を無彩色または白色に近づけるためのクロマ補正を行い、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを求める。具体的には、ＨＤＲクロマ処理部１２は、色相角ｈ_abを変えることなく、小さい値のクロマＣ^* _ab,corを得るためのクロマ補正を行う。

これにより、無彩色または白色に近い状態で、後段の圧縮処理部１４にて圧縮処理が行われるから、ハイライトにおける特定の色成分のハードクリップの度合いを抑えることができる。つまり、色相変化を抑制しながら、無彩色または白色に近いハイライトの色再現を実現することができ、色味のある白色が残ることがない。また、ハイライトの色再現において、製作者が意図的に無彩色または白色に設定することができ、現行のＳＤＲ番組のようなハイライトの色再現を実現することができる。

ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRを色度座標ｘ，ｙに変換する。圧縮処理部１４は、予め設定されたゲイン値ｋ₁等に基づいて、輝度Ｙ_HDRに対し、人肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮したトーンマッピングカーブの関数による圧縮処理を行い、輝度Ｙ_SDRを求める。ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５は、色度座標ｘ，ｙを用いて輝度Ｙ_SDRから三刺激値のＸ_SDR，Ｚ_SDRを求める。

ＳＤＲクロマ処理部１６は、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、ＳＤＲの色域体積外のクロマをその境界面に補正するためのクロマ補正を行い、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRを求める。

具体的には、ＳＤＲクロマ処理部１６は、ＳＤＲの色域体積の境界面を表すクロマＣ^*が定義されたテーブル３５を用いて、色域体積内のクロマＣ^* _abはそのままとし、色域体積外のクロマＣ^* _abについては、その境界面のクロマＣ^* _ab,estに補正することで、ＳＤＲの色域体積内（境界面を含む）のクロマＣ^* _ab,boundaryを得るためのクロマ補正を行う。

これにより、後段のＳＤＲ光／ビデオ変換部１８により生成されるＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’において、ＳＤＲ映像で再現可能な色の再現範囲を超える信号が生成されることがない。

ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７は、クロマ補正後の三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRをディスプレイ光信号Ｆｄｓに変換し、ＳＤＲ光／ビデオ変換部１８は、ＳＤＲ映像のＥＯＴＦの逆関数により、ディスプレイ光信号ＦｄｓをＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’に変換する。

このように、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、人肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮して、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に変換することができると共に、色相変化を抑制しながら、無彩色または白色に近いハイライトの色再現を実現することができる。

また、ＳＤＲ映像における色の再現範囲内のＳＤＲビデオ信号Ｅ_s’を生成することができ、ハイライトの色相変化を軽減することが可能となる。

〔他の例／映像信号変換装置〕
次に、本発明の実施形態による映像信号変換装置の他の例について、図１８及び図１９を参照して説明する。

（第１例）
図１８は、他の例（第１例）による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２は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３、圧縮処理部１４、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５、ＳＤＲクロマ処理部１６、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７及びＳＤＲ光／ビデオ変換部１８を備えている。

図１に示した映像信号変換装置１とこの映像信号変換装置２とを比較すると、両映像信号変換装置１，２は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３、圧縮処理部１４、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５、ＳＤＲクロマ処理部１６、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７及びＳＤＲ光／ビデオ変換部１８を備えている点で共通する。一方、映像信号変換装置２は、ＨＤＲクロマ処理部１２を備えていない点で、ＨＤＲクロマ処理部１２を備えている映像信号変換装置１と相違する。

図１８に示す各構成部は、映像信号変換装置１の構成部と同様であるため、ここでは説明を省略する。

以上のように、他の例の映像信号変換装置２によれば、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、圧縮処理部１４にて、人肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮した変換を実現することができる。

また、ＳＤＲクロマ処理部１６にて、ＳＤＲの色域体積外のクロマをその境界面に補正するためのクロマ補正を行い、ＳＤＲ映像で再現可能な色の再現範囲を超える信号が生成されることがないようにする。

これにより、図１に示した映像信号変換装置１と同様に、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、ＳＤＲ映像における色の再現範囲内のＳＤＲビデオ信号を生成することができ、ハイライトの色相変化を軽減することが可能となる。

（第２例）
図１９は、他の例（第２例）による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３は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０、ＨＤＲゲイン処理部１９、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３、圧縮処理部２０、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５、ＳＤＲクロマ処理部１６、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７及びＳＤＲ光／ビデオ変換部１８を備えている。

図１に示した映像信号変換装置１とこの映像信号変換装置３とを比較すると、両映像信号変換装置１，３は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５、ＳＤＲクロマ処理部１６、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７及びＳＤＲ光／ビデオ変換部１８を備えている点で共通する。

一方、映像信号変換装置３は、ＨＤＲクロマ処理部１２を備えておらず、圧縮処理部１４の代わりに圧縮処理部２０を備え、ＨＤＲゲイン処理部１９を備えている点で、ＨＤＲクロマ処理部１２及び圧縮処理部１４を備えている映像信号変換装置１と相違する。

ＨＤＲビデオ／光変換部１０、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５、ＳＤＲクロマ処理部１６、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７及びＳＤＲ光／ビデオ変換部１８は、映像信号変換装置１の構成部と同様であるため、ここでは説明を省略する。

ＨＤＲゲイン処理部１９は、ＨＤＲビデオ／光変換部１０からディスプレイ光信号Ｆｄを入力し、予め設定されたゲイン値ｋ₁に基づいて、ディスプレイ光信号Ｆｄに対し肌レベルを考慮したゲイン処理を行い、ディスプレイ光信号Ｆｄｇを求める。そして、ＨＤＲゲイン処理部１９は、ディスプレイ光信号ＦｄｇをＨＤＲ光／三刺激値変換部１１に出力する。

ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１は、ＨＤＲゲイン処理部１９からディスプレイ光信号Ｆｄｇを入力し、前述した同様の処理を行う。

圧縮処理部２０は、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３から輝度Ｙ_HDRを入力し、輝度Ｙ_HDRに対し基準白レベルを考慮した圧縮処理を行い、輝度Ｙ_1stを求める。そして、圧縮処理部２０は、輝度Ｙ_1stに対しハイライトの色再現を考慮した圧縮処理を行い、輝度Ｙ_SDRを求め、輝度Ｙ_SDRをＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５に出力する。

ここで、基準白レベルを考慮した圧縮処理は、ＨＬＧディスプレイ輝度２００ｃｄ／ｍ²をＳＤＲディスプレイ輝度約８８ｃｄ／ｍ²〜１００ｃｄ／ｍ²の間に対応させるためのゲイン処理である。このゲイン処理は、ＨＬＧビデオ信号の基準白レベル７５％をＳＤＲビデオ信号の白レベル約９５％に対応させるためのゲイン処理に相当する。

また、ハイライトの色再現を考慮した圧縮処理は、ハイライトの白つぶれを抑制するための処理である。ＨＬＧ映像のハイライトにおいてクリップを生じると、ＳＤＲ映像では白飛びとして表現される。ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に変換すると、ダイナミックレンジの違いにより白飛びが顕著に表れることがある。ハイライトの色再現を考慮した圧縮処理は、これを防ぐために、例えばＨＬＧビデオ信号の１００％をＳＤＲビデオ信号の上限値である１０９％に対応させる。

以上のように、他の例の映像信号変換装置３によれば、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、ＨＤＲゲイン処理部１９及び圧縮処理部２０にて、人肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮した変換を実現することができる。

また、ＳＤＲクロマ処理部１６にて、ＳＤＲの色域体積外のクロマをその境界面に補正するためのクロマ補正を行い、ＳＤＲ映像で再現可能な色の再現範囲を超える信号が生成されることがないようにする。

これにより、図１に示した映像信号変換装置１と同様に、ＨＤＲ映像をＳＤＲ映像に階調変換する際に、ＳＤＲ映像における色の再現範囲内のＳＤＲビデオ信号を生成することができ、ハイライトの色相変化を軽減することが可能となる。

以上、本発明の実施形態及び他の例（第１例及び第２例）を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記本発明の実施形態及び他の例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

例えば、前記実施形態では、ＨＤＲクロマ処理部１２は、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、基準白レベル以上の色を無彩色または白色に近づけるためのクロマ補正を行うようにした。

これに対し、ＨＤＲクロマ処理部１２に代わるＨＤＲ彩度処理部は、三刺激値Ｘ_HDRＹ_HDRＺ_HDRの空間を他の色空間に変換し、基準白レベル以上の色を無彩色または白色に近づけるための彩度補正を行うようにしてもよい。他の色空間として、例えばＩＣ_TＣ_P（定輝度方式）空間が用いられる。要するに、本発明は、基準白レベル以上の色を無彩色または白色に近づけるためのクロマ補正に限定されるものではなく、クロマ以外の他の彩度を用いて補正を行う処理にも適用がある。

また、前記実施形態では、ＳＤＲクロマ処理部１６は、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRの空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、ＳＤＲの色域体積外のクロマをその境界面に補正するためのクロマ補正を行うようにした。

これに対し、ＳＤＲクロマ処理部１６に代わるＳＤＲ彩度処理部は、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRの空間を他の色空間に変換し、ＳＤＲの色域体積外の彩度をその境界面に補正するための彩度補正を行うようにしてもよい。他の色空間として、例えばＩＣ_TＣ_P空間が用いられる。要するに、本発明は、ＳＤＲの色域体積外のクロマをその境界面に補正するためのクロマ補正に限定されるものではなく、クロマ以外の他の彩度を用いて補正を行う処理にも適用がある。

この場合、ＳＤＲ彩度処理部は、色空間変換部３３、彩度補正部、及び色空間逆変換部３６を備える。彩度補正部は、クロマ補正部３４の代わりの構成部である。

他の色空間としてＩＣ_TＣ_P空間を用いる場合、色空間変換部３３は、三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRの空間をＩＣ_TＣ_P空間に変換し、輝度Ｉ、淡黄色彩度成分Ｃ_T及び赤緑色彩度成分Ｃ_Pを求める。

彩度補正部は、テーブルを用いて、ＳＤＲの色域体積外の彩度をその境界面に補正するための彩度補正を行い、彩度補正後の淡黄色彩度成分Ｃ_T,boundary及び赤緑色彩度成分Ｃ_P,boundaryを求める。色空間逆変換部３６は、輝度Ｉ、彩度補正後の淡黄色彩度成分Ｃ_T,boundary及び赤緑色彩度成分Ｃ_P,boundaryを用いて、ＩＣ_TＣ_P空間を三刺激値Ｘ_SDRＹ_SDRＺ_SDRの空間に変換する。

彩度補正部による処理は、図１４に示した処理における明度Ｌ^*の代わりに輝度Ｉを、色座標ａ^*，ｂ^*の代わりに淡黄色彩度成分Ｃ_T及び赤緑色彩度成分Ｃ_Pを用いて、彩度補正後の淡黄色彩度成分Ｃ_T,boundary及び赤緑色彩度成分Ｃ_P,boundaryを求める。この場合、ＳＤＲ映像の色域体積の境界面における彩度が定義されたテーブルが用いられる。テーブルは、明度Ｌ^*の代わりに輝度Ｉを、クロマＣ^*の代わりに彩度Ｃを用いて、輝度Ｉ、色相角ｈ_ab及び彩度Ｃから構成される。

尚、本発明の実施形態の映像信号変換装置１、及び他の例の映像信号変換装置２，３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１，２，３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に備えたＨＤＲビデオ／光変換部１０、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１、ＨＤＲクロマ処理部１２、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３、圧縮処理部１４、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５、ＳＤＲクロマ処理部１６、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７及びＳＤＲ光／ビデオ変換部１８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２に備えたＨＤＲビデオ／光変換部１０、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３、圧縮処理部１４、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５、ＳＤＲクロマ処理部１６、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７及びＳＤＲ光／ビデオ変換部１８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３に備えたＨＤＲビデオ／光変換部１０、ＨＤＲゲイン処理部１９、ＨＤＲ光／三刺激値変換部１１、ＨＤＲ三刺激値／色度変換部１３、圧縮処理部２０、ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部１５、ＳＤＲクロマ処理部１６、ＳＤＲ三刺激値／光変換部１７及びＳＤＲ光／ビデオ変換部１８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。

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。

本発明の映像信号変換装置及びプログラムは、例えばＨＬＧ映像及びＳＤＲ映像を同時に制作する一体化制作において、ダイナミックレンジを変換する技術として有用である。

１，２，３ 映像信号変換装置
１０ ＨＤＲビデオ／光変換部
１１ ＨＤＲ光／三刺激値変換部
１２ ＨＤＲクロマ処理部（ＨＤＲ彩度処理部）
１３ ＨＤＲ三刺激値／色度変換部
１４，２０ 圧縮処理部
１５ ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部
１６ ＳＤＲクロマ処理部（ＳＤＲ彩度処理部）
１７ ＳＤＲ三刺激値／光変換部
１８ ＳＤＲ光／ビデオ変換部
１９ ＨＤＲゲイン処理部
３０，３３ 色空間変換部
３１，３４ クロマ補正部
３２，３６ 色空間逆変換部
３５ テーブル

Claims (6)

1. ＨＤＲ（High Dynamic Range：ハイダイナミックレンジ）映像をＳＤＲ（Standard Dynamic Range：スタンダードダイナミックレンジ）映像に変換する映像信号変換装置において、
   前記ＨＤＲ映像のビデオ信号を、前記ＨＤＲ映像のＥＯＴＦ（Electro Optical Transfer Function：電気−光伝達関数）により第１ディスプレイ光信号に変換するＨＤＲビデオ／光変換部と、
   前記ＨＤＲビデオ／光変換部により変換された前記第１ディスプレイ光信号を、第１三刺激値に変換するＨＤＲ光／三刺激値変換部と、
   前記ＨＤＲ光／三刺激値変換部により変換された前記第１三刺激値を色度座標に変換するＨＤＲ三刺激値／色度変換部と、
   前記ＨＤＲ光／三刺激値変換部により変換された前記第１三刺激値のうちの輝度値を第１輝度値とし、所定のトーンマッピングカーブの関数によりダイナミックレンジを圧縮し、前記ＨＤＲ映像における前記第１輝度値から、前記ＳＤＲ映像における第２輝度値を求める圧縮処理部と、
   前記ＨＤＲ三刺激値／色度変換部により変換された前記色度座標を、前記圧縮処理部により求めた前記第２輝度値を含む第２三刺激値に変換するＳＤＲ輝度／三刺激値変換部と、
   前記ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部により変換された前記第２三刺激値の空間を所定の色空間に変換し、前記ＳＤＲ映像の色域体積における境界面の彩度が定義されたテーブルを用いて、前記色域体積内の彩度はそのままとし、前記色域体積外の彩度を前記境界面の彩度に補正する彩度補正を行い、彩度補正後の前記所定の色空間を第３三刺激値の空間に変換し、前記第３三刺激値を求めるＳＤＲ彩度処理部と、
   前記ＳＤＲ彩度処理部により求めた前記第３三刺激値を、第２ディスプレイ光信号に変換するＳＤＲ三刺激値／光変換部と、
   前記ＳＤＲ三刺激値／光変換部により変換された前記第２ディスプレイ光信号を、前記ＳＤＲ映像の前記ＥＯＴＦの逆関数により前記ＳＤＲ映像のビデオ信号に変換するＳＤＲ光／ビデオ変換部と、
   を備えたことを特徴とする映像信号変換装置。
2. 請求項１に記載の映像信号変換装置において、
   前記ＳＤＲ彩度処理部は、
   前記ＳＤＲ輝度／三刺激値変換部により変換された前記第２三刺激値の空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、明度及び色座標を求める色空間変換部と、
   前記色空間変換部により求めた前記色座標に基づいて、クロマ及び色相角を求め、前記ＳＤＲ映像の前記色域体積における境界面のクロマが定義された前記テーブルを用いて、前記色域体積内の前記クロマはそのままとし、前記色域体積外の前記クロマを前記境界面のクロマに補正するクロマ補正を行い、前記色相角を保持しながら、クロマ補正後の前記色座標を求めるクロマ補正部と、
   前記色空間変換部により求めた前記明度、及び前記クロマ補正部により求めたクロマ補正後の前記色座標による前記ＣＩＥＬＡＢ空間を、前記第３三刺激値の空間に変換し、前記第３三刺激値を求める色空間逆変換部と、
   を備えたことを特徴とする映像信号変換装置。
3. 請求項２に記載の映像信号変換装置において、
   前記テーブルには、前記明度及び前記色相角に対応して、前記境界面のクロマが定義クロマとして格納されており、
   前記ＳＤＲ彩度処理部に備えた前記クロマ補正部は、
   前記色空間変換部により求めた前記色座標に基づいて、前記クロマを補正前クロマとして求めると共に、前記色相角を求め、前記テーブルから、前記補正前クロマ及び前記色相角に最も近い４つの前記定義クロマを読み出し、４つの前記定義クロマを線形補間して境界クロマを求め、前記補正前クロマが前記境界クロマ以上である場合、前記境界クロマを補正後クロマに設定し、前記補正前クロマが前記境界クロマよりも小さい場合、前記補正前クロマを前記補正後クロマに設定し、前記色相角を保持しながら、前記補正後クロマからクロマ補正後の前記色座標を求める、ことを特徴とする映像信号変換装置。
4. 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ＨＤＲ光／三刺激値変換部により変換された前記第１三刺激値の空間を所定の色空間に変換し、基準白レベル以上の色が無彩色または白色に近づくように、色相角を保持しながら彩度を小さくする彩度補正を行い、彩度補正後の前記所定の色空間を、彩度補正後の第４三刺激値の空間に変換し、前記第４三刺激値を求めるＨＤＲ彩度処理部を備え、
   前記ＨＤＲ三刺激値／色度変換部は、
   前記ＨＤＲ彩度処理部により求めた前記第４三刺激値を前記色度座標に変換する、ことを特徴とする映像信号変換装置。
5. 請求項４に記載の映像信号変換装置において、
   前記ＨＤＲ彩度処理部は、
   前記ＨＤＲ光／三刺激値変換部により変換された前記第１三刺激値の空間をＣＩＥＬＡＢ空間に変換し、明度及び色座標を求める色空間変換部と、
   前記色空間変換部により求めた前記色座標に基づいて、補正前クロマ及び前記色相角を求め、基準白レベル以上の色が無彩色または白色に近づくように、前記色相角を保持しながら、前記補正前クロマを小さくしてクロマ補正後の前記色座標を求めるクロマ補正部と、
   前記色空間変換部により求めた前記明度、及び前記クロマ補正部により求めたクロマ補正後の前記色座標による前記ＣＩＥＬＡＢ空間を、前記第４三刺激値の空間に変換し、前記第４三刺激値を求める色空間逆変換部と、
   を備えたことを特徴とする映像信号変換装置。
6. コンピュータを、請求項１から５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。