JP4329838B2 - 画像信号処理装置、画像信号処理方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像信号処理装置、画像信号処理方法、およびプログラムに関し、特に、映画の撮影フィルムに基づいてxvYCC信号を生成する場合に用いて好適な画像信号処理装置、画像信号処理方法、およびプログラムに関する。

従来、テレビジョン受像機に代表される映像表示機器が取り扱い可能な画像信号は、赤、青、緑の３原色の信号（以下、RGB信号と称する）であったり、あるいは、RGB信号を基にして変換された、輝度信号とクロマ（色差）信号（以下、Y'PbPr信号と称する）からなるコンポーネント信号であったりした。

このように、従来の映像表示機器で取り扱われるRGB信号では、長年に亘って映像表示機器に採用されていたCRT(Cathode Ray Tube)の色度点を基にして定められた原色点が使用されている。換言すれば、RGB信号はCRTに表示する前提として規格化されている。したがって、RGB信号で表現可能な色空間はCRTの色再現範囲を覆うことができれば十分であった。

しかしながら、近年、CRTに代わる映像表示機器として、CRTの色再現範囲、およびRGB信号やコンポーネント信号で表現可能な色空間よりも広い色再現範囲を有するプラズマディスプレイや液晶ディスプレイなどが出現している。このような色再現範囲が広いプラズマディスプレイや液晶ディスプレイに対して従来のRGB信号やコンポーネント信号を入力した場合、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイなどの色再現範囲を十分に生かしきることができなかった。

そこで、上述した問題に対処するため、本出願人は既にRGB信号やコンポーネント信号よりも表現可能な色空間が広い画像信号を提案しており（例えば、特許文献１参照）、この画像信号は、新動画用拡張色空間国際規格xvYCC（IEC 61966-2-4）として制定されている。以下、当該規格の画像信号をxvYCC信号と称する。

このxvYCC信号の規格化に伴い、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイなどでもxvYCC信号に対応できるように映像の広色域化が推進されており、実際、xvYCC信号に対応していることを謳うテレビジョン受像機（以下、x.v.Color準拠のテレビジョン受像機と称する）が普及し始めている。

特開２００６−３３５７５号公報

上述したように、x.v.Color準拠のテレビジョン受像機の出現に代表されるハードウェア側の広色域化は進んでいるが、ソフトウェア側、すなわち、画像信号に着目すると、xvYCC信号は規格化されたものの依然として、xvYCC信号を用いた映像コンテンツはその数が極めて少ないという現実がある。

そこで、xvYCC信号を用いた映像コンテンツを増やすため、その素材として映画フィルムが注目されている。映画フィルムは、従来のRGB信号やコンポーネント信号の色再現範囲を超える広い色再現範囲が広く、xvYCC信号よりも色再現範囲が狭いので、映画フィルムが元々有していた色再現範囲を圧縮することなく、映画フィルムを基にしてxvYCC信号を生成することが考えられる。

なお、従来でも、映画フィルムを基にしてRGB信号などを変換する技術が存在するが、当該技術では、色再現範囲がより狭まる方向に変換を行っているので、変換後のRGB信号は映画フィルムが元々有していた色空間を十分に再現することができなかった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、映画フィルムを素材としてその色再現範囲を狭めることなくxvYCC信号に変換できるようにするものである。

本発明の一側面である画像信号処理装置は、撮影フィルムを素材としてxvYCC信号に変換する画像信号処理装置において、前記撮影フィルムに基づくプリントフィルム濃度データを取得する取得手段と、前記プリントフィルム濃度データおよび予め仮定されているプリントフィルムの分光濃度特性に基づいて、前記プリントフィルムの分光特性データを算出する算出手段と、前記分光特性データ、並びに、予め仮定されている映写光源の分光分布およびスクリーンの分光反射率に基づいて、前記スクリーンにおける映像の分光データを生成する生成手段と、前記分光データに対応するXYZ三刺激値を演算する演算手段と、前記XYZ三刺激値をxvYCC信号に変換する変換手段とを含む。

本発明の一側面である画像信号処理装置は、前記xvYCC信号を記録する記録手段をさらに含むことができる。

前記記録手段は、前記XYZ三刺激値も記録するようにすることができる。

前記変換手段は、前記XYZ三刺激値を３原色信号にも変換し、前記記録手段は、前記３原色信号も記録するようにすることができる。

前記取得手段は、ネガティブフィルムである前記撮影フィルムをスキャニングによりデジタルデータであるシネオンデータに変換し、前記シネオンデータをネガティブフィルム色素濃度データに変換し、前記ネガティブフィルム色素濃度データを前記プリントフィルム濃度データに変換することにより前記プリントフィルム濃度データを取得するようにすることができる。

本発明の一側面である画像信号処理方法は、撮影フィルムを素材としてxvYCC信号に変換する画像信号処理装置の画像信号処理方法において、前記撮影フィルムに基づくプリントフィルム濃度データを取得し、前記プリントフィルム濃度データおよび予め仮定されているプリントフィルムの分光濃度特性に基づいて、前記プリントフィルムの分光特性データを算出し、前記分光特性データ、並びに、予め仮定されている映写光源の分光分布およびスクリーンの分光反射率に基づいて、前記スクリーンにおける映像の分光データを生成し、前記分光データに対応するXYZ三刺激値を演算し、前記XYZ三刺激値をxvYCC信号に変換するステップを含む。

本発明の一側面であるプログラムは、撮影フィルムを素材としてxvYCC信号に変換するコンピュータの制御用のプログラムであって、前記撮影フィルムに基づくプリントフィルム濃度データを取得し、前記プリントフィルム濃度データおよび予め仮定されているプリントフィルムの分光濃度特性に基づいて、前記プリントフィルムの分光特性データを算出し、前記分光特性データ、並びに、予め仮定されている映写光源の分光分布およびスクリーンの分光反射率に基づいて、前記スクリーンにおける映像の分光データを生成し、前記分光データに対応するXYZ三刺激値を演算し、前記XYZ三刺激値をxvYCC信号に変換するステップを含む処理をコンピュータに実行させる。

本発明の一側面においては、撮影フィルムに基づくプリントフィルム濃度データが取得され、プリントフィルム濃度データおよび予め仮定されているプリントフィルムの分光濃度特性に基づいて、プリントフィルムの分光特性データが算出され、分光特性データ、並びに、予め仮定されている映写光源の分光分布およびスクリーンの分光反射率に基づいて、スクリーンにおける映像の分光データが生成され、分光データに対応するXYZ三刺激値が演算されてxvYCC信号に変換される。

本発明の一側面によれば、映画フィルムを素材として画像信号を生成することができる。

また、本発明の一側面によれば、映画フィルムを素材として、その色再現範囲を狭めることなくxvYCC信号に変換することが可能となる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態である画像信号処理装置の構成例を示している。この画像信号処理装置１０は、素材として入力される映画の撮影フィルム（以下、ネガフィルム(negative film)と称する）が映画館のスクリーンに投影されるまでの過程をシミュレートしてxvYCC信号を生成し、生成したxvYCC信号を記録媒体に記録するものである。

したがって、画像信号処理装置１０で生成されたxvYCC信号の映像をx.v.Color準拠のテレビジョン受像機に表示させれば、その画面を見る視聴者は、映画館のスクリーンに投影された映像と同様の色再現範囲を視認することができる。

画像信号処理装置１０は、ネガフィルムをスキャニングしてデジタルデータであるシネオンデータを生成するフィルムスキャニング部２１、シネオンデータをネガフィルム色素濃度データに変換する第１変換部２２、ネガフィルム色素濃度データをプリントフィルム濃度データに変換する第２変換部２３、プリントフィルム濃度データに基づいてプリントフィルムの分光特性データを算出する分光特性算出部２４、分光特性データに基づいてスクリーンに投影されたときの分光データを演算する分光データ演算部２５、分光データに基づいてXYZ三刺激値を演算するXYZ三刺激値演算部２６、XYZ三刺激値をxvYCC信号に変換する第３変換部２７、およびxvYCC信号を記録媒体に記録する記録部２８から構成される。

フィルムスキャニング部２１は、ネガフィルムの濃度を光学的に測定し、ネガフィルムのシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）の各色素濃度を次式（１）に示すように、０から２．２まで０．０２刻みの値で表現される１０ビットのデジタルデータから成るシネオンデータを生成する。ここで、シネオンデータとは、実際に撮影した映像にコンピュータグラフィックなどを合成したり、所定の画像処理を施したりするために得るデジタルデータである。
Printing Density = 0.002*CV
Where CV=code value(10bit 0 to 1023)
LAD 445(10bit) Laboratory Aim Density
Middle: 470(10bit) 18%gray
Shadows :95(10bit)2%black
Highlights:685(10bit)90%white
（１）

なお、フィルムスキャニング部２１には、一般的なフィルムスキャナ（例えばトムソン社製 Grass ValleyTM Spirit 4K high-performance film scanner）を用いることができる。

第１変換部２２は、フィルムスキャニング部２１から入力されるシネオンデータを、次式（２）を用いてネガフィルム色素濃度データに変換する。
VIDEO＞０．０８１の場合
Linear＝［（VIDEO＋0.099）／1.099］＾（1/0.45）
VIDEO＜０．０８１の場合
Linear＝VIDEO／４．５
Log＝（685/1023）＋（300/1023）・log₁₀［（Linear＋0.0109）／1.0109］
（２）

第２変換部２３は、図２に示すネガフィルムのRGB濃度、プリントフィルムのYCM濃度、および露光タイミングの関係に基づいて、第１変換部２２から入力されるネガフィルム色素濃度データをプリントフィルム濃度データに変換する。この変換は、撮影されたネガフィルムを映画館で映写機にかけるプリントフィルム（ポジフィルム(positive film)）に焼き付ける行程を焼付け光量も含めて模したものであり、スクリーンに投影される映像の階調再現に大きく影響する行程である。

なお、図２においては、プリントフィルムのマゼンダＭ、シアンＣ、イエロＹは、それぞれネガフィルムの赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂに１対１で対応しているので、ネガフィルムの赤Ｒの濃度はプリントフィルムのマゼンダＭの濃度に変換でき、ネガフィルムの緑Ｇの濃度はプリントフィルムのシアンＣの濃度に変換でき、ネガフィルムの緑Ｂの濃度はプリントフィルムのイエロＹの濃度に変換できる。

また、露出タイミングは、グレーの部分のホワイトバランスと濃度が適切になるように調節される。

なお、図２に示されたネガフィルムのRGB濃度とプリントフィルムのYCM濃度との関係は、フィルム会社などが開示している一般的なポジフィルムの感光特性に基づいて予め作成する。だたし、実際のポジフィルムの感光特性は、シアン、マゼンタ、イエロの各色で階調が若干異なるが、図２の例では、プリントフィルムのシアン、マゼンタ、イエロの各色の感光特性は同一としている。

分光特性算出部２４は、フィルム会社などが開示している図３に示すような一般的なポジフィルムのシアン、マゼンタ、イエロの各色の分光濃度特性と、第２変換部２３から入力されるプリントフィルム濃度データに基づいて、プリントフィルムの分光特性データを算出する。

分光データ演算部２５は、プリントフィルムを映写機によってスクリーンに投影した状態を模した行程であり、予め仮定されている映写光源の分光分布と、分光特性算出部２４から入力されるプリントフィルムの分光特性データに基づいて、投影像の分光データを演算する。なお、仮定する映写光源としては、D55光源、キセノン光源、メタルハライドランプなどが挙げられる。まお、この行程で、スクリーンによる分光反射率を仮定し、投影像の分光データの演算に加味してもよい。

XYZ三刺激値演算部２６は、日本工業規格(JIS:Japanese Industrial Standards)で規定されている変換式を用い、分光データ演算部２５から入力される投影像の分光データに基づいてXYZ三刺激値を演算する。また、白色点の座標を各輝度に応じて補正する。さらに、光源の白色点のXYZ三刺激値も演算する。

第３変換部２７は、新動画用拡張色空間国際規格xvYCC（IEC 61966-2-4）で規定されている変換式を用い、XYZ三刺激値演算部２６から入力されるXYZ三刺激値に基づいてxvYCC信号を生成する。なお、分光データ演算部２５で仮定された映写光源の白色点が、新動画用拡張色空間国際規格xvYCC（IEC 61966-2-4）で基準とされるD65光源の白色点と異なる場合にはその補正も行う。また、XYZ三刺激値に基づいてRGB信号を生成するようにしてもよい。

記録部２８は、第３変換部２７から入力されるxvYCC信号を記録媒体に記録する。なお、XYZ三刺激値演算部２６で演算されたXYZ三刺激値を記録媒体に記録したり、第３変換部２７でXYZ三刺激値に基づいて生成されたRGB信号を記録媒体に記録するようにしてもよい。

次に、画像信号処理装置１０の動作（以下、スクリーン投影模擬変換処理と称する）について、図４のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ１において、フィルムスキャニング部２１は、素材として入力されたネガフィルムをスキャニングしてシネオンデータを生成し、生成したシネオンデータを第１変換部２２に出力する。

ステップＳ２において、第１変換部２２は、フィルムスキャニング部２１から入力されたシネオンデータをネガフィルム色素濃度データに変換し、得られたネガフィルム色素濃度データを第２変換部２３に出力する。

ステップＳ３において、第２変換部２３は、第１変換部２２から入力されたネガフィルム色素濃度データをプリントフィルム濃度データに変換する。この変換に際して、露出タイミングも調整する。そして、得られたプリントフィルム濃度データを分光特性算出部２４に出力する。

ステップＳ４において、分光特性算出部２４は、第２変換部２３から入力されたプリントフィルム濃度データと一般的なポジフィルムの分光特性に基づいて、プリントフィルムの分光特性データを算出し、得られたプリントフィルムの分光特性データを分光データ演算部２５に出力する。

ステップＳ５において、分光データ演算部２５は、予め仮定されている映写光源の分光分布と、分光特性算出部２４から入力されたプリントフィルムの分光特性データに基づいて投影像の分光データを演算し、得られた投影像の分光データをXYZ三刺激値演算部２６に出力する。

ステップＳ６において、XYZ三刺激値演算部２６は、分光データ演算部２５から入力された投影像の分光データに基づいてXYZ三刺激値を演算し、得られたXYZ三刺激値を第３変換部２７に出力する。

ステップＳ７において、第３変換部２７は、XYZ三刺激値演算部２６から入力されたXYZ三刺激値に基づいてxvYCC信号を生成する。以上ステップＳ１乃至Ｓ７を経て生成されたxvYCC信号は、記録部２８によって記録媒体に記録される。以上で、画像信号処理装置１０によるスクリーン投影模擬変換処理の説明を終了する。

以上に説明したスクリーン投影模擬変換処理によれば、撮影したネガフィルムをポジフィルムに焼き付けてプリントフィルムを生成し、プリントフィルムをスクリーンに投影するまでの行程をシミュレートしているので、映画フィルムを素材としてその色再現範囲を狭めることなくxvYCC信号を生成できる。そして、生成されたxvYCC信号をx.v.Color準拠のテレビジョン受像機に供給すれば、映画館でスクリーンに投影される映像の階調や色空間が忠実に再現された映像を画面上に表示することが可能となる。

ところで、上述した一連の処理は、図１のように構成されるハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

パーソナルコンピュータでは、CPUが、例えばハードディスクにインストールされているプログラムをRAMにロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した画像信号処理装置の構成例を示すブロック図である。 ネガフィルムのRGB濃度、プリントフィルムのYCM濃度、および露光タイミングの関係を示す図である。 ポジフィルムのシアン、マゼンタ、イエロの各色の分光特性を示す図である。 スクリーン投影模擬変換処理を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像信号処理装置， ２１ フィルムスキャニング部， ２２ 第１変換部， ２３ 第２変換部， ２４ 分光特性算出部， ２５ 分光データ演算部， ２６ XYZ三刺激値演算部， ２７ 第３変換部， ２８ 記録部

Claims (7)

1. 撮影フィルムを素材としてxvYCC信号に変換する画像信号処理装置において、
   前記撮影フィルムに基づくプリントフィルム濃度データを取得する取得手段と、
   前記プリントフィルム濃度データおよび予め仮定されているプリントフィルムの分光濃度特性に基づいて、前記プリントフィルムの分光特性データを算出する算出手段と、
   前記分光特性データ、並びに、予め仮定されている映写光源の分光分布およびスクリーンの分光反射率に基づいて、前記スクリーンにおける映像の分光データを生成する生成手段と、
   前記分光データに対応するXYZ三刺激値を演算する演算手段と、
   前記XYZ三刺激値をxvYCC信号に変換する変換手段と
   を含む画像信号処理装置。
2. 前記xvYCC信号を記録する記録手段を
   さらに含む請求項１に記載の画像信号処理装置。
3. 前記記録手段は、前記XYZ三刺激値も記録する
   請求項１に記載の画像信号処理装置。
4. 前記変換手段は、前記XYZ三刺激値を３原色信号にも変換し、
   前記記録手段は、前記３原色信号も記録する
   請求項１に記載の画像信号処理装置。
5. 前記取得手段は、ネガティブフィルムである前記撮影フィルムをスキャニングによりデジタルデータであるシネオンデータに変換し、前記シネオンデータをネガティブフィルム色素濃度データに変換し、前記ネガティブフィルム色素濃度データを前記プリントフィルム濃度データに変換することにより前記プリントフィルム濃度データを取得する
   請求項１に記載の画像信号処理装置。
6. 撮影フィルムを素材としてxvYCC信号に変換する画像信号処理装置の画像信号処理方法において、
   前記撮影フィルムに基づくプリントフィルム濃度データを取得し、
   前記プリントフィルム濃度データおよび予め仮定されているプリントフィルムの分光濃度特性に基づいて、前記プリントフィルムの分光特性データを算出し、
   前記分光特性データ、並びに、予め仮定されている映写光源の分光分布およびスクリーンの分光反射率に基づいて、前記スクリーンにおける映像の分光データを生成し、
   前記分光データに対応するXYZ三刺激値を演算し、
   前記XYZ三刺激値をxvYCC信号に変換する
   ステップを含む画像信号処理方法。
7. 撮影フィルムを素材としてxvYCC信号に変換するコンピュータの制御用のプログラムであって、
   前記撮影フィルムに基づくプリントフィルム濃度データを取得し、
   前記プリントフィルム濃度データおよび予め仮定されているプリントフィルムの分光濃度特性に基づいて、前記プリントフィルムの分光特性データを算出し、
   前記分光特性データ、並びに、予め仮定されている映写光源の分光分布およびスクリーンの分光反射率に基づいて、前記スクリーンにおける映像の分光データを生成し、
   前記分光データに対応するXYZ三刺激値を演算し、
   前記XYZ三刺激値をxvYCC信号に変換する
   ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。

Images