JP6860415B2 - Video signal converter, dynamic range converter and their programs - Google Patents

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Description

本発明は、ダイナミックレンジの異なる映像の色再現性の差を小さくするための映像信号変換装置、ダイナミックレンジ変換装置およびそれらのプログラムに関する。 The present invention relates to a video signal conversion device, a dynamic range conversion device, and a program thereof for reducing the difference in color reproducibility of images having different dynamic ranges.

高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ：High Dynamic Range）映像方式として、国際電気通信連合無線通信部門（ＩＴＵ−Ｒ）の勧告ＢＴ．２１００において、ＰＱ（Perceptual Quantization）方式とＨＬＧ（Hybrid Log-Gamma）方式が定められている（非特許文献１参照）。 As a High Dynamic Range (HDR) video system, the International Telecommunication Union Radiocommunication Sector (ITU-R) Recommendation BT. In 2100, a PQ (Perceptual Quantization) method and an HLG (Hybrid Log-Gamma) method are defined (see Non-Patent Document 1).

また、勧告ＢＴ．２１００は、前記した２つのＨＤＲ映像方式（ＰＱ方式，ＨＬＧ方式）の伝達関数として、光−電気伝達関数（ＯＥＴＦ：Opto-Electronic Transfer Function）、電気−光伝達関数（ＥＯＴＦ：Electro-Optical Transfer Function）、光−光伝達関数（ＯＯＴＦ：Opto-Optical Transfer Function）を規定している。このうち、本発明に関係するＨＬＧ方式においては、従来のダイナミックレンジ（ＳＤＲ：Standard Dynamic Range）の映像との互換性を考慮したＯＥＴＦ、ＥＯＴＦ、ＯＯＴＦが採用されている。 In addition, Recommendation BT. The 2100 has an optical transfer function (OETF: Opti-Electronic Transfer Function) and an electric-optical transfer function (EOTF: Electro-Optical Transfer Function) as transfer functions of the two HDR video systems (PQ system and HLG system) described above. ), The optical transfer function (OOTF: Opto-Optical Transfer Function) is specified. Of these, in the HLG system related to the present invention, OETF, EOTF, and OOTF are adopted in consideration of compatibility with conventional dynamic range (SDR: Standard Dynamic Range) images.

図９に示すように、ＨＬＧ方式のＯＥＴＦ（以下、ＯＥＴＦＨＬＧ）は、ＨＤＲ用撮像装置５においてシーン光Ｌｓを電気信号（ＨＬＧ方式の映像信号）Ｅ′（以下、Ｅ′ＨＬＧ）に変換する伝達関数である。ＨＬＧ方式のＥＯＴＦ（以下、ＥＯＴＦＨＬＧ）は、ＨＤＲ用表示装置６において映像信号Ｅ′ＨＬＧを表示光Ｌｄに変換する伝達関数である。ＯＯＴＦは、シーン光Ｌｓと表示光Ｌｄとの間の特性を表す伝達関数であり、ＨＬＧ方式のＯＯＴＦ（以下、ＯＯＴＦＨＬＧ）は、シーン光Ｌｓと表示光Ｌｄとの間の非線形性の程度を示すシステムガンマγをパラメータとして、γ乗のべき関数の特性を持ち、システムガンマが映像信号の輝度成分に適用される。ＥＯＴＦＨＬＧは、ＯＥＴＦＨＬＧの逆関数（Inverse ＯＥＴＦ：ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧ）とＯＯＴＦＨＬＧとで構成される。 As shown in FIG. 9, OETF the HLG method (hereinafter, OETF HLG) converts the HDR imaging device 5 scene light Ls electrical signal (video signal HLG type) E '(hereinafter, E' HLG) to It is a transfer function. HLG method EOTF (hereinafter, EOTF HLG) is a transfer function that converts the video signal E 'HLG to display light Ld on the display device 6 for HDR. OOTF is a transfer function that expresses the characteristics between the scene light Ls and the display light Ld, and the HLG system OOTF (hereinafter referred to as OOTF HLG ) determines the degree of non-linearity between the scene light Ls and the display light Ld. With the system gamma γ shown as a parameter, it has the characteristics of a function to be powered to γ, and the system gamma is applied to the luminance component of the video signal. EOTF HLG is composed of an inverse function of OETF HLG (Inverse OETF: OETF -1 HLG ) and OOTF HLG .

なお、ＨＬＧ方式のシステムガンマγの値は、表示装置のピーク輝度に応じて設定され、ピーク輝度が１０００ｃｄ／ｍ２の場合、γ＝１．２とすることが規定されている。 The value of the system gamma γ of the HLG method is set according to the peak brightness of the display device, and it is stipulated that γ = 1.2 when the peak brightness is 1000 cd / m 2.

一方、ＳＤＲの表示装置（不図示）のＥＯＴＦについては、ＩＴＵ−Ｒの勧告ＢＴ．１８８６において、ＨＤＴＶ（High-definition television）の番組制作時に映像を評価するための基準となる表示装置が備えるべき標準ＥＯＴＦが規定されている（非特許文献２参照）。ＳＤＲのＥＯＴＦに含まれるＯＯＴＦ（以下、ＯＯＴＦＳＤＲ）は、１．２乗のべき関数で近似される。すなわち、ＳＤＲのシステムガンマの値はＨＬＧ方式のピーク輝度が１０００ｃｄ／ｍ２の場合と同じγ＝１．２である。しかし、ＯＯＴＦＳＤＲでは、システムガンマが映像信号の輝度成分ではなくＲＧＢ各色コンポーネントに適用される。 On the other hand, regarding the EOTF of the SDR display device (not shown), the recommendation BT of ITU-R. In 1886, a standard EOTF to be provided in a display device as a reference for evaluating an image at the time of producing a program of HDTV (High-definition television) is defined (see Non-Patent Document 2). The OOTF (hereinafter referred to as OOTF SDR ) included in the EOTF of the SDR is approximated by a power function to the 1.2th power. That is, the value of the system gamma of SDR is γ = 1.2, which is the same as the case where the peak brightness of the HLG method is 1000 cd / m 2. However, in OOTF SDR , the system gamma is applied to each RGB color component rather than the luminance component of the video signal.

このＯＯＴＦＳＤＲのようにシステムガンマをＲＧＢ各色コンポーネントに適用すると、ＲＧＢ各色の信号レベルが変わり、シーン光Ｌｓと表示光Ｌｄとの間で色相や彩度が変化する。そのため、ＨＬＧ方式では、ＯＯＴＦＨＬＧにおいてシステムガンマを輝度成分のみに適用することで、色相や彩度が変化しないようにしている。 When system gamma is applied to each RGB color component as in this OOTF SDR , the signal level of each RGB color changes, and the hue and saturation change between the scene light Ls and the display light Ld. Therefore, in the HLG method, the hue and saturation are not changed by applying the system gamma only to the luminance component in OOTF HLG.

“Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange”，Recommendation ITU-R BT.2100-0，07/2016“Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international program exchange”, Recommendation ITU-R BT.2100-0, 07/2016 “Reference electro-optical transfer function for flat panel displays used in HDTV studio production”，Recommendation ITU-R BT.1886，03/2011“Reference electro-optical transfer function for flat panel displays used in HDTV studio production”, Recommendation ITU-R BT.1886, 03/2011

前記したＯＯＴＦＨＬＧおよびＯＯＴＦＳＤＲにおけるシステムガンマの適用対象の相違により、ＨＤＲ用表示装置とＳＤＲ用表示装置によって表示される映像の色再現性（輝度、色相、彩度）が異なることになる。
ここで、同じ撮像装置で撮像してＳＤＲとＨＤＲ（ＨＬＧ方式）のそれぞれの規定に準拠したＯＥＴＦを適用するとともに、ダイナミックレンジに応じたゲイン調整を行ったＳＤＲの映像とＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の映像とを、ＳＤＲ用表示装置とＨＤＲ用表示装置とにそれぞれ入力したとする。 Due to the difference in the application target of the system gamma in the OOTF HLG and the OOTF SDR, the color reproducibility (luminance, hue, saturation) of the image displayed by the HDR display device and the SDR display device will be different.
Here, the SDR image and HDR (HLG method), which are imaged with the same imaging device and OETF conforming to the respective regulations of SDR and HDR (HLG method) are applied, and the gain is adjusted according to the dynamic range. It is assumed that the video is input to the SDR display device and the HDR display device, respectively.

ＳＤＲの映像とＨＤＲ（ＨＬＧ）の映像とではダイナミックレンジが異なるため、両表示装置で同じ映像を再現することはできない。しかし、ＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の映像がハイライト部分を含まず、ＳＤＲの映像と同等のレンジであっても、ＳＤＲのＯＯＴＦＳＤＲとＨＤＲ（ＨＬＧ方式）のＯＯＴＦＨＬＧとではシステムガンマの適用対象が異なっているため、色の再現性が異なって見えてしまう。
放送番組等の映像制作においては、同一被写体を撮像したＨＤＲの映像とＳＤＲの映像とで、輝度の再現範囲は異なっても、中間階調以下の色再現性の差を小さくしたいという要望がある。 Since the dynamic range of the SDR image and the HDR (HLG) image are different, the same image cannot be reproduced on both display devices. However, even if the HDR (HLG method) image does not include the highlight part and the range is the same as the SDR image, the system gamma is applied to the SDR OOTF SDR and the HDR (HLG method) OOTF HLG. Because they are different, the color reproducibility looks different.
In the production of video such as broadcast programs, there is a demand to reduce the difference in color reproducibility below the intermediate gradation even if the brightness reproduction range is different between the HDR video and the SDR video that capture the same subject. ..

本発明は、このような要望に鑑みてなされたものであり、ＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の映像とＳＤＲの映像とで、色再現性の差を小さくすることが可能な映像信号変換装置、ダイナミックレンジ変換装置およびそれらのプログラムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a demand, and is a video signal conversion device and a dynamic range capable of reducing the difference in color reproducibility between HDR (HLG system) video and SDR video. An object of the present invention is to provide a conversion device and a program thereof.

前記課題を解決するため、本発明に係る映像信号変換装置は、ＨＬＧ方式の映像信号の色再現性を補正する映像信号変換装置であって、逆光電変換手段と、色成分別システムガンマ手段と、輝度成分逆システムガンマ手段と、光電変換手段と、を備える構成とした。 In order to solve the above problems, the video signal conversion device according to the present invention is a video signal conversion device that corrects the color reproducibility of an HLG system video signal, and includes a reverse photoelectric conversion means and a system gamma means for each color component. , A configuration including a luminance component inverse system gamma means and a photoelectric conversion means.

かかる構成において、映像信号変換装置は、逆光電変換手段によって、ＯＥＴＦＨＬＧの逆関数（ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧ）の特性を与えることで、ＨＬＧ方式の映像信号をシーン光に対応する信号に変換する。
そして、映像信号変換装置は、色成分別システムガンマ手段によって、逆光電変換手段で変換された信号のＲＧＢの各色成分にシステムガンマを適用する。 In such a configuration, the video signal conversion device converts the HLG system video signal into a signal corresponding to the scene light by giving the characteristics of the inverse function of OETF HLG (OETF -1 HLG) by the inverse photoelectric conversion means.
Then, the video signal conversion device applies the system gamma to each RGB color component of the signal converted by the inverse photoelectric conversion means by the system gamma means for each color component.

そして、映像信号変換装置は、輝度成分逆システムガンマ手段によって、色成分別システムガンマ手段でＲＧＢの各色成分にシステムガンマが適用された信号に対して、ＨＬＧ方式の表示装置で行う輝度成分に対するシステムガンマの逆特性を適用する。この逆システムガンマの適用は、ＯＯＴＦＨＬＧの逆関数（ＯＯＴＦ−１ ＨＬＧ）で行うことができる。
また、映像信号変換装置は、光電変換手段によって、輝度成分逆システムガンマ手段で変換された信号に対して、ＨＬＧ方式の表示装置で行う逆光電変換の逆変換、すなわち、光電変換を行い、ＨＬＧ方式の映像信号を生成する。この光電変換は、ＯＥＴＦＨＬＧで行うことができる。 Then, the video signal conversion device is a system for the luminance component performed by the HLG system display device for the signal to which the system gamma is applied to each color component of RGB by the color component-specific system gamma means by the luminance component inverse system gamma means. Apply the inverse characteristic of gamma. Application of the inverse system gamma can be performed in the inverse of OOTF HLG (OOTF -1 HLG).
Further, the video signal conversion device performs reverse conversion of reverse photoelectric conversion performed by the HLG type display device, that is, photoelectric conversion, on the signal converted by the luminance component inverse system gamma means by the photoelectric conversion means, and performs HLG. Generates the video signal of the system. This photoelectric conversion can be performed by OETF HLG.

このように、映像信号変換装置は、輝度成分逆システムガンマ手段および光電変換手段によって、予めＨＬＧ方式の表示装置で行う変換処理の逆変換を行っておく。これによって、ＨＬＧ方式の表示装置では、ＲＧＢの各色成分にシステムガンマを適用したのと同等の映像を表示することができる。 As described above, the video signal conversion device performs the reverse conversion of the conversion process performed by the HLG type display device in advance by the luminance component reverse system gamma means and the photoelectric conversion means. As a result, the HLG type display device can display an image equivalent to the system gamma applied to each color component of RGB.

なお、映像信号変換装置は、ＨＬＧ方式の映像信号のＲＧＢ値と、逆光電変換手段、色成分別システムガンマ手段、輝度成分逆システムガンマ手段、光電変換手段を経て補正された変換映像信号のＲＧＢ値とを対応付けたルックアップテーブルを予め生成しておき、色変換手段によって、そのルックアップテーブルを参照して、ＨＬＧ方式の映像信号を、変換映像信号に変換することとしてもよい。
また、映像信号変換装置は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるための映像信号変換プログラムにより動作させることができる。 The video signal conversion device includes RGB values of the HLG system video signal and RGB of the converted video signal corrected via the inverse photoelectric conversion means, the system gamma means for each color component, the luminance component inverse system gamma means, and the photoelectric conversion means. A lookup table associated with the values may be generated in advance, and the HLG system video signal may be converted into a converted video signal by referring to the look-up table by the color conversion means.
Further, the video signal conversion device can be operated by a video signal conversion program for operating the computer as each of the above-mentioned means.

また、前記課題を解決するため、本発明に係るダイナミックレンジ変換装置は、ＨＬＧ方式のＨＤＲの映像信号をＳＤＲの映像信号に変換するダイナミックレンジ変換装置であって、映像信号変換装置（映像信号変換手段）と、ダイナミックレンジ変換手段と、を備え、ダイナミックレンジ変換手段は、第２逆光電変換手段と、ゲイン調整手段と、第２光電変換手段と、を備える構成とした。 Further, in order to solve the above problems, the dynamic range conversion device according to the present invention is a dynamic range conversion device that converts an HDR video signal of the HLG system into an SDR video signal, and is a video signal conversion device (video signal conversion). Means) and a dynamic range conversion means, and the dynamic range conversion means includes a second inverse photoelectric conversion means, a gain adjusting means, and a second photoelectric conversion means.

かかる構成において、ダイナミックレンジ変換装置は、ＨＬＧ方式のＨＤＲの映像信号を、色再現性を補正した変換映像信号に変換する。
そして、ダイナミックレンジ変換装置は、第２逆光電変換手段によって、ＯＥＴＦＨＬＧの逆関数（ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧ）の特性を与えることで、ＨＬＧ方式の映像信号をシーン光に対応する信号に変換する。
また、ダイナミックレンジ変換装置は、ゲイン調整手段によって、第２逆光電変換手段で変換された信号を、着目する被写体がＳＤＲの映像信号のダイナミックレンジで適切に表現可能な信号レベルにゲイン調整する。
そして、ダイナミックレンジ変換装置は、第２光電変換手段によって、ゲイン調整手段でゲイン調整された信号に対して、ＳＤＲ方式のＯＥＴＦ（以下、ＯＥＴＦＳＤＲ）による変換を行う。 In such a configuration, the dynamic range conversion device converts the HDR video signal of the HLG system into a converted video signal with corrected color reproducibility.
Then, the dynamic range conversion device converts the HLG system video signal into a signal corresponding to the scene light by giving the characteristics of the inverse function of OETF HLG (OETF -1 HLG) by the second inverse photoelectric conversion means.
Further, the dynamic range conversion device gain-adjusts the signal converted by the second inverse photoelectric conversion means by the gain adjusting means to a signal level that can be appropriately expressed by the subject of interest in the dynamic range of the SDR video signal.
Then, the dynamic range conversion device converts the signal gain-adjusted by the gain adjusting means by the second photoelectric conversion means by the SDR type OETF (hereinafter, OETF SDR ).

このように、ダイナミックレンジ変換装置は、ＨＬＧ方式のＨＤＲの映像信号を、色再現性を補正した映像信号に変換した後、ＳＤＲの映像信号に変換する。これによって、ダイナミックレンジ変換装置は、ＨＤＲの映像信号から、従来のＳＤＲ映像の色再現性との差が小さいＳＤＲの映像信号を生成することができる。
また、ダイナミックレンジ変換装置は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるためのダイナミックレンジ変換プログラムにより動作させることができる。 In this way, the dynamic range conversion device converts the HDR video signal of the HLG system into a video signal corrected for color reproducibility, and then converts it into an SDR video signal. As a result, the dynamic range converter can generate an SDR video signal from the HDR video signal, which has a small difference from the color reproducibility of the conventional SDR video.
Further, the dynamic range conversion device can be operated by a dynamic range conversion program for operating the computer as each of the above-mentioned means.

本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、同一被写体を撮像したＨＬＧ方式のＨＤＲの映像とＳＤＲの映像とで、輝度の再現範囲が異なっても、中間階調以下の色再現性の差を小さくすることが可能になる。 The present invention has the following excellent effects.
According to the present invention, it is possible to reduce the difference in color reproducibility below the intermediate gradation even if the luminance reproduction range is different between the HLG HDR image and the SDR image in which the same subject is imaged. Become.

本発明の第１実施形態に係る映像信号変換装置の特性を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the characteristic of the video signal conversion apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る映像信号変換装置の構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the structure of the video signal conversion apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る映像信号変換装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation of the video signal conversion apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る映像信号変換装置の変形例の構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the structure of the modification of the video signal conversion apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. ３次元ルックアップテーブル（３Ｄ−ＬＵＴ）の対応付けを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the correspondence of 3D look-up table (3D-LUT). 本発明の第２実施形態に係るダイナミックレンジ変換装置の特性を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the characteristic of the dynamic range conversion apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るダイナミックレンジ変換装置の構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the structure of the dynamic range conversion apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係るダイナミックレンジ変換装置の変形例の構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the structure of the modification of the dynamic range conversion apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 従来のＨＬＧ方式の撮像装置と表示装置との関係を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the conventional HLG type image pickup apparatus and a display apparatus.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
≪第１実施形態：映像信号変換装置≫
まず、本発明の第１実施形態に係る映像信号変換装置について説明する。
以下、本発明の第１実施形態に係る映像信号変換装置について、その特性を説明した後、具体的な映像信号変換装置の構成および動作について順次説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<< First Embodiment: Video Signal Converter >>
First, the video signal conversion device according to the first embodiment of the present invention will be described.
Hereinafter, the characteristics of the video signal conversion device according to the first embodiment of the present invention will be described, and then the specific configuration and operation of the video signal conversion device will be sequentially described.

＜映像信号変換装置の特性＞
まず、図１を参照して、映像信号変換装置１の特性を説明する。
映像信号変換装置１は、ＨＬＧ方式の映像信号Ｅ′ＨＬＧを、システムガンマをＲＧＢ（３原色：赤緑青）の各色成分に適用する表示装置で表示する場合と同等の映像に補正した変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤに変換するものである。なお、映像信号Ｅ′ＨＬＧは、図９に示したＨＤＲ（ＨＬＧ方式）用撮像装置５で撮像されたＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の映像信号である。
図１に示すように、映像信号変換装置１は、ＥＯＴＦＨＬＧ−ＲＧＢとＥＯＴＦ−１ ＨＬＧとにより、映像信号Ｅ′ＨＬＧを変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤに変換する。 <Characteristics of video signal converter>
First, the characteristics of the video signal converter 1 will be described with reference to FIG.
The video signal converter 1 corrects the HLG video signal E'HLG into a video equivalent to that displayed on a display device that applies system gamma to each color component of RGB (three primary colors: red, green, and blue). It is converted to E'HLGMOD. The video signal E'HLG is an HDR (HLG method) video signal imaged by the HDR (HLG method) image pickup device 5 shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the video signal converting apparatus 1, by a EOTF HLG-RGB and EOTF -1 HLG, converts 'the HLG converted image signal E' video signal E to HLGMOD.

ＥＯＴＦＨＬＧ−ＲＧＢは、映像信号Ｅ′ＨＬＧから、ＲＧＢ別にシステムガンマを適用した表示光に対応する信号ＬｄＲＧＢを生成する伝達関数である。このＥＯＴＦＨＬＧ−ＲＧＢは、ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧとＯＯＴＦＨＬＧ−ＲＧＢとで構成される。
ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧは、映像信号Ｅ′ＨＬＧをシーン光に対応する信号に変換する伝達関数である。
ＯＯＴＦＨＬＧ−ＲＧＢは、ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧで変換したシーン光に対応する信号に対して、ＲＧＢ別にシステムガンマを適用した場合の表示光に対応する信号ＬｄＲＧＢを生成する伝達関数である。 EOTF HLG-RGB is the transfer function from the video signal E 'HLG, it generates a signal Ld RGB corresponding to the display light according to the RGB separate system gamma. This EOTF HLG-RGB is composed of OETF -1 HLG and OOTF HLG-RGB.
OETF -1 HLG is a transfer function that converts the signal corresponding to the video signal E 'HLG scene light.
OOTF HLG-RGB is a transfer function that generates a signal Ld RGB corresponding to the display light when the system gamma is applied to each RGB with respect to the signal corresponding to the scene light converted by OETF- 1 HLG.

ＥＯＴＦ−１ ＨＬＧは、ＨＤＲ（ＨＬＧ方式）用表示装置６のＥＯＴＦ（ＥＯＴＦＨＬＧ）の逆変換を行う伝達関数である。ＨＤＲ用表示装置６はＨＬＧ方式の映像信号を表示するものであり、その伝達関数ＥＯＴＦＨＬＧは、ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧとＯＯＴＦＨＬＧとで構成され、この逆変換を行う伝達関数ＥＯＴＦ−１ ＨＬＧは、ＯＯＴＦ−１ ＨＬＧとＯＥＴＦＨＬＧとで構成される。
ＯＯＴＦ−１ ＨＬＧは、システムガンマを輝度成分に適用するＨＤＲ用表示装置６のＯＯＴＦＨＬＧの逆関数である。
ＯＥＴＦＨＬＧは、シーン光に対応する信号からＨＬＧ方式の映像信号を生成する伝達関数である。 EOTF -1 HLG is a transfer function that performs the inverse conversion of EOTF (EOTF HLG ) of the HDR (HLG system) display device 6. The HDR display device 6 displays an HLG system video signal, and its transfer function EOTF HLG is composed of OETF -1 HLG and OOTF HLG, and the transfer function EOTF -1 HLG that performs this inverse conversion is It is composed of OOTF -1 HLG and OETF HLG.
OOTF -1 HLG is an inverse function of OOTF HLG of the HDR display device 6 that applies the system gamma to the luminance component.
OETF HLG is a transfer function that generates an HLG-type video signal from a signal corresponding to scene light.

このように、映像信号変換装置１は、ＥＯＴＦＨＬＧ−ＲＧＢにより生成されるＲＧＢ別にシステムガンマが適用された表示光に対応する信号ＬｄＲＧＢに対して、ＥＯＴＦ−１ ＨＬＧにより、ＨＤＲ用表示装置６の逆変換の処理を行う。
すなわち、ＨＤＲ用表示装置６によって表示される表示光に対応する信号Ｌｄは、ＲＧＢ別にシステムガンマが適用された表示光に対応する信号ＬｄＲＧＢと一致することになる。 As described above, the video signal conversion device 1 uses the EOTF -1 HLG to display the HDR display device 6 with respect to the signal Ld RGB corresponding to the display light to which the system gamma is applied for each RGB generated by the EOTF HLG-RGB. Performs the inverse conversion process of.
That is, the signal Ld corresponding to the display light displayed by the HDR display device 6 matches the signal Ld RGB corresponding to the display light to which the system gamma is applied separately for RGB.

＜映像信号変換装置の構成＞
次に、図２を参照して、映像信号変換装置１の具体的な構成について説明する。
図２に示すように、映像信号変換装置１は、逆光電変換手段１０と、色成分別システムガンマ手段１１と、輝度成分逆システムガンマ手段１２と、光電変換手段１３と、を備える。 <Configuration of video signal converter>
Next, a specific configuration of the video signal conversion device 1 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the video signal conversion device 1 includes an inverse photoelectric conversion means 10, a system gamma means 11 for each color component, a luminance component inverse system gamma means 12, and a photoelectric conversion means 13.

逆光電変換手段１０は、ＨＬＧ方式のＨＤＲの映像信号Ｅ′ＨＬＧを、シーン光に対応する信号に変換するものである。
この逆光電変換手段１０は、映像信号Ｅ′ＨＬＧのレベル範囲を［０：１］としたとき、信号レベルの中央（１／２）を境として、“０”〜“１／２”のレベル範囲（低輝度部）で平方根特性を有するＨＬＧ方式の映像信号に対してその逆特性、すなわち、二乗特性を与える。また、逆光電変換手段１０は、“１／２”〜“１”のレベル範囲（高輝度部）で対数特性を有するＨＬＧ方式の映像信号に対してその逆特性、すなわち、指数関数特性を与える。これによって、逆光電変換手段１０は、ＨＬＧ方式の映像信号Ｅ′ＨＬＧをシーン光に対応する信号に変換する。この逆光電変換手段１０の処理は、図１に示したＯＥＴＦ−１ ＨＬＧの処理に相当する。
具体的には、逆光電変換手段１０は、以下の式（１）により、映像信号Ｅ′ＨＬＧをシーン光に対応する信号ＥＨＬＧに変換する。 Inverse photoelectric conversion means 10, the video signal E 'HLG the HDR of HLG method and converts it into a signal corresponding to the scene light.
When the level range of the video signal E'HLG is [0: 1], the inverse photoelectric conversion means 10 has a level of "0" to "1/2" with the center (1/2) of the signal level as a boundary. The opposite characteristic, that is, the square characteristic is given to the HLG system video signal having the square root characteristic in the range (low brightness portion). Further, the inverse photoelectric conversion means 10 imparts the inverse characteristic, that is, the exponential function characteristic to the HLG system video signal having the logarithmic characteristic in the level range (high brightness portion) of "1/2" to "1". .. As a result, the inverse photoelectric conversion means 10 converts the HLG system video signal E'HLG into a signal corresponding to the scene light. The processing of the inverse photoelectric conversion means 10 corresponds to the processing of OETF-1 HLG shown in FIG.
Specifically, the inverse photoelectric conversion means 10 converts the video signal E'HLG into the signal E HLG corresponding to the scene light by the following equation (1).

Figure 0006860415
Figure 0006860415

ここで、ａ＝０．１７８８３２７７、ｂ＝１−４ａ＝０．２８４６６８９２、ｃ＝０．５−ａ・ｌｎ（４ａ）＝０．５５９９１０７３である。
なお、映像信号Ｅ′ＨＬＧは画素ごとにＲＧＢの色信号｛ＲＳ′，ＧＳ′，ＢＳ′｝で構成され（Ｅ′ＨＬＧ＝｛ＲＳ′，ＧＳ′，ＢＳ′｝）、逆光電変換手段１０は、それぞれの色信号ごとに前記式（１）を演算し、シーン光に対応する色信号｛ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ｝で構成される信号ＥＨＬＧを生成する。
逆光電変換手段１０は、変換後の信号ＥＨＬＧ｛ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ｝を、色成分別システムガンマ手段１１に出力する。 Here, a = 0.17883277, b = 1-4a = 0.28466892, c = 0.5-a · ln (4a) = 0.55991073.
The video signal E'HLG is composed of RGB color signals { RS ', G S ', B S '} for each pixel (E'HLG = { RS ', G S ', B S '}). , inverse photoelectric conversion means 10, the equation (1) for each of the color signals calculated to produce a signal E HLG consists of color signals corresponding to the scene light {R S, G S, B S} ..
Inverse photoelectric conversion means 10, the converted signal E HLG {R S, G S , B S} , and outputs the color component-specific system gamma unit 11.

色成分別システムガンマ手段１１は、逆光電変換手段１０で変換されたシーン光に対応する信号に対して、色成分ごとにシステムガンマを適用するものである。
この色成分別システムガンマ手段１１は、図９に示したＨＬＧ方式のＨＤＲ用表示装置６におけるシステムガンマγの値を用いて、映像信号の色成分ごとにべき乗演算を行うことで、色成分ごとにシステムガンマを適用する。この色成分別システムガンマ手段１１の処理は、図１に示したＯＯＴＦＨＬＧ−ＲＧＢの処理に相当する。 The system gamma means 11 for each color component applies the system gamma for each color component to the signal corresponding to the scene light converted by the inverse photoelectric conversion means 10.
The system gamma means 11 for each color component uses the value of the system gamma γ in the HDR display device 6 of the HLG system shown in FIG. 9 to perform a power calculation for each color component of the video signal, thereby performing a power calculation for each color component. Apply system gamma to. The processing of the system gamma means 11 for each color component corresponds to the processing of OOTF HLG-RGB shown in FIG.

具体的には、色成分別システムガンマ手段１１は、以下の式（２）により、シーン光に対応する信号ＥＨＬＧの色信号｛ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ｝に対して、システムガンマγの値を用いてべき乗演算を行うことで、ＲＧＢ別にシステムガンマが適用された場合の表示光に対応する信号ＬｄＲＧＢの色信号｛ＲＤ，ＧＤ，ＢＤ｝を生成する。 Specifically, the system gamma means 11 for each color component uses the following equation (2) for the system gamma γ with respect to the color signal { RS , G S , B S } of the signal E HLG corresponding to the scene light. By performing the power calculation using the value of, the color signal { RD , G D , BD } of the signal Ld RGB corresponding to the display light when the system gamma is applied for each RGB is generated.

Figure 0006860415
Figure 0006860415

色成分別システムガンマ手段１１は、色信号｛ＲＤ，ＧＤ，ＢＤ｝で構成される表示光に対応する信号ＬｄＲＧＢを、輝度成分逆システムガンマ手段１２に出力する。 The color component-based system gamma means 11 outputs the signal Ld RGB corresponding to the display light composed of the color signals {RD , G D , BD } to the luminance component inverse system gamma means 12.

輝度成分逆システムガンマ手段１２は、色成分別システムガンマ手段１１で色成分ごとにシステムガンマが適用された表示光に対応する信号に対して、輝度成分に対するシステムガンマの逆処理を適用するものである。
この輝度成分逆システムガンマ手段１２は、図９に示したＨＬＧ方式のＨＤＲ用表示装置６でシステムガンマが輝度成分に適用されるＯＯＴＦＨＬＧの逆処理に相当する処理を行う。この輝度成分逆システムガンマ手段１２の処理は、図１に示したＯＯＴＦ−１ ＨＬＧの処理に相当する。 The luminance component inverse system gamma means 12 applies the inverse processing of the system gamma to the luminance component to the signal corresponding to the display light to which the system gamma is applied for each color component in the color component-specific system gamma means 11. is there.
The luminance component inverse system gamma means 12 performs a process corresponding to the inverse process of OOTF HLG in which the system gamma is applied to the luminance component in the HLG-type HDR display device 6 shown in FIG. The processing of the luminance component inverse system gamma means 12 corresponds to the processing of OOTF-1 HLG shown in FIG.

映像信号の輝度成分は、ＲＧＢの輝度寄与率に応じた加重和として得ることができる。すなわち、Ｒの輝度寄与率をＣＲ（例えば、０．２６２７），Ｇの輝度寄与率をＣＧ（例えば、０．６７８０）、Ｂの輝度寄与率をＣＢ（例えば、０．０５９３）としたとき、輝度成分ＹＤは、以下の式（３）によって得られる。 The luminance component of the video signal can be obtained as a weighted sum according to the luminance contribution ratio of RGB. That is, the brightness contribution rate of R is CR (for example, 0.2627), the brightness contribution rate of G is CG (for example, 0.6780), and the brightness contribution rate of B is CB (for example, 0.0593). Then, the luminance component Y D is obtained by the following equation (3).

Figure 0006860415
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そこで、輝度成分逆システムガンマ手段１２は、以下の式（４）により、表示光に対応する信号ＬｄＲＧＢの色信号｛ＲＤ，ＧＤ，ＢＤ｝ごとに、システムガンマγの値を用いて、輝度成分に対するシステムガンマの逆処理を行って、色信号｛Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍ｝を生成する。 Therefore, the luminance component inverse system gamma means 12 uses the value of the system gamma γ for each color signal { RD , G D , BD } of the signal Ld RGB corresponding to the display light according to the following equation (4). Then, the system gamma is inversely processed for the luminance component to generate a color signal {R m , G m , B m}.

Figure 0006860415
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ここで、βは表示装置が備えるブライトネス調整であって、適宜外部から設定可能な値である。なお、ブライトネス調整を行わない場合、あるいは、ブライトネス調整値が未知の場合はβ＝０とすればよい。
輝度成分逆システムガンマ手段１２は、処理後の色信号｛Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍ｝で構成される信号ＥＨＬＧＭＯＤを、光電変換手段１３に出力する。 Here, β is a brightness adjustment provided in the display device, and is a value that can be appropriately set from the outside. If the brightness adjustment is not performed, or if the brightness adjustment value is unknown, β = 0 may be set.
The luminance component inverse system gamma means 12 outputs the signal E HLGMOD composed of the processed color signals {R m , G m , B m } to the photoelectric conversion means 13.

光電変換手段１３は、輝度成分逆システムガンマ手段１２で輝度成分に対するシステムガンマの逆処理が施された信号を、ＨＬＧ方式の映像信号に変換するものである。
この光電変換手段１３は、図１に示したＯＥＴＦＨＬＧの処理に相当する。 The photoelectric conversion means 13 converts a signal obtained by reverse processing of the system gamma with respect to the luminance component by the luminance component inverse system gamma means 12 into an HLG system video signal.
The photoelectric conversion means 13 corresponds to the processing of OETF HLG shown in FIG.

すなわち、光電変換手段１３は、映像信号のレベル範囲を［０：１］としたとき、“０”〜“１／１２”のレベル範囲の映像信号に対して平方根特性を与える。また、光電変換手段１３は、“１／１２”〜“１”のレベル範囲の映像信号に対して対数特性を与える。これによって、光電変換手段１３は、信号ＥＨＬＧＭＯＤをＨＬＧ方式の変換映像信号に変換する。
具体的には、光電変換手段１３は、以下の式（５）により、信号ＥＨＬＧＭＯＤをＨＬＧ方式の変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤに変換する。 That is, when the level range of the video signal is set to [0: 1], the photoelectric conversion means 13 gives a square root characteristic to the video signal in the level range of “0” to “1/12”. Further, the photoelectric conversion means 13 gives a logarithmic characteristic to the video signal in the level range of "1/12" to "1". As a result, the photoelectric conversion means 13 converts the signal E HLGMOD into the converted video signal of the HLG system.
Specifically, the photoelectric conversion unit 13, by the following equation (5), converts the signal E HLGMOD the converted image signal E 'HLGMOD the HLG scheme.

Figure 0006860415
Figure 0006860415

ここで、ｌｎ（ｘ）はｘの自然対数を示し、ａ＝０．１７８８３２７７、ｂ＝１−４ａ＝０．２８４６６８９２、ｃ＝０．５−ａ・ｌｎ（４ａ）＝０．５５９９１０７３である。
なお、信号ＥＨＬＧＭＯＤは画素ごとにＲＧＢの色信号｛Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍ｝で構成され（ＥＨＬＧＭＯＤ＝｛Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍ｝）、光電変換手段１３は、それぞれの色信号ごとに前記式（５）を演算し、色信号｛Ｒｍ′，Ｇｍ′，Ｂｍ′｝で構成される変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤを生成する。 Here, ln (x) represents the natural logarithm of x, and a = 0.17883277, b = 1-4a = 0.28466892, and c = 0.5-a · ln (4a) = 0.55991073.
The signal E HLGMOD is composed of RGB color signals {R m , G m , B m } for each pixel (E HLGMOD = {R m , G m , B m }), and the photoelectric conversion means 13 has each of them. The above equation (5) is calculated for each color signal to generate a converted video signal E'HLGMOD composed of color signals {R m ', G m ', B m'}.

以上説明したように映像信号変換装置１は、ＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の映像を、システムガンマが色成分別に適用されるＳＤＲ映像表示装置が表示するＳＤＲの映像との色再現性の差が小さい映像に変換することができる。
なお、映像信号変換装置１は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるためのプログラム（映像信号変換プログラム）により動作させることができる。 As described above, the video signal conversion device 1 has a small difference in color reproducibility between the HDR (HLG system) video and the SDR video displayed by the SDR video display device to which the system gamma is applied for each color component. Can be converted to.
The video signal conversion device 1 can be operated by a program (video signal conversion program) for operating the computer as each of the above-mentioned means.

＜映像信号変換装置の動作＞
次に、図３を参照（構成については適宜図２参照）して、映像信号変換装置１の動作について説明する。
図３に示すように、映像信号変換装置１は、外部から、ＨＬＧ方式の映像信号Ｅ′ＨＬＧを入力する（ステップＳ１）。 <Operation of video signal converter>
Next, the operation of the video signal conversion device 1 will be described with reference to FIG. 3 (see FIG. 2 as appropriate for the configuration).
As shown in FIG. 3, the video signal converting apparatus 1, from the outside, and inputs the video signal E 'HLG the HLG method (step S1).

そして、映像信号変換装置１は、逆光電変換手段１０によって、映像信号Ｅ′ＨＬＧの各画素のＲＧＢごとに、信号レベルが１／２以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
ここで、信号レベルが１／２以下である場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、逆光電変換手段１０は、前記式（１）の上段式により、映像信号Ｅ′ＨＬＧに対して二乗特性変換を行う（ステップＳ３）。
一方、信号レベルが１／２よりも大きい場合（ステップＳ２でＮｏ）、逆光電変換手段１０は、前記式（１）の下段式により、映像信号Ｅ′ＨＬＧに対して指数関数特性変換を行う（ステップＳ４）。 Then, the video signal conversion device 1 determines whether or not the signal level is 1/2 or less for each RGB of each pixel of the video signal E'HLG by the inverse photoelectric conversion means 10 (step S2).
Here, when the signal level is 1/2 or less (Yes in step S2), the inverse photoelectric conversion means 10 performs square characteristic conversion on the video signal E'HLG by the upper equation of the above equation (1). (Step S3).
On the other hand, when the signal level is larger than 1/2 (No in step S2), the inverse photoelectric conversion means 10 performs exponential characteristic conversion on the video signal E'HLG by the lower equation of the equation (1). (Step S4).

そして、映像信号変換装置１は、色成分別システムガンマ手段１１によって、ステップＳ３またはステップＳ４で変換された信号ＥＨＬＧのそれぞれの色信号｛ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ｝に対して、前記式（２）により、システムガンマを適用する（ステップＳ５）。 Then, the video signal converting apparatus 1, the color component-specific system gamma unit 11, respective color signals of the signal E HLG converted in step S3 or step S4 {R S, G S, B S} respect, the System gamma is applied according to equation (2) (step S5).

そして、映像信号変換装置１は、輝度成分逆システムガンマ手段１２によって、ステップＳ５で色成分別にシステムガンマが適用された色信号｛ＲＤ，ＧＤ，ＢＤ｝から、前記式（３）により、輝度成分ＹＤを算出する（ステップＳ６）。
さらに、映像信号変換装置１は、輝度成分逆システムガンマ手段１２によって、前記式（４）により、色信号｛ＲＤ，ＧＤ，ＢＤ｝に対して逆システムガンマを適用し、色信号｛Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍ｝を生成する（ステップＳ７）。 Then, the video signal converting apparatus 1, the luminance component inverse system gamma unit 12, a color signal system gamma is applied to each color component in Step S5 {R D, G D, B D} from the equation by (3) , The brightness component Y D is calculated (step S6).
Further, the video signal conversion device 1 applies the inverse system gamma to the color signal {RD , DD , BD } by the luminance component inverse system gamma means 12 according to the above equation (4), and applies the inverse system gamma to the color signal {RD, DD, BD}. R m , G m , B m } is generated (step S7).

そして、映像信号変換装置１は、ステップＳ７で生成された信号ＥＨＬＧＭＯＤ｛Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍ｝の各画素のＲＧＢごとに、信号レベルが１／１２以下であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
ここで、信号レベルが１／１２以下である場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、光電変換手段１３は、前記式（５）の上段式により、信号ＥＨＬＧＭＯＤに対して平方根特性変換を行う（ステップＳ９）。
一方、信号レベルが１／１２よりも大きい場合（ステップＳ８でＮｏ）、光電変換手段１３は、前記式（５）の下段式により、信号ＥＨＬＧＭＯＤに対して対数特性変換を行う（ステップＳ１０）。 Then, the video signal conversion device 1 determines whether or not the signal level is 1/12 or less for each RGB of each pixel of the signal E HLGMOD {R m , G m , B m} generated in step S7. (Step S8).
Here, when the signal level is 1/12 or less (Yes in step S8), the photoelectric conversion means 13 performs square root characteristic conversion on the signal E HLGMOD by the upper equation of the above equation (5) (step S9). ).
On the other hand, when the signal level is higher than 1/12 (No in step S8), the photoelectric conversion means 13 performs logarithmic characteristic conversion on the signal E HLGMOD by the lower equation of the above equation (5) (step S10). ..

そして、映像信号変換装置１は、ステップＳ９またはステップＳ１０で変換された変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤを、外部、具体的には、ＨＬＧ方式の表示装置に出力する（ステップＳ１１）。
そして、映像信号変換装置１は、外部から映像信号が入力される間（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ステップＳ１に戻って動作を継続する。一方、映像信号変換装置１は、外部から映像信号の入力がなくなった段階（ステップＳ１２でＮｏ）で、動作を終了する。
以上の動作によって、映像信号変換装置１は、ＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の映像を、システムガンマが色成分別に適用されるＳＤＲ映像表示装置が表示するＳＤＲの映像の色再現性との差が小さい映像に変換することができる。 Then, the video signal conversion device 1 outputs the converted video signal E'HLGMOD converted in step S9 or step S10 to an external, specifically, an HLG type display device (step S11).
Then, the video signal conversion device 1 returns to step S1 and continues the operation while the video signal is input from the outside (Yes in step S12). On the other hand, the video signal conversion device 1 ends its operation when there is no input of the video signal from the outside (No in step S12).
By the above operation, the video signal conversion device 1 has a small difference in the color reproducibility of the HDR (HLG system) video from the SDR video displayed by the SDR video display device to which the system gamma is applied for each color component. Can be converted to.

以上、本発明の第１実施形態に係る映像信号変換装置１は、入力したＨＬＧ方式の映像信号Ｅ′ＨＬＧを逐次変換し、変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤを生成するものである。
なお、映像信号変換装置は、映像信号変換装置１が生成する映像信号Ｅ′ＨＬＧと変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤとの対応関係を予めルックアップテーブルに記憶しておき、入力したＨＬＧ方式の映像信号Ｅ′ＨＬＧに対応する変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤを、ルックアップテーブルから探索して出力することとしてもよい。 Above, the video signal conversion device 1 according to the first embodiment of the present invention, 'sequentially converts the HLG, converted image signal E' video signal E HLG scheme input and generates a HLGMOD.
The video signal conversion apparatus, previously stored in a look-up table the correspondence between the video signal E 'HLG and converted image signal E' HLGMOD the video signal conversion device 1 is produced, HLG system of a video signal input the HLGMOD 'converted image signal E corresponding to the HLG' to E, may be outputted by searching from the look-up table.

このようなルックアップテーブルを用いた映像信号変換装置は、図４に示す映像信号変換装置１Ｂとして構成することができる。
図４に示すように、映像信号変換装置１Ｂは、ルックアップテーブル記憶手段１４と、色変換手段１５と、を備える。 The video signal conversion device using such a look-up table can be configured as the video signal conversion device 1B shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the video signal conversion device 1B includes a look-up table storage means 14 and a color conversion means 15.

ルックアップテーブル記憶手段１４は、図１の映像信号変換装置１におけるＨＬＧ方式の映像信号Ｅ′ＨＬＧのＲＧＢ値と変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤのＲＧＢ値と、を対応付けたルックアップテーブルを記憶するものである。このルックアップテーブル記憶手段１４は、ハードディスク、半導体メモリ等の一般的な記憶媒体で構成することができる。
ルックアップテーブルは、図５に示すように、映像信号Ｅ′ＨＬＧの色信号｛ＲＳ′，ＧＳ′，ＢＳ′｝を３次元座標軸とし、３次元空間に変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤの色信号｛Ｒｍ′，Ｇｍ′，Ｂｍ′｝を対応付けた３次元ルックアップテーブル（３Ｄ−ＬＵＴ）で構成することができる。
なお、３Ｄ−ＬＵＴにおいて、映像信号Ｅ′ＨＬＧの色信号｛ＲＳ′，ＧＳ′，ＢＳ′｝は、必ずしもすべての値を網羅する必要はなく、サンプリングした値でよい。 Look-up table storage unit 14 stores a look-up table that associates, and the RGB values of the 'RGB value converted image signal E HLG' HLGMOD video signal E HLG method in the video signal converting apparatus 1 of FIG. 1 It is a thing. The look-up table storage means 14 can be configured by a general storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
Lookup table, as shown in FIG. 5, the video signal E 'color signals HLG {R S', G S ', B S'} is a three-dimensional coordinate axes, converted image signal E 'of HLGMOD in 3-dimensional space It can be configured by a three-dimensional look-up table (3D-LUT) associated with color signals {R m ′, G m ′, B m ′}.
Note that in the 3D-LUT, the video signal E 'color signals HLG {R S', G S ', B S'} does not need to cover not every value may be sampled value.

色変換手段１５は、入力された映像信号Ｅ′ＨＬＧの色信号｛ＲＳ′，ＧＳ′，ＢＳ′｝に対応する変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤの色信号｛Ｒｍ′，Ｇｍ′，Ｂｍ′｝を、ルックアップテーブル記憶手段１４上で探索し、色信号の変換を行うものである。
この色変換手段１５は、探索した色信号｛Ｒｍ′，Ｇｍ′，Ｂｍ′｝で構成される変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤを、順次出力する。 Color converter 15, the input video signal E 'HLG color signals {R S', G S ' , B S'} converted video signal E corresponding to 'HLGMOD color signals {R m', G m ' , B m ′} is searched on the lookup table storage means 14, and the color signal is converted.
The color conversion means 15 sequentially outputs a converted video signal E'HLGMOD composed of the searched color signals {R m ', G m ', B m'}.

なお、ルックアップテーブルを離散的にサンプリングしたテーブルとした場合、色変換手段１５は、入力された映像信号Ｅ′ＨＬＧの色信号｛ＲＳ′，ＧＳ′，ＢＳ′｝に対応する変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤの色信号｛Ｒｍ′，Ｇｍ′，Ｂｍ′｝を補間により算出する。
この３次元ルックアップテーブ（３Ｄ−ＬＵＴ）における補間は、体積補間法等の公知のルックアップテーブル補間手法を用いることができる。
このように映像信号変換装置１Ｂを構成することで、映像信号変換装置１Ｂは、ＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の映像を、システムガンマが色成分別に適用されるＳＤＲ映像表示装置が表示するＳＤＲの映像の色再現性との差が小さい映像に変換することができる。 Note that when a table discretely sampled a lookup table, color conversion means 15, the input video signal E 'HLG color signals {R S', G S ' , B S'} transformation corresponding to The color signal {R m ', G m ', B m '} of the video signal E'HLGMOD is calculated by interpolation.
For interpolation in this three-dimensional lookup table (3D-LUT), a known lookup table interpolation method such as a volume interpolation method can be used.
By configuring the video signal conversion device 1B in this way, the video signal conversion device 1B displays the HDR (HLG system) image of the SDR image displayed by the SDR image display device to which the system gamma is applied for each color component. It can be converted into an image with a small difference from the color reproducibility.

≪第２実施形態：ダイナミックレンジ変換装置≫
次に、本発明の第２実施形態に係るダイナミックレンジ変換装置について説明する。
以下、本発明の第２実施形態に係るダイナミックレンジ変換装置について、その特性を説明した後、具体的なダイナミックレンジ変換装置の構成について説明する。 << Second Embodiment: Dynamic Range Converter >>
Next, the dynamic range conversion device according to the second embodiment of the present invention will be described.
Hereinafter, the characteristics of the dynamic range conversion device according to the second embodiment of the present invention will be described, and then a specific configuration of the dynamic range conversion device will be described.

＜ダイナミックレンジ変換装置の特性＞
まず、図６を参照して、ダイナミックレンジ変換装置１００の特性を説明する。
ダイナミックレンジ変換装置１００は、ＨＬＧ方式の映像信号Ｅ′ＨＬＧを、ＳＤＲの映像信号Ｅ′ＳＤＲに変換するものである。なお、映像信号Ｅ′ＨＬＧは、図９に示したＨＤＲ（ＨＬＧ方式）用撮像装置５で撮像されたＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の映像信号である。 <Characteristics of dynamic range converter>
First, the characteristics of the dynamic range converter 100 will be described with reference to FIG.
Dynamic range converter 100, 'the HLG, the video signal E of the SDR' video signal E HLG method is to convert the SDR. The video signal E'HLG is an HDR (HLG method) video signal imaged by the HDR (HLG method) image pickup device 5 shown in FIG.

図６に示すように、ダイナミックレンジ変換装置１００は、映像信号変換装置１と、ダイナミックレンジ変換手段２と、を備える。映像信号変換装置１は、図１で説明した映像信号変換装置１と同じものである。ダイナミックレンジ変換手段２は、ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧとＧａｉｎとＯＥＴＦＳＤＲとにより、映像信号変換装置１で色再現性が補正されたＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤをＳＤＲの映像信号Ｅ′ＳＤＲに変換するものである。 As shown in FIG. 6, the dynamic range conversion device 100 includes a video signal conversion device 1 and a dynamic range conversion means 2. The video signal conversion device 1 is the same as the video signal conversion device 1 described with reference to FIG. The dynamic range conversion means 2 uses the OETF- 1 HLG , Gain, and OETF SDR to convert the HDR (HLG method) converted video signal E'HLGMOD whose color reproducibility is corrected by the video signal converter 1 into the SDR video signal E. ′ Convert to SDR.

ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧは、変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤをシーン光に対応する信号に変換する伝達関数である。
Ｇａｉｎは、ＯＥＴＦ−１ ＨＬＧでシーン光に対応する信号に変換された信号のゲインを調整するものであり、撮像装置のアイリス調整に相当する。
ＯＥＴＦＳＤＲは、ゲイン調整された信号を、ＳＤＲの信号に変換する伝達関数である。
このように、ダイナミックレンジ変換装置１００は、映像信号変換装置１によって、システムガンマが色成分別に適用されるＳＤＲ映像表示装置が表示するＳＤＲの映像の色再現性との差が小さい信号に変換されたＨＬＧ方式の変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤを、ダイナミックレンジ変換手段２によって、ＳＤＲの映像信号Ｅ′ＳＤＲに変換する。 OETF- 1 HLG is a transfer function that converts the converted video signal E'HLGMOD into a signal corresponding to the scene light.
Gain adjusts the gain of the signal converted into the signal corresponding to the scene light by OETF- 1 HLG, and corresponds to the iris adjustment of the image pickup apparatus.
The OETF SDR is a transfer function that converts a gain-adjusted signal into an SDR signal.
In this way, the dynamic range conversion device 100 is converted by the video signal conversion device 1 into a signal having a small difference from the color reproducibility of the SDR image displayed by the SDR image display device to which the system gamma is applied for each color component. 'the HLGMOD, the dynamic range conversion means 2, the video signal E of SDR' converted image signal E of HLG manner into a SDR.

＜ダイナミックレンジ変換装置の構成＞
次に、図７を参照して、ダイナミックレンジ変換装置１００の具体的な構成について説明する。
図７に示すように、ダイナミックレンジ変換装置１００は、映像信号変換装置１と、ダイナミックレンジ変換手段２と、を備える。映像信号変換装置１は、図２で説明した映像信号変換装置１と同じものであるため説明を省略する。 <Configuration of dynamic range converter>
Next, a specific configuration of the dynamic range conversion device 100 will be described with reference to FIG. 7.
As shown in FIG. 7, the dynamic range conversion device 100 includes a video signal conversion device 1 and a dynamic range conversion means 2. Since the video signal conversion device 1 is the same as the video signal conversion device 1 described with reference to FIG. 2, the description thereof will be omitted.

ダイナミックレンジ変換手段２は、第２逆光電変換手段２０と、ゲイン調整手段２１と、第２光電変換手段２２と、を備える。
第２逆光電変換手段２０は、映像信号変換装置１で色再現性が補正されたＨＬＧ方式の変換映像信号Ｅ′ＨＬＧＭＯＤを、シーン光に対応する信号に変換するものである。
この第２逆光電変換手段２０は、逆光電変換手段１０（図２）と同じものである。すなわち、第２逆光電変換手段２０は、前記式（１）において、Ｅ′ＨＬＧをＥ′ＨＬＧＭＯＤ、ＥＨＬＧをＥＨＬＧＭＯＤにそれぞれ置き換えた式によって変換を行う。この第２逆光電変換手段２０の処理は、図６に示したダイナミックレンジ変換手段２のＯＥＴＦ−１ ＨＬＧの処理に相当する。
第２逆光電変換手段２０は、変換した信号ＥＨＬＧＭＯＤ｛Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍ｝を、ゲイン調整手段２１に出力する。 The dynamic range conversion means 2 includes a second inverse photoelectric conversion means 20, a gain adjusting means 21, and a second photoelectric conversion means 22.
The second inverse photoelectric conversion means 20 converts the converted video signal E'HLGMOD of the HLG system whose color reproducibility is corrected by the video signal conversion device 1 into a signal corresponding to the scene light.
The second reverse photoelectric conversion means 20 is the same as the reverse photoelectric conversion means 10 (FIG. 2). That is, the second inverse photoelectric conversion unit 20 performs in the formula (1), E 'HLG the E' HLGMOD, the conversion by each replaced with Equation E HLG to E HLGMOD. The processing of the second inverse photoelectric conversion means 20 corresponds to the processing of OETF-1 HLG of the dynamic range conversion means 2 shown in FIG.
The second inverse photoelectric conversion means 20 outputs the converted signal E HLGMOD {R m , G m , B m } to the gain adjusting means 21.

ゲイン調整手段２１は、変換した信号ＥＨＬＧＭＯＤを、着目する被写体がＳＤＲの映像信号のダイナミックレンジで適切な色、明るさで表現可能な信号レベルにゲイン調整するものである。
このゲイン調整手段２１は、外部から設定されるゲイン係数に応じてゲイン調整を行う。すなわち、ゲイン調整手段２１は、以下の式（６）によって、信号ＥＨＬＧＭＯＤの色信号｛Ｒｍ，Ｇｍ，Ｂｍ｝のそれぞれにゲイン係数ｇを乗算することで、ゲイン調整した信号ＥＳＤＲ｛ＲＳＤＲ，ＧＳＤＲ，ＢＳＤＲ｝を生成する。 The gain adjusting means 21 gain-adjusts the converted signal E HLGMOD to a signal level that can be expressed by an appropriate color and brightness in the dynamic range of the video signal of the SDR of interest.
The gain adjusting means 21 adjusts the gain according to a gain coefficient set from the outside. That is, the gain adjusting means 21, by the following equation (6), that the color signal of the signal E HLGMOD {R m, G m , B m} to each of the multiplying the gain coefficient g, the gain adjustment signal E SDR Generate { RSDR , GSDR , BSDR }.

Figure 0006860415
Figure 0006860415

このゲイン調整手段２１は、ゲイン調整した信号ＥＳＤＲ｛ＲＳＤＲ，ＧＳＤＲ，ＢＳＤＲ｝を第２光電変換手段２２に出力する。 The gain adjusting means 21 outputs the gain-adjusted signal E SDR { RSDR , G SDR , B SDR } to the second photoelectric conversion means 22.

第２光電変換手段２２は、ゲイン調整手段２１でゲイン調整された映像信号を、ＳＤＲ方式の映像信号に変換するものである。
なお、この第２光電変換手段２２には、ＩＴＵ−Ｒの勧告ＢＴ．２０２０に記載の光−電気伝達関数を用いればよい。
具体的には、第２光電変換手段２２は、以下の式（７）により、信号ＥＳＤＲを映像信号Ｅ′ＳＤＲに変換する。 The second photoelectric conversion means 22 converts the gain-adjusted video signal of the gain adjusting means 21 into an SDR-type video signal.
The second photoelectric conversion means 22 is equipped with the recommendation BT of ITU-R. The light-electrical transfer function described in 2020 may be used.
Specifically, the second photoelectric converting means 22, the following equation (7), converts the signal E SDR to the video signal E 'SDR.

Figure 0006860415
Figure 0006860415

ここで、ＲＧＢの各ビット数が１０ビットの場合、α＝１．０９９、β＝０．０１８であり、ＲＧＢの各ビット数が１２ビットの場合、α＝１．０９９３、β＝０．０１８１である。
この信号ＥＳＤＲは画素ごとにＲＧＢの色信号｛ＲＳＤＲ，ＧＳＤＲ，ＢＳＤＲ｝で構成され、第２光電変換手段２２は、それぞれの色信号ごとに前記式（６）を演算し、色信号｛Ｒ′ＳＤＲ，Ｇ′ＳＤＲ，Ｂ′ＳＤＲ｝で構成されるＳＤＲの映像信号Ｅ′ＳＤＲを生成する。 Here, when each number of bits of RGB is 10 bits, α = 1.099 and β = 0.018, and when each number of bits of RGB is 12 bits, α = 1.0993 and β = 0.0181. Is.
This signal E SDR is composed of RGB color signals { RSDR , GSDR , BSDR } for each pixel, and the second photoelectric conversion means 22 calculates the above equation (6) for each color signal and colors. signal {R 'SDR, G' SDR , B generates a SDR 'SDR} video signal E consists SDR in'.

なお、第２光電変換手段２２の変換関数に、一般的なＳＤＲ用の撮像装置と同様に、映像の高輝度部分を圧縮する「ニー（ＫＮＥＥ）」を与える特性を含めてもよい。 The conversion function of the second photoelectric conversion means 22 may include a characteristic of giving a “knee” that compresses a high-luminance portion of the image, as in the case of a general imaging device for SDR.

以上説明したようにダイナミックレンジ変換装置１００を構成することで、ダイナミックレンジ変換装置１００は、ＨＬＧ方式のＨＤＲの映像をＳＤＲの映像に変換することができる。このダイナミックレンジ変換装置１００で変換した映像をＳＤＲの表示装置で表示した場合と、元のＨＤＲの映像をＨＤＲ（ＨＬＧ方式）の表示装置で表示した場合とで、色再現性の差を小さくすることができる。
このダイナミックレンジ変換装置１００は、コンピュータを、前記した各手段として機能させるためのプログラム（ダイナミックレンジ変換プログラム）により動作させることができる。 By configuring the dynamic range conversion device 100 as described above, the dynamic range conversion device 100 can convert the HDR image of the HLG system into the SDR image. The difference in color reproducibility is reduced between the case where the image converted by the dynamic range conversion device 100 is displayed on the SDR display device and the case where the original HDR image is displayed on the HDR (HLG method) display device. be able to.
The dynamic range conversion device 100 can be operated by a program (dynamic range conversion program) for operating the computer as each of the above-mentioned means.

なお、ダイナミックレンジ変換装置１００の動作は、図３で説明した映像信号変換装置１の動作後に、第２逆光電変換手段２０による変換、ゲイン調整手段２１によるゲイン調整、第２光電変換手段２２による変換を行えばよく、詳細な動作の説明は省略する。 The operation of the dynamic range conversion device 100 is performed by the conversion by the second inverse photoelectric conversion means 20, the gain adjustment by the gain adjusting means 21, and the second photoelectric conversion means 22 after the operation of the video signal conversion device 1 described with reference to FIG. The conversion may be performed, and detailed description of the operation will be omitted.

以上、本発明の第２実施形態に係るダイナミックレンジ変換装置１００について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
例えば、ダイナミックレンジ変換装置１００の映像信号変換装置１を、図４で説明した映像信号変換装置１Ｂに置き換えて構成してもよい。 Although the dynamic range conversion device 100 according to the second embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment.
For example, the video signal conversion device 1 of the dynamic range conversion device 100 may be replaced with the video signal conversion device 1B described with reference to FIG.

また、ここでは、ダイナミックレンジ変換装置１００は、映像信号変換装置１とダイナミックレンジ変換手段２とで構成した。しかし、図８に示すように、ダイナミックレンジ変換装置１００から、相互に逆変換の処理を行う、映像信号変換装置１の光電変換手段１３とダイナミックレンジ変換手段２の第２逆光電変換手段２０とを省いて、ダイナミックレンジ変換装置１００Ｂとして構成してもよい。 Further, here, the dynamic range conversion device 100 is composed of the video signal conversion device 1 and the dynamic range conversion means 2. However, as shown in FIG. 8, from the dynamic range conversion device 100, the photoelectric conversion means 13 of the video signal conversion device 1 and the second inverse photoelectric conversion means 20 of the dynamic range conversion means 2 that mutually perform inverse conversion processing. May be omitted and configured as the dynamic range conversion device 100B.

１，１Ｂ 映像信号変換装置
１０ 逆光電変換手段
１１ 色成分別システムガンマ手段
１２ 輝度成分逆システムガンマ手段
１３ 光電変換手段
１４ ルックアップテーブル記憶手段
１５ 色変換手段
１００，１００Ｂ ダイナミックレンジ変換装置
２ ダイナミックレンジ変換手段
２０ 第２逆光電変換手段
２１ ゲイン調整手段
２２ 第２光電変換手段
５ ＨＤＲ用撮像装置
６ ＨＤＲ用表示装置 1,1B video signal converter 10 Inverse photoelectric conversion means 11 Inverse photoelectric conversion means 11 System gamma means for each color component 12 Luminance component inverse system gamma means 13 Photoelectric conversion means 14 Lookup table storage means 15 Color conversion means 100, 100B Dynamic range conversion device 2 Dynamic range Conversion means 20 Second inverse photoelectric conversion means 21 Gain adjusting means 22 Second photoelectric conversion means 5 HDR imaging device 6 HDR display device

Claims (6)

ＨＬＧ方式の映像信号の色再現性を補正する映像信号変換装置であって、
前記ＨＬＧ方式の光−電気伝達関数の逆関数により、前記ＨＬＧ方式の映像信号をシーン光に対応する信号に変換する逆光電変換手段と、
この逆光電変換手段で変換された信号のＲＧＢの各色成分にシステムガンマを適用する色成分別システムガンマ手段と、
前記ＨＬＧ方式の光−光伝達関数の逆関数により、前記色成分別システムガンマ手段で色成分別にシステムガンマが適用された信号に対して、輝度成分に対するシステムガンマの逆特性を適用する輝度成分逆システムガンマ手段と、
前記光−電気伝達関数により、前記輝度成分逆システムガンマ手段で変換された信号からＨＬＧ方式の映像信号を生成する光電変換手段と、
を備えることを特徴とする映像信号変換装置。 A video signal converter that corrects the color reproducibility of HLG video signals.
An inverse photoelectric conversion means for converting the HLG-type video signal into a signal corresponding to the scene light by the inverse function of the HLG-type light-electric transfer function.
A system gamma means for each color component that applies system gamma to each RGB color component of the signal converted by this inverse photoelectric conversion means, and a system gamma means for each color component.
Luminance component inverse that applies the inverse characteristic of the system gamma to the luminance component to the signal to which the system gamma is applied for each color component by the system gamma means for each color component by the inverse function of the light-light transfer function of the HLG method. System gamma means and
A photoelectric conversion means for generating an HLG-type video signal from a signal converted by the luminance component inverse system gamma means by the light-electrical transfer function, and
A video signal conversion device characterized by comprising. ＨＬＧ方式の映像信号の色再現性を補正する映像信号変換装置であって、
前記ＨＬＧ方式の光−電気伝達関数の逆関数により、前記ＨＬＧ方式の映像信号をシーン光に対応する信号に変換し、逆光電変換された信号のＲＧＢの各色成分にシステムガンマを適用した後、前記ＨＬＧ方式の光−光伝達関数の逆関数による輝度成分に対するシステムガンマの逆特性と前記光−電気伝達関数による光電変換とを行うことで変換したＲＧＢ値と変換前のＲＧＢ値とを対応付けたルックアップテーブルを予め記憶するルックアップテーブル記憶手段と、
前記ルックアップテーブルを参照して、入力された前記ＨＬＧ方式の映像信号を変換する色変換手段と、
を備えることを特徴とする映像信号変換装置。 A video signal converter that corrects the color reproducibility of HLG video signals.
The HLG system video signal is converted into a signal corresponding to the scene light by the inverse function of the HLG system light-electric transmission function, and system gamma is applied to each RGB color component of the inverse photoelectric conversion signal. The RGB value converted by performing the inverse characteristic of the system gamma with respect to the brightness component by the inverse function of the light-light transfer function of the HLG method and the photoelectric conversion by the light-electric transfer function is associated with the RGB value before conversion. Lookup table storage means to store the lookup table in advance,
With reference to the look-up table, a color conversion means for converting the input HLG system video signal, and
A video signal conversion device characterized by comprising. コンピュータを、請求項１または請求項２に記載の映像信号変換装置として機能させるための映像信号変換プログラム。 A video signal conversion program for causing a computer to function as the video signal conversion device according to claim 1 or 2. ＨＬＧ方式のＨＤＲの映像信号をＳＤＲの映像信号に変換するダイナミックレンジ変換装置であって、
請求項１または請求項２に記載の映像信号変換装置と、
この映像信号変換装置で変換されたＨＤＲの映像信号を前記ＳＤＲの映像信号に変換するダイナミックレンジ変換手段と、を備え、
前記ダイナミックレンジ変換手段は、
前記ＨＬＧ方式の光−電気伝達関数の逆関数により、前記映像信号変換装置で変換されたＨＤＲの映像信号をシーン光に対応する信号に変換する第２逆光電変換手段と、
この第２逆光電変換手段で変換された信号に対して、ゲイン調整を行うゲイン調整手段と、
このゲイン調整手段でゲイン調整された信号に対して、ＳＤＲ方式の光−電気伝達関数による光電変換を行う第２光電変換手段と、
を備えることを特徴とするダイナミックレンジ変換装置。 A dynamic range converter that converts an HLG HDR video signal into an SDR video signal.
The video signal conversion device according to claim 1 or 2,
A dynamic range conversion means for converting an HDR video signal converted by this video signal conversion device into the SDR video signal is provided.
The dynamic range conversion means
A second inverse photoelectric conversion means that converts the HDR video signal converted by the video signal converter into a signal corresponding to the scene light by the inverse function of the optical-electrical transfer function of the HLG method.
A gain adjusting means for adjusting the gain of the signal converted by the second inverse photoelectric conversion means, and a gain adjusting means.
A second photoelectric conversion means that performs photoelectric conversion by an SDR type optical-electric transfer function on a signal whose gain is adjusted by this gain adjusting means, and
A dynamic range converter characterized by being equipped with. ＨＬＧ方式のＨＤＲの映像信号をＳＤＲの映像信号に変換するダイナミックレンジ変換装置であって、
前記ＨＬＧ方式の光−電気伝達関数の逆関数により、前記ＨＤＲの映像信号をシーン光に対応する信号に変換する逆光電変換手段と、
この逆光電変換手段で変換された信号のＲＧＢの各色成分にシステムガンマを適用する色成分別システムガンマ手段と、
前記ＨＬＧ方式の光−光伝達関数の逆関数により、前記色成分別システムガンマ手段で色成分別にシステムガンマを適用された信号に対して、輝度成分に対するシステムガンマの逆特性を適用する輝度成分逆システムガンマ手段と、
この輝度成分逆システムガンマ手段で変換された信号に対して、ゲイン調整を行うゲイン調整手段と、
このゲイン調整手段でゲイン調整された映像信号に対して、ＳＤＲ方式の光−電気伝達関数により光電変換を行う第２光電変換手段と、
を備えることを特徴とするダイナミックレンジ変換装置。 A dynamic range converter that converts an HLG HDR video signal into an SDR video signal.
An inverse photoelectric conversion means that converts the HDR video signal into a signal corresponding to the scene light by the inverse function of the optical-electrical transfer function of the HLG method.
A system gamma means for each color component that applies system gamma to each RGB color component of the signal converted by this inverse photoelectric conversion means, and a system gamma means for each color component.
Luminance component inverse that applies the inverse characteristic of the system gamma to the luminance component to the signal to which the system gamma is applied for each color component by the system gamma means for each color component by the inverse function of the light-optical transfer function of the HLG method. System gamma means and
A gain adjusting means for adjusting the gain of the signal converted by the luminance component inverse system gamma means, and a gain adjusting means.
A second photoelectric conversion means that performs photoelectric conversion by an SDR type optical-electric transfer function on a video signal whose gain has been adjusted by this gain adjusting means, and
A dynamic range converter characterized by being equipped with. コンピュータを、請求項４または請求項５に記載のダイナミックレンジ変換装置として機能させるためのダイナミックレンジ変換プログラム。 A dynamic range conversion program for operating a computer as the dynamic range conversion device according to claim 4 or 5.
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