JP5314029B2 - 色信号変換装置及び色信号変換方法 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ、ディスプレイを含む信号処理システムに関するものであり、特に広い色域を扱う画像・映像を処理・保存・伝送する色信号変換装置、映像表示装置、色信号変換方法、映像表示方法及び画像データに関する。

ディスプレイデバイスは、近年の急速な進歩により表現できる色の範囲（以降、色域と呼ぶ）を広げ鮮やかな色が表示できるようになってきた。

現在民生の映像機器の色表現としては、デジタル放送（ＨＤＴＶ）ではＩＴＵの国際規格ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９（以降、ＢＴ．７０９と呼ぶ）で定められたものが使われている。したがって民生機器で表現できる色域は、この規格で扱える色の範囲（以降、ＢＴ．７０９色域と呼ぶ）に限定されていた。そのため、たとえ広い色域を表示できるディスプレイデバイスを開発しても、その広色域を活かして鮮やかな色を忠実に再現できるという本来の使い方ができず、広がった色域は画像の彩度を上げて鮮やかに見せる所謂絵作りの一部としての利用にとどまっている。

本当にディスプレイデバイスの広色域を活かすためにはディスプレイデバイスの改良だけでは不十分であり、撮像から記録・伝送、表示まで、統一された広色域色表現で行うことが必要であり、カメラからコンテンツ作成（オーサリング）、映像フォーマット、蓄積メディアフォーマット、インターフェース等の改良が同時に進まなければならない。

映像規格は、画素の色をＲ、Ｇ、Ｂの原色（以降、プライマリと呼ぶ）で色を表現し、これを輝度・色差形式（以降、ＹＣＣ形式と呼ぶ）に変換して扱っている。

広い色域を伝えるには、映像規格で定義するＲ、Ｇ、Ｂのプライマリをより広い色域が表現できる鮮やかなものに変更すれば可能である。

しかし映像規格自体の変更は、過去との互換性の観点で困難である。たとえば、ＢＴ．７０９より広い色域を与える３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を、新たなプライマリとして追加した場合、ＢＴ．７０９プライマリと、広色域な新プライマリとを識別できる新しいディスプレイデバイスであれば、どちらの色も正しく再現できる。しかし、ＢＴ．７０９のみを前提にしている従来ディスプレイデバイスでは正しく再現できない。広色域のプライマリで表現された色をＢＴ．７０９として再現すると、彩度の低い褪せた色として再現されてしまう。このように、映像規格自体の変更においては、下位互換性を有さない。

この課題に対して、ＢＴ．７０９との互換性を有する広色域色表現としてｘｖＹＣＣがＩＥＣ６１９６６−２−４で規格化された。このｘｖＹＣＣは、プライマリをＢＴ．７０９から変更せず、ＢＴ．７０９に対して主に以下の２点の拡張を行うことにより広色域化を行っている。

一つめは、Ｒ、Ｇ、ＢからＹＣＣへ変換した際の８ｂｉｔで表されるＹＣＣのほぼ全数値範囲をとることを認め明記したことである。これは、Ｒ、Ｇ、Ｂ表現では、従来の０〜１の範囲でなく、０以下と１以上の値をとることも認めたことになり、色表現範囲を広げることができる。二つめは、色差の取り得る値の範囲を、ＢＴ．７０９では使用されない範囲も使用するように拡張したことである。つまり、色差の取り得る８ｂｉｔで表された範囲を、１６〜２４０から１〜２５４に拡張したことにより、広色域化をさらに行っている。

ｘｖＹＣＣは、プライマリを変えていないため、ＢＴ．７０９の色域の範囲の色、すなわちＲ、Ｇ、Ｂが０〜１の範囲の色に対して、ＢＴ．７０９と完全な互換性を有するという特長を持つ。この下位互換性を有した上で、色域がマンセルカラーカスケード色票のカバー率１００％になることを実現している（例えば、特許文献１参照）。

図１９は、従来の映像信号における色表現を説明する図であり、ＢＴ．７０９とｘｖＹＣＣの関係を表している。縦軸は輝度（Ｙ）、横軸は色差（Ｃｂ、Ｃｒ）を表しており、上ほど明るく、左右に広がるほど鮮やかな色を表現する。また、説明を容易にするため、本来３次元のものを２次元で表現している。したがって、図中の二つの矢印はプライマリを表しているが、Ｒ、Ｇ、Ｂの三つのプライマリのうちのいずれか二つを意味している。

ＢＴ．７０９プライマリ９０５、９０６は、ＢＴ．７０９規格のプライマリを表している。これら二つのプライマリで構成される平行四辺形状のＢＴ．７０９色域９０１は、これらのプライマリがそれぞれ０〜１の間の値を取るときに表現できる範囲であり、ＢＴ．７０９規格で表現できる色域を表す。上記ＢＴ．７０９色域９０１を囲む長方形状のＢＴ．７０９領域９０２は、輝度・色差による色表現に変換したとき、輝度・色差信号がとる値の範囲を示している。この図から明らかなように、ＢＴ．７０９規格が扱う色は、輝度・色差信号では全ての値をとるわけではなく、ＢＴ．７０９色域９０１の外側は使用されていない。

また、ＢＴ．７０９規格での信号は８ｂｉｔであり、その値の物理表現は、輝度では論理値の０〜１が物理値の１６〜２３５と定められており、色差（Ｃｂ、Ｃｒ）では、論理値の−０．５〜＋０．５が８ｂｉｔの物理値での１６〜２４０と定められている。したがって、輝度・色差とも８ｂｉｔの数値の全範囲を使用していない。

ここで、プライマリの色度と強度（この図では二つの矢印の傾きと長さ）はそのままで、輝度・色差表現におけるＢＴ．７０９領域９０２の全範囲（ＢＴ．７０９色域９０１の外側も許容する）の色表現の使用を認めることを考える。そうすると、暗くて鮮やかな色（ＢＴ．７０９領域９０２内の斜線部のうち下の三角領域）や、明るくて鮮やかな色（ＢＴ．７０９領域９０２内の斜線部のうち上の三角領域）へ色域が広がる。ここで拡張されたＢＴ．７０９領域９０２の色域をＲ、Ｇ、Ｂのプライマリにより原色で表現するためには、下の三角領域では、Ｒ、Ｇ、Ｂのプライマリの内一つまたは二つが論理値で負の値をとり、上の三角領域では、Ｒ、Ｇ、Ｂのプライマリの内一つまたは二つが論理値で１以上の値をとる必要があり、Ｒ、Ｇ、Ｂのプライマリは、負から１以上までの範囲を扱えねばならない。

ｘｖＹＣＣは、上記方式によりＢＴ．７０９のプライマリを変更しない代わりに、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の扱う値の範囲を負から１以上まで広げ、輝度・色差表現した際のＢＴ．７０９領域９０２の全域の使用を許容することにより、ＢＴ．７０９よりも表現できる色域を広げている。実際のｘｖＹＣＣでは、上記ＢＴ．７０９領域９０２に加えて、ＢＴ．７０９では使用されていなかったｘｖＹＣＣで表現可能なｘｖＹＣＣ領域９０３の範囲（８ｂｉｔで表現される色差の物理値のほぼ全域である１〜２５４）も使用することにしている。このため、色差の論理値は、約−０．５７〜＋０．５６まで広がっている。（（２５４−１２８）／（２４０−１２８）×０．５＝０．５６、（１２８−１）／（１２８−１６）×（−０．５）＝−０．５７）

前述のように、ｘｖＹＣＣは、ＢＴ．７０９からプライマリが変更されていないため、ＢＴ．７０９の色域、即ち、ＢＴ．７０９が定義しているＲ、Ｇ、Ｂが０〜１の範囲については、ＢＴ．７０９と互換性を有し、かつ、ＢＴ．７０９と比べてかなり広い色域が表現できるものであり、多くのＡＶ機器で使用されつつある。

特開２００６−３３５７５号公報

実際に広い色域を持ち、その広い色域が活かせるコンテンツとして映画（シネマ）がある。シネマは、今まで銀塩フィルムが用いられてきた長い歴史がある。この銀塩フィルムは、減法混色による発色であるため、ディスプレイデバイスとは色域が異なる。主に、暗い色の色域が広く、暗くて鮮やかな赤（深紅）などを得意としている。シネマも、デジタル化されてきているが、この色域を再現することは制作者の意図を表現する上で重要であるため、デジタルシネマ上映用のプロジェクタは、銀塩フィルムをカバーすることを目指した広いプライマリが採用されている。その中で広く用いられているのが、デジタルシネマ規格であるＤＣＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｉｎｅｍａ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅｓ）のミニマム規格（以降ＤＣＩと呼ぶ）と呼ばれるものである。

ＤＣＩの表現できる色域は、民生用のテレビなどと比較すると大変広いものである。しかし、最近のディスプレイデバイスの進歩により、民生用でありながら、ＤＣＩに近いプライマリを持つ広色域ディスプレイデバイスが登場している。そのようなディスプレイデバイスを用いると、家庭でデジタルシネマの色を忠実に再現できる可能性がある。

しかし、民生用で使える広色域の映像フォーマットとしては上記ｘｖＹＣＣのみである。広い色域が表現できるｘｖＹＣＣであるが、さすがにＤＣＩの色域全体をカバーすることはできず、一部の鮮やかな色が表現できないため、デジタルシネマの色をそのまま家庭で再現することはできないことになる。

図２０は、図１９に示された従来の色表現を説明する図に、ＤＣＩミニマム規格のプライマリにより表現される色域を追記したものである。ＤＣＩプライマリ９０７、９０８は、ＤＣＩミニマム規格のプライマリであり、ＤＣＩで表現できる色域は、これらのプライマリが論理値で０〜１の間で表現できる範囲である平行四辺形のＤＣＩ色域９０９である。

この図で表現されているように、ＤＣＩ色域９０９は、ｘｖＹＣＣで表現可能な範囲であるｘｖＹＣＣ領域９０３を超えている色（ＤＣＩ色域９０９中のもっとも鮮やかな部分であり、同図の斜線で示される部分）が存在する。これらの色は、ｘｖＹＣＣでは表現できないため、従来のディスプレイデバイスに表現することができない。これらの色は、実際にはクリップされてしまうか、色よりも階調性を重視してクリップを避ける絵作りが行われることもある。

ここで、ＤＣＩ色域９０９を伝送するのは、たとえばＤＣＩプライマリ９０７、９０８を用いた映像フォーマットを新たに規格化すれば可能である。しかし、プライマリを変えた映像フォーマットは、従来のＢＴ．７０９との下位互換性を有さないため、民生市場では市場に受け入れられることは難しい。具体的には、ＤＣＩプライマリ９０７、９０８に対応しない従来のディスプレイデバイスに表示すると、低彩度のくすんだ色で表示されるため、民生機として実現は困難である。

本発明は、上記課題に鑑みて、ＤＣＩ色域に対応し、かつｘｖＹＣＣとＢＴ．７０９との下位互換性を有する色信号変換装置、映像表示装置、色信号変換方法、映像表示方法及び画像データを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る色信号変換装置は、第１の色域で表現される第１の色信号を変換する色信号変換装置であって、前記第１の色信号を、所定の規格の原色点で定められる所定の色域よりも広くかつ前記所定の規格の原色点を有する第２の色域で表現される第２の色信号に変換する原色変換部と、前記第２の色信号を、ガンマ特性に応じて変換するガンマ変換部と、前記ガンマ変換部によって変換された前記第２の色信号を、輝度信号と色差信号とに変換する輝度色差変換部と、前記色差信号がとり得る数値範囲のうち、前記第２の色域で表現可能な数値範囲外の色差信号が、前記所定の色域よりも広くかつ前記第２の色域よりも狭い色域を有する色差信号になるように、変換係数に基づいて、前記色差信号を変換する色差信号変換部と、前記色差信号変換部によって変換された前記色差信号と、前記輝度色差変換部によって変換された前記輝度信号とを出力信号として出力する出力部とを備える。

ここで、第１の色域は、入力される画像の有する色域であり、例えば、ＤＣＩの色域、又はＤＣＩの色域よりも広い色域である。つまり、第１の色域は、例えば、ＤＣＩのプライマリを有する色域である。また、所定の色域は、例えば、ＢＴ．７０９の色域であり、第２の色域は、例えば、ｘｖＹＣＣの色域である。つまり、これによれば、ＤＣＩの色域又は、ＤＣＩの色域よりも広い色域にあるｘｖＹＣＣの色域で表現不可能な色差信号を、ｘｖＹＣＣの色域で表現可能な色差信号に変換する。これにより、輝度信号を変更することなく、色差信号のみ変換することで、ＤＣＩ色域に対応可能であり、かつｘｖＹＣＣとＢＴ．７０９との下位互換性を有するようにすることができる。

また、好ましくは、前記色差信号変換部は、前記色差信号の色差を示す値に前記変換係数を乗じることで、前記色差信号を変換する。

これによれば、色差に変換係数を乗じることで色差信号が変換されるので、クリップとは異なる連続的な階調を有する色差信号に変換することができる。

また、前記色差信号変換部は、前記色差信号に含まれるＣｒ信号とＣｂ信号とを、それぞれ異なる変換係数を用いて変換してもよい。また、前記色差信号変換部は、前記Ｃｒ信号がとり得る数値範囲のうち、前記第２の色信号が取り得るＣｒ信号の正及び負の数値範囲外のＣｒ信号である正Ｃｒ信号及び負Ｃｒ信号を、それぞれ異なる変換係数を用いて変換してもよい。さらに、前記色差信号変換部は、前記Ｃｂ信号がとり得る数値範囲のうち、前記第２の色信号が取り得るＣｂ信号の正及び負の数値範囲外のＣｂ信号である正Ｃｂ信号及び負Ｃｂ信号を、それぞれ異なる変換係数を用いて変換してもよい。

これによれば、Ｃｒ信号の正側及び負側とＣｂ信号の正側及び負側との色差信号の特性に合った変換係数を用いて、それぞれ変換することができる。

また、前記色差信号変換部は、前記所定の色域の色差信号がとり得る数値範囲の第１の端点と、前記第２の色域の色差信号がとり得る数値範囲の第２の端点との間の任意の２点に応じて設定される前記変換係数に基づいて、前記色差信号を変換してもよい。さらに、好ましくは、前記色差信号変換部は、前記第１の端点と前記第２の端点に応じて設定される前記変換係数に基づいて、前記色差信号を変換する。

これによれば、色差信号を、第１の端点と第２の端点との間の任意の２点を結ぶ線形に変換することで、簡易的な計算により変換することができる。

また、さらに、前記第１の色域を判定する色域判定部と、前記色域判定部が判定した結果に基づいて、前記変換係数を決定する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１の色域の変化に応じて、前記変換係数を変化させることにしてもよい。また、さらに、前記第１の色域を判定する色域判定部と、前記色域判定部が判定した結果に基づいて、前記色差信号を変換するか否かを判断する制御部と、前記色差信号変換部が前記色差信号を変換したか否かを示す情報であるフラグを生成する付加情報生成部とを備え、前記制御部が前記色差信号を変換すると判断した場合に、前記色差信号変換部は前記色差信号を変換するとともに、前記付加情報生成部は前記フラグを生成することにしてもよい。

これによれば、決定された変換係数と生成されたフラグとに基づいて、色差信号を変換することができる。

また、前記出力部は、さらに、前記変換係数を示す情報を出力してもよい。そして、前記出力部は、前記出力信号を動画像ストリームに他の情報と多重化する際、前記変換係数を示す情報を前記動画像ストリームのヘッダーに格納して出力することにしてもよい。また、前記出力部は、前記出力信号を動画像ストリームに他の情報と多重化し、記録媒体に書き込む場合、前記変換係数を示す情報を前記記録媒体の管理情報内に格納して出力することにしてもよい。また、前記出力部は、前記出力信号を動画像ストリームに他の情報と多重化し、外部の通信路に対し送信する場合、前記変換係数を示す情報を、前記通信路のプロトコルを用いて送信することで出力することにしてもよい。

これによれば、変換係数を様々な方式により、出力することができる。

また、前記出力部は、さらに、前記色差信号変換部が前記色差信号を変換したか否かを示す情報であるフラグを出力してもよい。そして、前記出力部は、前記出力信号を動画像ストリームに他の情報と多重化する際、前記フラグを前記動画像ストリームのヘッダーに格納して出力することにしてもよい。また、前記出力部は、前記出力信号を動画像ストリームに他の情報と多重化し、記録媒体に書き込む場合、前記フラグを前記記録媒体の管理情報内に格納して出力することにしてもよい。また、前記出力部は、前記出力信号を動画像ストリームに他の情報と多重化し、外部の通信路に対し送信する場合、前記フラグを、前記通信路のプロトコルを用いて送信することで出力することにしてもよい。

これによれば、フラグを様々な方式により、出力することができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る映像表示装置は、色信号の輝度信号と色差信号とを変換し、ディスプレイデバイスに映像を表示する映像表示装置であって、輝度信号と色差信号とを受信する入力部と、前記受信された色差信号のうち、第１の色域よりも広く、第２の色域よりも狭い色域を有する色差信号を、所定の比率で伸張する色域伸張部と、前記伸張された色差信号と、前記受信された輝度信号とを色信号に変換する逆輝度色差変換部と、前記逆輝度色差変換部によって変換された色信号を、逆ガンマ特性に応じて変換する逆ガンマ変換部と、前記逆ガンマ変換部によって変換された色信号を、前記ディスプレイデバイスに表示可能な色信号に変換する色信号変換部と、前記色信号変換部によって変換された色信号に基づいて、前記ディスプレイデバイスに映像を表示する表示部とを備える。

これによれば、圧縮された色差信号を伸張して、ディスプレイデバイスに映像を表示することができる。ここで、第１の色域は、例えば、ＢＴ．７０９の色域であり、第２の色域は、ｘｖＹＣＣの色域である。つまり、例えば、ＤＣＩ色域にあるＢＴ．７０９色域外の色差信号が、ｘｖＹＣＣで表現可能な色域の色差信号に圧縮されている場合、この圧縮された色差信号を、ＤＣＩ色域に伸張することで、ＤＣＩ色域を表示可能なディスプレイデバイスに映像を表示することができる。

また、前記入力部は、さらに、前記受信された色差信号が変換されていることを示す情報であるフラグを受信し、前記色域伸張部は、前記入力部が前記フラグを受信した場合にのみ、前記色差信号を伸張することにしてもよい。また、前記入力部は、さらに、前記所定の比率を示す変換係数を示す情報を受信し、前記色域伸張部は、前記変換係数に基づいて、前記色差信号を伸張することにしてもよい。

これによれば、入力部が受信したフラグ及び変換係数によって、色差信号を伸張することができる。

また、前記入力部は、動画像ストリームのヘッダーに格納された前記フラグを受信することにしてもよい。また、前記入力部は、外部の通信路のプロトコルを用いて送信された前記フラグを受信することにしてもよい。

これによれば、フラグを様々な方式により、受信することができる。

また、前記色域伸張部は、前記受信された色差信号に含まれるＣｒ信号とＣｂ信号とを、それぞれ異なる比率を用いて伸張することにしてもよい。また、前記色域伸張部は、前記Ｃｒ信号がとり得る数値範囲のうち、前記所定の規格に規定されるＣｒ信号の正及び負の数値範囲外のＣｒ信号である正Ｃｒ信号及び負Ｃｒ信号を、それぞれ異なる比率を用いて伸張することにしてもよい。さらに、前記色域伸張部は、前記Ｃｂ信号がとり得る数値範囲のうち、前記所定の規格に規定されるＣｂ信号の正及び負の数値範囲外のＣｂ信号である正Ｃｂ信号及び負Ｃｂ信号を、それぞれ異なる比率を用いて伸張することにしてもよい。

これによれば、Ｃｒ信号の正側及び負側とＣｂ信号の正側及び負側との色差信号の特性に合った比率を用いて、それぞれ伸張することができる。

また、前記色域伸張部は、前記ディスプレイデバイスに表示可能な色域まで、前記色差信号を伸張することにしてもよい。また、さらに、色域の補正を行う色補正部を備え、前記色補正部は、前記色域伸張部が色差信号を伸張した後に、前記ディスプレイデバイスの色域に合わせて色域の補正を行うことにしてもよい。

これによれば、ディスプレイデバイスに表示可能な色域まで、色域伸張部又は色補正部が色域の伸張、圧縮を行うことで、ディスプレイデバイスに合った色域の補正がなされる。

なお、本発明は、このような色信号変換装置及び映像表示装置として実現することができるだけでなく、その色信号変換装置や映像表示装置を構成する各処理部をステップとする方法やプログラム、そのプログラムを格納する記憶媒体、および集積回路としても実現することができる。また、その色信号変換装置から出力される色差信号、輝度信号、変換係数を示す情報、及びフラグ等を格納する画像データや、その画像データを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体としても実現することができる。

本発明によれば、ＢＴ．７０９色域の範囲では、ＢＴ．７０９との互換性を有し、そしてＢＴ．７０９の色域を拡張したｘｖＹＣＣとも実質的な互換性も有し、さらにデジタルシネマが用いる極めて広い色域を忠実に処理・記録・伝送が可能な色信号変換装置、映像表示装置、色信号変換方法、映像表示方法及び画像データを提供することができる。

図１は、第１の実施の形態における色信号変換装置の機能構成を示すブロック図である。 図２は、第１の実施の形態における色信号変換装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図３は、ガンマ変換部の変換特性を表す図である。 図４は、ＤＣＩ色域を色差平面で表す図である。 図５は、第１の実施の形態における色域圧縮部の変換特性を説明する図である。 図６は、第１の実施の形態における色域圧縮部の変換特性を説明する図である。 図７Ａは、第１の実施の形態における色域圧縮部の色域圧縮を模式的に説明する概念図である。 図７Ｂは、第１の実施の形態の変形例における色域圧縮部の色域圧縮を模式的に説明する概念図である。 図７Ｃは、第１の実施の形態の変形例における色域圧縮部の色域圧縮を模式的に説明する概念図である。 図８は、第１の実施の形態における出力部の具体構成図である。 図９は、第１の実施の形態における出力部の具体構成図である。 図１０は、ＭＰＥＧ２−ＴＳの概略構成を示す図である。 図１１は、第２の実施の形態における映像表示装置の機能構成を示すブロック図である。 図１２は、第２の実施の形態における入力部の具体構成を示す図である。 図１３は、第２の実施の形態における入力部の具体構成を示す図である。 図１４は、第２の実施の形態における映像表示装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１５は、逆ガンマ変換部の変換特性を説明する図である。 図１６は、第３の実施の形態における映像表示装置の機能構成を示すブロック図である。 図１７Ａは、第３の実施の形態における映像表示装置の機能を説明する図である。 図１７Ｂは、第３の実施の形態における映像表示装置の機能を説明する図である。 図１８は、色信号の輝度信号と色差信号とを記録又は伝送するための画像データの一例を示す図である。 図１９は、従来の映像信号の色表現を説明する概念図である。 図２０は、ＤＣＩ色域を説明する概念図である。

以下、本発明の実施形態における色信号変換装置及び映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態である色信号変換装置について説明する。本実施形態は、広色域な情報をｘｖＹＣＣフォーマットのような輝度・色差フォーマットで記録および伝送する色信号変換装置に関する実施形態である。実際の応用形態としては、ビデオカメラや広色域の素材から映像ディスク又は、映像信号を制作するオーサリングなどとなる。

図１は、第１の実施の形態における色信号変換装置の機能構成を示すブロック図である。

同図に示すように、色信号変換装置は、撮像部１０１及び、第１の信号処理部１を備えている。

撮像部１０１は光学系、イメージセンサ、Ａ／Ｄ変換部を内蔵し、所望の被写体を広い色域を用いて撮像可能な部位である。ここでは、撮像部１０１は、ＤＣＩの色域よりも広い色域で所望の被写体像を撮影する。

第１の信号処理部１は、撮像部１０１が撮影したシーンをＢＴ．７０９プライマリを有しｘｖＹＣＣの色域を用いて表現可能な輝度・色差信号で出力する処理部である。同図に示すように、第１の信号処理部１は、第１の色域変換部１０２、第１の色変換部１０３、ガンマ変換部１０４、輝度色差変換部１０５、色域圧縮部１０６、選択部１０７、出力部１０８、操作部１０９、色域判定部１１０、制御部１１１及び付加情報生成部１１２を備えている。

第１の色域変換部１０２及び第１の色変換部１０３は、第１の色信号を、所定の原色点で定められる所定の色域よりも広くかつ前記所定の規格の原色点を有する第２の色域で表現される第２の色信号に変換する。ここで、第１の色信号は、ＤＣＩの色域、又はＤＣＩの色域よりも広い色域で表現される色信号である。また、所定の原色点は、例えば、ＢＴ．７０９規格に規定されるプライマリである。また、第２の色域は、ＢＴ．７０９の色域よりも広くかつＢＴ．７０９プライマリを有する色域であり、ここでは、ｘｖＹＣＣにて表現される色域である。

具体的には、第１の色域変換部１０２は、撮像部１０１で撮影して得られる色信号が有する色域を、ＤＣＩのプライマリを有し、当該ＤＣＩの色域内に納めるように変換する。

また、第１の色変換部１０３は、第１の色域変換部１０２から出力される色信号が有するＤＣＩのプライマリを、ＢＴ．７０９プライマリに変換する。

ここで、請求の範囲に記載の「原色変換部」は、第１の色変換部１０３の機能を有しても構わないし、第１の色変換部１０３と第１の色域変換部１０２との機能を有する構成でも構わない。

ガンマ変換部１０４は、第２の色信号を、ガンマ特性に応じて変換する。具体的には、ガンマ変換部１０４は、負および１以上の数値で入力される色信号に対しても処理できるようｘｖＹＣＣで規定されているガンマ補正によって、変換を行う。

輝度色差変換部１０５は、第２の色信号を輝度信号と色差信号とに変換する。具体的には、輝度色差変換部１０５は、ガンマ補正によって変換されたＲ、Ｇ、Ｂの色信号を輝度・色差信号に変換する。

色域圧縮部１０６は、色差信号がとり得る数値範囲のうち、第２の色域で表現可能な数値範囲外の色差信号が、所定の色域よりも広くかつ第２の色域よりも狭い色域を有する色差信号になるように、変換係数に基づいて、色差信号を変換する。ここでは、第２の色域は、ｘｖＹＣＣで表現可能な色域である。具体的には、色域圧縮部１０６は、ｘｖＹＣＣに規定される信号レンジを越える色を、ｘｖＹＣＣに規定される色差信号の数値範囲に色域圧縮する。ここで、請求の範囲に記載の「色差信号変換部」は、色域圧縮部１０６の機能を有する。

選択部１０７は、色域圧縮部１０６による色域圧縮処理の有無を切り替える。

出力部１０８は、選択部１０７の出力信号を出力する。具体的には、出力部１０８は、色域圧縮部１０６によって変換された色差信号と、輝度色差変換部１０５によって変換された輝度信号とを出力信号として出力する。また、出力部１０８は、変換係数を示す情報や、色域圧縮部１０６が色差信号を変換したか否かを示す情報であるフラグを出力する。

操作部１０９は、ユーザＩ／Ｆにより操作者の意思を制御部１１１に伝える。

色域判定部１１０は、撮像部１０１が撮影した被写体を含むシーン全体の色分布を調べ、撮影シーンの色域を判定する。

制御部１１１は、本実施形態における色信号変換装置全体の動作を制御する。例えば、制御部１１１は、色域判定部１１０が判定した結果に基づいて、変換係数を決定するとともに、当該結果に応じて変換係数を変化させる。また、制御部１１１は、色域判定部１１０が判定した結果に基づいて、色差信号を変換するか否かを判断する。

付加情報生成部１１２は、制御部１１１の指示により映像信号に付加する情報を生成する。例えば、付加情報生成部１１２は、色域圧縮部１０６が色差信号を変換したか否かを示す情報であるフラグを生成する。

図２は、第１の実施の形態における色信号変換装置の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、撮像部１０１が、所望の被写体を撮影することでＤＣＩの色域よりも広い色域を有する色信号を生成する（Ｓ１０２）。

そして、第１の色域変換部１０２は、撮像部１０１において生成された色信号が有する色域をＤＣＩの色域内に納めるように変換し、さらに、第１の色変換部１０３は、ＤＣＩのプライマリをＢＴ．７０９プライマリに変換する（Ｓ１０４）。

次に、ガンマ変換部１０４は、ガンマ特性に応じて、第１の色変換部１０３で得られる色信号をガンマ補正する（Ｓ１０６）。

そして、輝度色差変換部１０５は、ガンマ補正によって得られたＲ、Ｇ、Ｂのプライマリを、輝度・色差信号に変換する（Ｓ１０８）。

そして、色域判定部１１０は、撮像部１０１が撮影した被写体を含む撮影シーン全体の色域を判定する（Ｓ１１０）。

そして、制御部１１１は、色域判定部１１０が判定した結果に基づいて、色域圧縮を行うか否かを判断する（Ｓ１１２）。

制御部１１１は、色域圧縮を行うと判断した場合（Ｓ１１２でＹＥＳ）、色域判定部１１０が判定した結果に基づいて、色域圧縮のための変換係数を決定する（Ｓ１１４）。

そして、色域圧縮部１０６は、変換係数に基づいて、ｘｖＹＣＣに規定される信号レンジを越える色を、ｘｖＹＣＣに規定される色信号の数値範囲に色域圧縮する（Ｓ１１６）。

具体的には、色域圧縮部１０６は、色差信号の色差に変換係数を作用させることにより、色差信号を変換する。また、色域圧縮部１０６は、圧縮すべき色差信号に含まれるＣｒ信号とＣｂ信号とを、それぞれ異なる変換係数を用いて変換する。また、色域圧縮部１０６は、Ｃｒ信号がとり得る数値範囲のうち、ＢＴ．７０９規格に規定されるＣｒ信号の正及び負の数値範囲外のＣｒ信号である正Ｃｒ信号及び負Ｃｒ信号を、それぞれ異なる変換係数を用いて変換する。また、色域圧縮部１０６は、Ｃｂ信号がとり得る数値範囲のうち、ＢＴ．７０９に規定されるＣｂ信号の正及び負の数値範囲外のＣｂ信号である正Ｃｂ信号及び負Ｃｂ信号を、それぞれ異なる変換係数を用いて変換する。

さらに、色域圧縮部１０６は、ＢＴ．７０９規格に規定される色差信号がとり得る数値範囲の第１の端点と、ｘｖＹＣＣに規定される色差信号がとり得る数値範囲の第２の端点との間の任意の２点に応じて設定される変換係数に基づいて、色差信号を変換する。この任意の２点とは、例えば、第１の端点及び第２の端点である。詳細については、後述する。

次に、付加情報生成部１１２は、色域圧縮部１０６が色域圧縮をしたことを示すフラグなどの付加情報を生成する（Ｓ１１８）。

また、制御部１１１が色域圧縮を行わないと判断した場合（Ｓ１１２でＮＯ）、選択部１０７は、色域圧縮部１０６による色域圧縮処理を無しに切り替え、付加情報生成部１１２は、色域圧縮部１０６が色域圧縮をしていないことを示すフラグである付加情報を生成する（Ｓ１１８）。

そして、出力部１０８は、出力信号と、変換係数を示す情報や、色域圧縮部１０６が色域圧縮をしたか否かを示すフラグなどを出力する（Ｓ１２０）。

次に本実施形態の具体的な動作の一例を説明する。ここで、撮像部１０１は、ＤＣＩの色域に近いあるいは超える色域を撮影可能なデジタルビデオカメラであるものとして説明する。

第１の色域変換部１０２は、撮像部１０１で撮影されカメラのイメージセンサのカラーフィルタなどで決まるプライマリ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）で表された出力信号を、ＤＣＩの色域を超える色領域がある場合は公知な色域変換処理により視覚的に自然にＤＣＩの色域の範囲内に制限する。なお、色域変換手法は、ガマット変換処理など、色域を制限できるものであればどのような方式でも可能である（非特許文献：「色彩工学の基礎」、コロナ社、Ｐ．１７８−１８０）。

また、撮像部１０１がＤＣＩに規定する色域を超える色域を撮像できないものである場合には、第１の色域変換部１０２は不要である。また、被写体としても一部の発光物以外ではＤＣＩの色域を超えるものはかなり少ないため、第１の色域変換部１０２を省略してもその影響は小さい。

次に、第１の色変換部１０３は、ＤＣＩの色域に制限された色信号を、ＢＴ．７０９規格に規定されるプライマリへ変換する。通常この変換には、次に例示すような線形マトリクスが用いられる。マトリクスの係数は、撮像部１０１のフィルタの分光分布により決まるプライマリをＢＴ．７０９のプライマリに変換する際の、入出力各々のプライマリの色度点と入出力の白色点の色度値を設定すると一意に定めることが出来る。実際の具現化構成では多くの場合、ホワイトバランス係数など、他の補正要素も併せてこのマトリクス係数に含めて一括して処理されることも多いため、必ずしも上記説明だけで決まる係数になるとは限らない。ここでは、説明を簡単にするために撮像部１０１の広いプライマリがちょうどＤＣＩのプライマリに一致している場合を例にとって説明する。この場合当然第１の色域変換部１０２は不要である。

ＤＣＩに規定される広い色域をＢＴ．７０９の様な相対的に狭い色域を表すプライマリで表現するため、第１の色変換部１０３のマトリクスはＲ、Ｇ、Ｂの差を拡大する係数をもつ。そのため、Ｒ、Ｇ、Ｂに０〜１の範囲の値を与えても、出力されるＲ₇₀₉、Ｇ₇₀₉、Ｂ₇₀₉は負や１以上の値をとる。例えば、ＤＣＩのプライマリであるＲ、Ｇ、Ｂがそれぞれ０〜１の範囲をとる場合、色変換後のＢＴ．７０９のＲ₇₀₉、Ｇ₇₀₉、Ｂ₇₀₉は、Ｒ₇₀₉は−０．２３５〜１．１２１、Ｇ₇₀₉は−０．０３９〜１．０８７、Ｂ₇₀₉は−０．１００〜０．９５５の値をとる。

したがってガンマ変換部１０４は、上記範囲のＲ₇₀₉、Ｇ₇₀₉、Ｂ₇₀₉が変換できる必要がある。図３はそのＲ₇₀₉、Ｇ₇₀₉、Ｂ₇₀₉の変換特性を表す図であり、次式に従って作成されている。Ｒ₇₀₉、Ｇ₇₀₉、Ｂ₇₀₉について同じ変換であるため、ここではＲ₇₀₉についてのみを記述している。つまり、次式は、入力Ｒ₇₀₉に対する出力値を算出する計算式である。また、Ｒが０〜１の範囲についてはＢＴ．７０９での定義と一致している。Ｒ₇₀₉、Ｇ₇₀₉、Ｂ₇₀₉が取り得る値の範囲は上記のように各々異なるため、必要な範囲だけ処理できる回路やテーブルが用意できればよい。

輝度色差変換部１０５は、ガンマ変換されたＢＴ．７０９プライマリを、ＢＴ．７０９の輝度・色差信号に変換する。この変換特性は、次式で表される。

また、この変換によりＤＣＩの色域（図２０に示されたＤＣＩ色域９０９）には、ｘｖＹＣＣに規定される輝度・色差信号が８ｂｉｔで表現できる範囲である−０．５７〜０．５６の範囲に収まらない色域（図２０中の斜線ハッチング部）が存在する。従来のｘｖＹＣＣにおいては、これらの色はクリップされる。

図４は、ＤＣＩ色域を色差平面で表す図であり、ＤＣＩ色域全体に均等に分布する色（１１×１１×１１＝１３３１色）をｘｖＹＣＣのＣｂ信号、Ｃｒ信号の範囲に写像し輝度情報を除いてＣｂ−Ｃｒ平面を上から見ている。図中の実線の正方形は、Ｃｂ信号とＣｒ信号が各々−０．５７〜０．５６の範囲を示しており、この正方形の内部の色はｘｖＹＣＣで表現可能である。同様に破線の正方形は、Ｃｂ信号とＣｒ信号が±０．５であるＢＴ．７０９規格の色差信号によって表現可能な数値範囲を示している。

ｘｖＹＣＣの色差信号は、ＢＴ．７０９規格の色差信号と比べて取り得る数値範囲が広くなるよう改良されているが、非常に広いＤＣＩの色差信号が取り得る数値範囲全体は表現できない。また、ＤＣＩの色域でｘｖＹＣＣで表現可能な数値範囲からはみ出す度合いは一様ではなく色毎に異なっている。例えば、緑（Ｇ）、シアン（Ｃ）、黄（Ｙ）は大きく超えており、赤（Ｒ）も少し超えている。ただし、このＣｂ−Ｃｒ平面上でのはみ出し度合いがそのまま目で見た際の色の違いに一致はしない。少ししかはみ出していない赤の色の違いは大きい。

そして、色域圧縮部１０６は、ｘｖＹＣＣを超える色域を有するＢＴ．７０９プライマリによる輝度・色差信号を、ｘｖＹＣＣで表現可能な色域まで色域圧縮する。色域圧縮とは一種の色域変換であり様々な手法が考えられる。通常の色域変換では、画質的に自然であることが目標となり、非線形で複雑な変換が行われることが多い。しかし本実施形態の色域圧縮は、色域圧縮した画像の画質が優れているだけでは不十分であり、元の色域に逆変換することを前提とした色域圧縮であるため、限られたビット精度で精度よい変換ができることが最重要課題である。もちろん、ｘｖＹＣＣとの実質的な下位互換性を得るためには、色域を逆変換しない状態、即ち通常の色域変換としての画質も優れている必要がある。

本発明では、図４などによるＤＣＩの色域の分布を詳細に検討し、次に示す色域圧縮手法を得た。図５、図６は本実施形態における色域圧縮部１０６の変換特性の一例を説明する図である。図５の横軸は、色域圧縮部１０６に入力される色差信号のひとつであるＣｒ信号であり、縦軸は色域圧縮後のＣｒ信号（Ｃｒ'）を表している。同様に、図６の横軸は、色域圧縮部１０６に入力される色差信号のひとつであるＣｂ信号であり、縦軸は色域圧縮後のＣｂ信号（Ｃｂ'）を表している。

色域圧縮の基本的な考え方は、Ｃｂ軸、Ｃｒ軸に対して各々独立した折れ線変換を用いて、ＤＣＩの色域が、Ｃｂ信号、Ｃｒ信号に要求する値の範囲を、ｘｖＹＣＣの色域要求するＣｂ信号、Ｃｒ信号に許容する値の範囲に収めるものである。図５は色差信号のうちＣｒ信号に関する変換特性を示している。Ｃｒ信号の正方向では、０．５〜０．６１の範囲を０．５〜０．５６に圧縮する変換を行う（実線の変換特性）。負方向では、−０．７７〜−０．５を−０．５７〜−０．５に圧縮変換する。Ｃｂ信号については、負方向の−０．６５〜−０．５を−０．５７〜−０．５の範囲に圧縮変換する（実線の変換特性）。

本色域圧縮の手法は次の考察から得られたものである。

第一は、本発明の目標であるＢＴ．７０９規格との完全な下位互換性の確保である。したがって、輝度は変化させず、色差信号についても色差平面におけるＢＴ．７０９規格の表現可能な数値範囲（図４の点線の正方形内）は変化させない必要がある。

第二は、本発明のもうひとつの目標であるｘｖＹＣＣとの実質的な下位互換性の確保である。ｘｖＹＣＣとの実質的な互換性とは、本発明の色域圧縮を行ったｘｖＹＣＣで表現される色信号の色域伸張を行わない従来のｘｖＹＣＣ対応機器で表示した際に、本発明の色域圧縮を行なわなかった時と比べて画質の劣化がないまたは無視できるくらい少ないことを意味している。これは、本発明の色域圧縮が良好な画質が得られる色域変換になっている必要があることを意味している。そのため、視覚的に感度が高く変化が目立ちやすい、明度と色相の変化は最小限にとどめ、変化が目につきにくい彩度圧縮を中心にする。またグラデーションを飽和させないため連続的な彩度圧縮による色域圧縮を行う。

第三は、階調性の確保である。ｘｖＹＣＣの拡張であり、８ｂｉｔという限られた精度の中での色域圧縮であるため、階調性の劣化が少ない方式であることが必要である。高画質を得るための広色域化であるため、広色域にはなる代わりに階調性が劣化したのでは意味がない。８ｂｉｔしかない精度の信号を様々な色空間に変換したり非線形に圧縮したりするとその都度ｂｉｔ精度が低下する。また、非線形変換したものを逆変換した場合、階調毎に精度が変化するため、階調性の悪い階調が原理的に生じる。したがって、Ｃｂ信号、Ｃｒ信号からできるだけ単純な色空間の変換が好ましく、圧縮特性も線形圧縮であることが好ましい。また処理が簡単であることも重要である。

以上の条件を満たすものとして本実施形態では、図５、図６に示すものを用いている。通常、彩度圧縮としては、目につきやすい色相変化を抑えるため、色差平面を極座標と見て色相角を変えないよう原点からの距離を減少させる二次元処理による圧縮手法がとられる。本実施形態でもそのような手法を用いることもできるが、圧縮を行いたい色の座標の特徴を考慮し、圧縮と伸張による精度確保を優先した一次元処理による手法を実施している。図５はＣｒ信号を単独で行う一次元処理による階調変換（Ｃｒを入力してＣｒ'を出力する）であり、図６はＣｂに対する一次元処理による階調変換である。これら二つの一次元処理による階調変換を同時に行うことにより色域圧縮が行われる。

この色域圧縮としては、Ｃｂ信号、Ｃｒ信号の各々が−０．５〜０．５の範囲は変化させないことから第一の条件を満たしていることは明らかである。

また、ｘｖＹＣＣで表現可な数値範囲を超える色信号はＲ、Ｙ、Ｇ、Ｃであるが、ＲとＣはＣｒ軸と概略平行であり、ＹはＣｂ軸と概略平行であるので、各々Ｃｒ軸およびＣｂ軸に沿った一次元圧縮をしても彩度変化が中心となり色相変化は少ない。残るＧはＣｒ軸の負圧縮とＣｂ軸の負圧縮に概略同時にかかるため、やはり色相変化は抑制され彩度変化が中心になる。したがって、ｘｖＹＣＣで表現可能な数値範囲を超える色信号に対しては、連続的な彩度圧縮になるため、色域変換として見たときの画質も優れており、第二の条件も満たしている。

さらに、階調変換が直線の傾きを変える変換であるため階調劣化が最小限に抑えられるので、第三の条件も満たしている。例えば、傾き１／２で圧縮し２倍で戻した場合、圧縮した範囲の階調精度は１／２即ち１ｂｉｔ落ちるが、これを非線形な曲線で行った場合、１／２よりも圧縮率の低い階調もある代わりに１／２よりも強く圧縮する階調も存在することになり、特定の階調の階調精度が極端に劣化することになる。

これに対し、折れ線による線形圧縮では特定階調の精度低下は起こらない。

図７Ａは、本実施形態における色域圧縮部１０６の色域圧縮を模式的に説明する概念図である。

同図に示すように、色域圧縮部１０６は、ＤＣＩ色域９０９を色域圧縮する。具体的には、ＤＣＩ色域９０９の色差が０．５以上、または−０．５以下の領域が、同図に示す斜線領域９１１、９１２に圧縮される。これにより、図２０に示されたＤＣＩ色域９０９の斜線部分を、斜線領域９１１、９１２内に圧縮することができる。

（色域圧縮部１０６の変形例）
図７Ｂ及び図７Ｃは、本実施形態の変形例における色域圧縮部１０６の色域圧縮を模式的に説明する概念図である。

これらの図に示すように、色域圧縮部１０６は、ＤＣＩ色域９０９を色域圧縮する。具体的には、図７Ｂに示すように、ＤＣＩ色域９０９の色差が０．５よりも大きい値以上、または−０．５よりも小さい値以下の領域が、０．５６以下、または−０．５７以上の斜線領域９１１、９１２に圧縮される。また、図７Ｃに示すように、ＤＣＩ色域９０９の色差が０．５以上、または−０．５以下の領域が、０．５６よりも小さい値以下、または−０．５７よりも大きい値以上の斜線領域９１１、９１２に圧縮される。

これにより、図２０に示されたＤＣＩ色域９０９の斜線部分を、斜線領域９１１、９１２内に圧縮することができる。

さらに具体的に、色域圧縮部１０６の変形例として、図５、図６の点線の圧縮特性について説明する。図５はＣｒ信号、図６はＣｂ信号の圧縮特性である。

色域圧縮部１０６は、Ｃｒ信号の正方向については、０．６１以下の領域を傾き１／４で圧縮している。圧縮範囲の下限は原点を通る傾き１の直線との交点（ｐ１）までである。色域圧縮部１０６は、Ｃｒ信号の負方向については、−０．７７以上の領域を傾き１／４で圧縮している。圧縮範囲の上限は原点を通る傾き１の直線との交点（ｐ２）までである。この場合、ｐ１＝０．５４３であり、ｐ２＝−０．５０３であるため−０．５〜０．５の範囲は変化させていない。

また、色域圧縮部１０６は、Ｃｂ信号の負方向については、−０．６５以上を１／４の傾きで圧縮している。この際の交点ｐ３は−０．５４３であり、やはり−０．５〜０．５の範囲に影響を与えない点については、前述の実線の特性と同じである。本変形例では、圧縮変換する傾きを２で割り切れる１／４に固定しているため、圧縮・伸張における精度をもっとも保つことができる。

この場合、色域圧縮部１０６による色域圧縮は、図７Ｂに示されたような図になる。なお、Ｃｒ信号の正方向については、傾き１／４でなく１／２とすることも可能である。

なお、本変形例では入力される最大および最小のＣｂ信号、Ｃｒ信号を基準に、傾き１／４で圧縮したが、Ｃｂ信号、Ｃｒ信号が０．５のところを基準にして、傾き１／４で圧縮する構成を取ることも可能である。この場合、色域圧縮部１０６による色域圧縮は、図７Ｃに示されたような図になる。

このように、Ｃｒ信号がとり得る数値範囲の正方向及び負方向の端点と、Ｃｂ信号がとり得る数値範囲の正方向及び負方向の端点の、合計４点から被圧縮範囲が特定されるため、この４点の数値に基づいて圧縮するための変換係数が算出される。

なおＣｒ信号、Ｃｂ信号の正負の被圧縮範囲はこの数値に限定されるものではなく、実質的に同等の効果が得られるものであれば同様である。例えば少し範囲が異なるとか、Ｃｂ信号とＣｒ信号、あるいは正負の被圧縮範囲を同じにするなども可能である。また、Ｃｂ信号、Ｃｒ信号の±０．５の範囲は変化させないと述べたが、例えば０．４８などわずかであれば±０．５の範囲内におよんでもＢＴ．７０９との互換性が問題になることはない。

なお、本実施の形態では色域圧縮部１０６はＣｂ信号、Ｃｒ信号を各々１次元で行っているが、Ｃｂ−Ｃｒ平面での２次元圧縮とすれば、図４のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色相に沿って原点に向かって色域圧縮することが可能になり、色相変化が最小にできるため、ｘｖＹＣＣとの互換性をさらに良くすることが可能である。

また、選択部１０７は色域圧縮部１０６の処理の有無を選択するものであり、色域圧縮部１０６は、前述した色域圧縮の方式、圧縮範囲、圧縮パラメータを制御部１１１の指示により設定できる。

制御部１１１は、操作部１０９によりユーザが指示した撮影モード（例えば、風景撮影モード、人物撮影モード、花撮影モード、あかちゃん撮影モード、夜景撮影モード、花火撮影モードなど）や絵作りの種類（忠実、カラフル、セピアなど）や、色域判定部１１０が判定した現在撮影している被写体の色域（鮮やかな色が多いか少ないか、ｘｖＹＣＣの色域を超える色があるのかどうか）に応じて、色域圧縮処理をするべきかどうか、するとしたらどのようなパラメータでするべきかを判断し、色域圧縮部１０６や選択部１０７に指示を出す。

色域判定部１１０は撮像部１０１の撮影画像から撮像しているシーン中のいくつかの鮮やかな色を抽出し、それらの色を元に撮像シーンの色域を推定する。色域の決定を左右するような鮮やかな色の被写体が各シーンで必ずしも存在するとは限らない。したがって、ｘｖＹＣＣで表現可能な数値範囲を越える色信号が存在しない場合は、最大色域をｘｖＹＣＣとし、ｘｖＹＣＣに規定される色域を越える色信号が抽出されたときは、少なくともその色を含む色域を最大色域と推定する。

つまり、制御部１１１は、色域判定部１１０が推定した前記最大色域から色域圧縮部１０６に色域圧縮をさせるか否かを判断する。また、制御部１１１は、前記最大色域から決まる圧縮すべき範囲に連動した特性にするよう色域圧縮部１０６のパラメータを決定しても良い。

また、ｘｖＹＣＣで表現可能な数値範囲を越えて存在する被写体の色信号に応じて、色域圧縮部１０６はＣｒ方向の正方向のみ、負方向のみ、あるいはＣｂ方向の正方向のみ、負方向のみ等特定の色軸方向の圧縮のみを行うことも出来る。また、動画撮影の場合の圧縮パラメータの変化は、例えば全変化に数秒掛けるなど、時間的にゆっくりした変化にするのが色の連続性から画質的に好ましい。また、圧縮パラメータの変化をゆっくりにするのではなく、検出した最大色域の変化そのものをゆっくりにしても良い。

さらに制御部１１１は、付加情報生成部１１２に指示を出し、上記色域圧縮の有無および色域圧縮で使用したパラメータに関するメタデータを生成し出力部１０８に送出させる。

このメタデータは、出力部１０８が映像データとセットにして送出する。

図８、図９は出力部１０８の具体構成図である。

図８は、映像データをＭＰＥＧ２やＨ．２６４のようなコーディックを用いず非圧縮で転送する例えばＨＤＭＩのようなインターフェースの形態の出力部１０８を示している。

送信制御部１２６は、非圧縮の映像データの転送を制御する処理部であり、プロトコル制御部１２７は、インターフェースのプロトコルを制御する処理部である。

本出力部１０８の形態は、非圧縮のインターフェースを用いており、このようなインターフェースは通常映像データにメタ情報を付加できないものが多い。例えば、ＨＤＭＩを例にとると映像データにはメタ情報を付加できない。しかし、そのような情報は転送前に受信側とプロトコルを用いてやりとりを行うことが可能である。プロトコル制御部１２７は、受信側の機器とのプロトコルを通じて、色域圧縮の有無やそのパラメータを伝送し、その後、非圧縮の映像データを送出する。

また、ＨＤＭＩ−ＣＥＣ（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を用いて、コマンドを新規に定義し、色域圧縮の有無やそのパラメータを伝送することにしてもよい。なお、既存のコマンドを利用し送信する構成にしても構わない。

図９は、映像データをＭＰＥＧ２やＨ．２６４のようなコーディックを用いて圧縮し出力する形態の出力部１０８を示している。

エンコーダ１２１は、映像データのデータ量を公知なアルゴリズムにより圧縮するエンコーダである。フォーマット制御部１２２は、エンコーダ１２１により圧縮された映像データを用いて、例えば標準化されているファイルフォーマットやストリームフォーマットを構築する。記録制御部１２３は、前記ファイルやストリームをテープ、ハードディスク、メモリ、メモリカードなどの記憶媒体に記録する。

色域圧縮部１０６により色域圧縮された場合、色域圧縮された映像データはエンコーダ１２１により情報量の圧縮が行われ、フォーマット制御部１２２により色域圧縮が行われていることを示すフラグなどのメタ情報が付加され、記録制御部１２３により記録メディアに書き込まれる。色域圧縮が行われない場合には、色域圧縮が行われていないことを示すフラグの付加あるいは、色域圧縮に関するフラグ自体を付加しないという操作が行われる。

フォーマット制御部１２２はファイルとしてのフォーマット形成だけでなく、ストリームとしてのフォーマット形成においても同様の動作を行う。

なお、色域圧縮が行われる場合は、色域圧縮が行われていることを示すフラグだけでなく、色域圧縮のパラメータそのものを付加してもよい。この圧縮パラメータには、実際の圧縮特性、例えば折れ線の座標や傾きなどの場合や、予め定義された複数の圧縮特性を示すコードの場合、圧縮する範囲や程度を％で与える場合など種々の与え方がある。

また、ストリームは記録メディアに格納されることなく有線あるいは無線で伝送される形態もある。

図１０は、映像データ、および色域圧縮に関するフラグや色域圧縮パラメータを伝達するさらに具体的な実施の形態の一例として、記録媒体に記録されるＭＰＥＧ２−ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）の構成を示す図である。

図１０に示すＭＰＥＧ２−ＴＳは、ＴＳパケット１１０１と呼ばれる固定長のパケットで構成される。ＴＳパケット１１０１により、映像や音声のデータが格納されたＰＥＳ（Ｐａｃｋｅｔｉｚｅｄ Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｓｔｒｅａｍ）パケット１１０２及び、ＰＣＲ（Ｐｒｏｇｒａｍ Ｃｌｏｃｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）１１０３と呼ばれる基準クロック情報等が伝送される。

ＰＥＳパケット１１０２のＰＥＳパケットヘッダ１１０４には、ＰＥＳパケットペイロード１１０５に格納された映像や音声の復号化単位であるアクセスユニットの表示・復号化タイミングをそれぞれ表すＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）及び、ＤＴＳ（Ｄｅｃｏｄｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｓｔａｍｐ）と呼ばれる情報が格納される。

映像データの各アクセスユニットには１ピクチャ分の符号化データが含まれており、符号化ストリームに含まれるピクチャの画像データや、ＳＰＳ（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ）やＰＰＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｅｔ）等の画像復号化に用いられるパラメータ、各ピクチャのタイミング情報等の付加情報を含むＳＥＩ（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）といった情報を格納した複数のＮＡＬ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）ユニット１１０６という単位のデータで構成される。

また、各ＮＡＬユニットのヘッダーには、そのＮＡＬユニットに他のＮＡＬユニットから参照され得るデータが含まれているか否かを示す情報（ｎａｌ＿ｒｅｆ＿ｉｄｃ）が含まれている。

またＮＡＬユニットには、ＶＵＩ(Ｖｉｄｅｏ Ｕｓａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ)があり色のプライマリ情報、マトリック情報が格納されている。

したがって、色域圧縮に関するフラグや色域圧縮パラメータは、上記ＳＥＩやＶＵＩ等に格納し伝達することが可能である。

また、ストリーム全体の管理情報の中に格納することも可能であるが、上記ＳＥＩやＶＵＩのような周期的に送られる情報に付加される方が良い。

また記録メディアにファイルとして記憶される場合は、ＭＰＥＧ２−ＰＳ（Ｐｒｏｇｒａｍ Ｓｔｒｅａｍ）が用いられるが、この場合も同様である。また、圧縮の方式は、動画像の圧縮規格であるＶＣ−１などでもよく、どのような方式であってもよい。

また、色域圧縮に関するフラグや色域圧縮パラメータは、必ずしもＭＰＥＧファイルやストリームそのものに格納せねばならないわけでなく、より上位の管理情報、例えばＤＶＤやＢＤディスクの管理情報やＥＰＧの情報などの中に格納することも可能である。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態である映像表示装置について説明する。第２の実施形態は、ｘｖＹＣＣフォーマットのような輝度・色差フォーマットで記録及び、伝送された広色域な映像データを表示する映像表示装置に関する実施形態である。実際の応用形態としては、例えば、テレビ、ＰＤＰデバイス、シネマ用プロジェクタなど、輝度・色差フォーマットを表示用信号に変換し表示を行なうデバイスを含む。

図１１は、第２の実施の形態における映像表示装置の機能構成を示すブロック図である。

同図に示すように、映像表示装置は、表示部２０８及び信号処理部２を備えている。

表示部２０８は、信号処理部２において処理された信号の可視化を行なう表示手段である。この表示部２０８は、ＤＣＩの色域又は、ＤＣＩに近い広色域を表示できる表示手段である。

第２の信号処理部２は、ｘｖＹＣＣの色域で表現される映像データを入力し表示部２０８を駆動する処理部である。同図に示すように、第２の信号処理部２は、入力部２０１、色域伸張部２０２、選択部２０３、逆輝度色差変換部２０４、逆ガンマ変換部２０５、第２の色域変換部２０６、第２の色変換部２０７、操作部２０９、色域圧縮情報読取部２１０、制御部２１１を備えている。

入力部２０１は、輝度信号と色差信号とを受信するとともに、受信された色差信号が変換されていることを示す情報であるフラグ又は、所定の比率を示す変換係数を示す情報とを受信する。具体的には、入力部２０１は、例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ハードディスク、メモリカードなどの記録媒体又は、当該映像表示装置と、例えばＨＤＭＩ、ＷｉＨＤ等の伝送規格を用いて接続されている外部装置から、ｘｖＹＣＣの色域で表現される映像データを入力する。

色域伸張部２０２は、受信された色差信号のうち、ｘｖＹＣＣの色域で表現可能な数値範囲内の信号のうち、ＢＴ．７０９の色域で表現可能な数値範囲外の色差信号を、所定の比率を用いて圧縮前の数値まで伸張する。具体的に色域伸張部２０２は、フラグがある場合、予め設定された変換係数を用いて色差信号に算術処理を行ない、ＤＣＩの色域にて表現可能な数値範囲又は、ＤＣＩよりも広い色域で表現可能な数値範囲にまで伸張する。また、記録媒体に変換係数が蓄積されている場合、当該蓄積されている変換係数を用いてフラグがある場合と同様に伸張を行う。

選択部２０３は、色域伸張の有無を切り替える。具体的には、入力部２０１にフラグ又は、変換係数を示す情報が入力された場合は、色域伸張部２０２から出力される信号を使用し、そうでない場合は、入力部２０１から出力される信号をそのまま使用するよう信号の選択を行なう。

逆輝度色差変換部２０４は、選択部２０３から出力される色差信号と、輝度信号とを色信号に変換する。具体的には、逆輝度色差変換部２０４はｘｖＹＣＣの輝度・色差信号を、ｘｖＹＣＣの色域で表現されるＢＴ．７０９プライマリ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の色信号に変換する。

逆ガンマ変換部２０５は、ＢＴ．７０９の色域で表現可能な輝度信号と色差信号とがとり得る数値範囲よりも広い範囲において定義される逆ガンマ特性に応じて、変換された色信号を第２の色信号に変換する。具体的には、逆ガンマ変換部２０５は、負および１以上の入力に対しても処理できるようｘｖＹＣＣで規定されている逆ガンマ補正によって、変換を行う。

第２の色域変換部２０６及び第２の色変換部２０７は、逆ガンマ変換部２０５において変換された色信号を、ディスプレイデバイスに表示可能な色信号に変換する。

具体的には、第２の色域変換部２０６は逆ガンマ変換された負および１以上の値を持つプライマリで表現されるＤＣＩの色域を有する色信号を、ディスプレイデバイスの色域に制限（色域変換）する。

また、第２の色変換部２０７は、ディスプレイデバイスの色域に制限されたＢＴ．７０９プライマリのＲ、Ｇ、Ｂを、ディスプレイデバイス固有のプライマリのＲ、Ｇ、Ｂに変換する。

ここで、請求の範囲に記載の「色信号変換部」は、第２の色域変換部２０６及び第２の色変換部２０７の機能を有する。

また、色域圧縮情報読取部２１０は、入力部２０１から得られる映像データに付加された色域圧縮の有無や色域圧縮パラメータ等の情報を抽出する。

操作部２０９は、ユーザインターフェースを含む操作部である。

制御部２１１は、少なくとも色域圧縮情報読取部２１０および操作部２０９の情報から色域伸張をするかどうか、および色域伸張のパラメータを設定する。

ここで、入力部２０１について、以下に具体的に説明する。

図１２は、ＭＰＥＧ２やＨ．２６４のようなコーディックを用いて圧縮された映像データを入力する入力部２０１の具体構成を示す図である。

再生制御部２２１は、例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙディスク、ＤＶＤ、ハードディスク、メモリ、メモリカードなどの記録メディア１２４からファイルを再生し、あるいはストリームを再生する。第２のフォーマット制御部２２２は、前記ファイルやストリームから得られるＭＰＥＧ２やＨ．２６４等の公知なコーディックでエンコードされた圧縮映像データを解析し、ヘッダーなどの管理情報記憶部から特定のメタ情報を取り出すとともに圧縮映像データそのものを分離する。特定のメタ情報とは、例えば、圧縮映像データにおいてｘｖＹＣＣの色域に色信号を圧縮した際の色域圧縮情報が該当する。

デコーダ２２３は、前記分離された圧縮映像データをデコードし、非圧縮状態に展開する。

同様に、図１３は、ＨＤＭＩ等の非圧縮映像インターフェースを通じて送られてくる映像を入力する入力部２０１の具体構成を示す図である。

第２のプロトコル制御部２２６は、インターフェースのプロトコルを制御し必要な情報の取得を行う。

また、受信制御部２２７は、インターフェースを通じて映像データの受信を行う。

このように、入力部２０１は、動画像ストリームのヘッダーに格納されたフラグ、又は、外部の通信路のプロトコルを用いて送信されたフラグを受信する。

図１４は、第２の実施の形態における映像表示装置の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、入力部２０１は、輝度信号と色差信号とを受信するとともに、受信された色差信号が変換されていることを示す情報であるフラグと、所定の比率を示す変換係数を示す情報とを受信する（Ｓ２０２）。そして、色域圧縮情報読取部２１０が、入力部２０１が受信したフラグや変換係数などの情報を抽出する。

次に、制御部２１１は、色域圧縮情報読取部２１０の情報から、色差信号が変換されていることを示すフラグを入力部２０１が受信したか否かを判断する（Ｓ２０４）。

制御部２１１が、入力部２０１が当該フラグを受信したと判断すれば（Ｓ２０４でＹＥＳ）、色域伸張部２０２は、変換係数に基づいて、色差信号を伸張する（Ｓ２０６）。

具体的には、色域伸張部２０２は、受信された色差信号のうち、Ｃｒ信号とＣｂ信号とを、それぞれ異なる比率を用いて伸張する。また、色域伸張部２０２は、Ｃｒ信号がとり得る数値範囲のうち、ＢＴ．７０９の色域で表現可能な数値範囲外のＣｒ信号である正Ｃｒ信号及び負Ｃｒ信号を、それぞれ異なる比率を用いて伸張する。さらに、色域伸張部２０２は、Ｃｂ信号がとり得る数値範囲のうち、ＢＴ．７０９の色域で表現可能な数値範囲外のＣｂ信号である正Ｃｂ信号及び負Ｃｂ信号を、それぞれ異なる比率を用いて伸張する。

そして、逆輝度色差変換部２０４は、伸張された色差信号と、受信された輝度信号とを色信号に変換する（Ｓ２０８）。

また、制御部２１１が、入力部２０１が当該フラグを受信していないと判断すれば（Ｓ２０４でＮＯ）、選択部２０３が色域伸張しないように切り替え、逆輝度色差変換部２０４は、受信された色差信号と輝度信号とを色信号に変換する（Ｓ２０８）。

次に、逆ガンマ変換部２０５は、逆ガンマ特性に応じて、変換された色信号を第２の色信号に変換する（Ｓ２１０）。

そして、第２の色域変換部２０６及び第２の色変換部２０７は、変換された第２の色信号を、ディスプレイデバイスに表示可能な色信号に変換する（Ｓ２１２）。

そして、表示部２０８は、変換された色信号に基づいて、ディスプレイデバイスに映像を表示する（Ｓ２１４）。

次に本実施形態の具体的な動作の一例を説明する。表示部２０８は、ＤＣＩの色域に近いあるいは超える色域を表示可能なＰＤＰやＬＣＤ、有機ＥＬなどのディスプレイデバイスに表示するものとして説明する。

再生制御部２２１は、記録メディア１２４に格納されているＨ．２６４により圧縮された映像ファイルのデータである圧縮映像データを読み出し、第２のフォーマット制御部２２２に送る。第２のフォーマット制御部２２２は、当該圧縮映像データから、Ｈ．２６４のヘッダーに格納されている色域圧縮の有無や色域圧縮のパラメータに関するメタ情報を取り出すとともに、圧縮映像データをデコーダ２２３に送る。デコーダ２２３は、圧縮映像データを非圧縮の状態にデコードし、映像データとして出力する。

また、ＨＤＭＩのような非圧縮のインターフェースを用いる場合、第２のプロトコル制御部２２６は、まず送信側とのプロトコルにより色域圧縮の有無や色域圧縮のパラメータに関するメタ情報を取得し出力し、受信制御部２２７は映像データ自身を受信し出力する。

色域伸張部２０２は、出力された輝度・色差形式の映像データについて、ＢＴ．７０９の色域の数値範囲外の色差信号であり、かつ、ｘｖＹＣＣの色域の数値範囲内に色域圧縮されていた色差信号を伸張する。伸張された色差信号はｘｖＹＣＣの色域で表現可能な信号レンジ（−０．５７〜０．５６）を越えるため、上に１ビット拡張して処理する必要がある。

制御部２１１は、操作部２０９によるユーザの指示や入力部２０１および色域圧縮情報読取部２１０が取得した色域圧縮に関するメタデータを基に、色域伸張部２０２に色域圧縮のパラメータを与える。また、色域圧縮されていない場合は、選択部２０３により色域伸張されていない映像データを選択する。

具体的には、色域圧縮を示すフラグがない場合、またはプロトコルを通じて色域圧縮を示すメタデータが送られてこなかった場合は、選択部２０３は色域伸張されていない映像データを選択する。

また、色域圧縮されていないことを示すフラグがある場合、またはプロトコルを通じて色域圧縮されていないことを示すメタデータが送られてきた場合も、選択部２０３は色域伸張されていない映像データを選択する。なお、色域圧縮を示すメタデータが送られてこなかった場合は、予め当該ディスプレイ側で設定されたパラメータに基づいて伸張を行う構成にしても構わない。

色域圧縮を示すフラグがある場合、またはプロトコルを通じて色域圧縮を示すメタデータが送られてきた場合は、選択部２０３は色域伸張部２０２により色域伸張映像データを選択する。さらに、色域圧縮のレベルやパラメータが付加されている場合、色域伸張部２０２はその情報を元にして色域伸張する。

色域の伸張は、本願の広色域画像データが実施の形態１で説明した色域圧縮部１０６により圧縮されていた場合は、色域圧縮部１０６の圧縮特性の逆特性を用いて伸張することで実現する。具体的には、図５、図６の逆特性により変換する。

また、色域圧縮の圧縮パラメータが付加されている場合は、この圧縮パラメータを用いて、その逆特性を算出して伸張すべき特性パラメータを決定し伸張を行う。

この圧縮パラメータには、実際の伸張すべき特性、例えば折れ線の座標や傾きなどの場合や、予め定義された複数の圧縮特性を示すコードの場合、圧縮する範囲や程度を％で与える場合など種々の与え方がある。

逆輝度色差変換部２０４は、色域伸張されてｘｖＹＣＣを越えるＤＣＩ色域まで復元されたｘｖＹＣＣの輝度・色差信号を、ＢＴ．７０９プライマリのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換する。

次に、逆ガンマ変換部２０５は、このＲ、Ｇ、Ｂにかかっているガンマを逆ガンマ変換で逆補正し、リニアＲ、Ｇ、Ｂに変換する。図１５は、ｘｖＹＣＣで規定されている逆ガンマ変換部２０５の変換特性を説明する図である。ＢＴ．７０９のガンマ特性を１以上にまで拡張しさらに、負方向には点対称で拡張しているものであり、次式で定義されている。

逆ガンマ変換部２０５により線形化された色信号は、ｘｖＹＣＣの色域よりも広いＤＣＩの色域を、ＢＴ．７０９プライマリの信号レベルとして負および１以上の値を使用することにより表現している。ところがディスプレイデバイスで表示出来る色域は、３原色のディスプレイではデバイスに固有のＲ、Ｇ、Ｂプライマリできまる。本実施形態では、少なくともｘｖＹＣＣで表現できない色も表示できるディスプレイデバイスを前提としているが、必ずしもＤＣＩの全ての色域をカバーできるとは限らない。

第２の色域変換部２０６は、一般にガマット変換と呼ばれる公知なアルゴリズムによりＤＣＩの色域を自然にディスプレイデバイス固有の色域に制限するものである。なお、ガマット変換手法は色域を制限できるものであればどのような方式でも可能である。また、表示部２０８で表示される色域がＤＣＩの色域を超えるものである場合には、第２の色域変換部２０６は不要である。

第２の色変換部２０７は、第２の色域変換部２０６によりディスプレイデバイスの色域に制限されたＲ、Ｇ、Ｂを、ディスプレイデバイス固有のプライマリのＲ、Ｇ、Ｂに変換する。第２の色域変換部２０６によりディスプレイデバイスの色域に制限されているため、第２の色変換部２０７により変換されたＲ、Ｇ、Ｂは０〜１の値を持ちディスプレイデバイスで再現可能である。

通常この変換には、次に示すような線形マトリクスが用いられる。表示部２０８で表示される色域のプライマリは、ＰＤＰの場合は蛍光体の分光分布、液晶ならカラーフィルタの分光分布とバックライトの分光分布の積などにより決まり、マトリクスの係数は、これらのプライマリとＢＴ．７０９のプライマリとの関係から決定できる。ただし、実際の具現化構成では多くの場合、ディスプレイデバイスの色温度などの調整も含めてマトリクスの係数が決められることが多いため、必ずしも上記説明だけで決まる係数になるとは限らない。ここでは、説明を簡単にするために、表示部２０８で表示される色域のプライマリがＤＣＩに一致している場合を例にとって説明する。この場合第２の色域変換部２０６は不要である。

ＤＣＩの広い色域をもつ上記Ｒ、Ｇ、Ｂは、右辺のＢＴ．７０９のＲ、Ｇ、Ｂが負や１以上の値を取ったとしても、ＤＣＩの色域の範囲に制限されているため左辺は０〜１の間に入り再現可能になる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態である映像表示装置を用いたテレビ受像器について説明する。第３の実施形態は、ｘｖＹＣＣフォーマットのような輝度・色差フォーマットで記録および伝送された広色域な映像データを正しい色で忠実に表示するだけでなく、一方テレビとして求められる綺麗に見せるための絵作りも併用する際に行う処理に関するものである。

図１６は、第３の実施の形態における映像表示装置の機能構成を示すブロック図である。

同図に示すように、本実施形態における映像表示装置は、第３の信号処理部３と表示部２０８とを備えている。また、第３の信号処理部３は、図１１に示された第２の信号処理部２の各処理部に加えて、彩度拡大部２３２と選択部２３３とを備えている。なお、図１１に示された各処理部と同じ処理部は同様の機能を有しているため、説明を省略する。

彩度拡大部２３２は、色域の補正を行う。具体的には、彩度拡大部２３２は、美しく見せる絵作りを行う。ここで、請求の範囲に記載の「色補正部」は、彩度拡大部２３２の機能を有する。

選択部２３３は、彩度拡大部２３２による処理をＯＮ／ＯＦＦする。

この彩度拡大部２３２の拡大度合い、および選択部２３３の選択処理は、制御部２１１から制御される。

従来から開発されている民生用テレビ受像器の絵作りは、忠実よりも彩度を高めに絵作りして鮮やかさを強調することが行われている。しかし、彩度を強調すればもともと彩度の高い色はディスプレイデバイスの色域の限界に達し色飽和・階調飽和を起こすため彩度強調に限界がある。ここで色域の広い、例えばＤＣＩの色域が表示可能なディスプレイデバイスが使用できれば絵作りとして彩度を強調できる範囲が広がり、テレビの絵作りの観点での自由度が増す。

一方、上記のような広色域ディスプレイデバイスの特性を生かして、広色域な映像データを忠実に再現できることも期待されている。

この相反する要求に対応するため、本実施形態では、テレビの画質モードとして例えば「忠実モード」と「絵作りモード」を例示し、ユーザが操作部２０９によりモードを指示するものとする。「忠実モード」は広色域な映像データを忠実に再現するモードであり、「絵作りモード」は彩度を強調し見た目の美しさを実現するモードである。

図１７Ａ及び図１７Ｂは、第３の実施の形態における映像表示装置の機能を説明する図である。

同図では、広色域ディスプレイデバイスを備えたテレビに対して、上記２つの画質モードと、入力信号の色域圧縮フラグ（ＤＣＩ色域をｘｖＹＣＣの範囲に色域圧縮したか否か）との組み合わせに対する動作について説明している。横軸は、相対的な色域の大きさを概念的に表している。

図１７Ａは、ディスプレイデバイスとして、ＤＣＩの色域を超える色域を有すＤｉｓｐｌａｙＡの場合の動作を示しており、図１７Ｂは表示できる色域がＤＣＩの色域を下回るＤｉｓｐｌａｙＢの場合の動作を示している。フラグＦは、例えば記録媒体から映像データを読み出ししている場合、当該読み出した映像データのメタデータとしてヘッダーに付加されているものである。このフラグＦは、ＤＣＩの色域よりも広い色域で表現される色信号を、ｘｖＹＣＣの色域内で表現可能な色信号に色域圧縮したか否かを示すものであり、Ｆ＝１は色域圧縮されていることを示し、Ｆ＝０は色域圧縮されていないことを示す。また、映像データに色域圧縮フラグ自体が存在しない場合は、Ｆ＝０として扱う。

同様に上記画質モードは、フラグＭで表される。Ｍ＝１は「絵作りモード」、Ｍ＝０は「忠実モード」である。

次に、各モードの組み合わせに対する本実施形態の動作を説明する。本実施の形態においては、映像データはＤＣＩの色域で撮影され、ｘｖＹＣＣの色域に圧縮されているものとする。なお、映像データは撮影時にＤＣＩの色域で撮影されることに限定されず、ｘｖＹＣＣ等、従来使用される色域よりも広い色域で撮影されていればどのような構成でも構わない。

まず、ディスプレイデバイスの物理的な色域が、ＤＣＩの色域を越えるか、若しくはＤＣＩの色域と等しい色域を有するＤｉｓｐｌａｙＡ（図１７Ａ）についてその動作を説明する。

（１）Ｆ＝０、Ｍ＝０：入力映像データが色域圧縮無しかつ忠実モードの場合
入力される映像データが色域圧縮されていないため、選択部２０３は色域拡大しない信号を選択する。忠実モードでは絵作りをしないため、選択部２３３は彩度拡大をしない信号を選択する。図１７Ａに示すように、入力信号（一点鎖線の矢印）の色域を加工せず、入力された映像データを忠実にＤｉｓｐｌａｙＡに再現し、ＤｉｓｐｌａｙＡの広い色域は利用しない。

（２）Ｆ＝０、Ｍ＝１：入力映像データが色域圧縮無し、かつ絵作りモードの場合
入力される映像データが色域圧縮無しであるため、選択部２０３は色域拡大しない信号を選択し、選択部２３３は絵作りのために彩度拡大部２３２の出力を選択する。彩度拡大部２３２の拡大度合い（破線の矢印）は絵作りの設計思想により、例えば忠実モードに近い僅かな彩度拡大からＤｉｓｐｌａｙＡの色域を使い切るところまでの彩度拡大まで、自由度がある。設計思想は、より多数の表示モード（ダイナミック、シネマ、スタンダードなど）を設け、それぞれに対する絵作り思想により使い分けても良い。

（３）Ｆ＝１、Ｍ＝０：入力映像データが色域圧縮あり、かつ忠実モードの場合
ＤＣＩの色域、若しくはＤＣＩよりも広い色域がｘｖＹＣＣの色域内に圧縮されているため、選択部２０３は色域伸張部２０２により色域伸張された映像データ、つまり、図１７Ａに示す元のＤＣＩ色域を復元した信号（実線の矢印）を選択する。図１７Ａの場合では復元した色域はＤｉｓｐｌａｙＡで表示できるため、そのまま忠実に表示する。ＤｉｓｐｌａｙＡの色域はまだ余裕があるが忠実性を重視して使用しない。

（４）Ｆ＝１、Ｍ＝１：入力映像データが色域圧縮ありかつ絵作りモードの場合
上記（３）と同様に、選択部２０３は、色域伸張部２０２により色域伸張され、ＤＣＩの色域に復元した映像データ（実線の矢印）を選択する。さらに選択部２３３は絵作りのために彩度拡大部２３２の出力を選択し、彩度を拡大する。このときの彩度の拡大するレンジはＤｉｓｐｌａｙＡが表現可能な領域に設定される（点線の矢印）。

このモードの実装には、別の変形例がある。

選択部２０３が選択する色域伸張部２０２の伸張特性パラメータとして、忠実にＤＣＩ色域まで伸張するものでなく、一気にＤｉｓｐｌａｙＡの色域まで伸張（下側の実線の矢印）する手法である。この手法は、上記（３）の忠実モードと同様に彩度拡大部２３２と選択部２３３が不要であるという特徴を持つ。

次に、ディスプレイデバイスの物理的な色域がｘｖＹＣＣの色域よりも広く、かつＤＣＩの色域よりは小さい色域を表現可能なＤｉｓｐｌａｙＢの場合（図１７Ｂ）についてその動作を説明する。

（１）Ｆ＝０、Ｍ＝０：入力映像データが色域圧縮無し、かつ忠実モードの場合
図１７Ａと同様に、選択部２０３は色域拡大しない信号を選択し、選択部２３３は彩度拡大をしない信号を選択する。入力信号（一点鎖線の矢印）のままの色域を忠実にＤｉｓｐｌａｙＢに再現することを示しており、ＤｉｓｐｌａｙＢの色域一杯までは使用しない。

（２）Ｆ＝０、Ｍ＝１：入力映像データが色域圧縮無し、かつ絵作りモードの場合
図１７Ａと同様に、選択部２０３は色域拡大しない信号を選択し、選択部２３３は彩度拡大部２３２の出力を選択する。彩度拡大部２３２の拡大度合い（破線の矢印）は、ＤｉｓｐｌａｙＢの色域が図１７Ａより狭いため絵作りの設計思想による設計自由度は小さくなる。多くの場合ＤｉｓｐｌａｙＢの色域一杯まで拡大するのが効果的である。

（３）Ｆ＝１、Ｍ＝０：入力映像データが色域圧縮ありかつ忠実モードの場合および、
（４）Ｆ＝１、Ｍ＝１：入力映像データが色域圧縮ありかつ絵作りモードの場合
図１７Ｂでは、ディスプレイデバイスによって表現可能な色域が、ＤＣＩの色域よりも小さいため、ＤＣＩの色域の再現すら完全に行うことは困難であり、ＤＣＩ再現にさらに絵作りを加味するというのはさらに困難である。したがって、絵作りの余裕はなく、忠実再現と絵作りモードとの基本的な違いは出しにくいため、本実施例では区別していない。（３）及び、（４）ではＤＣＩの色域、若しくはＤＣＩの色域よりも広い色域がｘｖＹＣＣの色域内に圧縮されているため、選択部２０３は色域伸張部２０２により色域伸張した信号（実線の矢印）を選択するが、色域伸張の範囲は元のＤＣＩの色域ではなく、ＤｉｓｐｌａｙＢで再現可能な色域にとどめるよう、制御部２１１はパラメータを設定する。

このモードの実装には、別の変形例がある。

色域伸張部２０２は、ＤＣＩ色域まで復元（下部の実線の矢印）した後、前述の実施形態における第１の色域変換部１０２と同様の図示しない公知な色域変換処理により、ＤｉｓｐｌａｙＢの色域を超える色を視覚的自然にＤｉｓｐｌａｙＢの色域にマッピング（逆向けの破線の矢印）することができる。この手法は、上記手法に比べて図示しない新たな色域変換部が必要になり構成が複雑になりコストでは不利であるが、色域変換部に公知で高度な手法（非特許文献：「デジタルハードコピー技術」、共立出版株式会社、Ｐ５９−Ｐ６３）が採れるため、画質的に優れている。

本実施の形態は、従来必ずしも忠実な色再現を目指してこなかったテレビの絵作りとの整合性・互換性を確保できるという効果と、新たにデジタルシネマの広い色域の色を忠実に再現できるという効果を両立できるテレビを実現できる。たとえば、スタジオ収録の通常のテレビ放送の場合は、「絵作りモード」を用いることにより、映像データが色域圧縮されている場合でもされていない場合でも、テレビに使用されているディスプレイデバイスの限界までの色域を使った絵作りが可能である。

また、入力される映像データが色域圧縮された広色域のデータの場合は、テレビでの絵作りに使用される範囲は自動的に減少するため、絵作りの方向が正しい色に近づく効果もある。

また、従来のｘｖＹＣＣの色域で表現される映像データの場合、忠実モードでは、ｘｖＹＣＣの色域の数値範囲で忠実再現され、入力される映像データが色域圧縮された広色域の映像データの場合は、例えばＤＣＩの色域まで忠実に再現可能なテレビを実現できる。

なお、絵作りとしては必ずしも、彩度の強調に限られるものではない。例えば、記憶色の補正（空の青、木々の緑、人の肌色など、人間が記憶している色を再現する方が忠実に出すよりも好ましく感じることを利用した色補正処理）等も絵作りとして用いられることが多い。

以上のように、色域伸張部２０２は、ディスプレイデバイスに表示可能な色域まで、色差信号を伸張することにしてもよいし、色域伸張部２０２が色差信号を伸張した後に、彩度拡大部２３２が、ディスプレイデバイスの色域に合わせて色域の補正を行うことにしてもよい。また、彩度拡大部２３２は、色域を線形的に拡大してもよいし、非線形に拡大してもよい。さらに、彩度拡大部２３２の拡大範囲は限定されない。

図１８は、色信号の輝度信号と色差信号とを記録又は伝送するための画像データ３００の一例を示す図である。

画像データ３００は、色信号変換装置の第１の信号処理部１の出力部１０８が出力し、映像表示装置の第２の信号処理部２の入力部２０１に入力されるデータである。同図に示すように、画像データ３００は、データ格納部３１０とパラメータ格納部３２０とを備えている。

データ格納部３１０は、出力部１０８が出力した映像データの色差信号と輝度信号とを格納している。

パラメータ格納部３２０は、色域圧縮部１０６が色差信号を変換したか否かを示す情報であるフラグと、変換係数を示す情報とを格納している。

このように、画像データ３００にフラグと変換係数とが含まれるため、映像表示装置は、入力された画像データ３００のフラグと変換係数とに基づいて、ＤＣＩの色域又はＤＣＩに近い広色域での映像を表示することができる。

［他の実施形態］
本発明の第１〜第３の実施形態で説明したそれぞれの機能ブロックは、他のカメラやディスプレイデバイスの信号処理機能と一体として集積回路などを用いたハードウェアにより実施してもよいし、集積回路の中に備えられた中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）を用いて組み込みソフトウェアで実視されてもよい。また、ＤＶＤやＢＤのオーサリングシステムのように独立したコンピュータのアプリケーションソフトウエアとして実施されてもよい。上記各種機能をソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現してもよい。

まず、前述の各種機能をハードウェアで実施する場合は、各実施の形態での各機能を個別に集積回路としてもよいし、一部またはすべてを含むように１チップ化された集積回路としてもよい。

なお、ここでの集積回路とは、ＬＳＩに限らず、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路は、専用回路または汎用プロセッサーで実現してもよい。たとえば、半導体チップを製造した後、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、集積回路内部のセルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術による集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。たとえば、バイオ技術の進歩により、バイオコンピュータの適用などが考えられる。

また、アプリケーションソフトウエアは、ディスク等に格納されて配布される形態のみ成らずネットワークを通じてダウンロードする形態のものでもよい。

また、前述の実施形態において、ビデオカメラを前提にした説明の部分は、これに限定されることはなく、静止画を撮影するデジタルカメラであっても、映像フォーマットがＢＴ．７０９のプライマリを持つｘｖＹＣＣから、ｓＲＧＢのプライマリを持つｓＹＣＣに替わり、広色域のＤＣＩが広色域のＯＰ−ＲＧＢ（ＡｄｏｂｅＲＧＢと等価）に替わるだけで、同様の考えで広色域伝送が可能であり、本発明は、デジタルカメラに利用することも可能である。

したがって、本発明の各実施の形態における信号処理部は、静止した被写体を撮影するスチルカメラ又は、動いている被写体を撮像するビデオカメラ等のデジタルカメラ、被写体を監視する監視カメラ、撮像機能を備えた携帯電話、撮像機能を備えた情報機器、撮像用集積回路等に応用することができる。

なお、ＨＤＴＶを例にとりＢＴ．７０９を用いて説明したが、ＳＤＴＶの場合は同様にＢＴ．６０１を用いればよい。また、Ｃｂ信号、Ｃｒ信号で記述したが、これは２つの色差信号の代表としての意味であり、Ｐｂ、ＰｒやＵ、Ｖなど多くの表現がある。いずれも、数値の取り得る範囲が少し変化するだけで、同様に使用できる。

なお、本発明の具体的な構成は、前述の各実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記複数の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせても良い。

本発明に係る色信号変換装置及び映像表示装置によれば、既存の民生用の映像信号形態との互換性を確保しながら、従来の広色域フォーマットへの拡張では成し得なかったきわめて広い色域の伝送が可能になる。このため、例えば映画などの広い色域を持つコンテンツを、従来との互換性を有しながらＤＶＤやＢＤに格納することを可能にし、従来との互換性を確保しながら例えばＨＤＭＩインターフェースでディスプレイデバイスに送ることが可能になる。また、従来と互換性を有する広色域ディスプレイデバイス、テレビや広色域の撮影が出来るカメラ等を実現することが出来る。

１ 第１の信号処理部
２ 第２の信号処理部
３ 第３の信号処理部
１０１ 撮像部
１０２ 第１の色域変換部
１０３ 第１の色変換部
１０４ ガンマ変換部
１０５ 輝度色差変換部
１０６ 色域圧縮部
１０７ 選択部
１０８ 出力部
１０９ 操作部
１１０ 色域判定部
１１１ 制御部
１１２ 付加情報生成部
１２１ エンコーダ
１２２ フォーマット制御部
１２３ 記録制御部
１２６ 送信制御部
１２７ プロトコル制御部
２０１ 入力部
２０２ 色域伸張部
２０３ 選択部
２０４ 逆輝度色差変換部
２０５ 逆ガンマ変換部
２０６ 第２の色域変換部
２０７ 第２の色変換部
２０８ 表示部
２０９ 操作部
２１０ 色域圧縮情報読取部
２１１ 制御部
２２１ 再生制御部
２２２ 第２のフォーマット制御部
２２３ デコーダ
２２６ 第２のプロトコル制御部
２２７ 受信制御部
２３２ 彩度拡大部
２３３ 選択部
３００ 画像データ
３１０ データ格納部
３２０ パラメータ格納部
９０１ ＢＴ．７０９色域
９０２ ＢＴ．７０９領域
９０３ ｘｖＹＣＣ領域
９０５、９０６ ＢＴ．７０９プライマリ
９０７、９０８ ＤＣＩプライマリ
９０９ ＤＣＩ色域

Claims (8)

1. 第１の色域で表現される第１の色信号を変換する色信号変換装置であって、
   前記第１の色信号を、所定の規格の原色点で定められる所定の色域よりも広く、かつ前記所定の規格の原色点を有する、第２の色域で表現される第２の色信号に変換する原色変換部と、
   前記第２の色信号を、ガンマ特性に応じて変換するガンマ変換部と、
   前記ガンマ変換部によって変換された前記第２の色信号を、輝度信号と色差信号とに変換する輝度色差変換部と、
   前記色差信号がとり得る数値範囲のうち、（１）少なくとも前記所定の色域で表現可能な値については、値を変換せずにそのままの値を保持し、（２）前記第２の色域で表現できない値については、前記所定の色域よりも広くかつ前記第２の色域よりも狭い色域の範囲内において表現可能な値に、変換係数を用いて階調を残しながら変換する色差信号変換部と、
   前記色差信号変換部によって変換された前記色差信号と、前記輝度色差変換部によって変換された前記輝度信号とを出力信号として出力する出力部と
   を備える色信号変換装置。
2. 前記色差信号変換部は、前記色差信号に含まれるＣｒ信号とＣｂ信号とを、それぞれ異なる変換係数を用いて変換する
   請求項１記載の色信号変換装置。
3. 前記色差信号変換部は、前記Ｃｒ信号がとり得る数値範囲のうち、前記第２の色信号が取り得るＣｒ信号の正及び負の数値範囲外のＣｒ信号である正Ｃｒ信号及び負Ｃｒ信号を、それぞれ異なる変換係数を用いて変換する
   請求項２記載の色信号変換装置。
4. 前記色差信号変換部は、前記Ｃｂ信号がとり得る数値範囲のうち、前記第２の色信号が取り得るＣｂ信号の正及び負の数値範囲外のＣｂ信号である正Ｃｂ信号及び負Ｃｂ信号を、それぞれ異なる変換係数を用いて変換する
   請求項２記載の色信号変換装置。
5. 前記色差信号変換部は、前記所定の色域の色差信号がとり得る数値範囲の第１の端点と、前記第２の色域の色差信号がとり得る数値範囲の第２の端点との間の任意の２点に応じて設定される前記変換係数に基づいて、前記色差信号を変換する
   請求項１記載の色信号変換装置。
6. 前記色差信号変換部は、前記第１の端点と前記第２の端点に応じて設定される前記変換係数に基づいて、前記色差信号を変換する
   請求項５記載の色信号変換装置。
7. さらに、
   前記第１の色域を判定する色域判定部と、
   前記色域判定部が判定した結果に基づいて、前記変換係数を決定する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記第１の色域の変化に応じて、前記変換係数を変化させる
   請求項１記載の色信号変換装置。
8. 第１の色域で表現される第１の色信号を変換する色信号変換方法であって、
   前記第１の色信号を、所定の規格の原色点で定められる所定の色域よりも広く、かつ前記所定の規格の原色点を有する、第２の色域で表現される第２の色信号に変換する原色変換ステップと、
   前記第２の色信号を、ガンマ特性に応じて変換するガンマ変換ステップと、
   前記ガンマ変換ステップで変換された前記第２の色信号を、輝度信号と色差信号とに変換する輝度色差変換ステップと、
   前記色差信号がとり得る数値範囲のうち、（１）少なくとも前記所定の色域で表現可能な値については、値を変換せずにそのままの値を保持し、（２）前記第２の色域で表現できない値については、前記所定の色域よりも広くかつ前記第２の色域よりも狭い色域の範囲内において表現可能な値に、変換係数を用いて階調を残しながら変換する色差信号変換ステップと、
   前記色差信号変換ステップで変換された前記色差信号と、前記輝度色差変換ステップで変換された前記輝度信号とを出力信号として出力する出力ステップと
   を含む色信号変換方法。

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