JP5568084B2 - 異なる規格を使用して符号化された画像の変換 - Google Patents

Description

本発明は、電子システムに関し、より詳細には、sRGBのような画像符号化システム及びブロードキャストビデオシステムに関する。

ブロードキャストビデオシステムでは、原動画像系列は、イメージベアリング（image bearing）信号を生成するブロードキャストビデオカメラのような画像捕捉装置を使用して捕捉される。カメラにより生成されたイメージベアリング信号は、ITU-R勧告BT.709、より一般的には略記Rec.709ブロードキャスト−ビデオ符号化規格に従って符号化される。次いで、テレビ受像機で表示される画像を生成するため、符号化されたイメージベアリング信号が使用される。

同様に、デジタル静止画像写真システムでは、デジタルスチルカメラのような画像捕捉装置を使用して、オリジナルシーンの静止画像が捕捉される。カメラにより生成されたイメージベアリング信号は、sRGB色空間標準として例示及び言及される改正A1:2003を盛り込んた欧州規格EN61966-2-1:2000のような様々な静止画像符号化基準又は標準のうちの１つで符号化される。CRT又はLCDモニタのようなコンピュータディスプレイにカラー画像を生成するため、符号化された静止画像データが使用される。

これら２つのシステムは、一貫した表示画像の品質をもつ何れかの出力システム（たとえばコンピュータディスプレイ又はテレビジョン受像機）を使用して、何れかのソース（すなわちsRGB又はRec.709ブロードキャストビデオ信号）からの画像が表示及び閲覧されるのを可能にすることである。

sRGB画像はブロードキャストビデオ画像データに等価又は互換性があることが一般的に推測される。しかし、ブロードキャストビデオ機器にsRGB画像データをダイレクトに表示することは、標準的なビデオソースからの画像と互換性がない画像の再生となる。sRGB画像は、ブロードキャストビデオに互換性のある機器でダイレクトに表示されたとき、余りに明るく、コントラストにおいて高く、彩度において高く見える。HDMI、Component、S-Video、VGA、Composite、SD、USB、DF等のような多数の標準的な入力コネクタを介してsRGB画像が入力されたときに、問題が生じる。

本発明は、ブロードキャストに互換性のあるビデオ機器への入力の前に、sRGB画像データの新たな前処理を実現することであり、ブロードキャスト標準ビデオ信号からの画質に等価なディスプレイの画質が得られる。１実施の形態では、前処理は、１以上のルックアップテーブル（LUT）を使用して達成される。別の実施の形態では、sRGB画像データからダイレクトに形成されたビデオ信号は、ブロードキャストに互換性のあるビデオ機器への表示又は出力の前に後処理される。

Rec.709の光電気伝達特性を示すグラフである。 sRGBの伝達特性を示すグラフである。 sRGBの異なるガンマをハイライトするグラフである。 カラーアピアランスモデリングに基づいた変換の生成を示すブロック図である。 sRGBの画像値の変換を示す図である。 アピアランスに基づく測色に基づいた変換の生成を示すブロック図である。 sRGB及びRec.709の伝達特性をハイライトするグラフである。 本発明の１態様に係る対応するRec.709への関連するsRGB値の導出された変換をハイライトするグラフラインである。 本発明の態様に係るディスプレイの違いに基づいた変換を示す図である。 本発明の別の態様に係るカメラのグレイスケールマッピングに基づいた変換の生成を示す図である。 本発明の１態様に係る電子装置の図である。 本発明の別の態様に係るテレビジョンを示す図である。

ブロードキャストビデオ及びデジタル静止画は、関連する画像捕捉及び画像表示装置の測色の特性、並びに再現される画像が典型的に閲覧される状況に応じて、それぞれ再現された画像の視覚的な品質を最適化するために進化している。両者のシステムは、類似の技術を使用して電子カメラ及び電子ディスプレイを利用するが、システム間の画像捕捉及び画像表示手段の測色の特性における違い、及び、２つのシステムの成功した収束において考慮される、それぞれのシステムにより再現される画像が典型的に閲覧されることが想定される閲覧状況間の違いが存在する。

Rec.709は、図１に示される基準となる原色及び光電子伝達関数１０２のセットに基づいた画像捕捉及び符号化規格である。これらの属性は、オリジナルシーンにおける色と、Rec.709に準拠したカメラがそれらの色について伝達する対応するRGB信号の値との間の関係を定義する。RGBから輝度−色度成分への変換、８ビット実装への変換のような符号化プロセスにおける更なるステップが典型的に行われる。ビデオブロードキャストの信号の供給者は、これらのビデオ信号から最終的に表示される画像がビデオ画像信号の他の供給者により生成された画像と外観において互換性があるために、この符号化規格に従うように動機付けがされる。つぎに、ブロードキャストビデオ信号の受像機は、これらの信号がRec.709規格に従って符号化されたかのように係る信号を解釈する。このように、Rec.709標準がビデオ信号の生成に適用される限り、信号源にわたり予測可能且つ一貫した結果により、全てのソース及び供給者からのブロードキャストビデオ画像信号に同じ出力の色信号の処理を適用することができる。Rec.709規格がオリジナルシーンにおける捕捉及び後続する符号化に従わない場合、表示される画像の外観は、規格に従って捕捉及び符号化された画像の外観とは完全に異なり、互換性がない可能性がある。

Rec.709勧告は、オリジナルシーンの測色と、ブロードキャストビデオカメラのような画像捕捉手段を使用してそれらの色の捕捉から得られた対応するR’G’B’信号との間の関係を定義する画像捕捉及び符号化規格である。この勧告は、それらの信号が再現された画像を形成するためにどのように使用されるか、又はそれら再現された画像がどのように閲覧されるべきかを規定していない。従って、再現されたブロードキャストビデオ画像の測色及びカラーアピアランスは、解釈が自由である。特に、これは、画像再現手段（たとえばCRTディスプレイ）の測色特性及び再現された画像が閲覧される状況に依存し、測色とカラーアピアランスとの間の関係に影響を及ぼす。しかし、これらのラインに沿った多くの仮定は、ブロードキャストビデオシステムによる１０年の経験に基づいて普及している。

LeRoy DeMarshによる“Colorimetry for HDTV”では、ブロードキャストビデオの光電子伝達関数は、「多くの高品質のブロードキャストカラーTVカメラで現在実現される類の機能であり、現在のTVモニタで高品質の画像を生成することが知られている」と述べられている。この説明がなされたとき、実際には全てのTVモニタとして当時はCRT技術を利用していた。典型的なCRTディスプレイのグレイスケール特性は、当該技術分野で知られており、RGB入力信号とディスプレイの出力輝度との間の関係は、指数ガンマの値により与えられる、べき法則の関係に従う。デジタル静止画像の符号化のために開発されるsRGB色空間は、Rec.709に多くの観点において類似している。sRGBは、Rec.709と同じ基準となる原色と白色点のセットに基づいている。しかし、sRGB色空間は、グラフライン２０２として図２に示される、sRGB色空間が開発されたときに普及していた典型的なCRTに基づいたコンピュータモニタの特性に基づいて、カメラの測色特性ではなく、基準となるビデオモニタの測色特性を規定する。

Rec.709及びsRGBの何れもオリジナルシーンの測色と再現された測色との間の関係を規定しておらず、且つRec.709は画像捕捉及び符号化仕様であり、sRGB色空間は、画像再現及び閲覧仕様であり、両者の仕様は、基準の原色及び基準の白色の測色の同じセットに基づいており、両者の仕様は、それぞれの基準となるカメラ及び基準となるディスプレイのべき法則及び逆べき法則の関係に基づいているので、これらの規格のうちの１つに従って符号化された画像は、相補的なシステムを使用して出力されることが合理的であり、良好な品質の結果が得られることが期待される。言い換えれば、画像の捕捉及び符号化仕様を画像の表示及び再現仕様と結合し、画像を捕捉、符号化及び表示する完全なシステムを構成することが合理的である。

これが本当であれば、sRGB仕様の観点で符号化されたデジタル静止画像がブロードキャストの適用が意図されたテレビジョンで表示及び閲覧することが可能となるべきである。同様に、Rec.709に従って符号化された動画像系列ファイルがsRGBの閲覧状況下でsRGBモニタで表示及び閲覧することが可能となるべきである。これは、確かに、デジタルスチルカメラ、ホームメディアプレーヤ等との実施であり、テレビジョンディスプレイの動画像ベアリング信号を発生するため、sRGBが直接に使用される。しかし、結果は、殆どの場合、標準を満たしていない。これは、係る再現された画像は、Rec.709の動画系列が同様に表示及び閲覧された場合に比べて、余りに明るく、輝度のコントラストにおいて余りに高く、全体の彩度において余りに高く見える傾向にあるためである。

同様に、Rec.709に従って符号化された動画像系列は、sRGB色空間仕様に多かれ少なかれ準拠しているコンピュータディスプレイで一般に表示及び閲覧される。さらに、これらの結果は、殆どの場合に、標準を満たしていない。これは、係る再現された画像系列は、sRGB画像が同様に表示及び閲覧された場合に比べて余りに暗く、輝度のコントラストにおいて余りに低く、全体の彩度において余りに低いためである。したがって、高品質の再現画像を提供するために、sRGBとRec.709との間の変換を提供することが必要である。

この収束されたシステムの再現された画質における低下は、多数のファクタによるものであり、そのうちの１つは、想定されるブロードキャストテレビジョンのべき法則の関係とsRGB基準モニタのべき法則の関係における違いである。“Digital Video and HDTV Algorithms and Interfaces”と題された文献において、Charles Poyntonは、第264頁で「Rec.709符号化は、符号化されたR’G’B’信号が2.5べき関数をもつCRT（又は他のディスプレイ装置）で３刺激値に変換されることを想定している。」と述べている。たとえば図３におけるグラフライン３０２を参照されたい。IEC sRGB仕様は、符号化された値と結果として得られるRGBの相対的な強度値との間の変換の正確な区分的な数学的関係を与え、この関係は、特性の暗い端部で線形部分を含み、特性の中間及び明るい領域についてスカラー及びオフセット項をもつ、べき法則の関係を含む。また、IECの文献は、ガンマ＝2.2の簡単なべき法則の関係は、全体の特性に対する合理的な良好な近似を提供することを述べている。

従って、典型的なブロードキャストビデオのディスプレイのグレイスケール特性は、基準となるsRGBモニタよりもガンマにおいて幾分高い。これは、ニュートラル（無彩色）カラーに対応するR’-G’-B’符号化信号値の所与の系列について、ブロードキャストビデオディスプレイは、sRGBの基準のディスプレイでの対応する再現されるグレイスケールに比較して、相対的に、輝度のコントラストにおいて幾分暗く及び幾分高いグレイスケールの特性を再現する。サンプルとなるガンマ＝2.2のグラフラインは、３０４に示される。さらに、グレイスケールは、赤、緑及び青の光の加法的な結合により生成されるので、着色された（無彩色ではない）画像領域に対応するR’G’B’符号化値の再現は、sRGBの基準となるディスプレイよりもブロードキャストテレビジョンでの全体の彩度において幾分高い。

ブロードキャストテレビジョンディスプレイのコントラストが高くなると、少なくとも部分的に、sRGBモニタに対してブロードキャストテレビジョンで表示されたとき、sRGB画像の輝度のコントラスト及び彩度が高く知覚されると説明したが、ブロードキャストテレビジョンのグレースケールの特性がsRGBモニタの特性よりも全体的に暗いという事実は、ブロードキャストテレビジョンでダイレクトに表示されるsRGB画像の、余りに明るいという知覚に反する。これについて２つの理由が存在する。第一に、ディスプレイカーブの比較は、考慮される必要があるが、sRGBモニタ又はブロードキャストテレビジョンのために意図される所与の相対的な信号値は、同じオリジナルシーンの刺激値に必ず対応することを認識できないことである。第二に、測色とカラーアピアランスとの間の関係に影響を及ぼす、その意図される閲覧環境においてそれぞれのディスプレイの閲覧において視覚的な適合の異なる状態が存在することである。

IEC sRGBの文献は、sRGBに準拠しないディスプレイ（Annex Cを参照）の状況に対処しており、準拠しないディスプレイをsRGBの基準の特性にするために使用されるプロファイルの形式での変換を提案している。２つのディスプレイがRGB原色と基準となる白色点からなる等価なセットを有する場合、３つの１次元のルックアップテーブルのセットを使用して、可能な限りにおいて、この相違を補正することができる。係るテーブルは、図４に示される、実際のディスプレイ特性とsRGBの基準の特性との間の違いに基づいており、典型的なブロードキャストビデオディスプレイとsRGBの基準のディスプレイとの間の違いについて図に示されている。変換は、sRGB符号化値をRec.709符号化値に調節し、このRec.709符号化値は、sRGB符号化値がsRGBの基準のモニタで生成するのと同じ相対的な強度をブロードキャストテレビジョンディスプレイで生成する。この補正が幾分状況を改善する一方で、ブロードキャストテレビジョンセットでsRGB符号化画像の値の表示に関連する画質の問題は、幾分少ない程度であるが、なお明らかである。これは、２つのディスプレイの測色の特性間の違いを考慮することは完全に正しくないという他の事柄が存在することを指摘する。

２つのディスプレイ間の測色の違いを補正することで対処されていない１つの要素は、典型的なテレビジョンセットについて一般に想定される状況とは異なる周囲の状況下で閲覧されるようにsRGBの基準のモニタが規定される事実である。

Rec.709に準拠したビデオ信号を生成するためにスタジオカメラの測色の特性を調節するときに、高品質画像を生成する基準として使用される典型的なブロードキャストテレビジョンセットが薄暗い又は暗い周囲の状況で閲覧されることを想定することが偏りがなく、この場合、表示される画像を囲んでいる領域は、表示される画像領域の全体の輝度よりも輝度レベルにおいて低い。ブロードキャストテレビジョンのコントロールルームの環境に典型的に遭遇する状況に対応する。sRGBは、sRGBの基準のモニタにより生成される測色が表示及び閲覧されることが意図される基準の周囲の状況のセットを定義する。これらの状況は、平均の周囲の状況に対応し、この場合、表示される画像を囲んでいる領域は、全体の表示される画像の輝度レベルと近似的に同じ輝度レベルである。

これは、再現される測色とカラーアピアランスとの間の関係を確立し、このことは、測色とカラーアピアランスとの間の関係が、想定されるブロードキャストテレビジョンの薄暗い／暗い周囲の状況についてよりもsRGBディスプレイの平均の周囲の状況について密に相関されることを意味する。薄暗い又は暗い周囲の状況において、観察者は、平均の周囲の状況下で表示及び閲覧される同じ色刺激値よりも幾分明るく見えるように所与の色刺激値を知覚する。また、観察者は、同じグレースケールが平均の周囲の状況下で表示及び閲覧されたときよりも、輝度コントラストにおいて幾分低くなるように、あるグレイスケールの輝度コントラストを知覚する。

また、表示された画像が観察者の視野を満たす程度にまで限定されないが、表示される画像自身の絶対の輝度等を含む、２つの環境において測色とカラーアピアランスとの間の関係に影響を及ぼす他の要素が存在する。

IEC sRGB文献は、この状況を同様に認識しているが、仕様のAnnex Eは、CIECAM97カラーアピアランスモデルの参照を読者に示しており、これがこの状況に対処するためにどのように利用されるかに関する指導を与えていない。CIE CAM97 カラーアピアランスモデルは、RWG Huntによる“The Reproduction of Color”の第6版に記載されており、より最近のCIE CAM02 カラーアピアランスモデル及びRLAB Huntm Nayatani等によるカラーアピアランスモデルは、Mark D.Fairchildによる“Color Reproduction Models”の第2版に詳細に記載される。これらのカラーアピアランスモデルの両者は、非常に洗練され且つ複雑であり、閲覧される画像及び環境に関する様々なパラメータ及びファクタを測定及び規定することをユーザに要求する。

図４を参照して、sRGB値４０２で開始して、IEC規格の文献により提供される特性曲線４０４を使用してsRGB規格のモニタについてRGBの相対的な強度の値４０５に変換される。相対的な強度値４０５は、たとえば公知の方法を使用してIEC規格の文献により提供されるsRGBの原色特性と基準となる白色点の特性から計算される３×３マトリクスのようなプライマリ変換マトリクス４０６を使用してCIE XYZの測色の値４０８に変換される。CIE XYZ値４０８は、そのパラメータがsRGBの閲覧環境に適しているCIE CAM カラーアピアランスモデルのうちの１つのようなカラーアピアランスモデル４１０を使用してカラーアピアランスの値４１２に変換される。カラーアピアランスモデル４１２は、そのパラメータがブロードキャストテレビジョンの閲覧環境に適している逆のカラーアピアランスモデル４１４を使用して、対応する変更されたCIE XYZの測色の値４１６に変換される。

次いで、変更されたCIE XYZ値４１６は、公知の方法を使用してRec.709規格により提供された原色の測色及び基準となる白色点の特性から計算された３×３マトリクスを使用するようなプライマリマトリクス４１８を使用してRGBの相対的な強度値４１９に変換される。相対的な強度値４１９は、逆のブロードキャストテレビジョンのディスプレイ特性の曲線４２０を使用してR’G’B’のRec.709の値に変換される。変換ジェネレータ４２４は、関連するsRGBの値４０２から対応するRec.709の値４２２への変換４２６を計算する。変換ジェネレータ４２４は、３つの１次元のルックアップテーブル（LUT）を含み、補間技術を採用する。

図５では、画像に対応するsRGBの値５０２は、表示される画像５１０を表示するブロードキャストテレビジョン５０８に供給されるRec.709の画像の値を達成するため、変換５０４を使用して変換される。その意図される閲覧状況において閲覧される表示される画像５１０は、可能な限りにおいて、その意図される閲覧の状況においてsRGBモニタで閲覧されるsRGB画像５０２の外観に整合するべきである。これは、ブロードキャストテレビジョンの測色の特性及び閲覧の状況が変換５０４の形成で使用されるものに対応する場合に当てはまる。

カラーアピアランスのマッチング及びモデルの技術を利用したsRGBの画像値から対応するRec.709の画像値への変換を計算する１つの方法は、sRGB仕様に従ってsRGB色空間で符号化された画像を表示される測色４０８に変換すること、多数のカラーアピアランスモデル４１０のうちの１つを使用して、測色をカラーアピアランス値４１２に変換すること、次いで、それらのカラーアピアランス値を想定されるRec.709のブロードキャストテレビジョンの閲覧環境のために測色４１６に変換すること、及び測色４１６を対応するRec.709の符号化値４２２に変換することを含む。さらに、カラーアピアランスモデルは、非常に洗練されており、設計及び実行される複雑な測光の測定又は主観的な閲覧の実験を伴う関連する視聴環境の完全評価を必要とし、幾つかのパラメータを決定するために分析する。

さらに、カラーアピアランスモデルの数学的に洗練された性質のため、先に概説された測色及びカラーアピアランス変換のシーケンスは、合理的なコストで利用可能な計算技術を使用して毎秒６０フレームの測度でリフレッシュされるHD解像度の画像データについてリアルタイムで実行される可能性はほとんどない。さらに、先の測色及びカラーアピアランス変換のシーケンスを使用して決定されたsRGBの値と対応するREC.709の値との間の直接的な変換は、上述された時間及びコストの制約が与えられると、数学的に複雑であり、実行することが困難である。

別のソリューションは、“Digital Color Management: Encoding Solutions”と題されたGiorgianni及びMaddenによる文献で述べられるようにアピアランスに基づいた測色の方法を使用することであり、この文献は、カラーアピアランスを保持するように、第二の閲覧状況のセット下で閲覧されることが意図される測色に第一の周囲の状況のセット下で閲覧されることが意図される画像の測色を調節する方法を開示している。かかる方法は、それらの引用文献により与えられる例示的な変換は比較的数学的に簡単であり、カラーアピアランスの数値表現の直接的な計算を必要としないという利点を有する。係る方法の１つの例は、図６に示されており、この図６は、図４に記載される内容に類似しており、主要な違いは、sRGBの基準の閲覧環境に対応するCIE XYZの値６０８が、一般的な輝度調節及び横方向の輝度調節の変換の形式からなるカラーアピアランス変換６１０を使用してブロードキャストテレビジョンの閲覧環境で閲覧されることが意図される視覚的に等価なCIE XYZの値６１２に変換されることである。

sRGBの値６０２は、IEC規格の文献により提供される特性曲線６０４を使用してsRGB規格のモニタのRGBの相対的な強度値に変換される。相対的な強度値は、公知の方法を使用してIEC規格の文献により提供されるsRGBの原色の測色及び基準となる白色点の特性から計算される３×３マトリクスのようなプライマリ変換マトリクス６０６を使用して、CIE XYZの測色の値６０８に変換される。次いで、変更されるCIE XYZの値６１２は、公知の方法を使用してRec.709規格により提供される原色の測色及び基準となる白色点の特性から計算される３×３マトリクスを使用するようなプライマリマトリクス６１４を使用してRGBの相対的な強度の値６１６に変換される。相対的な強度の値６１６は、逆のブロードキャストテレビジョンディスプレイの特性曲線６１８を使用してR’-G’-B’のRec.709の値に変換される。変換ジェネレータ６２２は、関連するsRGBの値６０２から対応するRec.709の値６２０への変換６２４を計算する。変換ジェネレータ６２２は、３つの１次元のルックアップテーブル（LUT）を有し、補間技術を利用する。

しかし、上述された方法は、数学的に簡単ではあるが、終点条件（end-point condition）を扱わず、測光の測定、主観的な実験又は想定を含む、それぞれの閲覧環境の幾つかのレベルの特性を必要とする。さらに、IEC sRGB仕様で勧告されるカラーアピアランスモデルのダイレクトな使用を通した上述されたアピアランスに基づく測色方法の簡単さにおける利点にもかかわらず、例示的な変換は、実際の終点条件を扱わない。たとえば、所与の測色の値のセットが、平均の周囲の閲覧環境よりも薄暗いか又は暗い閲覧環境において明るく見えることが知られており、全ての他の要素が等しいとする場合、薄暗い／暗い環境における影響を補償するための変換は、全ての色を物理的に暗くする。その変換は、陰影の詳細をクリップし、白色、ハイライト及び大いに照明される画像領域に対応する値を、ディスプレイの最大の輝度の性能よりも輝度において非常に低く表示するという有害な作用を有する。終点条件を扱う幾つかの方法が必要とされ、これらの技術は、妥協とトレードオフを行うことを殆どの場合に必要とする。

必要とされるものは、数学的に簡単であって、テレビジョンディスプレイにsRGB符号化画像の高品質な再現を生成し、リアルタイムで実行することができ、終点条件に対処する、sRGB色空間の観点で符号化された画像データから対応するRec.709のイメージベアリング信号への（及び他の形態ではRec.709からsRGBへの）ロバストな変換である。

この課題に対する新たな解決策は、本発明の１実施の形態に従って、Rec.709仕様の光電子伝達特性が導出された方式に類似して、sRGBの周囲状況下で閲覧されたとき、sRGBモニタで高品質画像を生成するため、今日のデジタルスチルカメラ自身が光電子伝達特性を盛り込む必要があることを認識することで得られる。本発明の１実施の形態では、それぞれの閲覧環境を特徴付け、典型的なブロードキャストテレビジョンディスプレイのグレースケールの特性を想定又は特徴付けし、数学的に複雑なカラーアピアランスモデルの変換を採用し、アピアランスに基づいた測色の変換及び経験的に導出された終点条件の妥協を採用する必要を除く、sRGBとRec.709符号化の間で新たな変換が形成される。

図７に示される第一の実施の形態では、文献から得られるか又は実験により得られるRec.709の光電子伝達特性７０４及び既知のデジタルスチルカメラ７０２の光電子伝達特性が示される。露光係数の値に関する使用可能な範囲を適切にサンプルするR=G=Bのシーン露光係数の値の系列が定義される。露光係数の値のセットは、それぞれの光電子伝達特性を使用してsRGBの値とRec.709の値の両者に変換され、グラフライン８０２により図８で示されるように、関連するsRGBを対応するRec.709の値への変換が導出される。Rec.709からsRGBに変換することを望む場合、図９に示されるグラフライン９０４が適用される。

図１０では、露光係数の値に関する使用可能な範囲を適切にサンプルするR=G=Bシーン露光係数の値１００２の系列は定義される。露光係数の値１００２のセットは、それぞれの光電子伝達特性曲線１００８及び１０１０を使用してsRGBの値１００４及びRec.709の値１００６の両者に変換され、変換ジェネレータ１０１２は、sRGBの値から対応するRec.709の値への変換１０１４を導出する。

第二の好適な実施の形態では、反射によるニュートラル（無彩色）のパッチの集合から構成されるターゲット又はチャートが選択されるか、又は組み立てられる。係るパッチは、カメラの機能に基づいたデジタルスチルカメラによる所与の露光条件で捕捉及び記録される露光係数の値の範囲を適切にサンプルする。関心のある全体の露光の範囲に及ぶように反射によるサンプルを取得することができない場合、範囲を増加するために１以上のパッチの選択的な照明が使用されるか、前記露光の連続について固定された露光条件でカメラによる異なる照明レベルを使用して前記チャートの多数の露光を行うことができる。それぞれの照明条件でそれぞれのパッチについて得られるsRGBの値を決定するため、捕捉されたチャートのsRGB画像が調べられる。露光係数の値は、パッチの反射率係数及びその相対照度に基づいて、それぞれのパッチ及び照明条件について決定された露光係数の値から計算される。ITU-RBT.709勧告により提供されるRec.709光電子伝達式を使用して、それぞれのパッチ及び照明条件についてRec.709の値が決定される。決定されたsRGBの値と対応する計算されたRec.709の値とに関連する変換が導出される。上述されたように、この変換は、反対の方向においても変換することができる。

第三の実施の形態では、例示されたチャートがブロードキャストビデオカメラにより捕捉され、Rec.709の値を決定するために結果として得られるイメージベアリング信号が調べられ、類似の関係が導出される更なるステップと共に第二の実施の形態が実施される。１つのシナリオでは、関係は、１つの実際のデジタルスチルカメラの特性とRec.709の特性とに基づくものであり、結果として得られる関係は、sRGB画像を捕捉するために使用されたカメラに関わらず全てのsRGB画像に適用される。次いで、ブロードキャストテレビジョンでのsRGB画像の高品質表示を生成しつつ、変換されたRec.709の画像においてカメラ間の画像再現の違いが保持される。代替的に利用されるデジタルスチルカメラの特性は、実際のカメラの特性に対応するか又は対応しない仮定に基づいた特性である。

別の実施の形態では、デジタルスチルカメラの特性は、１以上のモデル及び／又は１以上の製造業者を含む１を超える実際のデジタルスチルカメラの特性の平均である特性として考慮される。同じ変形例は、Rec.709の特性についても同じことがいえる。ITU規格を使用して、１つは、特定のカメラ、仮定のカメラ（ITU以外）、又は平均である。更に別の実施の形態では、システムは、それぞれのsRGBの画像に関連するメタデータを調べ、特定のカメラ又はカメラのファミリについてカスタマイズされた変換を計算するか又はデータベースから検索する。

図１１では、変換情報をプロセッサ又は変換ジェネレータ１１０６に供給する１以上のルックアップテーブル１１０４を含むデジタルカメラのような電子装置１１０２が示される。変換ジェネレータ１１０６は、たとえば当該技術分野で知られているような標準的なプロセッサ、マイクロコントローラ又はソフトウェア／ハードウェアの組み合わせにより実行される。プロセッサ１１０６及びLUT１１０４により実行される特定の変換は、本実施の形態で記載されるように実行される。１つの例示的な例では、デジタルカメラにより捕捉され、sRGBの観点で符号化される画像は、Rec.709に準拠した画像に変換され、この変換された画像は、入力／出力ポート１１０８に供給され、これにより、デジタルカメラがテレビジョン又はブロードキャストタイプのモニタに接続されるとき、表示される画像は、係る変換なしに表示されるsRGB符号化画像を有したよりも非常に良好な品質を有する。LUT１１０４に記憶される情報は、捕捉された画像に対して行われるか、又は代替的に異なるカメラの製造業者（たとえばEastman Kodak、Canon等）の画像情報の平均又は他の集合に対して行われる、カメラのモデル又はカメラの製造業者の調節を含む。提供される例はsRGB符号化画像からRec.709の画像への変換を扱っているが、他のタイプの電子装置について、（たとえばRec.709からsRGBへといった）反対の方向での変換を実行することができる。

また、係る変換は、デジタルスチルカメラから生じなかったsRGBの画像に適用することができる。たとえば、幾つかの画像は、シーンモデリング及び照明モデリングソフトウェアを使用してディスプレイで形成される。関連する現実のオリジナルシーン又はカメラが存在しない場合でさえ、係る画像は、sRGBに互換性があるように形成され、従ってRec.709を変換するために適用される係る変換を有することができる。同様に、カラーネガティブ又はカラーリバーサルフィルムエレメントでオリジナルで捕捉された画像、又は反射プリント又は他のプリントマテリアルの画像は、規定通りにスキャンされ、sRGBの画像に変換される。さらに、デジタルスチルカメラは係るsRGB画像の形成に含まれないので、これらがデジタルで捕捉されたかのように扱うことができ、係る変換は、Rec.709に変換するために適用される。

本発明の実用的な適用は、典型的なコンポジット、コンポーネント、HDMI、sVideo及び他の標準的なビデオ入力に加えて、SD及びCFカード、メモリスティック等に記憶されるデジタル画像が読み取られ、テレビジョンスクリーンに表示されるのを可能にする統合されたカードリーダ１２０２を含むブロードキャストテレビジョンセット１２００を含む。同様に、sRGBの画像は、USBメモリ装置に記憶され、テレビジョンには、USB入力機能が設けられる。或いは、外部メモリカードリーダは、メモリカードからsRGBの画像を受け、USBケーブル接続を介して、TVのUSB入力に入力されるカラー画像信号を生成する。sRGB画像が読み取られ、デコードされ、全ての他のRec.709ソースのように扱われたとき、結果として得られる表示される画像は、他のビデオ入力を使用してRec.709の入力ソースから再現される画像に比較したとき、余りに明るく、輝度のコントラストにおいて余りに高く、彩度において余りに高い。カードリーダ１２０２を組み込んだ改善されたテレビジョン１２００は、カードリーダから読み取られたsRGB画像の値をRec.709に互換性があるイメージベアリング信号に変換するため、そのカラー信号処理においてルックアップテーブル１２０６のセットを提供する。係るルックアップテーブル（LUT）１２０６は、カードリーダのハードウェア１２０２自身の一部として、又はカードリーダ１２０２とメインのTVプロセッサ１２０４の間の中間ステップとして組み込まれる。たとえばプロセッサ、マイクロコントローラ又は幾つかの他の等価の回路或いはハードウェア／ソフトウェア或いはソフトウェアのみを含むTVプロセッサは、LUT１２０６における情報を使用した変換を実行する。

別の実用的な例では、統合されたカードリーダ及び／又はUSB入力機能を備えるブロードキャストテレビジョンは、sRGBの画像データを読み取り、デコードし、係るデータからビデオ信号を生成し、TVのメインイメージプロセッサに送出される。sRGBの画像ソースにより生成されたビデオ信号とRec.709のビデオソースとの間の互換性のなさは、その主要な機能がディスプレイ又はパネルの物理特性及び幾つかの目標とする特性を考慮することであるTVの出力信号処理の一部として典型的に盛り込まれるTVメインプロセッサ及びルックアップテーブルに従うルックアップテーブルのセットを使用することが考慮される。同様に、sRGB〜Rec.709の変換ルックアップテーブル及びパネル特性のルックアップテーブルの正味の影響は、パネル特性テーブルと同じ出力信号処理におけるポイントで実現される１つのルックアップテーブルにより達成される。TVのメインプロセッサは、カードリーダ又はUSB入力画像ソースが選択され、次いで係るルックアップテーブルを出力信号処理にロードすることを検出することを必要とする。TV入力信号ソースがRec.709の互換性のある入力ソースのうちの１つに変化したとき、標準の出力信号処理のルックアップテーブルが検索され、ロードされる。

先の例に対する別の類似の例として、sRGBとRec.709符号化との間の違いを補償するためのカスタムパネル特性のルックアップテーブルをロードするテレビジョンの代わりに、TVは、sRGB入力画像ソースが検出されたときに、カスタムな明るさ、コントラスト、色設定を交互に起動する。結果的に得られる表示される画像が改善された視覚的な品質を示し、Rec.709に互換性のある入力ソースと互換性がある間、達成される最終的な品質は、上述されたルックアップテーブルに基づいた例から得られる品質に近くない。輝度、コントラスト及び色の属性を示すとき、様々なテレビジョン製造業者は他の専門用語を使用することが認識される。

更に別の例では、本発明は、ホームメディアプレーヤに組み込まれる。これらの装置は、ホームコンピュータに記憶される画像及びインターネットからのコンテンツからの入力を含めて、多数の入力ソースをホームテレビジョンセットに統合して管理するのに役立つ。ホームメディアプレーヤにより、ユーザは、入力信号源（ケーブル、サテライト、DVDプレーヤ等）の間で切り替え、HDMI、Composite、又はTV受像機に供給される他の標準的なビデオ信号を出力する。次いで、テレビジョンは、メディアプレーヤからの入力を主に使用するために設定され、最適なパフォーマンスのため、全ての入力源からのメディアプレーヤにより生成される信号は、Rec.709に互換性があるべきである。先の例と同様に、メディアプレーヤにとって、カードリーダ又はUSB入力により生成されるsRGBの値から、メディアプレーヤへの有線又は無線接続により接続されるコンピュータに存在する画像ファイルからのsRGBの画像又は他のインターネットソースからの画像への変換を適用することが必要である。このようにして、全てのRec.709互換及びsRGB入力源からの全体の階調及び色再現は、視覚的に互換性のあるやり方で表示される。

更に別の例では、デジタルスチルカメラは、オリジナルシーンの画像を捕捉し、sRGB色空間におけるカラー画像データを符号化し、符号化された画像をjpegファイルでカメラの内部メモリ、或いはSD又はCFメモリカード、メモリスティック等に記憶する。また、多くのデジタルスチルカメラは、たとえば、スライドウィンドウにおけるようなテレビジョンセットで記憶された画像を閲覧するために出力ビデオ信号を生成する。カメラは、典型的に、ブロードキャストテレビジョンセットで入力に接続されるビデオカーブルに挿入されるビデオ出力ポートを含む。改善されるデジタルスチルカメラは、出力ビデオ信号を生成するその出力信号処理において、ブロードキャストテレビジョンセットで表示される画像が高品質であり、他のビデオソースからのRec.709符号化された画像と互換性があるように、sRGB色空間からRec.709への変換を含む。

更に別の例では、ズームアンドパン（zoom-and-pan）のような他の動きに基づいた作用と同様に画像間の動画の遷移を含む画像のスライドショウの系列を形成するため、sRGBのjpeg画像ファイルが使用される。動画の作用を含むスライドショウは、ブロードキャストテレビジョンでの再生のため、mpeg又は他の動画ファイルのフォーマットで記憶される。また、MPEGファイルは、CD ROMディスク又はDVDに記憶することができる。mpegスライドショウが最適な画質で表示するため、改善されたカラー画像形成システムは、変換をsRGB静止画像データに最初に適用して、mpegファイルを作成する前にRec.709との互換性をもたせる。先のシナリオのsRGBからRec.709への変換は、様々なやり方で計算される。

本発明は、本発明の所定の好適な実施の形態を参照して詳細に説明されたが、変形及び変更は本発明の精神及び範囲で実施されることを理解されるであろう。たとえば、本発明は、SMPTE 240M、Rec.1361等のような他のブロードキャストビデオ符号化規格に適用することもできる。

１０２：光電子伝達関数
２０２，３０２，３０４：グラフライン
４０２：sRGB値
４０４：IEC規格書
４０５：強度値
４０６：変換マトリクス
４０８：測色値
４１０：カラーアピアランスモデル
４１２：カラーアピアランス値
４１４：逆カラーアピアランスモデル
４１６：XYZ測色値
４１８：プライマリマトリクス
４１９：強度値
４２０：特性曲線
４２２：符号化値
４２４：変換ジェネレータ
４２６：変換
５０２：sRGB画像
５０４：変換
５０６：画像値
５０８：ブロードキャストテレビジョン
５１０：表示画像
６０２：sRGB値
６０４：規格書
６０６：変換マトリクス
６０８：XYZ測色値
６１０：カラーアピアランス変換
６１２：XYZ値
６１４：プライマリマトリクス
６１６：強度値
６１８：特性曲線
６２０：値
６２２：変換ジェネレータ
６２４：変換
７０２：デジタルスチルカメラ
７０４：伝達特性
８０２：グラフライン
９０２：グラフライン
９０４：グラフライン
１００２：露光要素値
１００４：sRGB値
１００６：値
１００８：特性曲線
１０１０：特性曲線
１０１２：変換ジェネレータ
１０１４：変換
１１０２：電子装置
１１０４：ルックアップテーブル（LUT）
１１０６：変換ジェネレータ
１１０８：I/Oポート
１２００：ブロードキャストテレビジョン
１２０２：カードリーダ
１２０４：TVプロセッサ
１２０６：ルックアップテーブル

Claims (21)

1. 無彩色のパッチを撮影した画像から、第１の画像符号化値を決定するステップ；
   無彩色のパッチについて露光係数の値から成る一組を処理装置が計算するステップ；
   前記処理装置が、前記露光係数の値から成る一組を第２の画像符号化値から成る一組に変換するステップであって、前記第１の画像符号化値から成る一組が有する前記基準となる原色および前記基準となる白色点と、前記第２の画像符号化値から成る一組が有する前記基準となる原色および前記基準となる白色点とは互いに同一である、ステップ；
   前記第１の画像符号化値から成る一組と前記第２の画像符号化値から成る一組との間の変換を前記処理装置が導出するステップ；
   前記処理装置が、前記導出された変換を前記第１の画像符号化によって符号化された画像に適用するステップ；
   を具備する方法。
2. 前記第１の画像符号化は、Ｒｅｃ．７０９符号化を備える、請求項１記載の方法。
3. 命令コードとデータを記憶するように構成されたメモリ；
   前記メモリとの間の通信が可能となるように前記メモリと接続されたプロセッサであって、前記プロセッサは、
   無彩色のパッチを撮影した画像から、第１の画像符号化値を決定する動作；
   無彩色のパッチについて露光係数の値から成る一組を計算する動作；
   前記露光係数の値から成る一組を第２の画像符号化値から成る一組に変換する動作であって、前記第１の画像符号化値から成る一組が有する前記基準となる原色および前記基準となる白色点と、前記第２の画像符号化値から成る一組が有する前記基準となる原色および前記基準となる白色点とは互いに同一である、動作；
   前記第１の画像符号化値から成る一組と前記第２の画像符号化値から成る一組との間の変換を導出する動作；
   前記導出された変換を前記第１の画像符号化によって符号化された画像に適用する動作；
   を実行するように構成されていることを特徴とする装置。
4. 前記第１の画像符号化はｓＲＧＢ符号化を備え、前記第２の画像符号化は、Ｒｅｃ．７０９符号化を備える、請求項３記載の装置。
5. 前記第１の画像符号化はｓＲＧＢ符号化を備える、請求項１記載の方法。
6. 前記第２の画像符号化はｓＲＧＢ符号化を備える、請求項２記載の方法。
7. 前記第２の画像符号化はＲｅｃ．７０９符号化を備える、請求項５記載の方法。
8. 前記露光係数の値から成る一組は、無彩色の刺激に対応する、請求項１記載の方法。
9. 前記露光係数の値から成る一組を前記第２の画像符号化値から成る一組に前記変換するステップは、光電子伝達特性を使用することを具備する、請求項１記載の方法。
10. 前記光電子伝達特性は、Ｒｅｃ．７０９符号化標準仕様に対応している、請求項９記載の方法。
11. 前記光電子伝達特性は、ｓＲＧＢ符号化標準仕様と関係している、請求項９記載の方法。
12. 前記光電子伝達特性は、デバイス依存のｓＲＧＢである、請求項１１記載の方法。
13. 画像キャプチャ装置を使用して無彩色パッチの画像を撮影するステップをさらに具備する、請求項１記載の方法。
14. 前記処理装置が前記画像キャプチャ装置を具備していることを特徴とする、請求項１３記載の方法。
15. 前記露光係数の値から成る一組は、使用可能な範囲内にある露光係数値をサンプリングすることを特徴とする、請求項１記載の方法。
16. 前記第１の画像符号化はＲｅｃ．７０９符号化を備え、前記第２の画像符号化は、ｓＲＧＢ符号化を備える、請求項３記載の装置。
17. 前記プロセッサは、光電子伝達特性を使用することによって、前記露光係数の値から成る一組を前記第２の画像符号化値から成る一組に前記変換するように前記プロセッサは構成されている、請求項３記載の装置。
18. 無彩色のパッチを撮影した画像から、第１の画像符号化値を決定する動作；
    無彩色のパッチについて、露光係数の値から成る一組を計算する動作；
    前記露光係数の値から成る一組を第２の画像符号化値から成る一組に変換する動作であって、前記第１の画像符号化値から成る一組が有する前記基準となる原色および前記基準となる白色点と、前記第２の画像符号化値から成る一組が有する前記基準となる原色および前記基準となる白色点とは互いに同一である、動作；
    前記第１の画像符号化値から成る一組と前記第２の画像符号化値から成る一組との間の変換を導出する動作；および、
    前記導出された変換を前記第１の画像符号化によって符号化された画像に適用する動作；
    をコンピュータ装置に実行させるようにプログラミングされた命令コードを記録しているコンピュータ読み取り可能記録媒体。
19. 前記第１の画像符号化はｓＲＧＢ符号化を備え、前記第２の画像符号化は、Ｒｅｃ．７０９符号化を備える、請求項１８記載のコンピュータ読み取り可能記録媒体。
20. 前記露光係数の値から成る一組は、無彩色の刺激に対応する、請求項１８記載のコンピュータ読み取り可能記録媒体。
21. 前記露光係数の値から成る一組を前記第２の画像符号化値から成る一組に前記変換するステップは、光電子伝達特性を使用することを具備する、請求項１８記載のコンピュータ読み取り可能記録媒体。

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