JP5451610B2 - カラーデバイスまたはカラーコンテントの実色域を記述する方法 - Google Patents
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Description
−それぞれの色域インスタンス(GI)が、少なくとも1つの色域ハル(gamut hull:GH)を境界とする体積(1つまたは複数)の合併(union)によって形成されるように、少なくとも1つの色域ハル(GH)を、ある体積の境界をなす閉曲面として定義することと、
−それぞれの色域ハル(GH)が、いくつかのコネックス色域コンポーネント(GC)の連結(concatenation)によって形成されるように、複数の色域コンポーネント(GC)を定義することであって、色域コンポーネント(GC)はそれぞれが曲面を表す、複数の色域コンポーネント(GC)を定義することと
を含む方法である。
−色域コンポーネント(GC):それぞれのGCは、色空間内の連結された一組の基本三角形または多角形として一般に記述される曲面である。
−色域ハル(GH):それぞれのGHは、コネックス色域コンポーネント(GC)の連結によって形成される閉曲面である。GHは、一組のGCによって記述され、それらのGCの連結がこのGHの閉曲面を形成する。
−色域インスタンス(GI):それぞれのGIは、実色域の代替色域境界記述(GBD)であり、少なくとも1つの色域ハル(GH)を境界とする体積(1つまたは複数)の合併によって構築され、一組のGHによって記述され、それらのGHの体積(1つまたは複数)の合併がこのGIを形成する。
・低い精度および低いメモリフットプリントを有する2つのGCによって定義される単一の第1のGHによって定義される第1のGI。第1のGCは、色域の高輝度ハーフを記述する曲面であり、第2のGCは、色域の低輝度部分を記述する曲面である。連結された両方のGCが第1のGHを与える。この第1のGHによって定義される第1のGIは、小さいメモリ容量を有するビデオシンクによって使用される。
・色域の高輝度ハーフを記述する、小さなメモリフットプリントを有する第1のGCと、色域の低輝度部分をより高い精度で記述する、より大きなメモリフットプリントを有する第3のGCとによって定義される単一の第2のGHによって定義される第2のGI。このGIは、中程度のメモリ容量を有するビデオシンクによって使用される。第2のGIは、人間の眼がより敏感である低い輝度をより良好に表現するという利点を有する。
・色域の高輝度ハーフをより高い精度で記述する、より大きなメモリフットプリントを有する第4のGCと、色域の低輝度部分をより高い精度で記述する第3のGCとによって定義される単一の第3のGHによって定義される第3のGI。このGIは、大きなメモリ容量を有するビデオシンクによって使用される。第3のGIは、全ての輝度をより良好に表現するという利点を有し、その使用は高品質結果を与える。
・非凸である単一の第1のGHによって定義される第1のGI。このGIは、幾何学的演算に対して非凸形を使用することができる高い計算能力を有するビデオシンクによって使用される。
・一連の凸GH(例えば第2のGHおよび第3のGH)によって定義される第2のGI。このGHによって定義される体積の合併は、第2のGIによって記述される体積を指定する。このGIは、幾何学的演算に対して凸形しか使用できない低い計算能力を有するビデオシンクによって使用される。第2のGIは、凸形(GH)だけによって定義されるという利点を有する。第2のGIは、近似的にしか実色域を記述することができないという不都合を有する。
−第1のレベルでは、色域境界情報(GBI)が、色域インスタンス(GI)と呼ばれる多数の代替色域境界記述(GBD)からなり、GIはそれぞれ、前記実色域を記述し、特定の幾何学的形状およびその特定のメモリフットプリントを有する。
−第2のレベルでは、前記色域インスタンス(GI)がそれぞれ一組の色域ハル(GH)からなり、色域ハルはそれぞれ、色空間内の閉体積の境界記述である。色域インスタンス(GI)はそれぞれ、この一組の色域ハル(GH)のうちのいくつかの色域ハルを境界とする体積の合併によって前記実色域を記述する。好ましくは、同じ色域インスタンスを記述するのに使用される前記色域ハル(GH)のうちの少なくとも2つの色域ハル(GH)が、空でない交わりを有する。
−第3のレベルでは、色域コンポーネント(GC)がそれぞれ、色域マッピング色空間内の連結された一組の三角形または多角形として記述され、三角形がそれぞれ3つの頂点からなる。色域コンポーネントはそれぞれ色域ハルの一部分、すなわち曲面の一部分を表す。それぞれの色域ハル(GH)の閉曲面は、複数の色域コンポーネント(GC)の連結によって記述される。
・多数のGIを使用することは、例えば特許文献6に開示されているように、非凸GBDと凸GBDの両方を使用して同じ実色域を記述することを可能にする。
・多数のGIを使用することは、例えば特許文献7および8に開示されているように、実色域の異なる色百分率を含むGBDの使用を可能にする。
・2つ以上の色域ハル(GH)を使用してそれぞれのGIを構築することは、非特許文献1(下記参照)に開示されているように、凸形を使用して非凸色域境界を表現することを可能にする。
・異なる色域ハル(GH)内での色域コンポーネント(1つまたは複数)(GC)の再使用、次いでおそらくは異なるGIに対する色域コンポーネント(1つまたは複数)(GC)の再使用は、メモリフットプリントを低減させることを可能にする。
・三角形(特許文献9)または多角形(特許文献10、5および1)の使用は、既存の規格を使用したハードウェア加速を可能にする。
・まだ公開されていない特許出願である特許文献11により詳細に説明されているとおり、GBDの平滑化ステップが続いて実行される場合に三角形または多角形の頂点の平滑化を回避することができるように、三角形または多角形の頂点を色域リッジとしてマークすることができる。
2006年、国際電気標準会議(IEC)は、規格IEC61966−2−4「Multimedia systems and equipment - Color measurement and management - Part 2-4: Color management - Extended-gamut YCC color space for video applications - xvYCC」を発表した。このIEC61966−2−4規格は、広色域色符号化を定義する。この規格は、2006年に、HDMI1.3規格に対して採用された[High-Definition Multimedia Interface, Specification Version 1.3, Nov. 10, 2006参照]。同時に、ビデオコンテント色域を記述することができ、ビデオコンテント色域を記述するように適合された色域メタデータパケットもこのHDMI1.3規格に対して採用された。ビデオコンテント色域は、ビデオコンテントを作成するために使用される色域である。ビデオコンテント色域は例えば、コンテントを作成するために使用される基準表示デバイスの色域に対応する。他の可能性は、このビデオコンテント色域が、コンテントを作成するために使用される、限定された、芸術的に定義された色域、例えばSF映画用の青みがかった色に対応することである。規格HDMI1.3に対して採用されたこの色域メタデータパケットは、コンテント色域とは異なる、しばしばより限定された色域を有するビデオシンク、例えば消費者のターゲットディスプレイが、広色域コンテントを適切に処理することを可能にする。
−1)コンテントの色符号化が、ターゲットカラーデバイスによって正確に理解され、復号されなければならない。
−2)ターゲットカラーデバイスからの色が、制御された形で識別され、処理されなければならない。
−3)このターゲットカラーデバイスを使用する人間の観測者に対する色の見え(color appearance)を支配するため、ターゲットカラーデバイスの表示条件が制御されなければならない。
図1は、本発明に基づく色域境界情報(GBI)および「色域IDメタデータ」の範囲を示す。色域境界情報(GBI)は、ビデオコンテントまたはビデオシンクに好ましく関連付けられる。ビデオコンテントに関連付けられたとき、GBIはコンテント色域を記述する。ビデオシンクに関連付けられたとき、GBIは、シンクの色再現域、すなわちターゲット表示デバイスの色域を記述する。GBIは、ビデオコンテントの色域またはビデオシンクの色域を記述する「色域IDメタデータ」を含む。このビデオコンテントは、単一のフレームまたは画像、一連のフレーム、目に見える物体のみ、あるいは他の任意の画像コンテントとすることができる。
HDMI1.3規格は、伝送プロファイルPO(28バイト)において、色域関連メタデータパケットを許容する。ハイデフィニションマルチメディアインタフェース(High Definition Multimedia Interface:HDMI)は、カラーデバイス、特に表示デバイスをビデオ接続するために使用される工業規格である。色域メタデータパケットは、ビデオがIEC61966−2−4 xvYCC色空間に提示されるとすぐに強制される(mandatory)。この規格のバージョン1.3は以下のものを含む。
−色空間の指示(ITU−R BT.709RGB、SDまたはHD測色法におけるIEC61966−2−4 YCbCr)、
−色精度(color precision)の指示(24、30、36ビット/色)、
−色域のサミットまたは基本原色頂点を定義する4つの基本原色(basic primary color)(黒、赤、緑、青色)。
−色域の幾何学的定義の精度を向上させるための5つ以上の基本原色頂点、
−既存のハードウェアをサポートするために、それぞれの面が3つ頂点によって定義される指標付き面セット(OpenGLおよびMPEG−4から知られていように、色空間内の3D面がこれらの頂点からどのように構築されるのかを記述する)、
−色域の幾何学的定義に対する異なるレベルの精度を可能にするため、したがって異なるカラーデバイスクラスに適合させるためのスケーラビリティ(scalability)、
−必要に応じて異なるGMアルゴリズムをサポートすることを可能にするための複数のGBDバージョン、
−例えば計算負荷を小さくするために凸形を好ましく使用する単純な幾何形状を有するGBDの使用を可能にするための複数のGBDバージョン。
本発明に基づく色域境界情報(GBI)に対する好ましい要件
実用的であるためには、本発明に基づく色域境界情報(GBI)が、スケーラビリティおよび低い計算複雑性を好ましくサポートしなければならない。強力であるためには、この色域境界情報(GBI)が、色空間の物理的特徴を考慮しなければならず、コンテント作成における創造的な処理をサポートする必要がある。
・スケーラビリティ
○異なる色域精度レベルを許容する
・低計算複雑性
○既存のグラフィックス規格をサポートする
○凸形を使用した単純な幾何形状を許容する
○サブ色域モジュールへの色域分解を許容する
・小さなメモリフットプリント
○サブ色域モジュールの多重再使用を許容する
・物理学ベース
○色チャネル(colorant channel:カララントチャネル)による色域リッジを考慮する
・創造性
○色の重要性およびポピュレーションを考慮する
本発明に基づく色域境界情報(GBI)は、色域境界記述(GBD)を使用することによってビデオコンテントの色域を記述する。GBDは、色空間内の3次元色域の2次元曲面を記述する。GBDは古典的に、指標付けされた一組の面に基づく。面は例えば三角形の面素である。図2は、ビデオコンテントの色域境界情報(GBI)に含めることができる色域の一例を示す。
・頂点:一組の頂点。それぞれの頂点はその3つの色座標によって定義される。
・面:指標付けされた一組の面。それぞれの面は、一組の頂点の対応する3つの頂点の正確に3つの指標によって定義される。
・色域コンポーネント(GC):一組の色域コンポーネント。それぞれのGCは3D空間内のコネックス2D曲面であり、少なくとも1つの面からなるリストによって定義される。
・色域ハル(GH):一組の色域ハル。それぞれの色域ハル(GH)は、少なくとも1つの色域コンポーネント(GC)からなるリストによって定義され、その連結は、コネックス体積の境界をなす閉曲面を形成する。
・色域インスタンス(GI):一組の色域インスタンス(GI)。これらの色域インスタンス(GI)はそれぞれ、少なくとも1つの色域ハル(GH)からなるリストによって定義され、ビデオコンテントまたは表示デバイスの実色域の代替色域境界記述(GBD)を表す。それぞれの色域インスタンス(GI)は、色域ハル(GH)のリストの色域ハル(GH)を境界とする体積の合併によって記述される。
カララントチャネルによる色域リッジを考慮する物理学ベースの要件の一例が図4に示されている。カララントチャネルは、フィルムプリンタなどのカラーデバイスを制御する物理的な信号値の座標に対応する。それらのカララントチャネルが、色域にわたる色空間内の一組のベクトルとしてあることができる。このような色域は、スパニング(spanning)処理に由来するリッジおよびサミットを有する。好ましくは、色域リッジまたは色域サミットに属する頂点に、メタデータとみなされるVTと呼ばれるフラグが付けられる。リッジは、色域のサミットのうちの2つのサミットを結ぶ色域曲面上の線とすることができる。サミットは例えば、原色、2次色、黒点または白点とすることができる。
−ITU-R BT.601-5:1995, Studio encoding parameters of digital television for standard 4:3 and wide-screen 16:9 aspect ratios
−ITU-R BT.709-4:2000 Parameter values for the HDTV standards for production and international programme exchange
−IEC 61966 -2-4 - Ed. 1.0 Multimedia systems and equipment - Color measurement and management - Part 2-4: Color management - Extended-gamut YCC color space for video applications - xvYCC, January 17, 2006
−SMPTE 274M-2005 SMPTE Standard for Television - 1920 x 1080 Image Sample Structure, Digital Representation and Digital Timing Reference Sequences for Multiple Picture Rates
−High-Definition Multimedia Interface, Specification Version 1.3, November 10, 2006
−CIEXYZ (1931)
色域 色の完全サブセット
GM 色域マッピング
GBI 色域境界情報。一組の色域インスタンス(1つまたは複数)(GI)である。
GBD 色域境界記述
GM 色域マッピング
LSB 最小有効ビット
MSB 最大有効ビット
GI 色域インスタンス。特定のGBDである。
GH 色域ハル。一組の色域コンポーネントである。
GC 色域コンポーネント
CIEXYZ(1931)色空間における本発明に基づくGBIの階層構造を示す図3を参照すると、色域IDメタデータは、異なる要素からなる以下の5つのセットを含む。
・色域インスタンス(GI)
・色域ハル(GH)
・色域コンポーネント(GC)
・面
・頂点
−色域コンポーネント(GC)は、一群のコネックス三角形面である。GCは一般に、CIEXYZ色空間内の色域境界(3D閉体積の2D境界)の一部分を記述する。GCは例えば、そのGCを定義する一群のコネックス三角形面に属する面の指標によって記述される。GCにはそれぞれGC指標が与えられる。
−色域ハル(GH)は、CIEXYZ色空間内の閉体積を定義する閉境界記述を全体で構築する一群のコネックス色域コンポーネント(GC)である。それぞれのGHは例えば、そのGHを定義する一群のコネックス色域コンポーネント(GC)に属する色域コンポーネント(GC)の指標によって記述される。GHは、単一のGCを指示することができ、この場合、そのGCは単独で閉境界記述である。GHはいくつかのGCを指示することができ、その場合、同じGHが指示する互いに連結された全てのGCが閉境界記述を構築する。GHにはそれぞれGH指標が与えられる。
−色域インスタンス(GI)は、実色域の1つの有効色域境界記述(GBD)を全体で構築する一群の色域ハル(GH)である。GIは例えば、この色域インスタンス(GI)を定義する一群の色域ハル(GH)に属する色域ハル(GH)の指標によって記述される。GIは、単一のGHを指示することができ、この場合、単一のGHが単独で実色域を記述する。GIはいくつかのGHを指示することができ、この場合、GHによって定義される体積の合併が実色域を記述する。好ましくはそれぞれのGHにGH指標が与えられる。
・ディテールレベル
→このレベルが高いほど、GIを定義するGC内の面の数が多い。
・非凸形
→GIは、非凸形の使用を許容し、または許容しないことができる。
・色域の色百分率
→異なるGIは、実色域の異なる色百分率を含むことができる。
本発明に基づくGBIの2進統一フォーマットの一例が表2にまとめられており、これはさらに、いわゆる「色域IDメタデータ」としてより詳細に指定される。
色域IDメタデータは、表3に基づく色域情報の最小セットを含む基本ヘッダから始まる。基本ヘッダは、ハイデフィニションマルチメディアインタフェース(HDMI)の色域関連メタデータと互換性がある。
・N=8ビット
・N=10ビット
・N=12ビット
・ITU−R BT.709、RGB空間。SMPTE 274Mに基づく符号化。
・xvYCC−601、YCbCr空間。IEC61966−2−4−SDに基づく符号化。
・xvYCC−709、YCbCr空間。IEC61966−2−4−HDに基づく符号化。
・XYZ符号化
・IEC61966−2−5
は将来使用するための予備であり、使用されない。
・VMAGENTA=VRED+VBLUE−VBLACK
・VCYAN=VGREEN+VBLUE−VBLACK
・VYELLOW=VRED+VGREEN−VBLACK
・VWHITE=VRED+VGREEN+VBLUE−2VBLACK
本発明に基づくGBIの基本ヘッダおよび他の部分では、頂点が以下のようにパックされる。パックされた基本頂点データは、符号化された色値をRGBまたはYCbCrまたはXYZの順で含む。頂点は、黒、赤、緑、青の順に記載される。N=8のときには、これらの12個の色値が12個のバイトに直接に符号化される。N=10のときには、表5に従って頂点がパックされる。N=12のときには、表6に従って頂点がパックされる。
拡張ヘッダは基本ヘッダの後に続き、表7に従って定義される。
既に述べたとおり、本発明に基づくGBIは1つまたは複数のGI、すなわち実色域の1つまたは複数の記述を含む。単一の記述は色域インスタンス(GI)と呼ばれる。GBIのユーザは、GBIの任意の1つのGIまたは任意の複数のGIを使用することができる。GIの定義はバイト番号ID_GIから始まり、表8に従う。このリスト内での順序は任意だが、固定される。
次いで、それぞれのGIが表9に従って定義される。
GBIは1つまたは複数の色域ハル(GH)を含む。それぞれのGHは閉曲面であり、色空間内の閉体積を定義する。GHは、GBIの1つまたは複数のGIによって参照されることがある。GIは、1つまたは複数のGHを参照することができる。GHは、単独で実色域を記述することができ、または実色域の一部分のみを記述することができる。GHの定義はバイト番号ID_GHから始まり、表10に従う。このリスト内での順序は任意だが、固定される。
GBIは1つまたは複数の色域コンポーネント(GC)を含み、それぞれの色域コンポーネント(GC)は、色空間内の3D閉体積の2D境界記述である。GCは、1つまたは複数のGHによって参照されることがある。GHは、1つまたは複数のGCを参照することができる。GCは、3D色空間内の閉曲面またはその一部分を記述することができる。GCの定義はバイト番号ID_GCから始まり、表12に従う。このリスト内での順序は任意だが、固定される。
面の指標はバイトにパックされる。面のそれぞれの指標はld(F)ビットを使用する。パッキングは「GC単位で」編成される。すなわちGCの第1の面指標は常にバイトの始めから始まる。
面の定義はバイト番号ID_Fから始まり、表15に従う。このリスト内での順序は任意だが、固定される。ID_Fは表7に定義されている。
全ての面の頂点の指標はバイトにパックされる。面のそれぞれの指標はld(V)ビットを使用する。Vについては表17を参照されたい。F=4面、V=4頂点の場合のパッキングの一例が与えられている。面のそれぞれの指標はld(V)=2ビットを使用する。全ての指標は
頂点の定義はバイト番号ID_Vから始まる。表17を参照されたい。このリスト内での順序は任意だが、固定される。
・VSIZE:パックされた基本頂点のサイズ(基本ヘッダ)
・I:色域インスタンス(GI)の数
・H:色域ハル(GH)の数
・C:色域コンポーネント(GC)の数
・F:面の数
・V:頂点の数
・Hi:i番目のGIによって使用されるGHの数
・Ch:h番目のGHによって使用されるGCの数
・
・Fc:c番目のGCによって使用される面の数
・N:ビット数/カラーチャネル
・R:色域リッジに属する頂点の数
以上に、本発明に基づく色域境界情報(GBI)のフォーマッティングの一例に関する全ての詳細を説明した。
・K=1:FMAX=12面以下の面を有するディテールレベル、
・P=1:カラーポピュレーションレベル、2Q0=色の100%、
・X=1:非凸形を使用しない。
・4つではなく8つの頂点を含む。
・指標付き面リストを含む。
・多少のヘッダオーバヘッド。
Claims (8)
- 色空間内において、実色域を、「色域インスタンス」(GI)と呼ばれる少なくとも1つの色域境界記述によって記述する方法であって、
各色域ハル(GH)が、ある体積を境界づける閉曲面を表すように複数の色域ハル(GH)を定義することと、
複数の色域コンポーネント(GC)を定義することであって、その結果、各色域コンポーネント(GC)が、コネックス面をグループ化する面を表し、それぞれの色域ハル(GH)が、いくつかの色域コンポーネント(GC)の連結によって形成され、前記複数の色域コンポーネント(GC)のうちの少なくとも1つの色域コンポーネントは、少なくとも2つの異なる色域ハル(GH)の形成のために使用されるように、前記複数の色域コンポーネント(GC)を定義することと、
体積の合併による少なくとも1つの色域インスタンスの各色域インスタンスを記述することであって、前記体積の各々は複数の色域ハル(GH)のうちの1つによって境界づけられる、記述することと、
を含む、前記方法。 - 前記少なくとも1つの色域インスタンスの1つは非凸である場合、合併により前記色域インスタンスを記述する前記色域ハルのいずれもが凸である、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の色域ハルのうちの少なくとも1つの色域ハル(GH)は、少なくとも2つの異なる色域インスタンス(GI)を記述するために使用される、請求項1または2に記載の方法。
- 複数の色域インスタンス(GI)を定義することを含み、前記複数の色域インスタンス(GI)はそれぞれ、カラーデバイスの同じ色空間内の同じ色域を異なる形で記述する、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 少なくとも1つの色域インスタンスは凸であり、少なくとも1つの他の色域インスタンスは非凸である、請求項4に記載の方法。
- 前記複数の色域インスタンスのうちの一部の色域インスタンスは、前記実色域について同じ形状を該形状の異なる詳細度で記述する、請求項4または5に記載の方法。
- それぞれの色域コンポーネント(GC)がいくつかのコネックス基本多角形の連結によって形成されるように、基本多角形、特に三角形を定義することを含む、請求項1から6のいずれかに記載の方法。
- 所与の色空間内において、ソース実色域からターゲット実色域へ色を色域マップする方法であって、請求項1から7のいずれかに記載の方法によって、ソース実色域またはターゲット実色域、あるいはその両方を記述することを含む、前記方法。
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