JP6383425B2 - ビデオ符号化及び復号のための適応的伝達関数 - Google Patents

Description

（技術分野）
本開示は概して、デジタルビデオ又は画像処理及びディスプレイに関する。

（関連技術の説明）
パーソナルコンピュータシステム、デスクトップコンピュータシステム、ラップトップコンピュータ及びノートブックコンピュータ、タブレットデバイス又はパッドデバイス、デジタルカメラ、デジタルビデオレコーダ、並びに携帯電話又はスマートフォンを含むがこれらに限られない種々のデバイスは、ビデオ処理法（単数又は複数）を実行し得るソフトウェア及び／又はハードウェアを含むことができる。例えば、デバイスとして、１つ以上のビデオ処理法に従って、１つ以上のソースからデジタルビデオ入力を受信して処理し、処理したビデオフレームを出力することができる装置（例えば、システムオンチップ（ＳＯＣ）などの集積回路（ＩＣ）又はＩＣのサブシステム）を挙げることができる。別の実施例として、１つ以上のビデオ処理法に従って、１つ以上のソースからデジタルビデオ入力を受信して処理し、処理されたビデオフレームを１つ以上の行先に出力し得るデバイス上に、ソフトウェアプログラムが実行され得る。

一実施例として、ビデオ符号器は、デジタルビデオ入力がビデオ符号化法、例えばＨ．２６４／高度ビデオ符号化（Advanced Video Coding、ＡＶＣ）形式若しくはＨ．２６５高効率ビデオ符号化（High Efficiency Video Coding、ＨＥＶＣ）形式などの圧縮ビデオ形式に従って別の形式へと符号化若しくは変換される装置又は代替的にソフトウェアプログラムとして実装され得る。別の実施例として、ビデオ復号器は、ＡＶＣ若しくはＨＥＶＣなどの圧縮ビデオ形式のビデオが受信され、ビデオ復号法、例えばディスプレイデバイスによって使用される表示形式に従って別の（圧縮解除された）形式へと復号若しくは変換される装置又は代替的にソフトウェアプログラムとして実装され得る。Ｈ．２６４／ＡＶＣ標準は、ＩＴＵ−Ｔにより、「ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．２６４：オーディオビジュアルサービス全般のための高度ビデオ符号化方式」と題する文書において公開されている。Ｈ．２６５／ＨＥＶＣ標準は、ＩＴＵ−Ｔにより、「ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．２６５：高効率ビデオ符号化方式」と題する文書において公開されている。

多くのシステムでは、装置又はソフトウェアプログラムはビデオ符号器構成要素及びビデオ復号器構成要素の両方を実装し得る。そのような装置又はプログラムは、一般的にコーデックと呼ばれる。コーデックは、ビデオストリーム内の視覚／画像データ及びオーディオ／サウンドデータの両方を符号化／復号し得る。

ダイナミックレンジの通常の定義は、サウンド及び光のような、信号内などで変化し得る量の可能な最大値と最小値との間の比である。デジタル画像及びビデオ処理では、拡張又は高ダイナミックレンジ（high dynamic range、ＨＤＲ）撮像は、標準デジタル撮像技術及び技法（標準ダイナミックレンジ（standard dynamic range、ＳＤＲ）撮像と呼ばれる）を使用して得られるものよりも広範囲の輝度を（例えば、ディスプレイスクリーン又はデバイス上に表示されるような）電子画像内で生み出す技術及び技法を指す。

電気光学伝達関数（electro-optical transfer function、ＥＯＴＦ）は、デジタルコード値を光値、例えば輝度値へとマッピングし得る。一般的に光電気伝達関数（opto-electrical transfer function、ＯＥＴＦ）と呼ばれる逆の処理は、光値を電気／デジタル値へとマッピングする。ＥＯＴＦ及びＯＥＴＦは、伝達関数と総称され得る。輝度のＳＩ単位は、カンデラ毎平方メートル（ｃｄ／ｍ^２）である。同じ単位の非ＳＩ用語は「ＮＩＴ」である。標準ダイナミックレンジ（ＳＤＲ）撮像システムでは、符号化／復号システム又はコーデックでの符号化及び復号処理を単純化するために、通常は、固定伝達関数、例えば固定べき乗則ガンマ伝達関数が、ビデオ画像コンテンツの内部表現に対して使用されてきた。高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）撮像技法、システム、及びディスプレイの出現によって、より柔軟性の高い伝達関数へのニーズが生じている。

ビデオ符号化及び復号システム又はコーデック内にビデオ画像コンテンツの表現のための適応的伝達関数を内部的に実行するビデオ符号化及び復号システム並びに方法の実施形態が説明される。実施形態は、入力ビデオ内の現在のシーン、シーケンス、フレーム、又はフレームの領域に対するフォーカスダイナミックレンジを、画像データの１つ以上の特性（例えば、明度、テクスチャなど）に基づき動的に決定し、入力ビデオダイナミックレンジをそのフォーカス範囲へとクロップし、その後、クロップされた範囲内の値を、コーデック内でビデオデータを表現するために使用される伝達関数に従って、入力ビデオのビット深度からコーデックのビット深度へと適切にマッピング（例えば、量子化）し得る。

実施形態では、コーデック内で入力ビデオデータ及びフォーカス範囲のビデオデータを表現するために、様々な伝達関数が使用され得る。いくつかの実施形態では、コーデック内でビデオデータを表現するために使用される伝達関数は、入力ビデオデータを表現するために使用される伝達関数と同じであり得る。いくつかの実施形態では、入力ビデオデータを表現するために使用される伝達関数（一次伝達関数と呼ばれる）と異なる伝達関数（内部又は二次伝達関数と呼ばれる）が、コーデック内でビデオデータを表現するために使用され得る。

実施形態では、符号器によってシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対して使用されるフォーカス範囲、伝達関数、量子化パラメータ、及び他の形式情報が、例えば、出力ビットストリーム内に埋め込まれたメタデータによって、復号器構成要素へとシグナリングされ得る。復号器では、符号化ビットストリームが復号され、かつ、ビデオのシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対するシグナリングされたフォーカス範囲（単数又は複数）に従って、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）対応ディスプレイなどの目標デバイスの全ダイナミックレンジへと動的に拡張され得る。

伝達関数を入力ビデオデータに動的に適応させることによって、実施形態は、入力ビデオデータを表現するために使用されるものよりも少ないビットを使用してコーデック内でビデオデータが表現されることを可能にし、かつビデオデータ出力がＨＤＲ対応ディスプレイなどのＨＤＲデバイスのダイナミックレンジを満たすようにコーデックによって拡張されることも可能にし得る。適応的伝達関数法の実施形態は、例えば、ビデオ符号化及び復号システムがコーデック内でビデオデータの内部表現及び処理に１０以下のビットを使用すること、並びにビデオをＨＤＲ対応ディスプレイなどのＨＤＲデバイスへと出力するときに、例えば１２以上のビットを使用することを可能にし得る。このため、ビデオ符号化及び復号システムのための適応的伝達関数法の実施形態は、特に消費者市場での、ＨＤＲ技術の実装、ひいては採用を単純化し得る。

適応的伝達関数の一実施形態を実施する例示的なコーデック又はビデオ符号化及び復号システムを示す図である。

いくつかの実施形態に係る、適応的伝達関数法をビデオ入力データに適用して符号化ビデオデータを生成する、例示的な符号器を示す図である。

いくつかの実施形態に係る、適応的伝達関数法に従って符号化ビデオデータを復号しかつ復号ビデオデータを拡張して、表示形式のビデオデータを生成する、例示的な復号器を示す図である。

いくつかの実施形態に係る、入力ビデオデータに対する例示的な全範囲及びそのビデオデータに対する例示的なフォーカス範囲を示す図である。

いくつかの実施形態に係る、Ｃビットのビデオデータを生成するためにフォーカス範囲内のＮビットの入力ビデオデータをマッピングすることの実施例を示す図である。

いくつかの実施形態に係る、デバイスのためのＤビットのビデオデータを生成するために、Ｃビットの復号ビデオをＨＤＲ対応デバイスの全ダイナミックレンジへと拡張することの実施例を図式的に示す図である。

適応的伝達関数法の実施形態に係る、異なるフォーカス範囲をビデオシーケンス又はビデオフレームの異なる部分に適用することを図式的に示す図である。 適応的伝達関数法の実施形態に係る、異なるフォーカス範囲をビデオシーケンス又はビデオフレームの異なる部分に適用することを図式的に示す図である。 適応的伝達関数法の実施形態に係る、異なるフォーカス範囲をビデオシーケンス又はビデオフレームの異なる部分に適用することを図式的に示す図である。

いくつかの実施形態に係る、適応的伝達関数法をビデオ入力データに適用して、符号化ビデオデータを生成するビデオ符号化法のフローチャートである。

いくつかの実施形態に係る、適応的伝達関数法に従って符号化ビデオデータを復号しかつ復号ビデオデータを拡張して、表示形式のビデオデータを生成するビデオ復号法のフローチャートである。

本明細書で説明されるシステム及び方法の態様を実行するように構成され得るシステムオンチップ（ＳＯＣ）の一実施形態のブロック図である。

１つ以上のＳＯＣを含み得るシステムの一実施形態のブロック図である。

いくつかの実施形態に係る、本明細書で説明されるシステム及び方法の態様を実行するように構成され得る例示的なコンピュータシステムを示す図である。

いくつかの実施形態に係るポータブル多機能デバイスのブロック図である。

いくつかの実施形態に係るポータブル多機能デバイスを示す図である。

本発明は様々な変更及び代替的な形態を受け入れる余地があるが、その特定の実施形態が、例として図面に示されており、本明細書で詳細に説明することとする。しかしながら、図面及び詳細な説明は、本発明を、開示されている特定の形態に限定することを意図するものではなく、逆に、本発明の趣旨及び範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を範囲に含むことを意図するものであることを理解されたい。本出願を通して使用される単語「ｍａｙ」は、義務的な意味（即ち、必須を意味する）よりも、許容的な意味（即ち、可能性を含む意味）として使用される。同様に、単語「ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、及び「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」は、〜を含むがこれに限定されるものではないということを意味する。

種々のユニット、回路、又は他の構成要素については、１つ以上のタスクを実行するよう「ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ（構成される）」ものとして述べる場合がある。このような状況では、「ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ（構成される）」は、動作中に１つ以上のタスクを実行する「ｈａｖｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ（回路を備えている）」ことを広く意味する構造の広義な記述である。よって、ユニット／回路／構成要素は、そのユニット／回路／構成要素が現在動作していないときでも、タスクを実施するように構成することができる。一般に、「ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ（構成される）」に対応する構造を形成する回路は、ハードウェア回路を含むことができる。同様に、各種のユニット／回路／構成要素は、説明の便宜上、１つ又は複数のタスクを実施すると記述される場合がある。このような説明は、「〜するように構成される」という語句を含むと解釈されるべきである。１つ以上のタスクを実行するように構成されるユニット／回路／構成要素と表現することは、米国特許法第１１２条、第６項のユニット／回路／構成要素についての解釈を行使しないことを明示的に意図されている。

ビデオ符号化及び復号システム又はコーデック内にビデオ画像コンテンツの表現のための適応的伝達関数を内部的に実行する、ビデオ符号化及び復号システム並びに方法の実施形態が説明される。実施形態は、符号化及び復号処理中の、コーデックへの入力ビデオデータのダイナミックレンジの適応を可能にし得る。実施形態では、伝達関数は、入力ビデオのシーン、シーケンス、又はフレーム毎に、動的にコーデックに適応され得る。いくつかの実施形態では、伝達関数はフレームの領域内で動的に適応され得る。実施形態は、伝達関数を入力ビデオデータに動的に適応させ、人間の視覚系の動的に決定される有効ダイナミックレンジ（本明細書ではフォーカスダイナミックレンジ又は単にフォーカス範囲と呼ばれる）内の情報のみを保持し、かつコーデック内の処理のための伝達関数に従って、フォーカス範囲内のデータを入力ビデオのビット深度からコーデックのビット深度へとマッピングし得る。コーデックの出力は、ＨＤＲ対応ディスプレイなどの拡張ダイナミックレンジ又は高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）デバイスを含むがこれらに限られない目標デバイスへの出力のダイナミックレンジを満たすように拡張され得る。図１〜図３は、適応的伝達関数法の実施形態が実施され得る例示的なビデオ符号化及び復号システム又はコーデックを示す。

人間の視覚系は、全体として、非常に大きいダイナミックレンジを範囲に含む。ただし、人間の視覚系は、表示されている現在のシーン又は画像に基づき、例えばシーン又は画像の明度（輝度）及びテクスチャ特性に従って、ダイナミックレンジに適応し、かつダイナミックレンジを制限する傾向がある。このため、人間の視覚系のダイナミックレンジ全体は比較的大きいが、ビデオの所与のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対する有効ダイナミックレンジは、明度及びテクスチャを含むがこれらに限られない画像特性に応じて、大幅に小さくなり得る。本明細書に記載されているようなビデオ符号化及び復号システム並びに方法の実施形態は、この人間の視覚の特性を活用して、現在のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域の特性に従ってコーデック内で範囲を動的に制限するための類似した方法を利用し得る。実施形態では、処理されている現在のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域の１つ以上の特性（例えば、明度、テクスチャなど）に応じて、符号器構成要素又は処理は、入力ビデオのシーン、シーケンス、フレーム、又は領域の範囲（例えば、輝度）を、人間の視覚系に対する有効ダイナミックレンジ内、及びコーデックの要件、例えばビット深度内へと動的に制限し得る。これは、例えば、入力ビデオ内の現在のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域内のエリアをサンプル値に関して動的に決定し、かつコーデックのビット深度（例えば、１０ビット）をその範囲へとフォーカスすることによってなされ得る。いくつかの実施形態では、このフォーカシングは、符号器内で、入力ビデオのダイナミックレンジをそのエリア内へとクロップし、その後、クロップされた範囲（フォーカスダイナミックレンジ又はフォーカス範囲と呼ばれる）内の値を、コーデック内でビデオデータを表現するために使用される伝達関数に従って、入力ビデオのビット深度からコーデックのビット深度へと適切にマッピング（例えば、量子化）することによって実行され得る。図４及び５は、いくつかの実施形態に係る、入力ビデオデータに対して決定された例示的なフォーカス範囲、及び、伝達関数に従った、Ｎビットの入力ビデオデータのコーデックのビット深度へのマッピングを図式的に示す。本明細書で使用されているように、Ｎビットは入力ビデオのビット深度を指し、Ｃビットはコーデック内でビデオデータを表現するために使用されるビット深度を指し、Ｄビットはディスプレイデバイスなどの、復号ビデオの目標デバイスのビット深度を指す。

実施形態では、コーデック内で入力ビデオデータ及びフォーカス範囲のビデオデータを表現するために、様々な伝達関数が使用され得る。実施形態でビデオデータを表現するために使用され得る伝達関数の実施例は、限定するものではないが、べき乗則ガンマベースの伝達関数、対数ベースの伝達関数、及びＤｏｌｂｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって提案された知覚量子化（Perceptual Quantizer、ＰＱ）伝達関数などの人間の視覚認知に基づく伝達関数を含み得る。いくつかの実施形態では、コーデック内でビデオデータを表現するために使用される伝達関数は、入力ビデオデータを表現するために使用される伝達関数と同じであり得る。ただし、他の実施形態では、入力ビデオデータを表現するために使用される伝達関数（一次伝達関数と呼ばれる）と異なる伝達関数（内部又は二次伝達関数と呼ばれる）が、コーデック内でビデオデータを表現するために使用され得る。これは例えば、ビデオ信号とも呼ばれ得るビデオデータが、一次伝達関数を使用してなされ得るものよりも高い精度で、コーデック内で表現されることを可能にし得る。

実施形態では、符号器によってシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対して使用されるフォーカス範囲、伝達関数、量子化パラメータ、及び他の形式情報が、例えば、出力ビットストリーム内に埋め込まれたメタデータによって、復号器構成要素へとシグナリングされ得る。復号器では、符号化ビットストリームが復号され、かつ、ビデオのシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対するシグナリングされたフォーカス範囲（単数又は複数）に従って、ＨＤＲデバイス（例えば、ＨＤＲ対応ディスプレイ）などの目標デバイスの全ダイナミックレンジへと動的に拡張され得る。図６は、いくつかの実施形態に係る、復号ビデオデータをＨＤＲデバイスの全ダイナミックレンジへと拡張することを図式的に示す。

伝達関数を入力ビデオデータに動的に適応させることによって、実施形態は、入力ビデオデータを表現するために使用されるものよりも少ないビットを使用してコーデック内でビデオデータが表現されることを可能にし、かつビデオデータ出力がＨＤＲ対応ディスプレイなどのＨＤＲデバイスのダイナミックレンジを満たすようにコーデックによって拡張されることも可能にし得る。適応的伝達関数法の実施形態は、例えば、ビデオ符号化及び復号システムがコーデック内でビデオデータの内部表現及び処理に１０以下のビットを使用すること、並びにビデオをＨＤＲ対応ディスプレイなどのＨＤＲデバイスへと出力するときに、例えば１２以上のビットを使用して、ビデオデータの拡張ダイナミックレンジ又は高ダイナミックレンジを表現することを可能にし得る。このため、ビデオ符号化及び復号システムのための適応的伝達関数法の実施形態は、特に消費者市場での、ＨＤＲ技術の実施、ひいては採用を単純化し得る。

本明細書で説明される適応的伝達関数法は、ビデオ信号の全ての色成分に適用されてもよく、又は代替的に、ビデオ信号の輝度（ルマ）及び色度（クロマ）成分の一方若しくは両方に別個に適用されてもよい。

図１は、適応的伝達関数の一実施形態を実施する、例示的なビデオ符号化及び復号システム又はコーデック１００を示す。実施形態では、コーデック１００の適応的伝達関数１１０構成要素又はモジュールは、適応的伝達関数法に従って、Ｎビット（例えば、１２ビット、１４ビット、１６ビットなど）のビデオ入力データ１０２を、コーデック１００の符号器１２０構成要素又はモジュールに対するＣビット（例えば、１０ビット以下）のビデオ入力データ１１２へと変換し得る。いくつかの実施形態では、Ｎビットのビデオ入力データ１０２をＣビットのビデオ入力データ１１２へと変換するために、適応的伝達関数１１０は、Ｎビットのビデオ入力データ１０２内の現在のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域内のエリアをサンプル値に関して動的に決定し、かつＣビットをそのエリアへとフォーカスし得る。いくつかの実施形態では、このフォーカシングは、適応的伝達関数１１０内で、Ｎビットのビデオ入力データ１０２を決定されたフォーカス範囲へとクロップし、その後、符号器１２０に対するＣビットのビデオ入力データ１１２を生成するために、フォーカス範囲内のＮビットの値を、符号器１２０内でビデオデータを表現するために使用される伝達関数に従って、コーデックのビット深度へと適切にマッピング（例えば、量子化）することによって実行され得る。

いくつかの実施形態では、適応的伝達関数１１０は、形式メタデータ１１４も符号器１２０への出力として生成し得る。形式メタデータ１１４は、適応的伝達関数法を入力ビデオデータ１０２に適用されるものとして記述し得る。例えば、形式メタデータ１１４は、ビデオデータを符号器のビット深度へとマッピングするときに使用される、決定されたフォーカス範囲のパラメータを示してもよく、かつフォーカス範囲に適用される伝達関数に関する情報も含んでもよい。

いくつかの実施形態では、符号器１２０はその後、符号化ストリーム１２２を出力として生成するために、Ｃビットのビデオ入力データ１１２を符号化し得る。いくつかの実施形態では、符号器１２０は、Ｈ．２６４／高度ビデオ符号化（ＡＶＣ）形式又はＨ．２６５／高効率ビデオ符号化（ＨＥＶＣ）形式などの圧縮ビデオ形式に従って、Ｃビットのビデオ入力データ１１２を符号化し得る。ただし、他の符号化形式が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、符号器１２０は、例えば、形式メタデータ１１４を復号器１３０構成要素に提供することができるように、形式メタデータ１１４を出力ストリーム１２２内に埋め込み得る。符号化出力ストリーム１２２はメモリに記憶されてもよく、又は代替的に、コーデック１００の復号器１３０構成要素又はモジュールへと直接送信されてもよい。図２は、ビデオ符号化及び復号システム又はコーデック１００の例示的な符号器構成要素をより詳細に示す。

復号器１３０は、符号化ストリーム１２２を読み取るか又は受信し、かつストリーム１２２を復号して、コーデック１００の逆適応的伝達関数１４０構成要素又はモジュールに対する出力としてＣビットの復号ストリーム１３２を生成し得る。いくつかの実施形態では、適応的伝達関数法を、適応的伝達関数１１０によって入力ビデオデータ１０２に適用されるものとして記述する形式メタデータ１３４が入力ストリーム１２２から抽出され、逆適応的伝達関数１４０へと伝達され得る。逆適応的伝達関数１４０は、Ｃビットの復号ストリーム１３２を形式メタデータ１３４及びディスプレイ情報１４４に従って変換して、１つ以上のディスプレイ１９０又は他のデバイスへのＤビット（例えば、１２ビット、１４ビット、１６ビットなど）のＨＤＲ出力１４２を生成し得る。図３は、ビデオ符号化及び復号システム又はコーデック１００の例示的な復号器構成要素をより詳細に示す。

本明細書で説明されるように適応的伝達関数法を実行する、ビデオ符号化及び復号システム又はコーデック１００の実施形態は、例えば、１つ以上の画像キャプチャデバイス及び／又は１つ以上のディスプレイデバイスを含むデバイス又はシステム内で実施され得る。画像キャプチャデバイスは、デジタル画像又はビデオをキャプチャすることができる光センサ又はフォトセンサを備える、任意のデバイスであり得る。画像キャプチャデバイスは、限定するものではないが、ビデオカメラ及び静止画像カメラ、並びにビデオ及び単一の画像の両方をキャプチャすることができる画像キャプチャデバイスを含み得る。画像キャプチャデバイスは、スタンドアロンデバイスであってもよく、又はスマートフォン、携帯電話、ＰＤＡ、タブレット若しくはパッドデバイス、多機能デバイス、コンピューティングデバイス、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ネットブックコンピュータ、デスクトップコンピュータなどを含むがこれらに限られない他のデバイス内に組み込まれたカメラであってもよい。画像キャプチャデバイスは、携帯電話、ＰＤＡ、及びタブレットデバイスなどの小型デバイス内での使用に好適な、小さいフォームファクタのカメラを含み得る。ディスプレイ又はディスプレイデバイスは、スマートフォン、携帯電話、ＰＤＡ、タブレット若しくはパッドデバイス、多機能デバイス、コピューティングデバイス、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、ネットブックコンピュータ、デスクトップコンピュータなどを含むがこれらに限られない他のデバイス内に組み込まれたディスプレイスクリーン又はパネルを含み得る。ディスプレイデバイスは、ビデオモニタ、プロジェクタ、又は、デジタル画像及び／若しくはデジタルビデオを表示若しくは投映することができる、概して任意のデバイスも含み得る。ディスプレイ又はディスプレイデバイスは、ＬＣＤ（liquid crystal display、液晶ディスプレイ）技術、ＬＰＤ（light emitting polymer display、発光ポリマーディスプレイ）技術、又はＬＥＤ（light emitting diode、発光ダイオード）技術を使用し得るが、他のディスプレイ技術も使用され得る。

図１０〜図１４は、実施形態が実施され得るデバイスの非限定的な実施例を示す。画像キャプチャデバイス及び／又はディスプレイデバイスを含むデバイス若しくはシステムは、本明細書で説明されるようにビデオデータを処理するための機能の少なくとも一部を実行するハードウェア及び／又はソフトウェアを含み得る。いくつかの実施形態では、本明細書で説明されるような機能の１つの部分が１つのデバイス上に実行されてもよく、別の部分が別のデバイス上に実行されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、画像キャプチャデバイスを含むデバイスは、フォトセンサを介してキャプチャされた画像又はビデオを処理及び圧縮（すなわち、符号化）するセンサパイプラインを実行してもよく、ディスプレイパネル又はスクリーンを備える別のデバイスは、圧縮された画像をパネル又はスクリーンへの表示のために受信及び処理（すなわち、復号）する表示パイプラインを実行してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書で説明されるような機能の少なくとも一部は、多機能デバイス、スマートフォン、パッド又はタブレットデバイス、並びにラップトップ、ノートブック、及びネットブックコンピュータなどの他のポータブルコンピューティングデバイスを含むがこれらに限られないデバイス内で使用され得る、システムオンチップ（ＳＯＣ）の１つ以上の構成要素又はモジュールによって実行され得る。図１０は例示的なＳＯＣを示し、図１１はＳＯＣを実装する例示的なデバイスを示す。図１２は、本明細書で説明される方法及び装置を実施し得る例示的なコンピュータシステムを示す。図１３及び１４は、本明細書で説明される方法及び装置を実施し得る例示的な多機能デバイスを示す。

実施形態は通常、ビデオを処理するものとして本明細書で説明される。ただし、実施形態は、ビデオフレーム又はシーケンスの代わりに若しくはこれらに加えて、単一の画像又は静止画像を処理するために適用され得る。このため、「ビデオ」、「ビデオフレーム」、「フレーム」などが本明細書で使用されるとき、これらの用語は、概してキャプチャされたデジタル画像を指すことを理解すべきである。

図２は、いくつかの実施形態に係る、適応的伝達関数法をビデオ入力データ２０２に適用し、符号化ビデオデータ２３２を出力として生成する、例示的な符号器２００を示す図である。符号器２００は、例えば、図１に示したようなコーデック１００の構成要素又はモジュールであり得る。実施形態では、符号器２００の適応的伝達関数構成要素又はモジュール２１０は、適応的伝達関数法に従ってＮビット（例えば、１２ビット、１４ビット、１６ビットなど）のビデオ入力データ２０２をＣビット（例えば、１０ビット以下）のデータ２１２へと変換し、かつＣビットのデータ２１２を符号器２００の処理パイプライン２２０構成要素へと出力し得る。いくつかの実施形態では、Ｎビットのビデオ入力データ２０２をＣビットのビデオデータ２１２へと変換するために、適応的伝達関数モジュール２１０は、Ｎビットのビデオ入力データ２０２内の現在のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域内のエリアをサンプル値に関して動的に決定し、かつＣビットをそのエリアへとフォーカスし得る。いくつかの実施形態では、このフォーカシングは、適応的伝達関数モジュール２１０内で、Ｎビットのビデオ入力データ２０２のダイナミックレンジを決定されたフォーカス範囲へとクロップし、その後、フォーカス範囲内のＮビットの値を、符号器２００内でビデオデータを表現するために使用される伝達関数に従ってＣビットへと適切にマッピング（例えば、量子化）することによって実行され得る。いくつかの実施形態では、適応的伝達関数モジュール２１０は、形式メタデータ２１４も符号器２２０への出力として生成し得る。形式メタデータ２１４は、適応的伝達関数法を入力ビデオデータ２０２に適用されるものとして記述し得る。例えば、形式メタデータ２１４は、ビデオデータを符号器のビット深度へとマッピングするときに使用される、決定されたフォーカス範囲のパラメータを示してもよく、かつフォーカス範囲に適用される伝達関数に関する情報も含んでもよい。

いくつかの実施形態では、符号器２００はその後、符号化ストリーム２３２を出力として生成するために、適応的伝達関数モジュール２１０によって生成されたＣビットのビデオ入力データ２１２を符号化し得る。いくつかの実施形態では、符号器１２０は、Ｈ．２６４／高度ビデオ符号化（ＡＶＣ）形式又はＨ．２６５／高効率ビデオ符号化（ＨＥＶＣ）形式などの圧縮ビデオ形式に従って、Ｃビットのビデオ入力データ１１２を符号化し得る。ただし、他の符号化形式が使用されてもよい。

いくつかの実施形態では、入力ビデオフレームは、符号器２００内で画素（ピクセル又はペルと呼ばれる）のブロックに従って再分割され、処理される。例えば、Ｈ．２６４符号化では、マクロブロックと呼ばれる１６×１６ピクセルのブロックが使用され得る。ＨＥＶＣ符号化は、１６×１６ピクセルから６４×６４ピクセルのブロックの範囲内で変動し得る符号化ツリーユニット（Coding Tree Unit、ＣＴＵ）と呼ばれるブロックを使用する。ＣＴＵは、符号化ユニット（coding unit、ＣＵ）へと分割され、更に６４×６４ピクセルから４×４ピクセルのブロックまで変動し得る予測ユニット（prediction unit、ＰＵ）へと再分割され得る。いくつかの実施形態では、ビデオ入力データ２１２はルマ及びクロマ成分へと分割されてもよく、ルマ及びクロマ成分は符号器の１つ以上の構成要素又は段階で別個に処理されてもよい。

図２に示す例示的な符号器２００では、符号器２００は、処理パイプライン２２０構成要素及びエントロピ符号化２３０構成要素を含む。処理パイプライン２２０は、ビデオ入力データ２１２が処理される、複数の構成要素又は段階を含み得る。処理パイプライン２２０は、例えば、１つ以上の段階又は構成要素として、イントラフレーム及びインターフレーム推定２２２、モード決定２２４、並びに動き補償及び再構成２２６動作を実行し得る。

以下は、例示的な処理パイプライン２２０の高レベルでの動作について説明するものであって、限定することを意図するものではない。いくつかの実施形態では、イントラフレーム及びインターフレーム推定２２２は、パイプラインに入力されたブロックを符号化するときに使用される、以前に符号化されたピクセルのブロックを決定し得る。Ｈ．２６４符号化などのいくつかのビデオ符号化技法では、各入力ブロックを、現在のフレーム内の既に符号化されたピクセルのブロックを使用して符号化することができる。これらのブロックを決定するプロセスを、イントラフレーム推定又は単にイントラ推定と呼ぶことができる。Ｈ．２６４及びＨ．２６５符号化などのいくつかのビデオ符号化技法では、ブロックはまた、１つ以上の以前に再構成されたフレーム（基準フレームと呼ばれ、図２で基準データ２４０として示される）からのピクセルのブロックを使用して符号化され得る。いくつかの実施形態では、符号器パイプラインによって出力された、再構成されたフレーム及び符号化フレームは、基準フレームとして使用するために、基準データ２４０へと復号及び記憶され得る。いくつかの実施形態では、現在のフレームを再構成するときに使用される、基準データ２４０内に記憶された基準フレームは、処理されているビデオ内の現在のフレームよりも時間的に前に発生する１つ以上の再構成されたフレーム、及び／又は処理されているビデオの現在のフレームよりも時間的に後に発生する１つ以上の再構成されたフレームを含み得る。基準フレーム中の一致するピクセルブロックを発見するプロセスを、インターフレーム推定、あるいは、より一般的には動き推定と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、モード決定２２４は、所与のブロックに対する出力をイントラフレーム及びインターフレーム推定２２２から受信し、かつそのブロックのための最善予測モード（例えば、インターフレーム予測又はイントラフレーム予測モード）及び対応する動きベクトルを決定し得る。この情報は動き補償及び再構成２２６へと伝達される。

動き補償及び再構成２２６の動作は、モード決定２２４から受信した最善モードによって異なり得る。最善モードがインター予測される場合、動き補償構成要素は、動きベクトルに対応する基準フレームブロックを取得し、それらのブロックを組み合わせて予測ブロックを生成する。その後、動き補償構成要素は、重み付け予測を予測ブロックに適用して、再構成構成要素に伝達される最終的なブロック予測子を生成する。重み付け予測では、現在のブロックを符号化するときに使用される予測データを生成するために、基準データからの値が、１つ以上の重み付けパラメータに従って重み付けされ、かつオフセット値を使用してシフトされ得る。最善モードがイントラ予測される場合、１つ以上の隣接するブロックを使用してイントラ予測が実行され、パイプラインのこの段階で処理されている現在のブロックに対する予測ブロックが生成される。

再構成構成要素は、動き補償の出力に従って、現在のブロックに対するブロック（例えば、マクロブロック）再構成動作を実行する。再構成動作は、例えば、順方向変換及び量子化（forward transform and quantization、ＦＴＱ）動作を含み得る。動き補償及び再構成２２６は、変換及び量子化されたデータを符号器２００のエントロピ符号化２３０構成要素へと出力し得る。

エントロピ符号化２３０構成要素は、例えば、エントロピ符号化技法を適用して、パイプライン２２０によって変換及び量子化されたデータ出力を圧縮し、符号化出力ストリーム２３２を生成し得る。使用され得る例示的なエントロピ符号化技法は、限定するものではないが、ハフマン符号化技法、ＣＡＶＬＣ（context-adaptive variable-length coding、コンテキスト適応型可変長符号化）、及びＣＡＢＡＣ（context-adaptive binary arithmetic coding、コンテキスト適応型２値算術符号化）を含み得る。いくつかの実施形態では、符号器２００は、形式メタデータ２１４を復号器に提供することができるように、形式メタデータ２１４を符号化出力ストリーム２３２内に埋め込み得る。符号化出力ストリーム２３２はメモリに記憶されてもよく、又は代替的に、復号器構成要素へと直接送信されてもよい。

基準データ２４０はまた、パイプライン２２０によって出力され、メモリに記憶され得る。基準データ２４０は、限定するものではないが、例えば、パイプライン２２０の動き推定及び動き補償動作並びに再構成動作でアクセスされ得る、１つ以上の以前に符号化されたフレーム（基準フレームと呼ばれる）を含み得る。

いくつかの実施形態では、符号器２００は、現在のフレームを処理するときにパイプライン２２０構成要素によって使用される基準データ２４０から取得された基準フレームデータの形式を変更するように構成され得る、形式変更２５０構成要素を含み得る。形式変更２５０は、例えば、基準フレームを符号化するときに使用されるフォーカス範囲／伝達関数から、現在のフレームを符号化するときに使用されるフォーカス範囲／伝達関数へと基準フレームデータを変換することを伴い得る。一実施例として、基準フレームに対する輝度のフォーカス範囲／伝達関数のマッピングは、Ｃ（例えば、１０）ビットで表現された０．０５ｃｄ／ｍ^２〜１０００ｃｄ／ｍ^２の値であり得る。現在のフレームに対しては、フォーカス範囲が、より明るい画像コンテンツを理由に拡張されてもよく、例えば、フォーカス範囲が２０００ｃｄ／ｍ^２へと拡張又は増加されてもよい。したがって、現在のフレームに対する輝度のフォーカス範囲／伝達関数のマッピングは、０．０５ｃｄ／ｍ^２〜２０００ｃｄ／ｍ^２であり得る。パイプライン２２０内、例えば動き推定動作内で基準フレームデータを使用するために、基準フレームデータの形式は、現在のフレームを符号化するために形式変更２５０構成要素によって使用されているフォーカス範囲／伝達関数に従って変更され得る。

所与の実施例では、形式変更２５０構成要素は、基準フレームデータを、それが再構成された０．０５ｃｄ／ｍ^２〜１０００ｃｄ／ｍ^２の範囲から、現在のフレームに対して使用されている０．０５ｃｄ／ｍ^２〜２０００ｃｄ／ｍ^２の範囲へと変換し得る。この実施例では、基準フレームが０．０５ｃｄ／ｍ^２〜１０００ｃｄ／ｍ^２のデータのみを含むため、形式変更された基準データのＣビット表現内のいくつかのコードワード（例えば、１０００ｃｄ／ｍ^２を超える値を表現するコードワード）は、形式変更された基準データ内で使用することができない。ただし、値は、予測又は他の動作での使用のために、現在のフォーカス範囲へとマッピングされる。

基準データ２４０から適応的伝達関数モジュール２１０へと戻る矢印が示すように、いくつかの実施形態では、適応的伝達関数モジュール２１０は、パイプライン２２０内で処理される現在のフレームに対するフォーカス範囲／伝達関数を決定するときに、１つ以上の以前に処理されたフレームからの適応的伝達関数の情報を使用し得る。

図３は、いくつかの実施形態に係る、適応的伝達関数法に従って符号化ビデオデータ３０２を復号しかつ復号ビデオデータ３２２を拡張して、表示形式のビデオデータ３３２を生成する、例示的な復号器３００を示す。復号器３００は、例えば、図１に示したようなコーデック１００の構成要素又はモジュールであり得る。図３に示す例示的な復号器３００では、復号器３００は、エントロピ復号３１０構成要素、逆量子化及び変換３２０構成要素、及び逆適応的伝達関数モジュール３３０を含む。エントロピ復号３１０構成要素は、例えば、図２に示した符号器２００などの符号器によって出力された符号化ストリーム３０２の圧縮を解除するために、エントロピ復号技法を適用し得る。逆量子化及び変換３２０構成要素は、エントロピ復号３１０によるデータ出力に対して逆量子化及び逆変換動作を実行して、Ｃビットの復号ストリーム３２２を、復号器３００の逆適応的伝達関数モジュール３３０への出力として生成する。いくつかの実施形態では、現在のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に適用されるものとして適応的伝達関数法を記述する形式メタデータ３２４が入力ストリーム３０２から抽出され、かつ逆適応的伝達関数モジュール３３０へと伝達され得る。逆適応的伝達関数モジュール３３０は、Ｃビットの復号ストリーム３２２を形式メタデータ３２４及びディスプレイ情報３９２に従って拡張して、１つ以上のディスプレイ３９０又は他のデバイスへのＤビット（例えば、１２ビット、１４ビット、１６ビットなど）のＨＤＲ出力３３２を生成し得る。

図４〜図６は、いくつかの実施形態に係る、Ｎビットの入力ビデオデータに対する例示的なフォーカス範囲を決定することであって、伝達関数に従って入力ビデオデータをコーデック内で使用可能なＣビットへとマッピングすることができる、ことと、復号ビデオをＨＤＲデバイスの全ダイナミックレンジへと拡張して、そのデバイスのためのＤビットのビデオデータを生成することと、を図式的に示す。

図４は、いくつかの実施形態に係る、Ｎビットの入力ビデオデータに対する全ダイナミックレンジを示し、かつ入力ビデオデータに対して決定された例示的なフォーカス範囲を示す。図４では、縦軸は入力ビデオデータ内のＮビット（例えば、１２ビット、１４ビット、１６ビットなど）のコード値を表す。横軸は、この実施例では０〜１００００ｃｄ／ｍ^２である、入力ビデオデータ内の輝度に対するダイナミックレンジであり、ｃｄ／ｍ^２（カンデラ毎平方メートル）は輝度のＳＩ単位である。同じ単位の非ＳＩ用語は「ＮＩＴ」である。曲線は、入力ビデオデータに対する例示的な伝達関数を表す。フォーカス範囲（この実施例では、２０００〜４０００ｃｄ／ｍ^２）は、それぞれのビデオデータの１つ以上の特性（例えば、明度、テクスチャなど）に従って、現在のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対して決定された、人間の視覚系の有効ダイナミックレンジを表す。図示されるように、この実施例では、フォーカス範囲はＮビットのコード値の分数（約８分の１）によって表される。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、ビデオストリーム内の異なるシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対して異なるフォーカス範囲が決定され得ることに留意されたい。

図５は、いくつかの実施形態に係る、コーデック内でＣビットのビデオデータを生成するために、決定されたフォーカス範囲内のＮビットの入力ビデオデータをマッピングすることの実施例を示す。図５では、縦軸はコーデック内で使用可能なＣビット（例えば、１２ビット、１０ビット、８ビットなど）のコード値を表す。横軸は、Ｃビットのコード値へとマッピングされる輝度値（この実施例では、２０００〜４０００ｃｄ／ｍ^２）に対するフォーカス範囲を示す。曲線は、コード内でフォーカス範囲のデータを表現するために使用される例示的な伝達関数を表す。いくつかの実施形態では、コーデック内でビデオデータを表現するために使用される伝達関数は、入力ビデオデータを表現するために使用される伝達関数と同じであり得る。ただし、他の実施形態では、入力ビデオデータを表現するために使用される伝達関数（一次伝達関数と呼ばれる）と異なる伝達関数（内部又は二次伝達関数と呼ばれる）が、コーデック内でビデオデータを表現するために使用され得る。これは例えば、ビデオ信号のフォーカス範囲が、一次伝達関数を使用してなされ得るものよりも高い精度でコーデック内で表現されることを可能にし得る。

図６は、いくつかの実施形態に係る、デバイスのためのＤビットのビデオデータを生成するために、Ｃビットの復号ビデオをＨＤＲ対応デバイスの全ダイナミックレンジへと拡張することの実施例を示す。図６では、縦軸は、図３に示すような復号器３００などの復号器から出力されたビデオデータ内のＤビット（例えば、１２ビット、１４ビット、１６ビットなど）のコード値を表す。横軸は、復号器によるＤビットのビデオデータの出力先となるディスプレイデバイスによってサポートされる輝度のダイナミックレンジを表す。この実施例では、０〜１００００ｃｄ／ｍ^２のダイナミックレンジが示されている。曲線は、ディスプレイデバイスに対する例示的な伝達関数を表す。符号化ビデオ信号が復号器によって復号された後、コーデック内で信号の内部表現のために使用されるフォーカス範囲は、Ｃビット表現からより広いダイナミックレンジ及びディスプレイデバイスのＤビット表現へと再マッピングされる。図７Ａ〜図７Ｃに示すように、ビデオストリーム内の異なるシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対して異なるフォーカス範囲が符号化され得ることに留意されたい。いくつかの実施形態では、各シーン、シーケンス、フレーム、又は領域を符号化するときに使用されるフォーカス範囲を示す形式メタデータが、符号化ビデオストリーム内で、又は符号化ビデオストリームと共に、復号器に提供され得る。いくつかの実施形態では、メタデータは、ビデオデータをコード化されたもののビット深度へとマッピングするときに使用される１つ以上のパラメータも含み得る。いくつかの実施形態では、メタデータは、コーデック内でフォーカス範囲のデータを表現するために使用される内部伝達関数に関する情報も含み得る。メタデータは、フォーカス範囲のデータをＣビット表現からより広いダイナミックレンジ及びディスプレイデバイスのＤビット表現へと再マッピングするときに、復号器によって使用され得る。

図７Ａ〜図７Ｃは、適応的伝達関数法の実施形態に係る、異なるフォーカス範囲をビデオシーケンス又はビデオフレームの異なる部分に適用することを図式的に示す。

図７Ａは、適応的伝達関数法のいくつかの実施形態に係る、異なるフォーカス範囲を入力ビデオの異なるシーン又はシーケンスへと適用することを図式的に示す。この実施例では、フォーカス範囲７１０Ａがフレーム７００Ａ〜７００Ｅに対して動的に決定されてこれらのフレームを符号化するときに使用され、フォーカス範囲７１０Ｂがフレーム７００Ｆ〜７００Ｇに対して動的に決定されてこれらのフレームを符号化するときに使用される。フレーム７００Ａ〜７００Ｅ及びフレーム７００Ｆ〜７００Ｈは、例えば、ビデオ内の異なるシーンを表現してもよく、又はビデオのシーン内のフレーム、若しくはシーンをまたがるフレームの異なるシーケンスを表現してもよい。

図７Ｂは、適応的伝達関数法のいくつかの実施形態に係る、異なるフォーカス範囲を入力ビデオの各フレームへと適用することを図式的に示す。この実施例では、フォーカス範囲７１０Ｃが符号化フレーム７００Ｉに対して動的に決定されてこのフレームを符号化するときに使用され、フォーカス範囲７１０Ｄが符号化フレーム７００Ｊに対して動的に決定されてこのフレームを符号化するときに使用され、フォーカス範囲７１０Ｅが符号化フレーム７００Ｋに対して動的に決定されてこのフレームを符号化するときに使用される。

図７Ｃは、適応的伝達関数法のいくつかの実施形態に係る、異なるフォーカス範囲をビデオフレームの異なる領域に適用することを図式的に示す。図７Ａ及び７Ｂに示すように、いくつかの実施形態では、適応的伝達関数法は、フレーム、シーン、又はシーケンスに適用され得る。ただし、いくつかの実施形態では、適応的伝達関数法は、これらの代わりに又はこれらに加えて、図７Ｃに示すように、フレーム内の２つ以上の領域７０２に適用され得る。この実施例では、フォーカス範囲７１０Ｆがフレーム７００Ｌの領域７０２Ａに対して動的に決定されてこの領域を符号化するときに使用され、フォーカス範囲７１０Ｇがフレーム７００Ｌの領域７０２Ｂに対して動的に決定されてこの領域を符号化するときに使用され、フォーカス範囲７１０Ｈがフレーム７００Ｌの領域７０２Ｃに対して動的に決定されてこの領域を符号化するときに使用される。様々な実施形態では、適応的伝達関数法に従って符号化される領域７０２は矩形であってもよく、又は任意に決定された不規則な形状を含むがこれらに限られない他の形状であってもよい。いくつかの実施形態では、適応的伝達関数法に従って符号化される各フレーム内に、一定の数の領域７０２が存在し得る。いくつかの実施形態では、適応的伝達関数法に従って符号化される領域７０２の数及び／又は領域７０２の形状は、各フレーム、シーン、又はシーケンスに対して決定され得る。いくつかの実施形態では、符号器によって生成され復号器へと伝達される形式メタデータは、フォーカス範囲、量子化パラメータ、及びフレーム（単数又は複数）７００内の各領域７０２を符号化するために使用される他の情報を示し得る。二次又は内部伝達関数がコーデック内で使用される実施形態では、形式メタデータは、二次伝達関数から一次伝達関数へと変換するための情報を含み得る。領域７０２の数が変動する実施形態では、領域７０２の実際の数の指示が、復号器へと伝達されるメタデータ内に含まれ得る。いくつかの実施形態では、領域７０２の座標及び形状に関する情報も、復号器へと伝達されるメタデータ内に含まれ得る。

処理されている入力ビデオ内の１つの領域又はフレームから次の領域又はフレームまでのビデオコンテンツでは、適応的伝達関数法で使用される様々なパラメータ（例えば、フォーカス範囲、量子化パラメータなど）が、特にシーン内で類似し得る。このため、いくつかの実施形態では、適応的伝達関数法は、符号器内で、これらの適応的伝達関数のパラメータのうちの１つ以上のイントラフレーム（空間的）及び／又はインターフレーム（時間的）予測を、例えばＡＶＣ及びＨＥＶＣコーデックなどのコーデック内で重み付け予測処理を利用することによって提供し得る。インターフレーム（時間的）予測では、現在のフレームのコンテンツに対するパラメータのうちの１つ以上を予測するときに、１つ以上の時間的に過去又は未来のフレームからの以前に処理された基準データが使用され得る。イントラフレーム（空間的）予測では、現在のブロック又は領域内のコンテンツに対するパラメータのうちの１つ以上を予測するときに、フレーム内の１つ以上の隣接するブロック又は領域からのデータが使用され得る。

図８は、いくつかの実施形態に係る、適応的伝達関数法をビデオ入力データに適用して、符号化ビデオデータを生成するビデオ符号化法の高レベルのフローチャートである。図８の８００に示すように、Ｎビット（例えば、１２ビット、１４ビット、１６ビットなど）のビデオデータが符号化のために受信され得る。いくつかの実施形態では、ビデオストリームのフレームは符号器によって逐次処理される。いくつかの実施形態では、入力ビデオフレームは、符号器によってピクセルのブロック（例えば、マクロブロック、ＣＵ、ＰＵ、又はＣＴＵ）に従って再分割及び処理される。

図８の８０２に示すように、フォーカス範囲が入力ビデオデータに対して決定され得る。いくつかの実施形態では、フォーカス範囲は、符号器に入力されたビデオのシーン、シーケンス、又はフレーム毎に動的に決定され得る。いくつかの実施形態では、フォーカス範囲は、フレーム内の２つ以上の領域のそれぞれに対して動的に決定され得る。いくつかの実施形態では、フォーカス範囲は、処理されている現在のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域の１つ以上の特性（例えば、明度、テクスチャなど）に従って決定され得る。フォーカス範囲は、現在のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域内の画像データに対する人間の視覚系の有効ダイナミックレンジ（例えば、輝度）を表す。例えば、入力ビデオデータ内の輝度に対するダイナミックレンジが０〜１００００ｃｄ／ｍ^２である場合、様々なシーン、シーケンス、フレーム、又は領域の特定の特性に基づく例示的なフォーカス範囲は、２０００〜４０００ｃｄ／ｍ^２、０〜１０００ｃｄ／ｍ^２、１０００〜２５００ｃｄ／ｍ^２などであり得る。図４は、いくつかの実施形態に係る、Ｎビットの入力ビデオデータに対して決定された例示的なフォーカス範囲を図式的に示す。

図８の８０４に示すように、フォーカス範囲内のＮビットのビデオデータは、伝達関数に従ってＣビットのビデオデータへとマッピングされ得る。いくつかの実施形態では、入力ビデオデータは決定されたフォーカス範囲に従ってクロップされてもよく、その後、クロップされたデータ値は、符号器内でビデオデータを表現するために使用される伝達関数に従って、符号器内で使用可能なＣビットへと適切にマッピング（例えば、量子化）されてもよい。図５は、いくつかの実施形態に係る、伝達関数に従って、例示的なフォーカス範囲内のＮビットの入力ビデオデータを、符号器内で使用可能なＣビットへとマッピングすることの実施例を図式的に示す。実施形態では、符号器内でＮビットの入力ビデオデータ及びＣビットのビデオデータを表現するために、様々な伝達関数が使用され得る。実施形態でビデオデータを表現するために使用され得る伝達関数の実施例は、限定するものではないが、べき乗則ガンマベースの伝達関数、対数ベースの伝達関数、及びＰＱ伝達関数などの人間の視覚認知に基づく伝達関数を含み得る。いくつかの実施形態では、符号器内でＣビットのビデオデータを表現するために使用される伝達関数は、Ｎビットの入力ビデオデータを表現するために使用される伝達関数と同じであり得る。ただし、他の実施形態では、入力ビデオデータは一次伝達関数に従って表現されてもよく、符号器内でビデオデータを表現するために異なる（二次）伝達関数が使用されてもよい。二次伝達関数は、例えば、ビデオ信号を、一次伝達関数を使用してなされ得るものよりも高い精度で符号器内で表現し得る。

図８の要素８０６に示すように、要素８００〜８０４で実行される適応的伝達関数の処理は、処理されるＮビットの入力ビデオデータ（例えば、シーン、シーケンス、フレーム、又は領域）が存在する限り繰り返される。図８の８１０に示すように、要素８００〜８０４で適応的伝達関数法によって出力されたＣビットのビデオデータの各ユニット（例えば、シーン、シーケンス、フレーム、又は領域）は、符号器に入力され、かつ符号器によって処理される。前述したように、いくつかの実施形態では、Ｎビットの入力ビデオデータは、ピクセルのブロック（例えばマクロブロック、ＣＵ、ＰＵ、又はＣＴＵ）に従って、適応的伝達関数モジュール又は構成要素によって再分割及び処理され、かつＣビットのビデオデータとして符号器へと伝達され得る。

図８の８１０に示すように、符号器の１つ以上の構成要素は、Ｃビットのビデオデータを処理して、符号化（及び圧縮）ビデオデータ出力（例えば、ＣＡＶＬＣ又はＣＡＢＡＣ出力）を生成し得る。いくつかの実施形態では、符号器は、Ｈ．２６４／ＡＶＣ形式又はＨ．２６５／ＨＥＶＣ形式などの圧縮ビデオ形式に従って、Ｃビットのビデオ入力データを符号化し得る。ただし、他の符号化形式が使用されてもよい。いくつかの実施形態では、フォーカス範囲、伝達関数、量子化パラメータ、及び各シーン、シーケンス、フレーム、又は領域を符号化するときに使用される他の形式情報が、符号化出力ストリーム内にメタデータとして埋め込まれてもよく、又はさもなければ復号器（単数又は複数）へとシグナリングされてもよい。Ｃビットのビデオデータを処理して、符号化出力ストリームを生成するための例示的な符号器が、図２の符号器２００によって示される。いくつかの実装では、メタデータを含む符号化出力ストリームが、例えばダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）を介してメモリに書き込まれ得る。いくつかの実装では、出力ストリーム及びメタデータをメモリに書き込むことの代わりに又はそれに加えて、符号化出力ストリーム及びメタデータが少なくとも１つの復号器に直接送信され得る。復号器は、符号器と同じデバイス又は装置上に実装されるか、又は異なるデバイス又は装置上に実装され得る。

図９は、いくつかの実施形態に係る、適応的伝達関数法に従って符号化ビデオデータを復号しかつ復号ビデオデータを拡張して、表示形式のビデオデータを生成するビデオ復号法の高レベルのフローチャートである。図９の９００に示すように、復号器は、符号化データ（例えば、ＣＡＶＬＣ又はＣＡＢＡＣ符号化され、圧縮されたデータ）を取得し得る。符号化データは、例えば、メモリから読み取られるか、符号器から受信されるか、又は他の方法で取得され得る。図９の９０２に示すように、復号器は、符号化データを復号して、Ｃビットの復号ビデオデータ及び形式メタデータを生成し得る。いくつかの実施形態では、復号器は、Ｈ．２６４／ＡＶＣ形式又はＨ．２６５／ＨＥＶＣ形式などの圧縮ビデオ形式に従って、符号化データを復号し得る。ただし、他の符号化／復号形式が使用されてもよい。符号化データから抽出された形式メタデータは、例えば、フォーカス範囲、伝達関数、量子化パラメータ、及び各シーン、シーケンス、フレーム、又は領域を符号化するときに使用された他の形式情報を含み得る。

図９の要素９０４に示すように、９００及び９０２で実行された復号は、符号化データが存在する限り続行され得る。図９の９１０に示すように、復号器によって復号された復号データの各ユニット（例えば、各シーン、シーケンス、フレーム、又は領域）は、逆適応的伝達関数法に従って出力及び処理され得る。符号化データから抽出された形式メタデータの少なくとも一部はまた、逆適応的伝達関数法へと出力され得る。

図９の９１０に示すように、逆適応的伝達関数法は、フォーカス範囲からのＣビットの復号ビデオデータを動的に拡張して、ＨＤＲ対応ディスプレイデバイスなどの目標デバイスへと出力される全ダイナミックレンジのＤビットのビデオデータを生成し得る。拡張は、復号器によって符号化データから抽出されたそれぞれの形式メタデータに従って、所与のシーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対して動的に実行され得る。図６は、いくつかの実施形態に係る、復号ビデオデータをＨＤＲデバイスの全ダイナミックレンジへと拡張することを図式的に示す。
一次及び二次伝達関数

本明細書で説明されるような適応的伝達関数法の実施形態で、ビデオデータを表現するために使用され得る伝達関数の実施例は、限定するものではないが、べき乗則ガンマベースの伝達関数、対数（対数ベースの）伝達関数、及びＤｏｌｂｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって提案された知覚量子化（ＰＱ）伝達関数などの人間の視覚認知に基づく伝達関数を含み得る。

いくつかの実施形態では、コーデック内でビデオデータを表現するために使用される伝達関数は、入力ビデオデータを表現するために使用される伝達関数（一次伝達関数と呼ばれる）と同じであり得る。これらの実施形態では、入力ビデオデータは、シーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対して決定されたフォーカス範囲に従ってクロップされ、その後、一次伝達関数に従って、コーデックの使用可能なビットへとマッピング（例えば、量子化）され得る。フォーカス範囲、クロップ及びマッピング（例えば、量子化）パラメータは、逆適応的伝達関数法が復号器で実行されて、ＨＤＲ対応ディスプレイなどのデバイスのための全範囲ビデオデータが生成され得るように、例えば符号化出力ストリーム内のメタデータとして復号器へとシグナリングされ得る。

ただし、いくつかの実施形態では、一次伝達関数と異なる伝達関数（内部又は二次伝達関数と呼ばれる）が、コーデック内でビデオデータを表現するために使用され得る。これらの実施形態では、入力ビデオデータは、シーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対して決定されたフォーカス範囲に従ってクロップされ、その後、二次伝達関数に従って、コーデックの使用可能なビットへとマッピング、スケーリング、又は量子化され得る。二次伝達関数は、例えば、ビデオ信号が、一次伝達関数を使用してなされ得るものよりも高い精度でコーデック内で表現されることを可能にし得る。これらの実施形態では、フォーカス範囲、クロップ及びマッピング（例えば、量子化）パラメータに加えて、ビデオデータを二次伝達関数から一次伝達関数へと変換する方法に関する情報も、例えば出力ストリーム内のメタデータとして復号器へとシグナリングされ得る。この情報は、限定するものではないが、二次伝達関数の種類（例えば、べき乗則ガンマ、対数、ＰＱなど）及び伝達関数に対する１つ以上の制御パラメータを含み得る。いくつかの実施形態では、一次伝達関数を記述する情報もシグナリングされ得る。

適応的伝達関数法のいくつかの実施形態では、コーデック内で使用される内部又は二次伝達関数は、元の又は一次伝達関数の１つ以上の部分が内部表現のために保持され、異なる伝達関数が残りの内部表現に対して使用され得る、不連続的な伝達関数表現であり得る。これらの実施形態では、保持される一次伝達関数の領域（単数又は複数）が、出力ストリーム内で、例えばテーブル表現を使用して正確に記述及びシグナリングされ得る。異なる伝達関数に関する情報もシグナリングされ得る。

図７Ａ〜図７Ｃに示すように、適応的伝達関数法の実施形態は、フレームレベル又はフレーム内の領域レベルで実行され得る。このため、隣接するか若しくは近傍の符号化及び復号ビデオフレーム又はフレーム内の領域は、大幅に異なる伝達関数表現を有する場合があり、これは、例えば、符号化（例えば、動き推定、動き補償、及び再構成）に悪影響を及ぼし得る。その理由は、符号化されている現在のフレーム又は領域の伝達関数表現が、符号化処理で使用され得る隣接するフレーム又は領域の伝達関数表現と大幅に異なり得るためである。ただし、いくつかの実施形態では、高度ビデオ符号化（ＡＶＣ）及び高効率ビデオ符号化（ＨＥＶＣ）形式などの符号化形式を使用してコーデック内で提供され得る重み付け予測が、符号化を実質的に改善するために利用され得る。これらの実施形態では、重み付けパラメータは、重み付け予測処理で使用することができるフレーム又は領域に対して伝達関数表現内の差を調整するために提供され得る。重み付けパラメータは、例えばパラメータをフレーム又はブロックのメタデータ内に含めることによってシグナリングされ得る。例えば、ＡＶＣ又はＨＥＶＣ符号器では、重み付けパラメータが、スライスヘッダのメタデータ内でシグナリングされてもよく、かつＡＶＣのマクロブロック内又はＨＥＶＣの予測ユニット（ＰＵ）内の参照インデックスを変更することによって選択されてもよい。いくつかの実施形態では、重み付け情報は、スライスヘッダに部分的に依存するか又は全く依存せずに、ブロック単位で明示的にシグナリングされ得る。例えば、いくつかの実施形態では、一次又は基本重みがスライスヘッダ内で、一次重みを調整するために使用され得るデルタ又は差がブロックレベルを伴ってシグナリングされ得る。いくつかの実施形態では、重み付けパラメータは色重み付け情報も含み得る。いくつかの実施形態では、これらの重み付けパラメータは、インターフレーム予測だけでなくイントラフレーム予測でも使用され得る。例えば、イントラフレーム予測では、以前に処理された隣接するか若しくは近傍のデータ（例えば、ピクセル又はピクセルのブロック）をそのまま使用する代わりに又はそれに加えて、隣接するか若しくは近傍のサンプルの異なり得る伝達関数特性に従って予測子を調整するために使用され得る、追加の重み付け及びオフセットパラメータが提供され得る。

コーデック内でデータを表現するために内部又は二次伝達関数が使用されるいくつかの実施形態では、重み付けパラメータに加えて、二次伝達関数に関する情報も、伝達関数の予測で使用するためにコーデック内でシグナリングされ得る。いくつかの実施形態では、例えば、二次伝達関数の情報が、全ての基準データインデックスを１つ以上の伝達関数調整パラメータと関連付ける伝達関数テーブルを使用して、スライスヘッダ内でシグナリングされ得る。いくつかの実施形態では、二次伝達関数の情報は、その代わりに又はそれに加えて、ブロックレベルでもシグナリングされ得る。不連続的な伝達関数表現を使用する実施形態では、複数の重み付けパラメータ（例えば、異なる明度値又はレベルに異なる影響を及ぼすパラメータ）がスライスヘッダ内及び／又はブロックレベルでシグナリングされ得る。

コーデック内でデータを表現するために内部又は二次伝達関数が使用及び調整されるいくつかの実施形態では、シーン、シーケンス、フレーム、又は領域に対して使用される内部伝達関数及び調整が動的に決定され得る。いくつかの実施形態では、内部伝達関数は、現在のビデオフレーム又はフレームの領域（単数又は複数）の１つ以上の特性に基づき決定され得る。特性は、限定するものではないが、最低及びピーク明度、動き、テクスチャ、色、ヒストグラムモード、百分率の集中などを含み得る。いくつかの実施形態では、現在のフレームに対する内部伝達関数を決定することはまた、時間的に過去及び／又は未来のフレームを基準フレームとして利用し得る。いくつかの実施形態では、例えば、内部伝達関数の決定は、ビデオ又はビデオシーケンス内の現在のフレームの前及び／又は後に現れる、１つ、２つ、又はそれ以上の基準フレームのウィンドウを利用し得る。内部伝達関数を決定するときにウィンドウベースの情報を使用することによって、各フレームの特性の変化を算入し得るため、これは、さもなければ符号化に悪影響を及ぼし得る、内部伝達関数の調整での大幅な飛び越し若しくは不連続性を回避するか又は平滑化するのに役立つ場合がある。平滑な、ウィンドウベースの適応的伝達関数法は、符号化の目的で、かつ完全な／所望の伝達関数の範囲での最終的な信号の再構成に対して、より適切な伝達関数の選択を提供し得る。いくつかの実施形態では、ウィンドウベースの適応的伝達関数法は、内部伝達関数を決定するために、ウィンドウ内のフレームのピーク及び最低明度を評価することを含み得る。いくつかの実施形態では、明度ヒストグラム、ヒストグラムのモード、値の集中及びこれらの調整方法、並びにウィンドウ内のエリア又は領域のセグメンテーションが、内部伝達関数の決定のためにウィンドウベースの方法で評価され得る。いくつかの実施形態では、改善された性能を実現するために、この選択で、人間の視覚系に関する情報が利用され得る。

いくつかの実施形態では、ウィンドウベースの適応的伝達関数法で使用される決定ウィンドウが重複せず、各フレーム又は領域に対する決定が別個に下されてもよい。いくつかの実施形態では、ウィンドウの境界に重複が存在し、現在のウィンドウの外部にある境界フレームが評価時に考慮されるがそれら自体が調整されなくてもよい。いくつかの実施形態では、適応処理、例えば内部伝達関数のための情報をウィンドウの距離に基づき重み付け平均することを通じて、境界フレームが複数のウィンドウの影響を受けてもよく、これは、隣接するウィンドウ間の滑らかな遷移を実現するのに役立つ場合がある。いくつかの実施形態では、内部伝達関数に関するウィンドウベースの決定処理は、各フレームの内部伝達関数が、フレームの独自の特性並びに１つ以上の時間的に過去及び／又は未来のフレーム及び／又はウィンドウの特性に基づき決定される、「実行中のウィンドウ」手法に基づいてもよい。いくつかの実施形態では、過去及び／又は未来のフレーム及び／又はウィンドウの内部伝達関数は、現在のフレームに対する内部伝達関数を決定するときにも利用され得る。いくつかの実施形態では、前のパスで予め選択された内部伝達関数の動作及び性能を考慮して後続の内部伝達関数が最適化され、それによって、最終的な伝達関数の目標を考慮した、より優れた符号化効率及びより優れたレンダリングを実現する、マルチパス手法が実行され得る。

いくつかの実施形態では、内部伝達関数の決定及び調整（例えば、範囲、種類、ビット深度など）は、符号化されているビデオデータの特性に基づいてもよい。いくつかの実施形態では、該当する信号に対する特定の伝達関数の圧縮機能又は特性も、内部伝達関数を選択及び／又は調整するときに考慮され得る。いくつかの実施形態では、その代わりに又はそれに加えて、内部伝達関数の決定及び調整が、１つ以上の目標ディスプレイ及びそれらの特性又は制限に基づいてもよい。例えば、一次伝達関数によってサポートされているダイナミックレンジに比べて限定されたダイナミックレンジを有するディスプレイが目標であることがわかっている場合、目標ディスプレイの範囲外の値を圧縮された符号化信号内に含める意味がないことがある。代わりに、ディスプレイのダイナミックレンジに対する信号の最善の適合性を提供する内部伝達関数表現が決定されてもよく、これは、その特定のディスプレイの機能に合った、より適切な信号の圧縮表現を可能にし得る。いくつかの実施形態では、複数のディスプレイがコーデックによってサポートされている場合、ダイナミックレンジがそれらのディスプレイのために選択されてもよく、かつ、選択されたダイナミックレンジに対する最善の適合性を提供する内部伝達関数表現が決定されてもよい。例えば、最善の機能を有する（例えば最も高いダイナミックレンジを有する）ディスプレイが選択されてもよく、かつ全てのディスプレイのためのビデオ出力を生成するために、そのダイナミックレンジが内部伝達関数を調整するときに使用されてもよい。別の実施例として、ダイナミックレンジの選択は、ディスプレイの１つ以上の特性（例えば、ダイナミックレンジ）が（例えば、重要度又は他の要因を基準に決定されるか又は示される、ディスプレイの順位付けに基づき）重み付けされ、かつ内部伝達関数がそれに応じて調整され得る、価格付けモデルに基づいてもよい。

本明細書で説明されるようなビデオ符号化及び復号システム又はコーデックに対する適応的伝達関数法の実施形態は、コーデックの複雑性（例えばビット深度）を妥当な範囲内に留めながら、拡張ダイナミックレンジ又は高ダイナミックレンジを（符号器から）シグナリングし、かつ（符号器及び復号器から）サポートする能力を提供し得る。これは、ダイナミックレンジを拡張してＨＤＲ対応ディスプレイの全範囲を満たすことができるように、領域、フレーム、シーン、又はシーケンスレベルでのフォーカス範囲を動的に決定し、入力データをそのフォーカス範囲へとクロップし、クロップされたデータを入力ビデオのビット深度からコーデックのビット深度へとマッピングする一方で、領域、フレーム、シーン、又はシーケンスレベルで適切なパラメータ（例えば、フォーカス範囲、量子化パラメータなど）を符号器から復号器へとシグナリングすることによって実現され得る。更に、いくつかの実施形態では、異なるフレームが異なる伝達関数表現を使用して符号化されるときに、重み付け予測を実行するための適切なパラメータ（例えば、重みなど）がシグナリングされ得る。
例示的なデバイス及び装置

図１０〜図１４は、それらの内部で又はそれらを使用して、本明細書で説明されるような、デジタルビデオ又は画像の様々な処理方法並びに表示方法及び装置の実施形態又は構成要素が実施され得るデバイス及び装置の非限定的な実施例を示す。図１０は例示的なＳＯＣを示し、図１１はＳＯＣを実装する例示的なデバイスを示す。図１２は、本明細書で説明される方法及び装置を実施し得る例示的なコンピュータシステムを示す。図１３及び１４は、本明細書で説明される方法及び装置を実施し得る例示的な多機能デバイスを示す。
例示的なシステムオンチップ（ＳＯＣ）

ここで図１０を参照すると、実施形態で使用され得るシステムオンチップ（ＳＯＣ）８０００の一実施形態のブロック図。ＳＯＣ８０００は、メモリ８８００に連結されて示されている。名前により示されるように、ＳＯＣ８０００の構成要素は、集積回路の「チップ」としての単一の半導体基板の上に集積化することができる。いくつかの実施形態では、構成要素は、システムの２以上の個別のチップ上に、実装してもよい。しかし、本明細書では、ＳＯＣ８０００を例として用いる。図示されている実施形態では、ＳＯＣ８０００の構成要素は、中央処理装置（ＣＰＵ）複合体８０２０、オンチップ周辺装置構成要素８０４０Ａ〜８０４０Ｃ（より短く、「周辺装置」）、メモリコントローラ（memory controller、ＭＣ）８０３０、及び通信ファブリック８０１０を含む。構成要素８０２０、８０３０、及び８０４０Ａ〜８０４０Ｃは全て通信ファブリック８０１０に結合され得る。メモリコントローラ８０３０は使用中、メモリ８８００に結合され得、そして、周辺装置８０４０Ｂは使用中、外部インタフェース８９００に結合され得る。例示した実施形態では、ＣＰＵ複合体８０２０には、１つ以上のプロセッサ（Ｐ）８０２４及びレベル２（Ｌ２）キャッシュ８０２２が含まれる。

周辺装置８０４０Ａ〜８０４０Ｂは、ＳＯＣ８０００に含まれる更なるハードウェア機能の任意の集合とすることができる。例えば、周辺装置８０４０Ａ〜８０４０Ｂは、カメラ又は他の画像センサからの画像キャプチャデータを処理するように構成された画像信号プロセッサ、１つ以上のディスプレイデバイス上にビデオデータを表示するように構成されたディスプレイコントローラ、グラフィック処理ユニット（graphics processing unit、ＧＰＵ）、ビデオ符号器／復号器又はコーデック、スケーラ、ロテータ、ブレンダなどのビデオ周辺装置を含み得る。周辺装置は、マイクロフォン、スピーカ、マイクロフォン及びスピーカへのインタフェース、オーディオプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、ミキサなどのオーディオ周辺装置を含み得る。周辺装置は、ユニバーサルシリアルバス（Universal Serial Bus、ＵＳＢ）、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩｅ）を含む周辺装置構成要素相互接続（peripheral component interconnect、ＰＣＩ）、シリアル及びパラレルポートなどのインタフェースを含む、ＳＯＣ８０００の外部にある様々なインタフェース８９００のための周辺装置インタフェースコントローラ（例えば周辺装置８０４０Ｂ）を含み得る。周辺装置は、メディアアクセスコントローラ（media access controller、ＭＡＣ）などのネットワーキング周辺装置を含み得る。ハードウェアの任意の集合を含むことができる。

ＣＰＵ複合体８０２０は、ＳＯＣ８０００のＣＰＵの役割を果たす１つ以上のＣＰＵプロセッサ８０２４含むことができる。システムのＣＰＵには、オペレーティングシステムなどのシステムの主制御ソフトウェアを実行するプロセッサ（単数又は複数）が含まれる。概して、使用時にＣＰＵによって実行されるソフトウェアは、システムの所望の機能性を実現するためにシステムの他の構成要素を制御してもよい。プロセッサ８０２４は、アプリケーションプログラムなどの他のソフトウェアも、更に実行することができる。アプリケーションプログラムは、ユーザ機能を提供することができ、より下位のデバイス制御に関して、オベレーティングシステムに依存してもよい。したがって、プロセッサ８０２４はまた、アプリケーションプロセッサと呼ぶことができる。ＣＰＵ複合体８０２０は、Ｌ２キャッシュ８０２２、及び／又はシステムの他の構成要素とのインタフェース（例えば、通信ファブリック８０１０とのインタフェース）などの他のハードウェアを更に含むことができる。概して、プロセッサは、そのプロセッサによって実行される命令セットアーキテクチャ内で定義された命令を実行するように構成される任意の回路及び／又はマイクロコードを含んでもよい。命令を実行したことに応答してプロセッサが行う命令及びデータは、一般的にはメモリ８８００に記憶され得るが、周辺装置へのダイレクトプロセッサアクセスについても同様に特定の命令を規定することができる。プロセッサは、集積回路上に他の構成要素と共にシステムオンチップ（ＳＯＣ ８０００）又は他の一体化レベルとして実装されるプロセッサコアを包含してもよい。プロセッサは、別個のマイクロプロセッサ、マルチチップモジュール実装形態内に一体化されるプロセッサコア及び／又はマイクロプロセッサ、複数の集積回路として実装されるプロセッサなどを更に包含してもよい。

メモリコントローラ８０３０は、ＳＯＣ８０００の他の構成要素からのメモリ操作を受信して、メモリ操作を完了するためにメモリ８８００にアクセスする回路を、通常、含むことができる。メモリコントローラ８０３０は、任意の形式のメモリ８８００にアクセスするように構成することができる。例えば、メモリ８８００は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ、ＤＤＲ２、ＤＤＲ３、その他）ＤＲＡＭを含む同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）などのダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）であってもよい。ＤＤＲ ＤＲＡＭの低電力／モバイルバージョンをサポートすることができる（例えば、ＬＰＤＤＲ、ｍＤＤＲ、その他）。メモリコントローラ８０３０は、操作を順序付けし（及び場合によっては、再順序付けし）、メモリ８８００へ操作を提示するための、メモリ操作のための待ち行列を含んでもよい。メモリコントローラ８０３０は、メモリへの書き込みを待っている書き込みデータ、及びメモリ操作の送信元への返送を待っている読み出しデータを記憶するためのデータバッファを更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、メモリコントローラ８０３０は、最近アクセスされたメモリデータを記憶するためのメモリキャッシュを含み得る。ＳＯＣ実装形態では、例えば、メモリキャッシュは、データが再びすぐにアクセスされると予想される場合には、メモリ８８００からのデータの再アクセスを回避することによって、ＳＯＣ内の電力消費を低減し得る。メモリキャッシュは、特定の構成要素だけに貢献するＬ２キャッシュ８０２２又はプロセッサ８０２４のキャッシュなどの専用のキャッシュとは対照的に、システムキャッシュと呼ぶこともできる。更に、いくつかの実施形態では、システムキャッシュはメモリコントローラ８０３０内に配置される必要がない。

一実施形態では、メモリ８８００は、チップオンチップ構成又はパッケージオンパッケージ構成においてＳＯＣ８０００と共にパッケージ化され得る。同様に、ＳＯＣ８０００とメモリ８８００とのマルチチップモジュール構成を使用してもよい。かかる構成は、システム中の他の構成要素への（例えば、エンドポイント１６Ａ〜１６Ｂへの）送信よりも、（データ可観測性に関して）比較的セキュアであり得る。そのため、保護データは、暗号化せずにメモリ８８００に常駐し得るが、ＳＯＣ８０００と外部エンドポイントとの間での交換のために保護データを暗号化してもよい。

通信ファブリック８０１０は、ＳＯＣ８０００の構成要素間で通信するための任意の通信相互接続及びプロトコルとすることができる。通信ファブリック８０１０は、共有バス構成、クロスバー構成、及び、ブリッジを有する階層化されたバス、を含むバスベースとすることができる。通信ファブリック８０１０は、またパケットベースとすることもでき、ブリッジ、クロスバー、ポイントツーポイント、又は他の相互接続を有する階層構造とすることもできる。

ＳＯＣ８０００の構成要素の数（及びＣＰＵ複合体８０２０内などの、図１０に示されているものについての下位構成要素の数）は実施形態によって異なり得ることに留意されたい。各構成要素／サブ構成要素の数は、図１０に示されるよりも多いか、又は、少ない場合がある。

図１１は、１つ以上の外部周辺装置９０２０及び外部メモリ８８００に結合されるＳＯＣ８０００の少なくとも１つの事例を含むシステム９０００の一実施形態のブロック図である。ＳＯＣ８０００に供給電圧を供給すると共に、メモリ８８００及び／又は周辺装置９０２０に１つ以上の供給電圧を供給する電力管理ユニット９０１０が提示されている。いくつかの実施形態では、ＳＯＣ８０００の２つ以上の事例が含まれ得る（及び２つ以上のメモリ８８００も含まれ得る）。

周辺装置９０２０は、システム９０００の種類に応じて、任意の所望の回路を含み得る。例えば、一実施形態では、システム９０００はモバイルデバイス（例えば、携帯情報端末（personal digital assistant、ＰＤＡ）、スマートフォンなど）であってもよく、周辺装置９０２０は、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、セルラー、全地球測位システムなどの、様々な種類の無線通信用のデバイスを含んでもよい。周辺装置９０２０は、ＲＡＭ記憶装置、ソリッドステート記憶装置、又はディスク記憶装置を含む追加の記憶装置も含み得る。周辺装置９０２０は、タッチディスプレイスクリーン又はマルチタッチディスプレイスクリーンを含むディスプレイスクリーン、キーボード又は他の入力デバイス、マイクロフォン、スピーカなどのユーザインタフェースデバイスを含み得る。他の実施形態では、システム９０００は、任意の種類のコンピューティングシステム（例えばデスクトップパーソナルコンピュータ、ラップトップ、ワークステーション、ネットトップなど）であり得る。

外部メモリ８８００は、任意の種類のメモリを含み得る。例えば、外部メモリ８８００は、ＳＲＡＭ、シンクロナスＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレート（ＤＤＲ、ＤＤＲ２、ＤＤＲ３など）ＳＤＲＡＭ、ＲＡＭＢＵＳ ＤＲＡＭ、ＤＤＲ ＤＲＡＭの低電力版（例えばＬＰＤＤＲ、ｍＤＤＲなど）などのダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）であり得る。外部メモリ８８００は、メモリデバイスが搭載される、シングルインラインメモリモジュール（ＳＩＭＭ）、デュアルインラインメモリモジュール（ＤＩＭＭ）などの１つ以上のメモリモジュールを含み得る。代替的に、外部メモリ８８００は、チップオンチップ又はパッケージオンパッケージの実装内のＳＯＣ８０００上に搭載された１つ以上のメモリデバイスを含み得る。
多機能デバイスの実施例

図１３は、いくつかの実施形態に係るポータブル多機能デバイスのブロック図である。いくつかの実施形態では、デバイスは、ＰＤＡ、カメラ、ビデオキャプチャ、及び／又は音楽再生機能などの他の機能も含む、モバイル電話などのポータブル通信デバイスである。ポータブル多機能デバイスの例示的な実施形態は、限定を伴わずに、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州ＣｕｐｅｒｔｉｎｏのＡｐｐｌｅ Ｉｎｃ．のｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、ｉＰｏｄ Ｔｏｕｃｈ（登録商標）、及びｉＰａｄ（登録商標）デバイスを含む。タッチ感知面（例えば、タッチスクリーンディスプレイ及び／又はタッチパッド）を備えたラップトップ、携帯電話、スマートフォン、パッド又はタブレットコンピュータなどの他のポータブル電子デバイスも使用され得る。また、いくつかの実施形態では、このデバイスはポータブル通信デバイスではなく、タッチ感知面（例えば、タッチスクリーンディスプレイ及び／又はタッチパッド）を備えたデスクトップコンピュータであることを理解されたい。いくつかの実施形態では、デバイスは向きセンサ（例えば、ゲームコントローラ内の向きセンサ）を有するゲームコンピュータである。他の実施形態では、デバイスはポータブル通信デバイスではなく、カメラ及び／又はビデオカメラである。

以下の論考では、ディスプレイ及びタッチ感知面を備える電子デバイスを説明する。しかしながら、この電子デバイスは、物理キーボード、マウス、及び／又はジョイスティックなどの、１つ以上の他の物理ユーザインタフェースデバイスを含み得ることを理解されたい。

そのデバイスは、一般的に、描画アプリケーション、プレゼンテーションアプリケーション、ワードプロセッシングアプリケーション、ウェブサイト作成アプリケーション、ディスクオーサリングアプリケーション、スプレッドシートアプリケーション、ゲームアプリケーション、電話アプリケーション、ビデオ会議アプリケーション、電子メールアプリケーション、インスタントメッセージングアプリケーション、トレーニングサポートアプリケーション、写真管理アプリケーション、デジタルカメラアプリケーション、デジタルビデオカメラアプリケーション、ウェブブラウジングアプリケーション、デジタル音楽再生アプリケーション、及び／又はデジタルビデオ再生アプリケーションのうちの１つ以上など、様々なアプリケーションをサポートする。

そのデバイス上で実行できる様々なアプリケーションは、タッチ感知面など、少なくとも１つの共通の物理ユーザインタフェースデバイスを使用することができる。タッチ感知面の１つ以上の機能並びにデバイス上に表示される対応する情報を、アプリケーション毎に及び／若しくはそれぞれのアプリケーション内で調整し、並びに／又は変更することができる。このように、そのデバイスの共通の物理アーキテクチャ（タッチ感知面など）は、ユーザにとって直観的及び透過的なユーザインタフェースを有する様々なアプリケーションをサポートすることができる。

デバイス２１００は、メモリ２１０２（１つ以上のコンピュータ可読記憶媒体を含み得る）、メモリコントローラ２１２２、１つ以上の処理ユニット（ＣＰＵ）２１２０、周辺装置インタフェース２１１８、ＲＦ回路２１０８、オーディオ回路２１１０、スピーカ２１１１、タッチ感知ディスプレイシステム２１１２，マイクロフォン２１１３、入出力（Ｉ／Ｏ）サブシステム２１０６、他の入力制御デバイス２１１６、及び外部ポート２１２４を備え得る。デバイス２１００は１つ以上の光センサ又はカメラ２１６４を含んでもよい。これらの構成要素は１つ以上の通信バス又は信号線２１０３を介して通信してもよい。

デバイス２１００は、ポータブル多機能デバイスの一例に過ぎず、デバイス２１００は、示さているよりも多くの又は少ない構成要素を備えていてもよく、２つ以上の構成要素を組み合わせていてもよく、構成要素の異なる構成又は配置を有していてもよいということを理解されたい。図１３に示される様々な構成要素は、１つ以上の信号処理回路及び／又は特定用途向け集積回路を含めた、ハードウェア、ソフトウェア、あるいはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせとして実装することができる。

メモリ２１０２は高速ランダムアクセスメモリを含んでよく、また、１つ以上の磁気ディスク記憶デバイス、フラッシュメモリデバイス、又は他の不揮発性固体メモリデバイスなどの、不揮発性メモリを含んでもよい。ＣＰＵ２１２０及び周辺機器インタフェース２１１８などの、デバイス２１００の他の構成要素によるメモリ２１０２へのアクセスはメモリコントローラ２１２２によって制御されてもよい。

周辺機器インタフェース２１１８を使用して、このデバイスの入力及び出力周辺機器を、ＣＰＵ２１２０及びメモリ２１０２に連結することができる。１つ以上のプロセッサ２１２０は、デバイス２１００のための様々な機能を実行し並びにデータ処理を行う、メモリ２１０２に記憶された様々なソフトウェアプログラム及び／若しくは命令セットを走らせたり、又は実行したりする。

いくつかの実施形態では、周辺機器インタフェース２１１８、ＣＰＵ２１２０、及びメモリコントローラ２１２２はチップ２１０４などの単一チップ上に実装されてもよい。一部の他の実施形態では、それらは、別個のチップ上に実装することができる。

ＲＦ（無線周波数）回路２１０８は、電磁信号とも呼ばれるＲＦ信号を送受信する。ＲＦ回路２１０８は、電気信号を電磁信号に、又は電磁信号を電気信号に変換し、電磁信号を介して通信ネットワーク及び他の通信デバイスと通信する。ＲＦ回路２１０８は、これらの機能を実行するために、限定するものではないが、アンテナシステム、ＲＦ送受信機、１つ以上の増幅器、同調器、１つ以上の発振器、デジタル信号プロセッサ、符号器／復号器（コーデック）チップセット、加入者識別モジュール（subscriber identity module、ＳＩＭ）カード、メモリなどを含む、周知の回路を含んでもよい。ＲＦ回路２１０８は、無線通信により、ワールドワイドウェブ（World Wide Web、ＷＷＷ）とも呼ばれるインターネットなどのネットワーク、イントラネット及び／又はセルラー電話ネットワークなどの無線ネットワーク、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及び／又はメトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、並びにその他のデバイスと通信を行ってもよい。無線通信は、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）、Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄａｔａ ＧＳＭ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＥＤＧＥ）、高速ダウンリンクパケット接続（ＨＳＤＰＡ）、高速アップリンクパケット接続（ＨＳＵＰＡ）、広帯域符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ（Ｗｉ−Ｆｉ）（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｇ、及び／若しくはＩＥＥＥ ８０２．１１ｎ）、ボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）、Ｗｉ−ＭＡＸ、電子メール用のプロトコル（例えば、インターネットメッセージアクセスプロトコル（ＥＭＡＰ）及び／又はポストオフィスプロトコル（ＰＯＰ））、インスタントメッセージ（例えば、拡張可能なメッセージング及びプレゼンスプロトコル（ＸＭＰＰ）、Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｉｎｓｔａｎｔ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ Ｌｅｖｅｒａｇｉｎｇ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｓ（ＳＩＭＰＬＥ）、Ｉｎｓｔａｎｔ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＩＭＰＳ））、及び／若しくはショートメッセージサービス（ＳＭＳ）、又は本文書の出願日にまだ開発されていない通信プロトコルを含む任意の他の好適な通信プロトコルを含むがこれらに限られない複数の通信標準規格、通信プロトコル、及び通信技術のいずれをも使用することができる。

オーディオ回路２１１０、スピーカ２１１１、及びマイクロフォン２１１３は、ユーザとデバイス２１００との間のオーディオインタフェースを提供する。音声回路２１１０は、周辺機器インタフェース２１１８から音声データを受信し、音声データを電気信号に変換し、電気信号をスピーカ２１１１に送信する。スピーカ２１１１は、電気信号を人間の可聴音波に変換する。音声回路２１１０は、マイクロフォン２１１３により音波から変換された電気信号も受信する。音声回路２１１０は、電気信号を音声データに変換し、処理するために音声データを周辺機器インタフェース２１１８に送出する。オーディオデータは周辺機器インタフェース２１１８によって、メモリ２１０２及び／又はＲＦ回路機構２１０８から取得され、かつ／あるいはメモリ２１０２及び／又はＲＦ回路機構２１０８に送信されてもよい。いくつかの実施形態では、オーディオ回路２１１０はヘッドセットジャックも備える。ヘッドセットジャックは、オーディオ回路２１１０と、出力専用ヘッドホン又は出力（例えば、片耳又は両耳用のヘッドホン）及び入力（例えば、マイクロフォン）の両方を持つヘッドセットなどの、取り外し可能なオーディオ入出力周辺機器との間のインタフェースを提供する。

Ｉ／Ｏサブシステム２１０６は、周辺機器インタフェース２１１８に、タッチスクリーン２１１２及び他の入力制御デバイス２１１６などのデバイス２１００の入出力周辺機器を連結する。Ｉ／Ｏサブシステム２１０６は、ディスプレイコントローラ２１５６、並びに他の入力制御デバイス２１１６のための１つ以上の入力コントローラ２１６０を含むことができる。１つ以上の入力コントローラ２１６０は、他の入力制御デバイス２１１６から／へ電気信号を受信／送信する。他の入力制御デバイス２１１６は、物理ボタン（例えば、プッシュボタン、ロッカボタンなど）、ダイヤル、スライダスイッチ、ジョイスティック、クリックホイールなどを含んでもよい。いくつかの代替的実施形態では、入力コントローラ（単数又は複数）２１６０は、キーボード、赤外線ポート、ＵＳＢポート、及びマウスなどのポインタデバイスのうちのいずれかに結合されてもよい（又は、いずれにも結合されなくてもよい）。１つ以上のボタンは、スピーカ２１１１及び／又はマイクロフォン２１１３の音量調節のためのアップ／ダウンボタンを含み得る。１つ以上のボタンはプッシュボタンを含み得る。

タッチ感知ディスプレイ２１１２は、デバイスとユーザとの間の入力インタフェース及び出力インタフェースを提供する。ディスプレイコントローラ２１５６は、タッチスクリーン２１１２から／へ電気信号を受信し及び／又は送信する。タッチスクリーン２１１２は、ユーザに視覚出力を表示する。この視覚出力は、グラフィック、テキスト、アイコン、ビデオ、及びそれらの任意の組み合わせ（「グラフィック」と総称される）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、これらの視覚出力の一部又は全てはユーザインタフェースオブジェクトに対応してもよい。

タッチスクリーン２１１２は、触覚及び／若しくは触感の接触に基づくユーザからの入力を受け付けるタッチ感知面、センサ、又はセンサのセットを有している。タッチスクリーン２１１２及びディスプレイコントローラ２１５６（メモリ２１０２内の任意の関連モジュール及び／又は命令セットと共に）は、タッチスクリーン２１１２上で接触（及び任意の操作又は接触の中断）を検出し、検出された接触をタッチスクリーン２１１２上に表示されたユーザインタフェースオブジェクト（例えば、１つ以上のソフトキー、アイコン、ウェブページ、又は画像）との対話に変換する。ある例示的な実施形態では、タッチスクリーン２１１２とユーザとの間の接触点は、ユーザの指に対応する。

タッチスクリーン２１１２は、ＬＣＤ（liquid crystal display、液晶ディスプレイ）技術、ＬＰＤ（light emitting polymer display、発光ポリマーディスプレイ）技術、又はＬＥＤ（light emitting diode、発光ダイオード）技術を用いてもよいが、他の実施形態では、その他のディスプレイ技術が使用されてもよい。タッチスクリーン２１１２及びディスプレイコントローラ２１５６は、限定するものではないが、静電容量技術、抵抗性技術、赤外線技術、及び表面超音波技術、並びにタッチスクリーン２１１２との１つ以上の接触点を判定するための、他の近接センサアレイ又は他の要素を含む、現在知られているか若しくは今後開発される様々なタッチ感知技術のうちのいずれかを使用して、接触及びそのあらゆる移動若しくは中断を検出してもよい。ある例示的な実施形態では、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ州ＣｕｐｅｒｔｉｎｏのＡｐｐｌｅＩｎｃ．からのｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、ｉＰｏｄ Ｔｏｕｃｈ（登録商標）、及びｉＰａｄ（登録商標）などにおいて見られるような、投影された相互キャパシタンス検知技術が使用されている。

タッチスクリーン２１１２は、１００ｄｐｉを超えるビデオ解像度を有してもよい。いくつかの実施形態において、タッチスクリーンは約１６０ｄｐｉの映像解像度を有する。ユーザは、スタイラス、指などの、任意の好適な物体又は付属物を使用して、タッチスクリーン２１１２に接触してよい。いくつかの実施形態では、ユーザインタフェースは、主として指に基づく接触及びジェスチャで機能するように設計され、タッチスクリーン上の指の接触面積が広いことにより、スタイラスに基づく入力よりも精度が低いことがある。いくつかの実施形態において、デバイスは、粗い指に基づく入力を正確なポインタ／カーソル位置又はユーザの望むアクションを実行するためのコマンドに変換する。

いくつかの実施形態では、タッチスクリーン２１１２に加えて、デバイス２１００は、特定の機能をアクティブ化又は非アクティブ化させるためのタッチパッド（図示せず）を含んでもよい。いくつかの実施形態において、タッチパッドは、タッチスクリーンとは異なり、視覚出力を表示しない、デバイスのタッチ感知エリアである。タッチパッドは、タッチスクリーン２１１２とは別個のタッチ感知面、又はタッチスクリーンによって形成されるタッチ感知面の拡張部であってもよい。

デバイス２１００はまた、様々な構成要素に電力を供給するための電力システム２１６２をも含む。電力システム２１６２は、電力管理システム、１つ以上の電源（例えば、バッテリ、交流（ＡＣ：alternating current））、再充電システム、停電検出回路、電力コンバータ又はインバータ、電力状態インジケータ（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））、並びにポータブルデバイスにおける電力の生成、管理、及び分配に関連付けられる任意の他の構成要素を含んでもよい。

デバイス２１００は１つ以上の光センサ又はカメラ２１６４も含んでもよい。図１３は、Ｉ／Ｏサブシステム２１０６内の光センサコントローラ２１５８に結合された、光センサを示す。光センサ２１６４は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ：charge-coupled device）又は相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ：complementary metal-oxide semiconductor）フォトトランジスタ又はフォトセンサを含んでもよい。光センサ２１６４は、１つ以上のレンズを通して投影された、環境からの光を受光し、その光を、画像を表すデータに変換する。撮像モジュール２１４３（カメラモジュールとも呼ばれる）と連動して、光センサ２１６４は静止画像及び／又はビデオシーケンスを取り込んでもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光センサが、デバイスの前面のタッチスクリーンディスプレイ２１１２の反対側である、デバイス２１００の背面に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、静止及び／又はビデオ画像の取得のためのビューファインダとして、タッチスクリーンディスプレイが使用されてもよい。いくつかの実施形態では、その代わりに又はそれに加えて、少なくとも１つの光センサがデバイスの前面に配置されてもよい。

デバイス２１００は１つ以上の近接センサ２１６６を含んでもよい。図１３は、周辺機器インタフェース２１１８に結合された、近接センサ２１６６を示す。その代わりに、近接センサ２１６６は、Ｉ／Ｏサブシステム２１０６内の入力コントローラ２１６０に結合されてもよい。いくつかの実施形態において、多機能機器がユーザの耳の近くに配置されている場合（例えば、ユーザが電話通話を行っている場合）、近接センサがオフになり、タッチスクリーン２１１２が無効になる。

デバイス２１００は１つ以上の向きセンサ２１６８も含んでもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の向きセンサは１つ以上の加速度計（例えば、１つ以上の直線加速度計及び／又は１つ以上の回転加速度計）を含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の向きセンサは１つ以上のジャイロスコープを含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の向きセンサは１つ以上の磁気計を含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の向きセンサは、全地球測位システム（ＧＰＳ）、全地球的航法衛星システム（Global Navigation Satellite System、ＧＬＯＮＡＳＳ）、及び／又は他の全地球的ナビゲーションシステム受信機のうちの１つ以上を含む。ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、及び／又は他の全地球的ナビゲーションシステム受信機は、デバイス２１００の位置及び向き（例えば、縦長又は横長）に関する情報を取得するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の向きセンサは向き／回転センサの任意の組み合わせを含む。図１３は、周辺装置インタフェース２１１８に結合された１つ以上の向きセンサ２１６８を示す。その代わりに、１つ以上の向きセンサ２１６８は、Ｉ／Ｏサブシステム２１０６内の入力コントローラ２１６０に結合されてもよい。いくつかの実施形態では、情報は、１つ以上の向きセンサから受信したデータの分析に基づき、縦長表示又は横長表示でタッチスクリーンディスプレイ上に表示される。

いくつかの実施形態では、デバイス２１００は、環境光センサ及び動き検出器を含むがこれらに限られない１つ以上の他のセンサ（図示せず）も含んでもよい。これらのセンサは、周辺装置インタフェース２１１８に結合されてもよく、又はその代わりに、Ｉ／Ｏサブシステム２１０６内の入力コントローラ２１６０に結合されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、デバイス２１００は、ビデオ及び画像のキャプチャ、処理、及び表示アプリケーションで使用される環境光メトリックをデバイス２１００の環境から収集するために使用され得る、少なくとも１つの前向き（ユーザから離れる）光センサ及び少なくとも１つの後ろ向き（ユーザに向かう）光センサを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、メモリ２１０２内に記憶されたソフトウェア構成要素は、オペレーティングシステム２１２６、通信モジュール２１２８、接触／動きモジュール（又は命令のセット）２１３０、グラフィックモジュール２１３２、テキスト入力モジュール２１３４、全地球測位システム（ＧＰＳ）モジュール２１３５、及びアプリケーション２１３６を含む。更に、いくつかの実施形態では、メモリ２１０２はデバイス／グローバル内部状態２１５７を記憶する。デバイス／グローバル内部状態２１５７は、以下の１つ以上を含む：現在アクティブ状態のアプリケーションがあれば、どのアプリケーションがアクティブかを示す、アクティブアプリケーション状態、どのアプリケーション、ビュー、又は他の情報がタッチスクリーンディスプレイ２１１２の様々な領域を占有しているかを示す、表示状態、デバイスの様々なセンサ及び入力コントロールデバイス２１１６から得られる情報を含む、センサ状態、並びに、デバイスの位置及び／又は姿勢に関する位置情報。

オペレーティングシステム２１２６（例えば、Ｄａｒｗｉｎ（登録商標）、ＲＴＸＣ（登録商標）、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＯＳ Ｘ（登録商標）、ＷＩＮＤＯＷＳ（登録商標）、又はＶｘＷｏｒｋｓ（登録商標）などの組み込みオペレーティングシステム）は、一般的なシステムタスク（例えば、メモリ管理、記憶デバイス制御、電力管理など）を制御及び管理するための様々なソフトウェアコンポーネント及び／又はドライバを含み、様々なハードウェアとソフトウェアコンポーネントとの間の通信を容易にする。

通信モジュール２１２８は、１つ以上の外部ポート２１２４を介して他のデバイスとの通信を容易にし、ＲＦ回路２１０８及び／又は外部ポート２１２４が受信したデータを処理するための様々なソフトウェア構成要素を含む。外部ポート２１２４（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＦＩＲＥＷＩＲＥ（登録商標）など）は、直接的に、又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮなど）を介して間接的に他のデバイスに連結するように適合される。いくつかの実施形態において、外部ポートは、ｉＰｏｄ（ＡｐｐｌｅＩｎｃ．の商標）デバイス上で使用される３０ピンコネクタと同一の、又はこれに類似した及び／若しくは互換性のあるマルチピン（例えば、３０ピン）コネクタである。

接触／動きモジュール２１３０は、（ディスプレイコントローラ２１５６と関連して）タッチスクリーン２１１２及び他のタッチ感知デバイス（例えば、タッチパッド又は物理的なクリックホイール）との接触を検出することができる。接触／動きモジュール２１３０は、接触が生じたかどうかの判定（例えば、フィンガダウンイベントの検出）、接触の移動があるかどうかの判定及びタッチ感知面を横切る移動の追跡（例えば、１つ以上のフィンガドラッギングイベントの検出）、並びに接触が終わったかどうかの判定（例えば、フィンガアップイベント又は接触の中断の検出）など、接触の検出に関連する様々な動作を行うための様々なソフトウェアコンポーネントを含む。接触／動きモジュール２１３０は、タッチ感知面から接触データを受信する。一連の接触データにより表される接触点の移動の判定は、接触点の速さ（大きさ）、速度（大きさ及び方向）、並びに／又は加速度（大きさ及び／若しくは方向の変化）の判定を含んでもよい。これらの操作は、単一の接触（例えば、１本の指の接触）又は複数の同時接触（例えば、「マルチタッチ」／複数の指の接触）に適用することができる。いくつかの実施形態において、接触／移動モジュール２１３０及びディスプレイコントローラ２１５６は、タッチパッド上の接触を検出する。

接触／動きモジュール２１３０は、ユーザによるジェスチャ入力を検出することができる。タッチ感知面上での異なるジェスチャは、異なる接触パターンを有する。したがって、特定の接触パターンを検出することによってジェスチャを検出することができる。例えば、指のタップジェスチャを検出することは、指を下ろすイベントを検出し、続いて（例えば、アイコンの位置での）その指を下ろすイベントと同じ位置（又は、実質的に同じ位置）で指を上げる（リフトオフする）イベントを検出することを含む。他の実施例として、タッチ感知面でのフィンガスワイプジェスチャの検出は、フィンガダウンイベントを検出し、続いて１つ以上のフィンガドラッグイベントを検出し、その後、フィンガアップ（リフトオフ）イベントを検出することを含む。

グラフィックモジュール２１３２は、表示されるグラフィックの明度を変更するための構成要素を含む、タッチスクリーン２１１２又は他のディスプレイ上にグラフィックをレンダリングして表示するための、様々なソフトウェア構成要素を含む。本明細書で使用するとき、用語「グラフィック」は、ユーザに対して表示することができる任意のオブジェクトを含み、それらのオブジェクトとしては、テキスト、ウェブページ、アイコン（ソフトキーを含むユーザインタフェースオブジェクトなど）、デジタル画像、ビデオ、アニメーションなどが挙げられるが、これらに限定されない。

いくつかの実施形態において、グラフィックモジュール２１３２は、使用されるグラフィックを表すデータを記憶する。各グラフィックには、対応するコードが割り当てられてもよい。グラフィックモジュール２１３２は、アプリケーションなどから、必要に応じて、座標データ及び他のグラフィックプロパティデータと共に、表示されるグラフィックを指定する１つ以上のコードを受信し、ディスプレイコントローラ２１５６に出力する画面画像データを生成する。

テキスト入力モジュール２１３４は、グラフィックモジュール２１３２の構成要素であってもよく、テキスト入力を必要とする様々なアプリケーション内でテキストを入力するための、ソフトキーボードを提供する。

ＧＰＳモジュール２１３５は、デバイスの位置を判定し、この情報を、様々なアプリケーション内で使用するために（例えば、位置に基づくダイヤル発呼で使用するために電話モジュール２１３８へ、写真／ビデオのメタデータとしてカメラモジュール２１４３へ、並びに、地図／ナビゲーションアプリケーションなどの、位置に基づくサービスを提供するアプリケーションへ）提供する。

アプリケーション２１３６は、限定するものではないが、以下のモジュール（若しくは、命令のセット）、又はそれらの部分集合若しくは上位集合のうちの１つ以上を含んでもよい。
●電話モジュール２１３８、
●ビデオ会議モジュール２１３９、
●静止画像及び／又はビデオ画像処理用のカメラモジュール２１４３、
●画像管理モジュール２１４４、
●ブラウザモジュール２１４７、
●検索モジュール２１５１、
●ビデオ再生モジュール及び音楽再生モジュールから成ることができるビデオ及び音楽再生モジュール２１５２、及び／又は
●オンラインビデオモジュール２１５５。

メモリ２１０２内に記憶され得る他のアプリケーション２１３６の例としては、他のワードプロセッシングアプリケーション、他の画像編集アプリケーション、描画アプリケーション、プレゼンテーションアプリケーション、コミュニケーション／ソーシャルメディアアプリケーション、地図アプリケーション、ＪＡＶＡ（登録商標）対応アプリケーション、暗号化、デジタル著作権管理、音声認識、及び音声複製が挙げられる。

ＲＦ回路２１０８、オーディオ回路２１１０、スピーカ２１１１、マイクロフォン２１１３、タッチスクリーン２１１２、ディスプレイコントローラ２１５６、接触モジュール２１３０、グラフィックモジュール２１３２、及びテキスト入力モジュール２１３４と共に、電話モジュール２１３８は、電話番号に対応する一連の文字を入力し、アドレス帳内の１つ以上の電話番号にアクセスし、入力されている電話番号を修正し、それぞれの電話番号をダイヤルし、会話を遂行し、会話が完了した際に接続を切るか又は電話を切るために、使用されてもよい。上述のように、無線通信は、様々な通信規格、通信プロトコル、及び通信技術のうちのいずれかを使用してもよい。

ＲＦ回路２１０８、オーディオ回路２１１０、スピーカ２１１１、マイクロフォン２１１３、タッチスクリーン２１１２、ディスプレイコントローラ２１５６、光センサ２１６４、光センサコントローラ２１５８、接触／動きモジュール２１３０、グラフィックモジュール２１３２、テキスト入力モジュール２１３４、及び電話モジュール２１３８と共に、ビデオ会議モジュール２１３９は、ユーザの指示に従って、ユーザと１人以上の他の参加者との間のビデオ会議を開始し、行い、終了する実行可能命令を含む。

タッチスクリーン２１１２、ディスプレイコントローラ２１５６、光センサ（単数又は複数）２１６４、光センサコントローラ２１５８、接触／動きモジュール２１３０、グラフィックモジュール２１３２、及び画像管理モジュール２１４４と共に、カメラモジュール２１４３は、静止画像又はビデオ（ビデオストリームを含む）をキャプチャしてメモリ２１０２内にそれらを記憶したり、静止画像又はビデオの特徴を変更したり、又はメモリ２１０２から静止画像若しくは動画を削除したりする実行可能命令を含む。

タッチスクリーン２１１２、ディスプレイコントローラ２１５６、接触／動きモジュール２１３０、グラフィックモジュール２１３２、テキスト入力モジュール２１３４、及びカメラモジュール２１４３と共に、画像管理モジュール２１４４は、静止画像及び／又はビデオを配置し、修正し（例えば、編集し）及び別の方法で操作し、ラベルを付け、削除し、提示し（例えば、デジタルスライドショー又はアルバム内で）、並びに記憶したりする実行可能命令を含む。

ＲＦ回路２１０８、タッチスクリーン２１１２、ディスプレイシステムコントローラ２１５６、接触／動きモジュール２１３０、グラフィックモジュール２１３２、及びテキスト入力モジュール２１３４と共に、ブラウザモジュール２１４７は、ウェブページ又はそれらの一部、並びにウェブページにリンクされた添付及び他のファイルを検索し、リンク付け、受信し、表示することを含むユーザの指示に従い、インターネットをブラウズする実行可能命令を含む。

タッチスクリーン２１１２、ディスプレイシステムコントローラ２１５６、接触／動きモジュール２１３０、グラフィックモジュール２１３２、及びテキスト入力モジュール２１３４と共に、検索モジュール２１５１は、ユーザの指示に従い、１つ以上の検索基準（例えば、１つ以上のユーザ指定の検索語句）と一致する、メモリ２１０２内のテキスト、音楽、サウンド、画像、ビデオ、及び／又は他のファイルを検索する実行可能命令を含む。

タッチスクリーン２１１２、ディスプレイシステムコントローラ２１５６、接触／動きモジュール２１３０、グラフィックモジュール２１３２、オーディオ回路２１１０、スピーカ２１１１、ＲＦ回路２１０８、及びブラウザモジュール２１４７と関連して、ビデオ及び音楽再生モジュール２１５２は、ＭＰ３又はＡＡＣファイルなどの１つ以上のファイル形式で記憶された録音済みの音楽又は他のサウンドファイルをユーザがダウンロード及び再生できるようにする実行可能命令、並びにビデオを（タッチスクリーン２１１２上又は外部ポート２１２４を介して接続された外部のディスプレイ上に）表示、提示、又は別の方法で再生する実行可能命令を含む。いくつかの実施形態では、デバイス２１００は、ｉＰｏｄ（Ａｐｐｌｅ Ｉｎｃ．の商標）などのＭＰ３プレーヤの機能性を含んでもよい。

タッチスクリーン２１１２、ディスプレイシステムコントローラ２１５６、接触／動きモジュール２１３０、グラフィックモジュール２１３２、オーディオ回路２１１０、スピーカ２１１１、ＲＦ回路２１０８、テキスト入力モジュール２１３４、及びブラウザモジュール２１４７と共に、オンラインビデオモジュール２１５５は、ユーザがＨ．２６４／ＡＶＣ形式又はＨ．２６５／ＨＥＶＣ形式などの１つ以上のビデオ形式のオンラインビデオにアクセスし、ブラウズし、受信し（例えば、ストリーミング及び／又はダウンロードによって）、再生し（例えば、タッチスクリーン上で又は外部ポート２１２４を介して接続された外部のディスプレイ上で）及び別の方法で管理できるようにする命令を含む。

上記で識別されたモジュール及びアプリケーションのそれぞれは、１つ以上の上記の機能を実行する実行可能命令セット及び本出願に記載の方法（例えば、コンピュータにより実行される方法及び本明細書に記載の他の情報処理方法）に対応する。これらのモジュール（すなわち、命令のセット）は、別個のソフトウェアプログラム、手順、又はモジュールとして実装される必要はなく、それゆえ、様々な実施形態では、これらのモジュールの様々なサブセットを組み合わせるか、又は他の方式で再編成することができる。いくつかの実施形態では、メモリ２１０２は、上記で識別されたモジュール及びデータ構造のサブセットを記憶することができる。更に、メモリ２１０２は、上述されていない追加のモジュール及びデータ構造を記憶してもよい。

いくつかの実施形態では、デバイス２１００は、デバイス上の機能の既定のセットの動作が排他的にタッチスクリーン及び／又はタッチパッドを介して実行されるデバイスである。デバイス２１００の動作のための主要な入力制御デバイスとしてタッチスクリーン及び／又はタッチパッドを使用することにより、デバイス２１００上の物理的な入力制御デバイス（プッシュボタン、ダイヤル、及び同様のものなど）の数を減らすことができる。

排他的にタッチスクリーン及び／又はタッチパッドを介して実行することができる機能の既定のセットは、ユーザインタフェース間のナビゲーションを含む。いくつかの実施形態では、タッチパッドは、ユーザにタッチされると、デバイス２１００上に表示することができる任意のユーザインタフェースから、メイン、ホーム、又はルートメニューへとデバイス２１００をナビゲートする。そのような実施形態では、タッチパッドは、「メニューボタン」と称することができる。いくつかの他の実施形態において、メニューボタンは、タッチパッドの代わりに、物理的なプッシュボタン又は他の物理的な入力制御デバイスであってもよい。

図１４は、一部の実施形態による、タッチスクリーン２１１２を有するポータブル多機能デバイス２１００を示す。タッチスクリーンは、ユーザインタフェース（ＵＩ）２２００内に１つ以上のグラフィックを表示することができる。デバイスの２１００のいくつかの実施形態では、ユーザは、例えば、１本以上の指２２０２（図には、必ずしも正確な縮尺率では描かれていない）又は１つ以上のスタイラス２２０３（図には、必ずしも正確な縮尺率では描かれていない）を使用してグラフィック上でジェスチャを行うことによって、グラフィックのうちの１つ以上を選択してもよい。

デバイス２１００はまた、「ホーム」又はメニューボタン２２０４などの、１つ以上の物理ボタンを含んでもよい。前述したように、メニューボタン２２０４は、デバイス２１００上で実行することができるアプリケーションのセット内の任意のアプリケーション２１３６へのナビゲーションに使用されてもよい。代替的に、いくつかの実施形態では、メニューボタンは、タッチスクリーン２１１２に表示されたＧＵＩ内のソフトキーとして実装されてもよい。

いくつかの実施形態では、デバイス２１００は、タッチスクリーン２１１２、ホーム又はメニューボタン２２０４、デバイスへの電源をオン／オフしてデバイスをロックするためのプッシュボタン２２０６、音量調整ボタン（単数又は複数）２２０８、受信者識別モジュール（Subscriber Identity Module、ＳＩＭ）カードスロット２２１０、ヘッドセットジャック２２１２、及びドッキング／充電用外部ポート２１２４を含む。プッシュボタン２２０６は、ボタンを押下して、既定の時間間隔にわたってボタンを押下された状態で保持することによって、デバイス上の電源をオン／オフし、ボタンを押下して、既定の時間間隔が経過する前にボタンを解放することによって、デバイスをロックし、かつ／又はデバイスをロック解除するか、若しくはロック解除処理を開始するために、使用されてもよい。代替の実施形態において、デバイス２１００はまた、マイクロフォン２１１３を通して、一部の機能をアクティブにし、又は非アクティブにするための口頭入力を受け入れてもよい。

デバイス２１００は１つ以上のカメラ２１６４も備えてもよい。カメラ２１６４は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）又は相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）フォトトランジスタ又はフォトセンサを含んでもよい。カメラ２１６４は、１つ以上のレンズを通して投影された、環境からの光を受光し、その光を、画像又はビデオフレームを表すデータに変換する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのカメラ２１６４が、デバイスの前面のタッチスクリーンディスプレイ２１１２の反対側である、デバイス２１００の背面に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、その代わりに又はそれに加えて、少なくとも１つのカメラ２１６４が、例えばユーザが他のビデオ会議参加者をタッチスクリーンディスプレイ２１１２上で見るのと同時に、ユーザの画像がビデオ会議のために取得され得るように、タッチスクリーンディスプレイ２１１２を有するデバイスの前面に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのカメラ２１６４がデバイス２１００の前面に配置されてもよく、かつ少なくとも１つのカメラ２１６４がデバイス２１００の背面に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、静止画及び／又はビデオシーケンス取得アプリケーションのためのビューファインダ及び／又はユーザインタフェースとして、タッチスクリーンディスプレイ２１１２が使用されてもよい。

デバイス２１００は、カメラ２１６４を介してキャプチャされたか又は別の方法で（例えば、ネットワークインタフェースを介して）取得された静止画像及び／又はビデオフレーム若しくはビデオシーケンスをキャプチャ、処理、変換、圧縮、圧縮解除、記憶、修正、送信、表示、並びに別の方法で管理及び操作するために使用され得る、ビデオ符号化及び／若しくは復号構成要素、コーデック、モジュール、又はパイプラインを含むがこれらに限られない、ビデオ及び画像処理ハードウェア及び／又はソフトウェアを含んでもよい。いくつかの実施形態では、デバイス２１００は、ビデオ及び画像のキャプチャ、処理、及び表示で使用される環境光又は他のメトリックをデバイス２１００の環境から収集するために使用され得る、１つ以上の光センサ又は他のセンサも含んでもよい。
コンピュータシステムの例

図１２は、上述の実施形態のうちのいずれか又は全てを実行するように構成され得る例示的なコンピュータシステム２９００を示す。異なる実施形態では、コンピュータシステム２９００は、限定するものではないが、パーソナルコンピュータシステム、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、ノートブック、タブレット、スレート、パッド、若しくはネットブックコンピュータ、メインフレームコンピュータシステム、ハンドヘルドコンピュータ、ワークステーション、ネットワークコンピュータ、カメラ、セットトップボックス、モバイルデバイス、消費者デバイス、アプリケーションサーバ、記憶デバイス、ビデオ録画デバイス、スイッチ、モデム、ルータなどの周辺装置デバイス、又は概して任意の種類のコンピューティングデバイス若しくは電子デバイスを含む、様々な種類のデバイスのうちの任意のものであってもよい。

本明細書で説明されるような様々な実施形態は、様々な他のデバイスと対話し得る１つ以上のコンピュータシステム２９００内で実行されてもよい。様々な実施形態によれば、図１〜図１１に関連して上述した任意の構成要素、動作、又は機能は、図１２のコンピュータシステム２９００として構成された１つ以上のコンピュータ上に実行されてもよいことに留意されたい。図示される実施形態では、コンピュータシステム２９００は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース２９３０を介してシステムメモリ２９２０に結合される１つ以上のプロセッサ２９１０を含む。コンピュータシステム２９００は、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０に結合されたネットワークインタフェース２９４０と、カーソル制御装置２９６０、キーボード２９７０、ディスプレイ（単数又は複数）２９８０、カメラ（単数又は複数）２９９０などの１つ以上の入力／出力デバイス又は構成要素２９５０と、光センサ及び動き検出器を含むがこれらに限られないセンサ（単数又は複数）２９９２と、を更に含む。いくつかの場合、実施形態は、コンピュータシステム２９００の単一のインスタンスを使用して実行されてもよいと企図され、その一方で、他の実施形態では、複数のこのようなシステム、又はコンピュータシステム２９００を構成する複数のノードが、実施形態の異なる部分若しくはインスタンスをホストするように構成されてもよい。例えば、一実施形態では、いくつかの要素は、他の要素を実装するノードと別個であるコンピュータシステム２９００の１つ以上のノードを介して実装されてもよい。

様々な実施形態では、コンピュータシステム２９００は、１つのプロセッサ２９１０を含む単一プロセッサシステム、又はいくつかのプロセッサ２９１０（例えば、２つ、４つ、８つ、若しくは別の好適な個数）を含む多重プロセッサシステムであってもよい。プロセッサ２９１０は、命令を実行する能力を有する任意の好適なプロセッサであってもよい。例えば、様々な実施形態では、プロセッサ２９１０は、ｘ８２９、ＰｏｗｅｒＰＣ、ＳＰＡＲＣ、若しくはＭＩＰＳ ＩＳＡ、又は任意の他の好適なＩＳＡなどの、種々の命令セットアーキテクチャ（instruction set architecture、ＩＳＡ）の任意のものを実装する汎用プロセッサ又は組み込みプロセッサであってもよい。多重プロセッサシステムでは、プロセッサ２９１０の各々は、必須のことではないが、同じＩＳＡを共通に実装してもよい。

システムメモリ２９２０は、プロセッサ２９１０によってアクセス可能なプログラム命令２９２２及び／又はデータを記憶するように構成されてもよい。様々な実施形態では、システムメモリ２９２０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ：static random access memory）、シンクロナス・ダイナミックＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ：synchronous dynamic RAM）、不揮発性／フラッシュ型メモリ、又は任意のその他の種類のメモリなどの、任意の好適なメモリ技術を用いて実装されてもよい。図示される実施形態では、プログラム命令２９２２は、本明細書で説明される機能のうちの任意のものを実行するように構成されてもよい。更に、メモリ２９２０は、本明細書で説明される情報又はデータ構造のうちの任意のものを含んでもよい。いくつかの実施形態では、プログラム命令及び／若しくはデータは、異なる種類のコンピュータアクセス可能媒体上、又はシステムメモリ２９２０若しくはコンピュータシステム２９００から分離した同様の媒体上で受信、送信又は記憶されてもよい。コンピュータシステム２９００は、前の図の機能ブロックの機能を実行するものとして説明されるが、本明細書で説明される機能のうちの任意のものは、そのようなコンピュータシステムを介して実行されてもよい。

一実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０は、プロセッサ２９１０と、システムメモリ２９２０と、ネットワークインタフェース２９４０、又は入力／出力デバイス２９５０などのその他の周辺インタフェースを含む、デバイス内の任意の周辺デバイスとの間のＩ／Ｏトラフィックを調整するように構成されてもよい。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０は、１つの構成要素（例えば、システムメモリ２９２０）からのデータ信号を別の構成要素（例えば、プロセッサ２９１０）による利用に適した形式に変換するために、任意の必要なプロトコル、タイミング又はその他のデータ変換を実行してもよい。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０は、例えば、周辺装置相互接続（ＰＣＩ：Peripheral Component Interconnect）バス規格又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ：Universal Serial Bus）規格のバリアントなどの、様々な種類の周辺バスを通じて取り付けられるデバイスのためのサポートを含んでもよい。いくつかの実施形態では、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０の機能は、例えばノースブリッジ及びサウスブリッジ等の２つ以上の分離した構成要素に分割されてもよい。また、いくつかの実施形態では、システムメモリ２９２０へのインタフェース等の、Ｉ／Ｏインタフェース２９３０の機能性の一部又は全てはプロセッサ２９１０内に直接組み込まれてもよい。

ネットワークインタフェース２９４０は、コンピュータシステム２９００と、ネットワーク２９８５に取り付けられた他のデバイス（例えば、キャリアデバイス又はエージェントデバイス）との間、又はコンピュータシステム２９００のノード間でデータが交換されることを可能にするように構成されてもよい。様々な実施形態では、ネットワーク２９８５は、限定するものではないが、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）（例えば、イーサネット若しくは社内ネットワーク）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）（例えば、インターネット）、無線データネットワーク、何らかの他の電子データネットワーク、又はこれらのうちのいずれかの組み合わせを含む、１つ以上のネットワークを含んでもよい。様々な実施形態では、ネットワークインタフェース２９４０は、任意の好適な種類のイーサネットネットワークなどの一般的な有線又は無線データネットワークを介した通信、例えば、アナログ音声ネットワーク又はデジタルファイバ通信ネットワークなどの通信／電話ネットワークを介した通信、ファイバチャネルＳＡＮなどのストレージエリアネットワークを介した通信、又は任意の他の好適な種類のネットワーク及び／若しくはプロトコルを介した通信をサポートしてもよい。

いくつかの実施形態では、入力／出力デバイス２９５０は、１つ以上の表示端末、キーボード、キーパッド、タッチパッド、スキャニングデバイス、音声若しくは光学的認識デバイス、又は１つ以上のコンピュータシステム２９００によるデータの入力若しくはアクセスに適した任意の他のデバイスを含んでもよい。複数の入力／出力デバイス２９５０はコンピュータシステム２９００内に存在してもよいか、又はコンピュータシステム２９００の様々なノード上に分散してもよい。いくつかの実施形態では、同様の入力／出力デバイスはコンピュータシステム２９００から分離していてもよく、ネットワークインタフェース２９４０を通じるなど、有線又は無線接続を通じてコンピュータシステム２９００の１つ以上のノードと対話してもよい。

図１２に示すように、メモリ２９２０は、上述の任意の要素又は操作を実行するプロセッサによって実行可能であり得るプログラム命令２９２２を含んでもよい。一実施形態では、プログラム命令は上述の方法を実施し得る。他の実施形態では、異なる要素及び／又はデータが含まれてもよい。データは、上述の任意のデータ又は情報を含んでもよいことに留意されたい。

当業者は、コンピュータシステム２９００は単なる例示に過ぎず、実施形態の範囲に制限を加えることを意図していないことを理解するであろう。特に、コンピュータシステム及びデバイスは、コンピュータ、ネットワークデバイス、インターネット装置、ＰＤＡ、無線電話、ページャなどを含む、示された機能を実行し得るハードウェア又はソフトウェアの任意の組み合わせを含んでもよい。コンピュータシステム２９００はまた、図示されない他のデバイスに接続されてもよく、又はその代わりにスタンドアロンシステムとして動作してもよい。加えて、図示された構成要素によって提供されている機能性は、いくつかの実施形態では、より少ない構成要素に組み合わせられるか、又は追加の構成要素に分散されてもよい。同様に、いくつかの実施形態では、図示されている構成要素のうちのいくつかの機能性は提供されなくてもよく、及び／又は他の追加の機能性が利用可能であってもよい。

当業者はまた、様々な項目は、使用されている間にメモリ内、又は記憶装置上に記憶されるように示されているが、これらの項目又はそれらの部分はメモリ管理及びデータ完全性の目的のためにメモリと他の記憶デバイスとの間で転送されてもよいことを理解するであろう。代替的に、他の実施形態では、ソフトウェア構成要素の一部又は全ては、別のデバイス上のメモリ内で実行し、コンピュータ間通信を介して、図示されているコンピュータシステムと通信してもよい。システム構成要素又はデータ構造のいくつか又は全てはまた、以上において様々な例が説明された、適当なドライブによって読み取られるべきコンピュータアクセス可能媒体又は携帯型物品上に（例えば、命令又は構造化データ）として記憶されてもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム２９００から分離したコンピュータアクセス可能媒体上に記憶された命令は、伝送媒体、又はネットワーク及び／又は無線リンクなどの通信媒体を介して伝達される、電気信号、電磁信号、又はデジタル信号などの信号を介してコンピュータシステム２９００へ伝送されてもよい。様々な実施形態は、上述の説明に従ってコンピュータアクセス可能媒体上に実行される命令及び／又はデータを受信、送信、又は記憶することを更に含んでもよい。一般的に言えば、コンピュータアクセス可能媒体は、磁気媒体若しくは光媒体、例えば、ディスク若しくはＤＶＤ／ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ（例えばＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ、ＲＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等）、ＲＯＭ等の揮発性若しくは不揮発性媒体等の、非一時的コンピュータ可読記憶媒体又はメモリ媒体を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コンピュータアクセス可能媒体は、ネットワーク及び／若しくは無線リンク等の通信媒体を介して伝達される、電気信号、電磁信号、若しくはデジタル信号等の伝送媒体又は信号を含んでもよい。

異なる実施形態では、本明細書で説明される方法はソフトウェア、ハードウェア、又はそれらの組み合わせの形態で実行されてもよい。更に、方法のブロックの順序は変更されてもよく、様々な要素の追加、再順序付け、組み合わせ、省略、修正等が行われてもよい。本開示の利益を得る当業者にとって明白であるような、様々な修正及び変更が行われてもよい。本明細書で説明される様々な実施形態は、例示的なものであり、限定的なものではない。多くの変形、修正、追加、及び改善が可能である。そのため、単一の事例として本明細書で説明した構成要素について、複数の事例を提供することができる。種々の構成要素、動作及びデータストアの間の境界は、任意のものであり、規定の動作は、特定の例示的な構成の文脈において示されている。機能の他の割り当てが想定され、以下の特許請求の範囲に含まれる。最終的に、例示的な構成において個別構成要素として提示した構造及び機能は、組み合わせた構造又は構成要素として実施され得る。これらの変形、修正、追加、及び改善、並びに他の変形、修正、追加、及び改善は、以下の特許請求の範囲で定義されるような、実施形態の範囲内に包含することができる。

Claims (18)

1. システムであって、
   ビデオ符号器であって、
   符号化形式に従ってビデオデータを処理して符号化ビデオデータを生成するように構成された処理パイプラインであって、前記ビデオデータは前記処理パイプライン内でＣビットのビット深度で表現される、処理パイプラインと、
   適応的伝達関数構成要素と、を含むビデオ符号器を備え、前記適応的伝達関数構成要素は、
   Ｎビットの入力ビデオデータであって、前記入力ビデオデータの輝度の全ダイナミックレンジは伝達関数に従って決定されるＮビットのコード値により表現され、Ｎ＞Ｃである、入力ビデオデータを受信し、
   前記入力ビデオデータに対する人間の視覚系の有効ダイナミックレンジであって、前記有効ダイナミックレンジは前記入力ビデオデータの前記全ダイナミックレンジよりも小さい、有効ダイナミックレンジを決定し、
   ここで、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の有効ダイナミックレンジを決定するために、前記適応的伝達関数構成要素は、
   前記入力ビデオデータの輝度値から前記入力ビデオデータの明度を判定し、
   前記入力ビデオデータの前記判定された明度に従って前記有効ダイナミックレンジを決定する
   ように構成され、
   前記決定された有効ダイナミックレンジに対応する、前記入力ビデオデータにおけるＮビットのコード値の範囲を決定し、
   前記処理パイプラインにおいてビデオデータを表現するために使用される伝達関数に従ってＮビットのコード値の前記決定された範囲内の前記Ｎビットのコード値をＣビットのコード値へとマッピングして、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを表現するＣビットのビデオデータを生成し、
   前記Ｃビットのビデオデータを処理のために前記処理パイプラインへと出力する
   ように構成される、
   システム。
2. 前記適応的伝達関数構成要素は、１つ以上のビデオフレームのそれぞれに対して又は２つ以上のビデオフレームの１つ以上のシーケンスのそれぞれに対して、前記受信する、前記人間の視覚系の有効ダイナミックレンジを前記決定する、Ｎビットのコード値の範囲を前記決定する、前記マッピングする、及び前記出力する、を実行するように構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記適応的伝達関数構成要素は、１つ以上のビデオフレームのそれぞれの内部の２つ以上の領域に対して、前記受信する、前記人間の視覚系の有効ダイナミックレンジを前記決定する、Ｎビットのコード値の範囲を前記決定する、前記マッピングする、及び前記出力する、を実行するように構成される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記処理パイプラインは、形式メタデータを前記符号化ビデオデータ内に含めるように更に構成され、前記形式メタデータは、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジのインジケーションを含む、請求項１に記載のシステム。
5. ビデオ復号器を更に備えるように構成され、前記ビデオ復号器は、
   前記ビデオ符号器により出力された符号化ビデオデータを受信し、
   前記符号化ビデオデータを処理して、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを表現するＣビットの復号ビデオデータ及び抽出された形式メタデータを生成し、
   前記Ｃビットの復号ビデオデータを拡張して、目標デバイスの全ダイナミックレンジを範囲に含むＤビットのビデオデータを生成し、ここでＤ＞Ｃである、
   ように構成され、
   前記Ｃビットの復号ビデオデータを拡張するために、前記ビデオ復号器の逆適応的伝達関数構成要素が、前記形式メタデータにおいて示される前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを、前記目標デバイスの前記全ダイナミックレンジへとマッピングする、
   請求項４に記載のシステム。
6. 前記目標デバイスは高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）対応デバイスである、請求項５に記載のシステム。
7. 前記処理パイプラインにおいてビデオデータを表現するために使用される前記伝達関数は、前記入力ビデオデータを表現するために使用される前記伝達関数と同じである、請求項１に記載のシステム。
8. 前記処理パイプラインにおいてビデオデータを表現するために使用される前記伝達関数は、前記入力ビデオデータを表現するために使用される前記伝達関数と異なる、請求項１に記載のシステム。
9. 前記処理パイプラインにおいてビデオデータを表現するために使用される前記伝達関数は、不連続的な伝達関数表現であって、前記入力ビデオデータを表現するために使用される前記伝達関数の１つ以上の部分を含み、かつ異なる伝達関数を残りの前記伝達関数表現に対して使用する、不連続的な伝達関数表現である、請求項１に記載のシステム。
10. 前記処理パイプラインは、処理されたフレームに関する基準データをメモリに格納するように構成され、前記基準データは前記フレームに対して前記適応的伝達関数構成要素により決定された有効ダイナミックレンジを含み、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記有効ダイナミックレンジを決定するために、前記適応的伝達関数構成要素は更に、
    前記格納された基準データから１つ以上の処理されたフレームに対する前記有効ダイナミックレンジを取得し、
    前記１つ以上の処理されたフレームに対する前記有効ダイナミックレンジに少なくとも部分的に従って、前記処理パイプラインにより処理される現在のフレームに対する有効ダイナミックレンジを決定する
    ように構成される、請求項１に記載のシステム。
11. 前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記有効ダイナミックレンジを決定するために、前記適応的伝達関数構成要素は更に、
    前記入力ビデオデータの値から前記入力ビデオデータのテクスチャを判定し、
    前記入力ビデオデータの前記判定された明度及び前記入力ビデオデータの前記判定されたテクスチャに従って前記有効ダイナミックレンジを決定する
    ように構成される、請求項１に記載のシステム。
12. 前記処理パイプラインにおいてビデオデータを表現するために使用される前記伝達関数に従ってＮビットのコード値の前記決定された範囲内の前記Ｎビットのコード値をＣビットのコード値へとマッピングして、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを表現するＣビットのビデオデータを生成するために、前記適応的伝達関数構成要素は、前記入力ビデオデータにおける前記Ｎビットのコード値をＮビットのコード値の前記範囲へとクロップしてクロップされたＮビットのビデオデータを生成し、かつ前記クロップされたＮビットのビデオデータの値を量子化してＣビットのビデオデータの値を生成するように構成される、請求項１に記載のシステム。
13. 現在のビデオフレームを前記符号化形式に従って処理して符号化ビデオデータを生成するために、前記処理パイプラインは、１つ以上の以前に処理されたビデオフレームからの基準データを用いて前記現在のビデオフレームに対するインターフレーム動き推定を実行するように構成され、前記システムは、前記基準データを用いて前記現在のビデオフレームに対する前記インターフレーム動き推定を実行する前に、前記基準データを、前記現在のフレームに対して決定された前記有効ダイナミックレンジへと変換するように構成された、形式変更構成要素を更に含む、請求項１に記載のシステム。
14. 前記符号化形式はＨ．２６４／高度ビデオ符号化（ＡＶＣ）形式又はＨ．２６５高効率ビデオ符号化（ＨＥＶＣ）形式のうちの１つである、請求項１に記載のシステム。
15. 方法であって、
    ビデオ符号器の適応的伝達関数構成要素によって、
    入力ビデオデータに対する人間の視覚系の有効ダイナミックレンジを決定することであって、前記入力ビデオデータの輝度の全ダイナミックレンジは、伝達関数に従って決定されるＮビットのコード値により表現される、ことと、
    ここで、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の有効ダイナミックレンジを決定することは、
    前記入力ビデオデータの輝度値から前記入力ビデオデータの明度を判定することと、
    前記入力ビデオデータの前記判定された明度に従って前記有効ダイナミックレンジを決定することと、
    を含み、
    前記入力ビデオデータを前記決定された有効ダイナミックレンジに対応するＮビットのコード値の範囲へとクロップしてクロップされたＮビットのビデオデータを生成することと、
    前記クロップされたＮビットのビデオデータを量子化して、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを表現するＣビットのビデオデータを生成することであって、Ｎ＞Ｃである、ことと、
    を実行することと、
    前記ビデオ符号器の処理パイプラインによって、前記Ｃビットのビデオデータを符号化形式に従って処理して符号化ビデオデータを出力として生成することと、
    を含む、方法。
16. ビデオ復号器によって、
    前記ビデオ符号器により出力された前記符号化ビデオデータを受信することと、
    前記符号化ビデオデータを復号して、前記入力ビデオデータの前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを表現する復号されたＣビットのビデオデータを生成することと、
    前記復号されたＣビットのビデオデータを拡張して、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）対応デバイスの全ダイナミックレンジを範囲に含むＤビットのビデオデータを生成することであって、Ｄ＞Ｃである、ことと、
    を実行することを更に含み、
    前記復号されたＣビットのビデオデータを拡張することは、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを、前記ＨＤＲ対応デバイスの前記全ダイナミックレンジへとマッピングすることを含む、
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記有効ダイナミックレンジは、現在のシーン、シーケンス、フレーム、又はフレームの領域に対して決定される、請求項１５に記載の方法。
18. 装置であって、
    適応的伝達関数構成要素であって、
    入力ビデオデータに対する人間の視覚系の有効ダイナミックレンジを決定し、ここで、前記入力ビデオデータの輝度の全ダイナミックレンジは、伝達関数に従って決定されるＮビットのコード値により表現され、
    ここで、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の有効ダイナミックレンジを決定するために、前記適応的伝達関数構成要素は、
    前記入力ビデオデータの輝度値から前記入力ビデオデータの明度を判定し、
    前記入力ビデオデータの前記判定された明度に従って前記有効ダイナミックレンジを決定する
    ように構成され、
    前記決定された有効ダイナミックレンジに対応する、前記入力ビデオデータにおけるＮビットのコード値の範囲を決定し、
    前記入力ビデオデータを、前記決定された有効ダイナミックレンジに対応するＮビットのコード値の範囲へとクロップして、クロップされたＮビットのビデオデータを生成し、
    前記クロップされたＮビットのビデオデータを符号器構成要素の伝達関数に従って量子化して、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを表現するＣビットのビデオデータを生成し、ここでＮ＞Ｃである、
    ように構成された、適応的伝達関数構成要素と、
    前記Ｃビットのビデオデータを符号化形式に従って処理して符号化ビデオデータを出力として生成するように構成された、前記符号器構成要素と、
    前記符号器構成要素により出力された前記符号化ビデオデータを処理して、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを表現する復号されたＣビットのビデオデータを生成するように構成された復号器構成要素と、
    前記復号されたＣビットのビデオデータを拡張して、目標デバイスの全ダイナミックレンジを範囲に含むＤビットのビデオデータを生成するように構成され、ここでＤ＞Ｃである、逆適応的伝達関数構成要素と、
    を備え、
    前記復号されたＣビットのビデオデータを拡張するために、前記逆適応的伝達関数構成要素は、前記入力ビデオデータに対する前記人間の視覚系の前記決定された有効ダイナミックレンジを、前記目標デバイスの前記全ダイナミックレンジへとマッピングする、
    装置。

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