JP6573238B2 - 表示装置、変換装置、表示方法、および、コンピュータプログラム - Google Patents

表示装置、変換装置、表示方法、および、コンピュータプログラム Download PDF

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Description

本開示は、映像の輝度に関する表示装置、変換装置、表示方法、および、コンピュータプログラムに関する。
従来、表示可能な輝度レベルを改善するための画像信号処理装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００８−１６７４１８号公報
上記従来技術では、更なる改善が必要とされていた。
本開示の一態様に係る表示装置は、第１の輝度範囲を有するビデオ信号を受信し、前記ビデオ信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するビデオリニア信号を生成する第１のＥＯＴＦ変換部と、第３の輝度範囲を有するグラフィックス信号を受信し、前記グラフィックス信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するグラフィックスリニア信号を生成する第２のＥＯＴＦ変換部と、前記ビデオリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第１の輝度範囲の最大値よりも小さくかつ前記第３の輝度範囲の最大値よりも大きい最大値を有する第２の輝度範囲に変換する第１の輝度変換部と、前記第２の輝度範囲を有する前記ビデオリニア信号と前記第１の輝度範囲を有する前記グラフィックスリニア信号とを合成して前記第２の輝度範囲を有する合成信号を生成する合成部と、前記第２の輝度範囲に基づいて前記合成信号の表示を行う表示部と、を有する。
また、本開示の一態様に係る変換装置は、第１の輝度範囲を有するビデオ信号を受信し、前記ビデオ信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するビデオリニア信号を生成する第１のＥＯＴＦ変換部と、第３の輝度範囲を有するグラフィックス信号を受信し、前記グラフィックス信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するグラフィックスリニア信号を生成する第２のＥＯＴＦ変換部と、前記ビデオリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第１の輝度範囲の最大値よりも小さくかつ前記第３の輝度範囲の最大値よりも大きい最大値を有する第２の輝度範囲に変換する第１の輝度変換部と、前記第２の輝度範囲を有する前記ビデオリニア信号と前記第１の輝度範囲を有する前記グラフィックスリニア信号とを合成して前記第２の輝度範囲を有する合成信号を生成する合成部と、を有する。
なお、これらの全般包括的または具体的な態様は、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
上記態様によれば、更なる改善を実現できる。
図１は、映像技術の進化について説明するための図である。 図２は、コンテンツに新たな映像表現を導入するときの、映像制作、配信方式、および表示装置の関係について説明するための図である。 図３は、ＨＤＲ導入時のマスター、配信方式、および表示装置の関係について説明するための図である。 図４Ａは、ＳＤＲＴＶ内のＳＤＲ表示処理について説明するための図である。 図４Ｂは、ピーク輝度が３００ｎｉｔのＳＤＲＴＶ内のＳＤＲ表示処理について説明するための図である。 図５は、ＨＤＲからＳＤＲへの変換について説明するための図である。 図６Ａは、ＨＤＲディスクにＨＤＲに対応したＨＤＲ信号のみが格納されているケース１について説明するための図である。 図６Ｂは、ＨＤＲディスクにＨＤＲに対応したＨＤＲ信号およびＳＤＲに対応したＳＤＲ信号が格納されているケース２について説明するための図である。 図７は、ＨＤＲから疑似ＨＤＲへの変換処理について説明するための図である。 図８Ａは、ＨＤＲおよびＳＤＲのそれぞれに対応したＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の例について示す図である。 図８Ｂは、ＨＤＲおよびＳＤＲのそれぞれに対応した逆ＥＯＴＦの例について示す図である。 図９は、コンテンツに格納される輝度信号のコード値の決定方法、および、再生時にコード値から輝度値を復元するプロセスの説明図である。 図１０Ａは、ＨＤＲＴＶ内で、ＨＤＲ信号を変換してＨＤＲ表示を行う表示処理の一例を示す図である。 図１０Ｂは、ＨＤＲ対応の再生装置とＳＤＲＴＶとを用いてＨＤＲ表示を行う表示処理の一例を示す図である。 図１０Ｃは、標準インターフェースを介して互いに接続したＨＤＲ対応の再生装置とＳＤＲＴＶとをＨＤＲ表示を行う表示処理の一例を示す図である。 図１１は、実施の形態の変換装置および表示装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、実施の形態の変換装置および表示装置により行われる変換方法および表示方法を示すフローチャートである。 図１３Ａは、第１輝度変換について説明するための図である。 図１３Ｂは、第１輝度変換の他の一例について説明するための図である。 図１４は、第２輝度変換について説明するための図である。 図１５は、表示設定の詳細な処理を示すフローチャートである。 図１６は、第３輝度変換について説明するための図である。 図１７は、ＨＤＲから疑似ＨＤＲへの変換処理について説明するための図である。 図１８は、デュアルディスクの再生動作について説明するための図である。 図１９は、デュアルディスクの再生動作を示すフローチャートである。
（本開示の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、画像信号処理装置に関し、以下の課題が生じることを見出した。
特許文献１に開示されている画像信号処理装置では、被写体を構成する画素から算出されたリニアＲＧＢ値に基づいて画素毎にリニア輝度を算出し、リニアＲＧＢ値およびリニア輝度に基づいて画素毎の補正リニア輝度および当該画素を含む複数の画素を合成した合成画素の補正リニアＲＧＢ値を算出し、補正リニア輝度および補正リニアＲＧＢ値をそれぞれガンマ補正して表示用輝度および表示用ＲＧＢ値を算出する。このように、画像信号処理装置では、補正リニアＲＧＢ値に基づいてリニア輝度を補正することにより、表示可能な階調数の増加を図っている。
しかしながら、特許文献１に開示されている画像信号処理装置などの輝度の補正（変換）においては、第１輝度範囲から輝度範囲が縮小された第２輝度範囲に輝度を補正（変換）するときの輝度の変換方法については考慮されていなかった。
以上の検討を踏まえ、本発明者は、上記課題を解決するために、下記の改善策を検討した。
本開示の一態様に係る表示装置は、第１の輝度範囲を有するビデオ信号を受信し、前記ビデオ信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するビデオリニア信号を生成する第１のＥＯＴＦ変換部と、第３の輝度範囲を有するグラフィックス信号を受信し、前記グラフィックス信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するグラフィックスリニア信号を生成する第２のＥＯＴＦ変換部と、前記ビデオリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第１の輝度範囲の最大値よりも小さくかつ前記第３の輝度範囲の最大値よりも大きい最大値を有する第２の輝度範囲に変換する第１の輝度変換部と、前記グラフィックスリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第２の輝度範囲に変換する第２の輝度変換部と、前記第２の輝度範囲を有する前記ビデオリニア信号と前記第２の輝度範囲を有する前記グラフィックスリニア信号とを合成して前記第２の輝度範囲を有する合成信号を生成する合成部と、前記第２の輝度範囲に基づいて前記合成信号の表示を行う表示部と、を有する。
また、例えば、前記グラフィックス信号は、字幕またはメニューを表示するための信号であってもよい。
また、例えば、前記ビデオ信号は、前記第１の輝度範囲を有するＨＤＲ信号であり、前記グラフィックス信号は、前記第３の輝度範囲を有するＳＤＲ信号であってもよい。
また、例えば、前記第２の輝度変換部は、前記グラフィックスリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第２の輝度範囲の最大値よりも小さい最大値を有する第４の輝度範囲に変換してもよい。
また、本開示の一態様に係る変換装置は、第１の輝度範囲を有するビデオ信号を受信し、前記ビデオ信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するビデオリニア信号を生成する第１のＥＯＴＦ変換部と、第３の輝度範囲を有するグラフィックス信号を受信し、前記グラフィックス信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するグラフィックスリニア信号を生成する第２のＥＯＴＦ変換部と、前記ビデオリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第１の輝度範囲の最大値よりも小さくかつ前記第３の輝度範囲の最大値よりも大きい最大値を有する第２の輝度範囲に変換する第１の輝度変換部と、前記グラフィックスリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第２の輝度範囲に変換する第２の輝度変換部と、前記第２の輝度範囲を有する前記ビデオリニア信号と前記第２の輝度範囲を有する前記グラフィックスリニア信号とを合成して前記第２の輝度範囲を有する合成信号を生成する合成部と、を有する。
また、本開示の一態様に係る表示方法は、第１の輝度範囲を有するビデオ信号を受信し、前記ビデオ信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するビデオリニア信号を生成する第１のＥＯＴＦ変換ステップと、第３の輝度範囲を有するグラフィックス信号を受信し、前記グラフィックス信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するグラフィックスリニア信号を生成する第２のＥＯＴＦ変換ステップと、前記ビデオリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第１の輝度範囲の最大値よりも小さくかつ前記第３の輝度範囲の最大値よりも大きい最大値を有する第２の輝度範囲に変換する第１の輝度変換ステップと、前記グラフィックスリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第２の輝度範囲に変換する第２の輝度変換ステップと、前記第２の輝度範囲を有する前記ビデオリニア信号と前記第２の輝度範囲を有する前記グラフィックスリニア信号とを合成して前記第２の輝度範囲を有する合成信号を生成する合成ステップと、前記第２の輝度範囲に基づいて前記合成信号の表示を行う表示ステップと、を有する。
本開示の一態様に係る表示方法は、表示装置に表示させる映像の輝度を変換する変換方法であって、前記映像の輝度は、第１輝度範囲の輝度値からなり、前記映像の輝度値が量子化されることで得られたコード値を示す第１輝度信号を取得し、取得した前記第１輝度信号が示すコード値を、前記表示装置の輝度範囲に基づいて決定する、前記第１輝度範囲の最大値よりも小さく、かつ、１００ｎｉｔよりも大きい最大値である第２輝度範囲に対応する第２輝度値へ変換する。
これによれば、第１輝度範囲から輝度範囲が縮小された第２輝度範囲に輝度を適切に変換することができる。
また、例えば、前記第２輝度値への変換では、前記第１輝度範囲における輝度値と、複数の第１コード値とを関係付けたＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて、取得した前記第１輝度信号が示す前記第１コード値について、当該第１コード値に前記ＥＯＴＦにおいて関係付けられた第１輝度値を決定し、決定した前記第１輝度値について、当該第１輝度値に予め関係付けられた、前記第２輝度範囲に対応する第２輝度値を決定し、前記第１輝度範囲に対応する前記第１輝度値を、前記第２輝度範囲に対応する前記第２輝度値へ変換する第１輝度変換を行ってもよい。
また、例えば、前記第２輝度範囲の最大値は、前記表示装置の輝度の最大値であり、前記第１輝度変換では、前記第１輝度値が、前記映像を構成する複数の画像に対する輝度値のうちの最大値である第１最大輝度値の場合、前記表示装置の輝度の最大値である第２最大輝度値を、前記第２輝度値として決定してもよい。
また、例えば、前記第１輝度変換では、前記第１輝度値が、前記映像を構成する複数の画像に対する輝度値の平均である平均輝度値以下の場合、当該第１輝度値を変換せず、当該第１輝度値を、前記第２輝度値として決定し、当該第１輝度値が、前記第１最大輝度値以上の場合、前記第２最大輝度値を、前記第２輝度値として決定してもよい。
また、例えば、前記第１輝度変換では、前記第１輝度値が、前記平均輝度値と前記第１最大輝度値との間である場合、自然対数を用いて、当該第１輝度値に対応する前記第２輝度値を決定してもよい。
また、例えば、さらに、前記第１最大輝度値および前記映像を構成する複数の画像に対する輝度値の平均である平均輝度値の少なくとも一方を含む輝度情報を前記映像のメタ情報として取得してもよい。
また、例えば、さらに、前記第１輝度信号を記録媒体から取得し、前記第１最大輝度値および前記映像を構成する複数の画像に対する輝度値の平均である平均輝度値の少なくとも一方を含む輝度情報をネットワーク経由で取得してもよい。
また、例えば、さらに、前記映像の複数のシーンのそれぞれに対応した輝度情報であって、当該シーン毎に、当該シーンを構成する複数の画像に対する輝度値のうちの最大値である前記第１最大輝度値と、当該シーンを構成する複数の画像に対する輝度値の平均である平均輝度値との少なくとも一方を含む輝度情報を取得し、前記第１輝度変換では、前記複数のシーンのそれぞれについて、当該シーンに対応した前記輝度情報に応じて前記第２輝度値を決定してもよい。
また、例えば、さらに、決定した前記第２輝度値について、当該第２輝度値に予め関係付けられた、１００ｎｉｔを最大値とする第３輝度範囲に対応する第３輝度値を決定し、前記第２輝度範囲に対応する前記第２輝度値を、前記第３輝度範囲に対応する前記第３輝度値へ変換する第２輝度変換を行い、決定した前記第３輝度値が、前記第３の輝度範囲における輝度値と、複数の第３コード値とを関係付けた逆ＥＯＴＦを用いて、前記第３輝度値を量子化し、量子化により得られた第３コード値を決定し、前記第３輝度範囲に対応する前記第３輝度値を、前記第３コード値を示す第３輝度信号へ変換し、前記第３輝度信号を前記表示装置へ出力してもよい。
また、例えば、前記第２輝度変換では、決定した前記第２輝度値について、前記表示装置の表示特性を示す情報であるディスプレイ特性情報に応じた輝度関係情報を用いて、当該第２輝度値に関係付けられた輝度値を前記第３輝度値として決定し、前記ディスプレイ特性情報に応じて輝度変換処理を切り替えてもよい。
また、例えば、前記ディスプレイ特性情報は、前記表示装置の表示モードであり、前記第２輝度変換では、前記表示モードがノーマルモードの場合、前記第３輝度値は、前記第２輝度値に正比例する正比例値に輝度変換し、前記表示モードが、前記ノーマルモードよりも高輝度画素をより明るく、かつ、低輝度画素をより暗くするダイナミックモードの場合、前記低輝度画素の前記第３輝度値は、前記第２輝度値に正比例する正比例値より高い値に、前記高輝度画素の前記第３輝度値は、前記第２輝度値に正比例する正比例値より低い値に輝度変換してもよい。
また、例えば、前記第１輝度変換では、前記表示装置の表示特性を示す情報であるディスプレイ特性情報を用いて、前記第２最大輝度値を決定してもよい。
また、例えば、さらに、前記表示装置から前記ディスプレイ特性情報を取得してもよい。
また、例えば、前記ディスプレイ特性情報の取得は、前記第２輝度値への変換の直前に行ってもよい。
また、例えば、前記ディスプレイ特性情報の取得は、前記表示装置と最初に接続したタイミングで行ってもよい。
なお、これらの全般包括的または具体的な態様は、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、添付の図面を参照して、本開示の一態様に係る表示方法および表示装置について、具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
（実施の形態）
本開示は、輝度範囲が高い高輝度信号であるＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）信号を、最大輝度値が１００ｎｉｔである輝度範囲の通常輝度信号であるＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）信号に対応したＴＶ、プロジェクタ、タブレット、スマートフォン等のディスプレイ装置で表示させるための画像変換・再生方法、装置に関する。
［１−１．背景］
まず、映像技術の変遷について、図１を用いて説明する。図１は、映像技術の進化について説明するための図である。
これまで、映像の高画質化としては、表示画素数の拡大に主眼がおかれ、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ （ＳＤ）の７２０×４８０画素の映像から、Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ（ＨＤ）の１９２０×１０８０画素の、所謂２Ｋ映像が普及している。
近年、映像の更なる高画質化を目指して、Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ（ＵＨＤ）の３８４０×１９２０画素、あるいは、４Ｋの４０９６×１９２０画素の、所謂４Ｋ映像の導入が開始された。
そして、４Ｋの導入による映像の高解像度化を行うと共に、ダイナミックレンジ拡張や色域の拡大、あるいは、フレームレートの追加、向上などを行うことで映像を高画質化することが検討されている。
その中でも、ダイナミックレンジについては、従来の映像における暗部階調を維持しつつ、現行のＴＶ信号では表現不能な鏡面反射光などの明るい光を、より現実に近い明るさで表現するために最大輝度値を拡大した輝度範囲に対応させた方式として、ＨＤＲ（Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）が注目されている。具体的には、これまでのＴＶ信号が対応している輝度範囲の方式は、ＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）と呼ばれ、最大輝度値が１００ｎｉｔであったのに対して、ＨＤＲでは１０００ｎｉｔ以上まで最大輝度値を拡大することが想定されている。ＨＤＲは、ＳＭＰＴＥ（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ ＆ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）やＩＴＵ−Ｒ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｕｎｉｏｎ Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｃｔｏｒ）などにおいて、標準化が進行中である。
ＨＤＲの具体的な適用先としては、ＨＤやＵＨＤと同様に、放送やパッケージメディア（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標、以下同様） Ｄｉｓｃ等）、インターネット配信などで使われることが想定されている。
なお、以下では、ＨＤＲに対応した映像において、当該映像の輝度は、ＨＤＲの輝度範囲の輝度値からなり、当該映像の輝度値が量子化されることで得られた輝度信号をＨＤＲ信号と呼ぶ。ＳＤＲに対応した映像において、当該映像の輝度は、ＳＤＲの輝度範囲の輝度値からなり、当該映像の輝度値が量子化されることで得られた輝度信号をＳＤＲ信号と呼ぶ。
［１−２．マスター生成、配信方式、および表示装置の関係］
図２は、コンテンツに新たな映像表現を導入するときの、映像制作、配信方式、および表示装置の関係について説明するための図である。
映像の高画質化のために新たな映像表現（画素数の増加等）を導入する場合には、図２に示すように、（１）映像制作側のＨｏｍｅ Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ向けマスターを変更する必要がある。それに応じて、（２）放送、通信、パッケージメディア等の配信方式も、（３）その映像を表示するＴＶ、プロジェクタ等の表示装置も更新する必要がある。
［１−３．ＨＤＲ導入時のマスター、配信方式、および表示装置の関係］
ユーザが新たな映像表現に対応したコンテンツ（例えば、高輝度映像コンテンツ（ＨＤＲコンテンツ））を家庭内で楽しむためには、ＨＤＲ対応配信方式およびＨＤＲ対応表示装置の両方を新たに導入する必要がある。つまり、新たな映像表現に対応したコンテンツを家庭内で楽しむためには、ユーザは、新たな映像表現に対応した配信方式および表示装置を用意する必要がある。このことは、ＳＤの映像からＨＤの映像、ＨＤの映像から３Ｄの映像、ＨＤの映像からＵＨＤ（４Ｋ）の映像に代わったときのような新たな映像表現が導入された場合にも避けることができなかった。
このため、高価で、大きさ・重量等の点でも置き換えが容易でない、ＴＶを買い替える必要がある、新たな映像表現への変更は、新たな機能を持つ表示装置（例えばＴＶ）の普及に依存することになる。媒体側も、コンテンツ側も当初は大きな投資ができないため、新たな映像表現の普及が遅くなることが多かった。
よって、図３に示すように、ＨＤＲについても、ＨＤＲ本来の映像表現をフルに生かすためには、ＨＤＲに対応した映像の表示（以下、「ＨＤＲ表示」という。）に対応したＴＶ（以下、「ＨＤＲＴＶ」という。）への買い替えが必要になると予想される。
［１−４．ＳＤＲＴＶ］
ＳＤＲに対応した映像の表示（以下、「ＳＤＲ表示」という。）のみに対応したＴＶ（以下、「ＳＤＲＴＶ」という。）は、通常、輝度値が１００ｎｉｔまでの入力信号が入力される。このため、ＳＤＲＴＶは、その表示能力が１００ｎｉｔであれば入力信号の輝度値を表現するのに十分である。しかし、ＳＤＲＴＶは、実際は、視聴環境（暗い部屋：シネマモード、明るい部屋：ダイナミックモード等）に合わせて、最適な輝度値の映像を再生する機能を有し、２００ｎｉｔ以上の映像表現が可能な能力を持っているものが多い。つまり、このようなＳＤＲＴＶは、視聴環境に応じた表示モードを選択することで、表示能力の最大輝度（例えば、３００ｎｉｔ）までの映像を表示できる。
しかし、ＳＤＲＴＶに入力されるＳＤＲ方式の入力信号では、入力信号の輝度上限が１００ｎｉｔに決められているため、従来通りにＳＤＲ方式の入力インターフェースを使う限り、ＳＤＲＴＶが持つ１００ｎｉｔを超える高輝度の映像再生能力をＨＤＲ信号の再生用に使うことは難しい（図４Ａおよび図４Ｂ参照）。
［１−５．ＨＤＲ→ＳＤＲ変換］
ＨＤＲ対応の放送、通信ネットワークを介した動画配信、あるいは、ＨＤＲ対応のパッケージメディア（例えば、ＨＤＲ対応のＢｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ）等の配信方式により配信された高輝度映像コンテンツ（以下、「ＨＤＲコンテンツ」または「ＨＤＲ映像」ともいう。）は、ＨＤＲ対応の再生装置（例えば、通信ＳＴＢ（Ｓｅｔ Ｔｏｐ Ｂｏｘ）、Ｂｌｕ−ｒａｙ機器、ＩＰＴＶ再生機器）を介して、ＳＤＲＴＶにより出力される場合が想定される。ＳＤＲＴＶでＨＤＲコンテンツを再生する場合、ＳＤＲＴＶで映像が正しく表示できるように、ＨＤＲに対応するＨＤＲ信号を、１００ｎｉｔを最大値とするＳＤＲ輝度範囲のＳＤＲ信号に変換する「ＨＤＲ→ＳＤＲ変換」を実現する。これにより、ＳＤＲＴＶは、変換されたＳＤＲ信号を用いて、ＨＤＲ映像から変換されることで得られたＳＤＲ映像の表示を行うことが可能となる（図５参照）。
ただし、この場合でも、ユーザはＨＤＲ対応のコンテンツ（例えばＢｌｕ−ｒａｙディスク、ＨＤＲ ＩＰＴＶコンテンツ）とＨＤＲ対応の再生装置（例えばＢｌｕ−ｒａｙ機器、ＨＤＲ対応のＩＰＴＶ再生機器）とを購入したのにも関わらず、ＳＤＲＴＶではＳＤＲの映像表現（ＳＤＲ表現）でしか映像を楽しむことができない。つまり、ＨＤＲコンテンツと、ＨＤＲに対応した再生機器とを用意しても、ＨＤＲに対応した表示装置（例えばＨＤＲＴＶ）がなく、ＳＤＲＴＶしかない場合には、ＨＤＲの映像表現（ＨＤＲ表現）で映像を視聴することができない。
よって、ユーザは、ＨＤＲＴＶを用意できなければ、ＨＤＲコンテンツや伝送媒体（再生装置）を購入しても、ＨＤＲの価値（つまりＨＤＲが高画質であることによるＳＤＲに対する優位性）が解らない。このように、ユーザは、ＨＤＲＴＶが無ければＨＤＲの価値が分からないため、ＨＤＲコンテンツやＨＤＲ対応配信方式の普及は、ＨＤＲＴＶの普及速度に応じて決まると言える。
［１−６．ＨＤＲ→ＳＤＲ変換を実現する２つの方式］
Ｂｌｕ−ｒａｙディスク（ＢＤ）を用いてＨＤＲ信号をＴＶに送る場合、下記の図６Ａおよび図６Ｂに示すように２つのケースが想定できる。図６Ａは、ＨＤＲ対応のＢＤに、ＨＤＲに対応したＨＤＲ信号のみが格納されているケース１について説明するための図である。図６Ｂは、ＨＤＲ対応のＢＤにＨＤＲに対応したＨＤＲ信号およびＳＤＲに対応したＳＤＲ信号が格納されているケース２について説明するための図である。
図６Ａに示すように、ケース１において、ＨＤＲＴＶにＢｌｕ−ｒａｙ機器でＢＤを再生した映像を表示させる場合には、ＨＤＲ対応のＢＤ（以下、「ＨＤＲＢＤ」という。）を再生したときでも、ＳＤＲ対応のＢＤ（以下、「ＳＤＲＢＤ」という。）を再生したときでも、Ｂｌｕ−ｒａｙ機器は、ＢＤに格納された輝度信号を変換することなくそのままＨＤＲＴＶに出力する。そして、ＨＤＲＴＶは、ＨＤＲ信号もＳＤＲ信号も表示処理することができるため、入力された輝度信号に応じた表示処理を行い、ＨＤＲ映像またはＳＤＲ映像を表示する。
一方で、ケース１において、ＳＤＲＴＶにＢｌｕ−ｒａｙ機器でＢＤを再生した映像を表示させる場合には、ＨＤＲＢＤを再生したときは、Ｂｌｕ−ｒａｙ機器は、ＨＤＲ信号からＳＤＲ信号へ変換する変換処理を行い、変換処理により得られたＳＤＲ信号をＳＤＲＴＶに出力する。また、ＳＤＲＢＤを再生したときは、Ｂｌｕ−ｒａｙ機器は、ＢＤに格納されたＳＤＲ信号を変換することなくそのままＳＤＲＴＶに出力する。これにより、ＳＤＲＴＶは、ＳＤＲ映像を表示する。
また、図６Ｂに示すように、ケース２において、ＨＤＲＴＶにＢｌｕ−ｒａｙ機器でＢＤを再生した映像を表示させる場合には、ケース１と同様である。
一方で、ケース２において、ＳＤＲＴＶにＢｌｕ−ｒａｙ機器でＢＤを再生した映像を表示させる場合には、ＨＤＲＢＤを再生したときでも、ＳＤＲＢＤを再生したときでも、Ｂｌｕ−ｒａｙ機器は、ＢＤに格納されたＳＤＲ信号を変換することなくそのままＳＤＲＴＶに出力する。
ケース１も、ケース２も、共にＨＤＲＢＤとＨＤＲ対応のＢｌｕ−ｒａｙ機器を買っても、ＨＤＲＴＶが無ければ、ＳＤＲ映像しか楽しむことができない。したがって、ユーザがＨＤＲ映像を見るためにはＨＤＲＴＶが必要になり、ＨＤＲ対応のＢｌｕ−ｒａｙ機器またはＨＤＲＢＤの普及には時間がかかることが予測される。
［１−７．ＨＤＲ→疑似ＨＤＲ変換］
以上のことからＨＤＲの普及を促進するためには、ＨＤＲＴＶの普及を待たずに、ＨＤＲコンテンツや配信方式の事業化を推進できることが重要であると言える。このためには、既存のＳＤＲＴＶで、ＨＤＲ信号を、ＳＤＲ映像としてではなく、ＨＤＲ映像または、ＳＤＲ映像よりもＨＤＲ映像に近づけた疑似ＨＤＲ映像として視聴可能にすることができれば、ユーザは、ＨＤＲＴＶを買わなくても、ＳＤＲ映像とは明らかに異なる、ＨＤＲ映像に近いより高画質な映像を視聴できる。つまり、ユーザは、ＳＤＲＴＶで疑似ＨＤＲ映像を視聴できれば、ＨＤＲＴＶを用意しなくてもＨＤＲコンテンツやＨＤＲ配信機器を用意するだけで、ＳＤＲ映像よりも高画質な映像を視聴することができるようになる。要するに、疑似ＨＤＲ映像をＳＤＲＴＶで視聴できるようにすることは、ＨＤＲコンテンツやＨＤＲ配信機器を購入するためのユーザの動機になり得る（図７参照）。
疑似ＨＤＲ映像をＳＤＲＴＶに表示させることを実現するために、ＨＤＲ配信方式にＳＤＲＴＶが接続された構成で、ＨＤＲコンテンツを再生した時に、ＳＤＲＴＶでＨＤＲコンテンツの映像が正しく表示できるように、ＨＤＲ信号をＳＤＲ映像信号に変換する代わりに、ＳＤＲＴＶの１００ｎｉｔを最大値とする映像信号の入力を用いて、ＳＤＲＴＶが持つ表示能力の最大輝度、例えば、２００ｎｉｔ以上の映像を表示させるための疑似ＨＤＲ信号を生成し、生成した疑似ＨＤＲ信号をＳＤＲＴＶに送ることを可能にする「ＨＤＲ→疑似ＨＤＲ変換処理」を実現することが必要になる。
［１−８．ＥＯＴＦについて］
ここで、ＥＯＴＦについて、図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明する。
図８Ａは、ＨＤＲおよびＳＤＲのそれぞれに対応したＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の例について示す図である。
ＥＯＴＦは、一般的にガンマカーブと呼ばれるものであり、コード値と輝度値との対応を示し、コード値を輝度値に変換するものである。つまり、ＥＯＴＦは、複数のコード値と輝度値との対応関係を示す関係情報である。
また、図８Ｂは、ＨＤＲおよびＳＤＲのそれぞれに対応した逆ＥＯＴＦの例について示す図である。
逆ＥＯＴＦは、輝度値とコード値との対応を示し、ＥＯＴＦとは逆に輝度値を量子化してコード値に変換するものである。つまり、逆ＥＯＴＦは、輝度値と複数のコード値との対応関係を示す関係情報である。例えば、ＨＤＲに対応した映像の輝度値を１０ビットの階調のコード値で表現する場合、１０，０００ｎｉｔまでのＨＤＲの輝度範囲における輝度値は、量子化されて、０〜１０２３までの１０２４個の整数値にマッピングされる。つまり、逆ＥＯＴＦに基づいて量子化することで、１０，０００ｎｉｔまでの輝度範囲の輝度値（ＨＤＲに対応した映像の輝度値）を、１０ビットのコード値であるＨＤＲ信号に変換する。ＨＤＲに対応したＥＯＴＦ（以下、「ＨＤＲのＥＯＴＦ」という。）またはＨＤＲに対応した逆ＥＯＴＦ（以下、「ＨＤＲの逆ＥＯＴＦ」という。）においては、ＳＤＲに対応したＥＯＴＦ（以下、「ＳＤＲのＥＯＴＦ」という。）またはＳＤＲに対応した逆ＥＯＴＦ（以下、「ＳＤＲの逆ＥＯＴＦ」という。）よりも高い輝度値を表現することが可能であり、例えば、図８Ａおよび図８Ｂにおいては、輝度の最大値（ピーク輝度）は、１０，０００ｎｉｔである。つまり、ＨＤＲの輝度範囲は、ＳＤＲの輝度範囲を全て含み、ＨＤＲのピーク輝度は、ＳＤＲのピーク輝度より大きい。ＨＤＲの輝度範囲は、ＳＤＲの輝度範囲の最大値である１００ｎｉｔから、１０，０００ｎｉｔまで、最大値を拡大した輝度範囲である。
例えば、ＨＤＲのＥＯＴＦおよびＨＤＲの逆ＥＯＴＦは、一例として、米国映画テレビ技術者協会（ＳＭＰＴＥ）で規格化されたＳＭＰＴＥ ２０８４がある。
［１−９．ＥＯＴＦの使い方］
図９は、コンテンツに格納される輝度信号のコード値の決定方法、および、再生時にコード値から輝度値を復元するプロセスの説明図である。
本例における輝度を示す輝度信号はＨＤＲに対応したＨＤＲ信号である。グレーディング後の画像は、ＨＤＲの逆ＥＯＴＦにより量子化され、当該画像の輝度値に対応するコード値が決定する。このコード値に基づいて画像符号化などが行われ、ビデオのストリームが生成される。再生時には、ストリームの復号結果に対して、ＨＤＲのＥＯＴＦに基づいて逆量子化することによりリニアな信号に変換され、画素毎の輝度値が復元される。以下、ＨＤＲの逆ＥＯＴＦを用いた量子化を「逆ＨＤＲのＥＯＴＦ変換」という。ＨＤＲのＥＯＴＦを用いた逆量子化を「ＨＤＲのＥＯＴＦ変換」という。同様に、ＳＤＲの逆ＥＯＴＦを用いた量子化を「逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換」という。ＳＤＲのＥＯＴＦを用いた逆量子化を「ＳＤＲのＥＯＴＦ変換」という。
［１−１０．疑似ＨＤＲの必要性］
次に、疑似ＨＤＲの必要性について図１０Ａ〜図１０Ｃを用いて説明する。
図１０Ａは、ＨＤＲＴＶ内で、ＨＤＲ信号を変換してＨＤＲ表示を行う表示処理の一例を示す図である。
図１０Ａに示すように、ＨＤＲ映像を表示する場合、表示装置がＨＤＲＴＶであっても、ＨＤＲの輝度範囲の最大値（ピーク輝度（ＨＰＬ（ＨＤＲ Ｐｅａｋ Ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）：例１５００ｎｉｔ））をそのまま表示することができない場合がある。この場合、ＨＤＲのＥＯＴＦを用いた逆量子化を行った後のリニアな信号を、その表示装置の輝度範囲の最大値（ピーク輝度（ＤＰＬ（Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐｅａｋ Ｉｕｍｉｎａｎｃｅ）：例７５０ｎｉｔ））に合わせるための輝度変換を行う。そして、輝度変換を行うことで得られた映像信号を表示装置に入力することで、その表示装置の限界である最大値の輝度範囲に合わせたＨＤＲ映像を表示することができる。
図１０Ｂは、ＨＤＲ対応の再生装置とＳＤＲＴＶとを用いて、ＨＤＲ表示を行う表示処理の一例を示す図である。
図１０Ｂに示すように、ＨＤＲ映像を表示する場合、表示装置がＳＤＲＴＶであれば、表示するＳＤＲＴＶの輝度範囲の最大値（ピーク輝度（ＤＰＬ：例３００ｎｉｔ））が１００ｎｉｔを超えることを利用して、図１０ＢのＨＤＲ対応の再生装置（Ｂｌｕ−ｒａｙ機器）内の「ＨＤＲ→疑似ＨＤＲ変換処理」で、ＨＤＲＴＶ内で行っている、「ＨＤＲのＥＯＴＦ変換」とＳＤＲＴＶの輝度範囲の最大値であるＤＰＬ（例：３００ｎｉｔ）を使った「輝度変換」を行い、「輝度変換」を行うことで得られた信号をＳＤＲＴＶの「表示装置」に直接入力できれば、ＳＤＲＴＶを使っても、ＨＤＲＴＶと同じ効果を実現することができる。
しかしながら、ＳＤＲＴＶには、このような信号を、外部から直接入力するための手段が無いため、実現できない。
図１０Ｃは、標準インターフェースを介して互いに接続したＨＤＲ対応の再生装置とＳＤＲＴＶと用いて、ＨＤＲ表示を行う表示処理の一例を示す図である。
図１０Ｃに示すように、通常、ＳＤＲＴＶが備える入力インターフェース（ＨＤＭＩ（登録商標、以下同様）等）を使って、図１０Ｂの効果を得られるような信号をＳＤＲＴＶに入力する必要がある。ＳＤＲＴＶでは、入力インターフェースを介して入力した信号は、「ＳＤＲのＥＯＴＦ変換」と「モード毎の輝度変換」と「表示装置」を順に通過し、その表示装置の最大値の輝度範囲に合わせた映像を表示する。このため、ＨＤＲ対応のＢｌｕ−ｒａｙ機器内で、ＳＤＲＴＶで入力インターフェースの直後に通過する、「ＳＤＲのＥＯＴＦ変換」と「モード毎の輝度変換」とをキャンセルできるような信号（疑似ＨＤＲ信号）を生成する。つまり、ＨＤＲ対応のＢｌｕ−ｒａｙ機器内で、「ＨＤＲのＥＯＴＦ変換」とＳＤＲＴＶのピーク輝度（ＤＰＬ）を使った「輝度変換」との直後に、「モード毎の逆輝度変換」と「逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換」とを行うことで、「輝度変換」直後の信号を「表示装置」に入力した場合（図１０Ｃの破線矢印）と同じ効果を疑似的実現する。
［１−１１．変換装置および表示装置］
図１１は、実施の形態の変換装置および表示装置の構成を示すブロック図である。図１２は、実施の形態の変換装置および表示装置により行われる変換方法および表示方法を示すフローチャートである。
図１１に示すように、変換装置１００は、ＨＤＲのＥＯＴＦ変換部１０１、輝度変換部１０２、逆輝度変換部１０３、および逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換部１０４を備える。また、表示装置２００は、表示設定部２０１、ＳＤＲのＥＯＴＦ変換部２０２、輝度変換部２０３、および表示部２０４を備える。
変換装置１００および表示装置２００の各構成要素についての詳細な説明は、変換方法および表示方法の説明において行う。
以下、ＨＤＲの輝度範囲（０〜ＨＰＬ〔ｎｉｔ〕）を「第１輝度範囲」と示す。ディスプレイの輝度範囲（０〜ＤＰＬ〔ｎｉｔ〕）を「第２輝度範囲」と示す。ＳＤＲの輝度範囲（０〜１００〔ｎｉｔ〕）を「第３輝度範囲」と示す。
［１−１２．変換方法および表示方法］
変換装置１００が行う変換方法について、図１２を用いて説明する。なお、変換方法は、以下で説明するステップＳ１０１〜ステップＳ１０４を含む。
まず、変換装置１００のＨＤＲのＥＯＴＦ変換部１０１は、逆ＨＤＲのＥＯＴＦ変換が行われたＨＤＲ映像を取得する。変換装置１００のＨＤＲのＥＯＴＦ変換部１０１は、取得したＨＤＲ映像のＨＤＲ信号に対して、ＨＤＲのＥＯＴＦ変換を実施する（Ｓ１０１）。これにより、ＨＤＲのＥＯＴＦ変換部１０１は、取得したＨＤＲ信号を、輝度値を示すリニアな信号に変換する。ＨＤＲのＥＯＴＦは、例えばＳＭＰＴＥ ２０８４がある。
次に、変換装置１００の輝度変換部１０２は、ＨＤＲのＥＯＴＦ変換部１０１により変換されたリニアな信号を、ディスプレイ特性情報とコンテンツ輝度情報とを用いて変換する第１輝度変換を行う（Ｓ１０２）。第１輝度変換において、第１輝度範囲であるＨＤＲの輝度範囲に対応した輝度値（以下、「ＨＤＲの輝度値」という。）を、第２輝度範囲であるディスプレイの輝度範囲に対応した輝度値（以下、「ディスプレイ輝度値」という。）に変換する。詳細は後述する。
上記のことから、ＨＤＲのＥＯＴＦ変換部１０１は、映像の輝度値が量子化されることで得られたコード値を示す第１輝度信号としてのＨＤＲ信号を取得する取得部として機能する。また、ＨＤＲのＥＯＴＦ変換部１０１および輝度変換部１０２は、取得部により取得されたＨＤＲ信号が示すコード値を、ディスプレイ（表示装置２００）の輝度範囲に基づいて決定する、ＨＤＲの輝度範囲の最大値（ＨＰＬ）よりも小さく、かつ、１００ｎｉｔよりも大きい最大値（ＤＰＬ）であるディスプレイの輝度範囲に対応するディスプレイ輝度値へ変換する変換部として機能する。
より具体的には、ＨＤＲのＥＯＴＦ変換部１０１は、ステップＳ１０１において、取得したＨＤＲ信号と、ＨＤＲのＥＯＴＦとを用いて、取得したＨＤＲ信号が示す第１コード値としてのＨＤＲのコード値について、ＨＤＲのコード値にＨＤＲのＥＯＴＦにおいて関係付けられたＨＤＲの輝度値を決定する。なお、ＨＤＲ信号は、ＨＤＲの輝度範囲における輝度値と、複数のＨＤＲのコード値とを関係付けたＨＤＲの逆ＥＯＴＦを用いて、映像（コンテンツ）の輝度値が量子化されることで得られたＨＤＲのコード値を示す。
また、輝度変換部１０２は、ステップＳ１０２において、ステップＳ１０１で決定したＨＤＲの輝度値について、当該ＨＤＲの輝度値に予め関係付けられた、ディスプレイの輝度範囲に対応するディスプレイ輝度値を決定し、ＨＤＲの輝度範囲に対応するＨＤＲの輝度値を、ディスプレイの輝度範囲に対応するディスプレイ輝度値へ変換する第１輝度変換を行う。
また、変換装置１００は、ステップＳ１０２の前に、映像（コンテンツ）の輝度の最大値（ＣＰＬ：Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｐｅａｋ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）および映像の平均輝度値（ＣＡＬ：Ｃｏｎｔｅｎｔ Ａｖｅｒａｇｅ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）の少なくとも一方を含むコンテンツ輝度情報をＨＤＲ信号に関する情報として取得している。ＣＰＬ（第１最大輝度値）は、例えば、ＨＤＲ映像を構成する複数の画像に対する輝度値のうちの最大値である。また、ＣＡＬは、例えば、ＨＤＲ映像を構成する複数の画像に対する輝度値の平均である平均輝度値である。
また、変換装置１００は、ステップＳ１０２の前に、表示装置２００から表示装置２００のディスプレイ特性情報を取得している。なお、ディスプレイ特性情報とは、表示装置２００が表示できる輝度の最大値（ＤＰＬ）、表示装置２００の表示モード（後述参照）、入出力特性（表示装置が対応するＥＯＴＦ）などの表示装置２００の表示特性を示す情報である。
また、変換装置１００は、推奨表示設定情報（後述参照、以下、「設定情報」ともいう。）を表示装置２００に送信してもよい。
次に、変換装置１００の逆輝度変換部１０３は、表示装置２００の表示モードに応じた逆輝度変換を行う。これにより、逆輝度変換部１０３は、第２輝度範囲であるディスプレイの輝度範囲に対応した輝度値を、第３輝度範囲であるＳＤＲの輝度範囲に対応する輝度値に変換する第２輝度変換を行う（Ｓ１０３）。詳細は後述する。つまり、逆輝度変換部１０３は、ステップＳ１０２で得られたディスプレイ輝度値について、当該ディスプレイ輝度値に予め関係付けられた、１００ｎｉｔを最大値とするＳＤＲの輝度範囲に対応する第３輝度値としてのＳＤＲに対応した輝度値（以下、「ＳＤＲの輝度値」という。）ＳＤＲの輝度値を決定し、ディスプレイの輝度範囲に対応するディスプレイ輝度値を、ＳＤＲの輝度範囲に対応するＳＤＲの輝度値へ変換する第２輝度変換を行う。
そして、変換装置１００の逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換部１０４は、逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換を行うことで、疑似ＨＤＲ映像を生成する（Ｓ１０４）。つまり、逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換部１０４は、ＨＤＲの輝度範囲における輝度値と、複数の第３コード値とを関係付けた第３関係情報であるＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ）の逆ＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて、決定したＳＤＲの輝度値を量子化し、量子化により得られた第３コード値を決定し、ＳＤＲの輝度範囲に対応するＳＤＲの輝度値を、第３コード値を示す第３輝度信号としてのＳＤＲ信号へ変換することで、疑似ＨＤＲ信号を生成する。なお、第３コード値は、ＳＤＲに対応したコード値であり、以下では、「ＳＤＲのコード値」という。つまり、ＳＤＲ信号は、ＳＤＲの輝度範囲における輝度値と、複数のＳＤＲのコード値とを関係付けたＳＤＲの逆ＥＯＴＦを用いて、映像の輝度値が量子化されることで得られたＳＤＲのコード値で表される。そして、変換装置１００は、ステップＳ１０４で生成した疑似ＨＤＲ信号（ＳＤＲ信号）を表示装置２００へ出力する。
変換装置１００は、ＨＤＲ信号を逆量子化することで得られたＨＤＲの輝度値に対して、第１輝度変換および第２輝度変換を行うことで、疑似ＨＤＲに対応したＳＤＲの輝度値を生成し、ＳＤＲの輝度値をＳＤＲのＥＯＴＦを用いて量子化することで、疑似ＨＤＲに対応したＳＤＲ信号を生成する。なお、ＳＤＲの輝度値は、ＳＤＲに対応した０〜１００ｎｉｔの輝度範囲内の数値であるが、ディスプレイの輝度範囲に基づく変換を行っているため、ＨＤＲの輝度値に対してＨＤＲのＥＯＴＦおよびＳＤＲのＥＯＴＦを用いた輝度変換を行うことで得られたＳＤＲに対応した０〜１００ｎｉｔの輝度範囲内の輝度値とは異なる数値である。
次に、表示装置２００が行う表示方法について、図１２を用いて説明する。なお、表示方法は、以下で説明するステップＳ１０５〜ステップＳ１０８を含む。
まず、表示装置２００の表示設定部２０１は、変換装置１００から取得した設定情報を用いて、表示装置２００の表示設定を設定する（Ｓ１０５）。ここで、表示装置２００は、ＳＤＲＴＶである。設定情報は、表示装置に対して推奨する表示設定を示す情報であり、疑似ＨＤＲ映像をどのようにＥＯＴＦし、どの設定で表示すれば美しい映像を表示することができるかを示す情報（つまり、表示装置２００の表示設定を最適な表示設定に切り替えるための情報）である。設定情報は、例えば、表示装置における出力時のガンマカーブ特性や、リビングモード（ノーマルモード）やダイナミックモード等の表示モード、バックライト（明るさ）の数値などを含む。また、ユーザに、表示装置２００の表示設定をマニュアル操作で変更することを促すようなメッセージを、表示装置２００（以下、「ＳＤＲディスプレイ」ともいう）に表示してもよい。詳細は後述する。
なお、表示装置２００は、ステップＳ１０５の前に、ＳＤＲ信号（疑似ＨＤＲ信号）と、映像の表示にあたって表示装置２００に対して推奨する表示設定を示す設定情報とを取得する。
また、表示装置２００は、ＳＤＲ信号（疑似ＨＤＲ信号）の取得を、ステップＳ１０６の前に行えばよく、ステップＳ１０５の後に行ってもよい。
次に、表示装置２００のＳＤＲのＥＯＴＦ変換部２０２は、取得した疑似ＨＤＲ信号に対し、ＳＤＲのＥＯＴＦ変換を行う（Ｓ１０６）。つまり、ＳＤＲのＥＯＴＦ変換部２０２は、ＳＤＲ信号（疑似ＨＤＲ信号）を、ＳＤＲのＥＯＴＦを用いて逆量子化を行う。これにより、ＳＤＲのＥＯＴＦ変換部２０２は、ＳＤＲ信号が示すＳＤＲのコード値を、ＳＤＲの輝度値に変換する。
そして、表示装置２００の輝度変換部２０３は、表示装置２００に設定された表示モードに応じた輝度変換を行う。これにより、輝度変換部２０３は、ＳＤＲの輝度範囲（０〜１００〔ｎｉｔ〕）に対応したＳＤＲの輝度値を、ディスプレイの輝度範囲（０〜ＤＰＬ〔ｎｉｔ〕）に対応したディスプレイ輝度値に変換する第３輝度変換を行う（Ｓ１０７）。詳細は後述する。
上記のことから、表示装置２００は、ステップＳ１０６およびステップＳ１０７において、取得したＳＤＲ信号（疑似ＨＤＲ信号）が示す第３コード値を、ステップＳ１０５で取得した設定情報を用いて、ディスプレイの輝度範囲（０〜ＤＰＬ〔ｎｉｔ〕）に対応するディスプレイ輝度値へ変換する。
より具体的には、ＳＤＲ信号（疑似ＨＤＲ信号）からディスプレイ輝度値への変換では、ステップＳ１０６において、ＳＤＲの輝度範囲における輝度値と、複数の第３コード値とを関係付けたＥＯＴＦを用いて、取得したＳＤＲ信号が示すＳＤＲのコード値について、ＳＤＲのコード値にＳＤＲのＥＯＴＦで関係付けられたＳＤＲの輝度値を決定する。
そして、ディスプレイ輝度値への変換では、ステップＳ１０７において、決定したＳＤＲの輝度値に予め関係付けられた、ディスプレイの輝度範囲に対応するディスプレイ輝度値を決定し、ＳＤＲの輝度範囲に対応するＳＤＲの輝度値を、ディスプレイの輝度範囲に対応するディスプレイ輝度値へ変換する第３輝度変換を行う。
最後に、表示装置２００の表示部２０４は、変換したディスプレイ輝度値に基づいて、疑似ＨＤＲ映像を表示装置２００に表示する（Ｓ１０８）。
［１−１３．第１輝度変換］
次に、ステップＳ１０２の第１輝度変換（ＨＰＬ→ＤＰＬ）の詳細について、図１３Ａを用いて説明する。図１３Ａは、第１輝度変換の一例について説明するための図である。
変換装置１００の輝度変換部１０２は、ステップＳ１０１で得られたリニアな信号（ＨＤＲの輝度値）を、ディスプレイ特性情報と、ＨＤＲ映像のコンテンツ輝度情報とを用いて変換する第１輝度変換を行う。第１輝度変換は、ＨＤＲの輝度値（入力輝度値）を、ディスプレイピーク輝度（ＤＰＬ）を超えないディスプレイ輝度値（出力輝度値）に変換する。ＤＰＬは、ディスプレイ特性情報であるＳＤＲディスプレイの最大輝度および表示モードを用いて決定する。表示モードは、例えば、ＳＤＲディスプレイに暗めに表示するシアターモードや、明るめに表示するダイナミックモード等のモード情報である。表示モードが、例えば、ＳＤＲディスプレイの最大輝度が１，５００ｎｉｔであり、かつ、表示モードが最大輝度の５０％の明るさにするモードである場合、ＤＰＬは、７５０ｎｉｔとなる。ここで、ＤＰＬ（第２最大輝度値）とは、ＳＤＲディスプレイが現在設定されている表示モードにおいて表示できる輝度の最大値である。つまり、第１輝度変換では、ＳＤＲディスプレイの表示特性を示す情報であるディスプレイ特性情報を用いて、第２最大輝度値としてのＤＰＬを決定する。
また、第１輝度変換では、コンテンツ輝度情報のうちのＣＡＬとＣＰＬとを用い、ＣＡＬ付近以下の輝度値は、変換の前後で同一とし、ＣＰＬ付近以上の輝度値に対してのみ輝度値を変更する。つまり、図１３Ａに示すように、第１輝度変換では、当該ＨＤＲの輝度値がＣＡＬ以下の場合、当該ＨＤＲの輝度値を変換せず、当該ＨＤＲの輝度値を、ディスプレイ輝度値として決定し、当該ＨＤＲの輝度値がＣＰＬ以上の場合、第２最大輝度値としてのＤＰＬを、ディスプレイ輝度値として決定する。
また、第１輝度変換では、輝度情報のうちのＨＤＲ映像のピーク輝度（ＣＰＬ）を用い、ＨＤＲの輝度値がＣＰＬの場合、ＤＰＬを、ディスプレイ輝度値として決定する。
なお、第１輝度変換では、図１３Ｂのように、ステップＳ１０１で得られたリニアな信号（ＨＤＲの輝度値）を、ＤＰＬを超えない値にクリップするように変換してもよい。このような輝度変換を行うことで、変換装置１００での処理を簡素化することができ、装置の縮小化、低電力化、処理の高速化が図れる。なお、図１３Ｂは、第１輝度変換の他の一例について説明するための図である。
［１−１４．第２輝度変換］
次に、ステップＳ１０３の第２輝度変換（ＤＰＬ→１００〔ｎｉｔ〕）の詳細について、図１４を用いて説明する。図１４は、第２輝度変換について説明するための図である。
変換装置１００の逆輝度変換部１０３は、ステップＳ１０２の第１輝度変換で変換されたディスプレイの輝度範囲（０〜ＤＰＬ〔ｎｉｔ〕）のディスプレイ輝度値に対し、表示モードに応じた逆輝度変換を施す。逆輝度変換は、ＳＤＲディスプレイによる表示モードに応じた輝度変換処理（ステップＳ１０７）が行われた場合に、ステップＳ１０２処理後のディスプレイの輝度範囲（０〜ＤＰＬ〔ｎｉｔ〕）のディスプレイ輝度値を取得できるようにするための処理である。つまり、第２輝度変換は、第３輝度変換の逆輝度変換である。
上記の処理により、第２輝度変換は、第２輝度範囲であるディスプレイの輝度範囲のディスプレイ輝度値（入力輝度値）を、第３輝度範囲であるＳＤＲの輝度範囲のＳＤＲの輝度値（出力輝度値）に変換する。
第２輝度変換では、ＳＤＲディスプレイの表示モードによって変換式を切り替える。例えば、ＳＤＲディスプレイの表示モードがノーマルモードの場合、ディスプディスプレイ輝度値に正比例する正比例値に輝度変換する。また、第２輝度変換では、ＳＤＲディスプレイの表示モードがノーマルモードよりも高輝度画素をより明るく、かつ、低輝度画素をより暗くするダイナミックモードの場合、その逆関数を用いることで、低輝度画素のＳＤＲの輝度値は、ディスプレイ輝度値に正比例する正比例値より高い値に、高輝度画素のＳＤＲの輝度値は、ディスプレイ輝度値に正比例する正比例値より低い値に輝度変換する。つまり、第２輝度変換では、ステップＳ１０２において決定したディスプレイ輝度値について、ＳＤＲディスプレイの表示特性を示す情報であるディスプレイ特性情報に応じた輝度関係情報を用いて、当該ディスプレイ輝度値に関係付けられた輝度値をＳＤＲの輝度値として決定し、ディスプレイ特性情報に応じて輝度変換処理を切り替える。ここで、ディスプレイ特性情報に応じた輝度関係情報とは、例えば図１４に示すような、ＳＤＲディスプレイの表示パラメータ（表示モード）毎に定められた、ディスプレイ輝度値（入力輝度値）と、ＳＤＲの輝度値（出力輝度値）とを関係付けた情報である。
［１−１５．表示設定］
次に、ステップＳ１０５の表示設定の詳細について、図１５を用いて説明する。図１５は、表示設定の詳細な処理を示すフローチャートである。
ＳＤＲディスプレイの表示設定部２０１は、ステップＳ１０５において、下記のステップＳ２０１〜ステップＳ２０８の処理を行う。
まず、表示設定部２０１は、設定情報を用いて、ＳＤＲディスプレイに設定されているＥＯＴＦ（ＳＤＲディスプレイ用ＥＯＴＦ）が、疑似ＨＤＲ映像（ＳＤＲ信号）の生成時に想定したＥＯＴＦと整合しているかどうかを判定する（Ｓ２０１）。
表示設定部２０１は、ＳＤＲディスプレイに設定されているＥＯＴＦが、設定情報が示すＥＯＴＦ（疑似ＨＤＲ映像に整合するＥＯＴＦ）と異なっていると判定した場合（Ｓ２０１でＹｅｓ）、ＳＤＲディスプレイ用ＥＯＴＦをシステム側で切り替え可能かを判定する（Ｓ２０２）。
表示設定部２０１は、切り替え可能であると判定した場合、設定情報を用いて、ＳＤＲディスプレイ用ＥＯＴＦを適切なＥＯＴＦに切り替える（Ｓ２０３）。
ステップＳ２０１〜ステップＳ２０３から、表示設定の設定（Ｓ１０５）では、ＳＤＲディスプレイに設定されているＥＯＴＦを、取得した設定情報に応じた推奨ＥＯＴＦに設定する。また、これにより、ステップＳ１０５の後に行われるステップＳ１０６では、推奨ＥＯＴＦを用いて、ＳＤＲの輝度値を決定することができる。
システム側で切り替え可能でないと判定した場合（Ｓ２０２でＮｏ）、ＥＯＴＦをユーザがマニュアル操作で変更することを促すメッセージを画面に表示する（Ｓ２０４）。例えば、「表示ガンマを２．４に設定して下さい」というメッセージを画面に表示する。つまり、表示設定部２０１は、表示設定の設定（Ｓ１０５）において、ＳＤＲディスプレイに設定されているＥＯＴＦを切り替えできない場合、ＳＤＲディスプレイに設定されているＥＯＴＦ（ＳＤＲディスプレイ用ＥＯＴＦ）を、推奨ＥＯＴＦに切り替えることをユーザに促すためのメッセージを、ＳＤＲディスプレイに表示する。
次に、ＳＤＲディスプレイでは、疑似ＨＤＲ映像（ＳＤＲ信号）を表示するが、表示の前に設定情報を用いてＳＤＲディスプレイの表示パラメータが設定情報に合っているかを判定する（Ｓ２０５）。
表示設定部２０１は、ＳＤＲディスプレイに設定されている表示パラメータが、設定情報とは異なっていると判定した場合（Ｓ２０５でＹｅｓ）、ＳＤＲディスプレイの表示パラメータを、切り替え可能かを判定する（Ｓ２０６）。
表示設定部２０１は、ＳＤＲディスプレイの表示パラメータを切り替え可能であると判定した場合（Ｓ２０６でＹｅｓ）、設定情報に合わせて、ＳＤＲディスプレイの表示パラメータを切り替える（Ｓ２０７）。
ステップＳ２０４〜ステップＳ２０７から、表示設定の設定（Ｓ１０５）では、ＳＤＲディスプレイに設定されている表示パラメータを、取得した設定情報に応じた推奨表示パラメータに設定する。
システム側で切り替え可能でないと判定した場合（Ｓ２０６でＮｏ）、ＳＤＲディスプレイに設定されている表示パラメータをユーザがマニュアル操作で変更することを促すメッセージを画面に表示する（Ｓ２０８）。例えば、「表示モードをダイナミックモードにし、バックライトを最大にして下さい」というメッセージを画面に表示する。つまり、設定（Ｓ１０５）では、ＳＤＲディスプレイに設定されている表示パラメータを切り替えできない場合、ＳＤＲディスプレイに設定されている表示パラメータを、推奨表示パラメータに切り替えることをユーザに促すためのメッセージを、ＳＤＲディスプレイに表示する。
［１−１６．第３輝度変換］
次に、ステップＳ１０７の第３輝度変換（１００→ＤＰＬ〔ｎｉｔ〕）の詳細について、図１６を用いて説明する。図１６は、第３輝度変換について説明するための図である。
表示装置２００の輝度変換部２０３は、ＳＤＲの輝度範囲（０〜１００〔ｎｉｔ〕）のＳＤＲの輝度値をステップＳ１０５で設定された表示モードに応じて（０〜ＤＰＬ〔ｎｉｔ〕）に変換する。本処理はＳ１０３のモード毎の逆輝度変換の逆関数となるように処理する。
第３輝度変換では、ＳＤＲディスプレイの表示モードによって変換式を切り替える。例えば、ＳＤＲディスプレイの表示モードがノーマルモードの場合（つまり、設定された表示パラメータがノーマルモードに対応したパラメータである場合）、ディスプレイ輝度値は、ＳＤＲの輝度値に正比例する正比例値に輝度変換する。また、第３輝度変換では、ＳＤＲディスプレイの表示モードがノーマルモードよりも高輝度画素をより明るく、かつ、低輝度画素をより暗くするダイナミックモードの場合、低輝度画素のディスプレイ輝度値は、ＳＤＲの輝度値に正比例する正比例値より低い値に、高輝度画素のディスプレイ輝度値は、ＳＤＲの輝度値に正比例する正比例値より高い値に輝度変換する。つまり、第３輝度変換では、ステップＳ１０６において決定したＳＤＲの輝度値について、ＳＤＲディスプレイの表示設定を示す表示パラメータに応じた輝度関係情報を用いて、当該ＳＤＲの輝度値に予め関係付けられた輝度値をディスプレイ輝度値として決定し、表示パラメータに応じて輝度変換処理を切り替える。ここで、表示パラメータに応じた輝度関係情報とは、例えば図１６に示すような、ＳＤＲディスプレイの表示パラメータ（表示モード）毎に定められた、ＳＤＲの輝度値（入力輝度値）と、ディスプレイ輝度値（出力輝度値）とを関係付けた情報である。
［１−１７．効果等］
通常のＳＤＲＴＶは入力信号が１００ｎｉｔであるが、視聴環境（暗い室：シネマモード、明るい部屋：ダイナミックモード等）に合わせて２００ｎｉｔ以上の映像表現が可能な能力を持つ。しかし、ＳＤＲＴＶへの入力信号の輝度上限が１００ｎｉｔに決められていたため、その能力を直接つかうことはできなかった。
ＨＤＲ映像をＳＤＲＴＶで表示する場合において、表示するＳＤＲＴＶのピーク輝度が１００ｎｉｔを超える（通常２００ｎｉｔ以上）ことを利用して、ＨＤＲ映像を１００ｎｉｔ以下のＳＤＲ映像に変換するのではなく、１００ｎｉｔを超える輝度範囲の階調をある程度保つように、「ＨＤＲ→疑似ＨＤＲ変換処理」を行っている。このため、元のＨＤＲに近い疑似ＨＤＲ映像としてＳＤＲＴＶに表示させることができる。
この「ＨＤＲ→疑似ＨＤＲ変換処理」技術をＢｌｕ−ｒａｙに応用した場合は、図１７に示すように、ＨＤＲディスクにはＨＤＲ信号のみを格納し、Ｂｌｕ−ｒａｙ機器にＳＤＲＴＶを接続した場合、Ｂｌｕ−ｒａｙ機器が、「ＨＤＲ→疑似ＨＤＲ変換処理」を行い、ＨＤＲ信号を疑似ＨＤＲ信号に変換してＳＤＲＴＶに送る。これにより、ＳＤＲＴＶは、受信した疑似ＨＤＲ信号から輝度値に変換することで、疑似的なＨＤＲ効果を持った映像を表示させることができる。このように、ＨＤＲ対応ＴＶが無い場合でも、ＨＤＲ対応のＢＤとＨＤＲ対応のＢｌｕ−ｒａｙ機器を用意すれば、ＳＤＲＴＶであっても、ＳＤＲ映像よりも高画質な疑似ＨＤＲ映像を表示させることができる。
従って、ＨＤＲ映像を見るためにはＨＤＲ対応ＴＶが必要と考えられていたが、ＨＤＲ的な効果を実感できる疑似ＨＤＲ映像を、既存のＳＤＲＴＶで見ることができる。これにより、ＨＤＲ対応Ｂｌｕ−ｒａｙの普及が期待できる。
放送、Ｂｌｕ−ｒａｙ等のパッケージメディア、ＯＴＴ等のインターネット配信により送られてきたＨＤＲ信号を、ＨＤＲ−疑似ＨＤＲ変換処理を行うことで、疑似ＨＤＲ信号に変換する。これにより、ＨＤＲ信号を疑似ＨＤＲ映像として既存のＳＤＲＴＶで表示することが可能となる。
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下では、他の実施の形態を例示する。
ＨＤＲ映像は、例えばＢｌｕ−ｒａｙディスク、ＤＶＤ、インターネットの動画配信サイト、放送、ＨＤＤ内の映像である。
変換装置１００（ＨＤＲ→疑似ＨＤＲ変換処理部）は、ディスクプレイヤー、ディスクレコーダ、セットトップボックス、テレビ、パソコン、スマートフォンの内部に存在していてもよい。変換装置１００は、インターネット内のサーバ装置の内部に存在していてもよい。
表示装置２００（ＳＤＲ表示部）は、例えばテレビ、パソコン、スマートフォンである。
変換装置１００が取得するディスプレイ特性情報は、表示装置２００からＨＤＭＩや他の通信プトロコルを用いてＨＤＭＩケーブルやＬＡＮケーブルを介して取得してもよい。変換装置１００が取得するディスプレイ特性情報は、インターネットを介して表示装置２００の機種情報等に含まれるディスプレイ特性情報を取得してもよい。また、ユーザがマニュアル操作を行い、ディスプレイ特性情報を、変換装置１００に設定してもよい。また、変換装置１００のディスプレイ特性情報の取得は、疑似ＨＤＲ映像生成（ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）時の直前でもよいし、機器の初期設定時やディスプレイ接続時のタイミングでもよい。例えば、ディスプレイ特性情報の取得は、ディスプレイ輝度値への変換の直前に行ってもよいし、変換装置１００がＨＤＭＩケーブルで最初に表示装置２００に接続したタイミングで行ってもよい。
また、ＨＤＲ映像のＣＰＬやＣＡＬは、コンテンツ１つに対して１つでもよいし、シーン毎に存在していてもよい。つまり、変換方法では、映像の複数のシーンのそれぞれに対応した輝度情報であって、当該シーン毎に、当該シーンを構成する複数の画像に対する輝度値のうちの最大値である第１最大輝度値と、当該シーンを構成する複数の画像に対する輝度値の平均である平均輝度値との少なくとも一方を含む輝度情報（ＣＰＬ、ＣＡＬ）を取得し、第１輝度変換では、複数のシーンのそれぞれについて、当該シーンに対応した輝度情報に応じてディスプレイ輝度値を決定してもよい。
また、ＣＰＬおよびＣＡＬは、ＨＤＲ映像と同じ媒体（Ｂｌｕ−ｒａｙディスク、ＤＶＤ等）に同梱していてもよいし、変換装置１００がインターネットから取得する等、ＨＤＲ映像とは別の場所から取得してもよい。つまり、ＣＰＬおよびＣＡＬの少なくとも一方を含む輝度情報を映像のメタ情報として取得してもよいし、ネットワーク経由で取得してもよい。
また、変換装置１００の第１輝度変換（ＨＰＬ→ＤＰＬ）において、ＣＰＬ、ＣＡＬ、およびディスプレイピーク輝度（ＤＰＬ）は使用せずに、固定値を用いてもよい。また、その固定値を外部から変更可能にしてもよい。また、ＣＰＬ、ＣＡＬ、およびＤＰＬは、数種類で切り替えるようにしてもよく、例えば、ＤＰＬは２００ｎｉｔ、４００ｎｉｔ、８００ｎｉｔの３種類のみとするようにしてもよいし、ディスプレイ特性情報に最も近い値を使用するようにしてもよい。
また、ＨＤＲのＥＯＴＦはＳＭＰＴＥ ２０８４でなくてもよく、他の種類のＨＤＲのＥＯＴＦを用いてもよい。また、ＨＤＲ映像の最大輝度（ＨＰＬ）は１０，０００ｎｉｔでなくてもよく、例えば４，０００ｎｉｔや１，０００ｎｉｔでもよい。
また、コード値のビット幅は、例えば１６，１４，１２，１０，８ｂｉｔでもよい。
また、逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換は、ディスプレイ特性情報から決定するが、（外部からも変更可能な）固定の変換関数を用いてもよい。逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換は、例えばＲｅｃ． ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．１８８６で規定されている関数を用いてもよい。また、逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換の種類を数種類に絞り、表示装置２００の入出力特性に最も近いものを選択して使用するようにしてもよい。
また、表示モードは、固定のモードを使うようにしてもよく、ディスプレイ特性情報の中に含めなくてもよい。
また、変換装置１００は、設定情報を送信しなくてもよく、表示装置２００では固定の表示設定としてもよいし、表示設定を変更しなくてもよい。この場合、表示設定部２０１は不要となる。また、設定情報は、疑似ＨＤＲ映像かどうかのフラグ情報でもよく、例えば、疑似ＨＤＲ映像である場合は最も明るく表示する設定に変更するようにしてもよい。つまり、表示設定の設定（Ｓ１０５）では、取得した設定情報が、ＤＰＬを用いて変換された疑似ＨＤＲ映像を示す信号であることを示す場合、表示装置２００の明るさ設定を最も明るく表示する設定に切り替えてもよい。
また、変換装置１００の第１輝度変換（ＨＰＬ→ＤＰＬ）は例えば次の算式で変換する。
ここで、Ｌは、０〜１に正規化された輝度値を示し、Ｓ１、Ｓ２、ａ、ｂ、ＭはＣＡＬ、ＣＰＬ、およびＤＰＬに基づいて設定する値である。ｌｎは自然対数である。Ｖは０〜１に正規化された変換後の輝度値である。図１３Ａの例のように、ＣＡＬを３００ｎｉｔとし、ＣＰＬを２，０００ｎｉｔとし、ＤＰＬを７５０ｎｉｔとし、ＣＡＬ ＋ ５０ｎｉｔまでは変換しないとし、３５０ｎｉｔ以上に対して変換する場合、それぞれの値は例えば次のような値となる。
Ｓ１ ＝ ３５０／１００００
Ｓ２ ＝ ２０００／１００００
Ｍ ＝ ７５０／１００００
ａ ＝ ０．０２３
ｂ ＝ Ｓ１ - ａ＊ｌｎ（Ｓ１） ＝ ０．１１２１０５
つまり、第１輝度変換では、ＳＤＲの輝度値が、平均輝度値（ＣＡＬ）と第１最大輝度値（ＣＰＬ）との間である場合、自然対数を用いて、当該ＨＤＲの輝度値に対応するディスプレイ輝度値を決定する。
ＨＤＲ映像のコンテンツピーク輝度やコンテンツ平均輝度等の情報を用いてＨＤＲ映像を変換することにより、コンテンツに応じて変換式を変えることができ、ＨＤＲの階調をなるべく保つように変換することが可能となる。また、暗すぎる、明るすぎるといった悪影響を抑制することができる。具体的には、ＨＤＲ映像のコンテンツピーク輝度をディスプレイピーク輝度にマッピングすることにより、階調をなるべく保つようにしている。また、平均輝度付近以下の画素値を変えないことにより、全体的な明るさが変わらないようにしている。
また、ＳＤＲディスプレイのピーク輝度値および表示モードを用いてＨＤＲ映像を変換することにより、ＳＤＲディスプレイの表示環境に応じて変換式を変えることができ、ＳＤＲディスプレイの性能に合わせて、ＨＤＲ感のある映像（疑似ＨＤＲ映像）を、元のＨＤＲ映像と同様の階調や明るさで表示することができる。具体的には、ＳＤＲディスプレイの最大輝度および表示モードによってディスプレイピーク輝度を決定し、そのピーク輝度値を超えないようにＨＤＲ映像を変換することにより、ＳＤＲディスプレイで表示可能な明るさまではＨＤＲ映像の階調をほとんど減らさずに表示し、表示不可能な明るさは表示可能な明るさまで輝度値を下げている。
以上により、表示不可能な明るさ情報を削減し、表示可能な明るさの諧調を落とさず、元のＨＤＲ映像に近い形で表示することが可能となる。例えば、ピーク輝度１，０００ｎｉｔのディスプレイ用には、ピーク輝度１，０００ｎｉｔに抑えた疑似ＨＤＲ映像に変換することにより、全体的な明るさを維持し、ディスプレイの表示モードによって輝度値は変わる。このため、ディスプレイの表示モードに応じて、輝度の変換式を変更するようにしている。もし、ディスプレイのピーク輝度よりも大きな輝度を疑似ＨＤＲ映像で許容すると、その大きな輝度をディスプレイ側でのピーク輝度に置き換えて表示する場合があり、その場合は元のＨＤＲ映像よりも全体的に暗くなる。逆にディスプレイのピーク輝度よりも小さな輝度を最大輝度として変換すると、その小さな輝度をディスプレイ側でのピーク輝度に置き換え、元のＨＤＲ映像よりも全体的に明るくなる。しかもディスプレイ側のピーク輝度よりも小さいためにディスプレイの諧調に関する性能を最大限使っていないことになる。
また、ディスプレイ側では、設定情報を用いて表示設定を切り替えることにより、疑似ＨＤＲ映像をよりよく表示することが可能となる。例えば、明るさを暗く設定している場合には高輝度表示ができないため、ＨＤＲ感が損なわれる。その場合には表示設定を変更するもしくは、変更してもらうよう促すメッセージを表示することにより、ディスプレイの性能を最大限引出し、高階調な映像を表示できるようにする。
Ｂｌｕ−ｒａｙなどのコンテンツにおいては、ビデオ信号と字幕やメニューなどのグラフィックス信号は独立のデータとして多重化される。再生時には、それぞれを個別に復号し、復号結果を合成して表示する。具体的には、ビデオのプレーンの上に、字幕やメニューのプレーンが重畳される。
ここで、ビデオ信号がＨＤＲであっても、字幕やメニューなどのグラフィックス信号はＳＤＲとなることがある。ビデオ信号のＨＰＬ→ＤＰＬ変換においては、下記の（ａ）および（ｂ）の２通りの変換が可能である。
（ａ）グラフィックスの合成後にＨＰＬ→ＤＰＬ変換を実施する場合
１． グラフィックスのＥＯＴＦをＳＤＲのＥＯＴＦからＨＤＲのＥＯＴＦに変換する。
２． ＥＯＴＦ変換後のグラフィックスをビデオと合成する。
３． 合成結果に対して、ＨＰＬ→ＤＰＬ変換を実施する。
（ｂ）グラフィックスの合成前にＨＰＬ→ＤＰＬ変換を実施する場合
１． グラフィックスのＥＯＴＦをＳＤＲのＥＯＴＦからＨＤＲのＥＯＴＦに変換する。
２． ビデオに対してＨＰＬ→ＤＰＬ変換を実施する。
３． ＥＯＴＦ変換後のグラフィックスとＤＰＬ変換後のビデオとを合成する。
なお、（ｂ）の場合１と２の順番は入れ替わってもよい。
（ａ）および（ｂ）のいずれの方式においても、グラフィックスのピーク輝度は１００ｎｉｔとなるが、例えば、ＤＰＬが１０００ｎｉｔのような高輝度である場合には、グラフィックスの輝度が１００ｎｉｔのままでは、ＨＰＬ→ＤＰＬ変換後のビデオに対して、グラフィックスの輝度が低下することがある。特に、ビデオに重畳される字幕が暗くなるなどの弊害が想定される。従って、グラフィックスについても、ＤＰＬの値に応じて、輝度を変換してもよい。例えば、字幕の輝度については、ＤＰＬ値の何％の値に設定するなどを予め規定し、設定値に基づいて変換してもよい。メニューなどの字幕以外のグラフィックスについても同様に処理することができる。
以上では、ＨＤＲ信号のみが格納されたＨＤＲディスクの再生動作について説明した。
次に、図６ＢのＣａｓｅ２において示した、ＨＤＲ信号とＳＤＲ信号との両方が格納されたデュアルディスクに格納される多重化データについて図１８を用いて説明する。図１８は、デュアルディスクに格納される多重化データについて説明するための図である。
デュアルディスクでは、図１８に示すように、ＨＤＲ信号とＳＤＲ信号とがそれぞれ異なる多重化ストリームとして格納される。例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙなどの光ディスクにおいては、Ｍ２ＴＳと呼ばれるＭＰＥＧ−２ ＴＳベースの多重化方式により、ビデオやオーディオ、字幕、グラフィックスなど複数メディアのデータが１本の多重化ストリームとして格納される。これらの多重化ストリームは、プレイリストなどの再生制御用のメタデータから参照され、再生時にはプレーヤがメタデータを解析することで再生する多重化ストリーム、あるいは、多重化ストリームに格納される個別の言語のデータを選択する。本例では、ＨＤＲ用とＳＤＲ用とのプレイリストを個別に格納し、それぞれのプレイリストがＨＤＲ信号、あるいは、ＳＤＲ信号を参照するケースを示す。また、ＨＤＲ信号とＳＤＲ信号の両方が格納されていることを示す識別情報などを別途示しても良い。
同一の多重化ストリームにＨＤＲ信号とＳＤＲ信号との両方を多重化することも可能であるが、ＭＰＥＧ−２ ＴＳにおいて規定されるＴ−ＳＴＤ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｔａｒｇｅｔ Ｄｅｃｏｄｅｒ）などのバッファモデルを満たすように多重化する必要があり、特に、予め定められたデータの読み出しレートの範囲内で、ビットレートの高いビデオを２本多重化するのは困難である。このため、多重化ストリームを分離することが望ましい。
オーディオ、字幕、あるいはグラフィックスなどのデータは、それぞれの多重化ストリームに対して格納する必要があり、１本に多重化する場合に比べてデータ量が増加する。ただし、データ量の増加は、圧縮率の高いビデオ符号化方式を用いてビデオのデータ量を削減することができる。例えば、従来のＢｌｕ−ｒａｙにおいて使用していたＭＰＥＧ−４ ＡＶＣを、ＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ）に変えることで、１．６〜２倍の圧縮率向上が見込まれる。また、デュアルディスクに格納するのは、２ＫのＨＤＲとＳＤＲとの組み合わせ、４ＫのＳＤＲと２ＫのＨＤＲとの組み合わせなど、２Ｋを２本、あるいは、２Ｋと４Ｋとの組合せとするなど、４Ｋを２本格納することは禁止することにより、光ディスクの容量に収まる組合せのみを許容してもよい。
図１９は、デュアルディスクの再生動作を示すフローチャートである。
まず、再生装置は、再生対象の光ディスクがデュアルディスクであるかどうかを判定する（Ｓ３０１）。そして、デュアルディスクであると判定した場合（Ｓ３０１でＹｅｓ）、出力先のＴＶがＨＤＲＴＶかＳＤＲＴＶであるかを判定する（Ｓ３０２）。ＨＤＲＴＶであると判定した場合（Ｓ３０２でＹｅｓ）にはステップＳ３０３に進み、ＳＤＲＴＶであると判定した場合（Ｓ３０２でＮｏ）にはステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０３では、デュアルディスク内のＨＤＲ信号を含む多重化ストリームからＨＤＲのビデオ信号を取得して、復号し、ＨＤＲＴＶに対して出力する。ステップＳ３０４では、デュアルディスク内のＳＤＲ信号を含む多重化ストリームからＳＤＲのビデオ信号を取得して、復号し、ＳＤＲＴＶに対して出力する。なお、ステップＳ３０１において再生対象がデュアルディスクでないと判定された場合（Ｓ３０１でＮｏ）には、所定の方法により再生可否の判定を行い、判定結果に基づいて再生方法を決定する（Ｓ３０５）。
本開示の変換方法では、ＨＤＲ映像をＳＤＲＴＶで表示する場合において、表示するＳＤＲＴＶのピーク輝度が１００ｎｉｔを超える（通常２００ｎｉｔ以上）ことを利用して、ＨＤＲ映像を１００ｎｉｔ以下のＳＤＲ映像に変換するのではなく、１００ｎｉｔを超える領域の階調をある程度保つよう変換し、元のＨＤＲに近い疑似ＨＤＲ映像に変換してＳＤＲＴＶに表示させることができる「ＨＤＲ→疑似ＨＤＲ変換処理」を実現する。
また、変換方法では、ＳＤＲＴＶのディスプレイ特性（最高輝度、入出力特性、および表示モード）によって「ＨＤＲ→疑似ＨＤＲ変換処理」の変換方法を切り替えてもよい。
ディスプレイ特性情報の取得方法としては、（１）ＨＤＭＩやネットワークを通して自動取得すること、（２）ユーザにメーカー名、品番等の情報入力させることで生成すること、および（３）メーカー名や品番等の情報を使ってクラウド等から取得することが考えられる。
また、変換装置１００のディスプレイ特性情報の取得タイミングとしては、（１）疑似ＨＤＲ変換する直前に取得すること、および（２）表示装置２００（ＳＤＲＴＶ等）と初めて接続する時（接続が確立した時）に取得することが考えられる。
また、変換方法では、ＨＤＲ映像の輝度情報（ＣＡＬ、ＣＰＬ）によって変換方法を切り替えてもよい。
例えば、変換装置１００のＨＤＲ映像の輝度情報の取得方法としては、（１）ＨＤＲ映像に付随したメタ情報として取得すること、（２）ユーザにコンテンツのタイトル情報を入力させることで取得すること、および（３）ユーザに有力させた入力情報を使ってクラウド等から取得すること等が考えられる。
また、変換方法の詳細としては、（１）ＤＰＬを超えないように変換し、（２）ＣＰＬがＤＰＬになるように変換し、（３）ＣＡＬおよびその周辺以下の輝度は変更せず、（４）自然対数を用いて変換し、（５）ＤＰＬでクリップ処理をする。
また、変換方法では、疑似ＨＤＲの効果を高めるために、ＳＤＲＴＶの表示モード、表示パラメータなどの表示設定を、表示装置２００に送信して切り替えることも可能であり、例えば、ユーザに表示設定を促すメッセージを画面に表示してもよい。
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
以上、本開示の一つまたは複数の態様に係る表示方法および表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態なども、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
本開示は、輝度を適切に変換する変換装置、または、輝度を適切に変換して表示することができる表示装置、表示方法などとして有用である。
１００ 変換装置
１０１ 変換部
１０２ 輝度変換部
１０３ 逆輝度変換部
１０４ 逆ＳＤＲのＥＯＴＦ変換部
２００ 表示装置
２０１ 表示設定部
２０２ ＳＤＲのＥＯＴＦ変換部
２０３ 輝度変換部
２０４ 表示部

Claims (7)

  1. 第１の輝度範囲を有するビデオ信号を受信し、前記ビデオ信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するビデオリニア信号を生成する第１のＥＯＴＦ変換部と、
    第３の輝度範囲を有するグラフィックス信号を受信し、前記グラフィックス信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するグラフィックスリニア信号を生成する第２のＥＯＴＦ変換部と、
    前記ビデオリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第１の輝度範囲の最大値よりも小さくかつ前記第３の輝度範囲の最大値よりも大きい最大値を有する第２の輝度範囲に変換する第１の輝度変換部と、
    前記第２の輝度範囲を有する前記ビデオリニア信号と前記第１の輝度範囲を有する前記グラフィックスリニア信号とを合成して前記第２の輝度範囲を有する合成信号を生成する合成部と、
    前記第２の輝度範囲に基づいて前記合成信号の表示を行う表示部と、
    を有する表示装置。
  2. 前記グラフィックス信号は、字幕またはメニューを表示するための信号である、
    請求項１記載の表示装置。
  3. 前記ビデオ信号は、前記第１の輝度範囲を有するＨＤＲ信号であり、
    前記グラフィックス信号は、前記第３の輝度範囲を有するＳＤＲ信号である、
    請求項１記載の表示装置。
  4. 第１の輝度範囲を有するビデオ信号を受信し、前記ビデオ信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するビデオリニア信号を生成する第１のＥＯＴＦ変換部と、
    第３の輝度範囲を有するグラフィックス信号を受信し、前記グラフィックス信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するグラフィックスリニア信号を生成する第２のＥＯＴＦ変換部と、
    前記ビデオリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第１の輝度範囲の最大値よりも小さくかつ前記第３の輝度範囲の最大値よりも大きい最大値を有する第２の輝度範囲に変換する第１の輝度変換部と、
    前記第２の輝度範囲を有する前記ビデオリニア信号と前記第１の輝度範囲を有する前記グラフィックスリニア信号とを合成して前記第２の輝度範囲を有する合成信号を生成する合成部と、
    を有する変換装置。
  5. 第１の輝度範囲を有するビデオ信号を受信し、前記ビデオ信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するビデオリニア信号を生成する第１のＥＯＴＦ変換ステップと、
    第３の輝度範囲を有するグラフィックス信号を受信し、前記グラフィックス信号をＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換して前記第１の輝度範囲を有するグラフィックスリニア信号を生成する第２のＥＯＴＦ変換ステップと、
    前記ビデオリニア信号の前記第１の輝度範囲を、前記第１の輝度範囲の最大値よりも小さくかつ前記第３の輝度範囲の最大値よりも大きい最大値を有する第２の輝度範囲に変換する第１の輝度変換ステップと、
    前記第２の輝度範囲を有する前記ビデオリニア信号と前記第１の輝度範囲を有する前記グラフィックスリニア信号とを合成して前記第２の輝度範囲を有する合成信号を生成する合成ステップと、
    前記第２の輝度範囲に基づいて前記合成信号の表示を行う表示ステップと、
    を有する表示方法。
  6. プログラム実行部及び記録媒体を備えるコンピュータにおいて、前記記録媒体に記録され、前記プログラム実行部が読み出し実行するコンピュータプログラムであって、
    請求項５に記載の各ステップを前記プログラム実行部に実行させるコンピュータプログラム。
  7. 前記第２の輝度範囲は、前記表示部が表示する輝度範囲である、請求項１記載の表示装置。
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