JP6978634B1 - パワー制限ディスプレイにおけるハイダイナミックレンジ画像のディスプレイマッピング - Google Patents
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Abstract
パワー制限を有するターゲットディスプレイにおいて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへ画像をマッピングするための、方法およびシステムを記載する。第１のダイナミックレンジにおける入力画像と、入力メタデータ（Ｓｍｉｎ、Ｓｍｉｄ、Ｓｍａｘ）と、ターゲットディスプレイのパワー独立な輝度特性（Ｔｍｉｎ、リファレンスＴｍａｘ）と、ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数（ＡＰＬ関数はターゲットディスプレイにおける平均画像レベル（ＡＰＬ）入力の関数としてのターゲットディスプレイの出力輝度を決定する）とを与えられると、プロセッサは、第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへ当該画像をマッピングする際にトーンマッピング関数のアンカーポイントがターゲットディスプレイのＡＰＬ関数に従って調整されるように、ターゲットディスプレイの最大輝度レベルの適応的な出力（Ｔｍａｘ）を生成する。
Description
関連出願への相互参照
本願は、ともに２０１８年９月１７日付けで出願された米国仮出願第６２／７３２，１２３号および欧州特許出願第１８１９４８５８．９号に基づく優先権を主張するものであり、各出願の開示内容を全て本願に援用する。
本願は、ともに２０１８年９月１７日付けで出願された米国仮出願第６２／７３２，１２３号および欧州特許出願第１８１９４８５８．９号に基づく優先権を主張するものであり、各出願の開示内容を全て本願に援用する。
技術
本発明は、広く画像に関する。より詳細には、本発明のある実施形態は、パワー制限ディスプレイ（ｐｏｗｅｒ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙｓ）における、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）画像および映像信号についての第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへのディスプレイマッピングに関する。
本発明は、広く画像に関する。より詳細には、本発明のある実施形態は、パワー制限ディスプレイ（ｐｏｗｅｒ−ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｄｉｓｐｌａｙｓ）における、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）画像および映像信号についての第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへのディスプレイマッピングに関する。
背景
本明細書において、用語「ダイナミックレンジ」（ＤＲ）は、人間の視覚システム（ＨＶＳ）が画像においてある範囲の強度（または明るさ：ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）（例えば、輝度、ルマ）（例えば、最暗のグレー（黒）から最明の白（ハイライト）まで）を知覚する能力に関連し得る。この意味では、ＤＲはシーン−リファード（ｓｃｅｎｅ−ｒｅｆｅｒｒｅｄ）の強度に関する。ＤＲはまた、ディスプレイデバイスが特定の幅を有する強度範囲を妥当にまたは近似的に描画する能力にも関連し得る。この意味では、ＤＲは、ディスプレイ−リファード（ｄｉｓｐｌａｙ−ｒｅｆｅｒｒｅｄ）の強度に関する。本明細書中の任意の箇所において、ある特定の意味が特に明示的に指定されている場合を除いて、この用語はどちらの意味としても（例えば、区別なく）使用できるものとする。
本明細書において、用語「ダイナミックレンジ」（ＤＲ）は、人間の視覚システム（ＨＶＳ）が画像においてある範囲の強度（または明るさ：ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）（例えば、輝度、ルマ）（例えば、最暗のグレー（黒）から最明の白（ハイライト）まで）を知覚する能力に関連し得る。この意味では、ＤＲはシーン−リファード（ｓｃｅｎｅ−ｒｅｆｅｒｒｅｄ）の強度に関する。ＤＲはまた、ディスプレイデバイスが特定の幅を有する強度範囲を妥当にまたは近似的に描画する能力にも関連し得る。この意味では、ＤＲは、ディスプレイ−リファード（ｄｉｓｐｌａｙ−ｒｅｆｅｒｒｅｄ）の強度に関する。本明細書中の任意の箇所において、ある特定の意味が特に明示的に指定されている場合を除いて、この用語はどちらの意味としても（例えば、区別なく）使用できるものとする。
本明細書において、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）という用語は、人間の視覚システム（ＨＶＳ）において１４〜１５桁にわたるＤＲ幅に関する。実際において、人間が広範囲の強度範囲を同時に知覚し得るＤＲは、ＨＤＲに対して幾分端折られ得る。
実際において、画像は１つ以上の色成分（例えばルマＹおよびクロマＣｂおよびＣｒ）を有しており、各色成分は、画素あたりｎビットの精度（例えばｎ＝８）で表される。線形輝度符号化（ｌｉｎｅａｒ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｃｏｄｉｎｇ）を用いた場合、ｎ≦８の画像（例えばカラー２４ビットＪＰＥＧ画像）はスタンダードダイナミックレンジとされ、ｎ＞８の画像はエンハンストダイナミックレンジの画像とされる。ＨＤＲ画像はまた、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｌｉｇｈｔ ａｎｄ Ｍａｇｉｃが開発したＯｐｅｎＥＸＲファイルフォーマットなどの高精度の（例えば１６ビット）浮動小数点フォーマットを用いて、格納および配信され得る。
本明細書において、「メタデータ」の語は、符号化ビットストリームの一部として送信され、デコーダが復号化画像を描画することを助ける、任意の補助的情報に関する。そのようなメタデータは、本明細書において記載されるような、色空間または色域情報、リファレンスディスプレイパラメータ、および補助的な信号パラメータなどを含むが、これらに限定されない。
ほとんどのコンシューマー用デスクトップディスプレイは現在、２００〜３００ｃｄ／ｍ２またはニトの輝度をサポートしている。ほとんどのコンシューマー用ＨＤＴＶは３００〜５００ニトの範囲であるが、新しいモデルは１０００ニト（ｃｄ／ｍ２）に達する。このような従来のディスプレイはしたがって、ＨＤＲに対し、より低いダイナミックレンジ（ＬＤＲ）（またはスタンダードダイナミックレンジ（ＳＤＲ）とも呼ばれる）の典型例となる。キャプチャ機器（例えばカメラ）およびＨＤＲディスプレイ（例えばＤｏｌｂｙ ＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓのＰＲＭ−４２００プロフェッショナルリファレンスモニター）両方の進化によって、ＨＤＲコンテンツの普及率が高まるにつれ、ＨＤＲコンテンツはカラーグレーディングされてより高いダイナミックレンジ（例えば１，０００ニトから５，０００ニト以上）をサポートするＨＤＲディスプレイ上に表示されることがある。一般に、限定はしないが、本開示の方法は任意のダイナミックレンジに関する。
従来の画像パイプラインにおいて、キャプチャされた画像は、非線形の光学−電気関数（ｏｐｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）（ＯＥＴＦ）を用いて量子化される。この関数は、線形のシーン光（ｓｃｅｎｅ ｌｉｇｈｔ）を非線形の映像信号（例えば、ガンマ符号化されたＲＧＢまたはＹＣｂＣｒ）に変換する。その後、受信器において、ディスプレイに表示される前に、当該信号は、映像信号値を出力スクリーン明度（ｓｃｒｅｅｎ ｃｏｌｏｒ ｖａｌｕｅｓ）に変換する電気−光学伝達関数（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）（ＥＯＴＦ）によって処理される。このような非線形関数は、ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．ＢＴ．７０９やＢＴ．２０２０に記載された従来の「ガンマ」曲線、ＳＭＰＴＥ ＳＴ ２０８４に記載の「ＰＱ」（知覚的量子化）（ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）曲線、およびＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｃ．ＢＴ．２１００に記載の「ハイブリッドログガンマ」または「ＨＬＧ」曲線を含む。
ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）コンテンツ制作は、この技術によって旧来のフォーマットよりもリアルで真に迫った画像が得られるため、現在普及しつつある。しかし、何億ものコンシューマー用テレビディスプレイを含む多くのディスプレイシステムには、ＨＤＲ画像を再現する能力が無い。市場全体を満足させるために用いられている一つのアプローチは、一方はＨＤＲ画像を使用し、もう一方はＳＤＲ（スタンダードダイナミックレンジ）画像を使用する、２つのバージョンの新しい映像コンテンツを作成することである。しかしこのためには、コンテンツ制作者が当該映像コンテンツを複数のフォーマットで作成することが必要であり、かつ、自分の特定のディスプレイにはいずれのフォーマットを購入すべきかを消費者が知っていることが必要とされ得る。潜在的により優れたアプローチとしては、リファレンスＨＤＲディスプレイにおいて１バージョンのコンテンツを作成し、画像データ変換システム（例えばセットトップボックス機能の一部としての）を用いて、このＨＤＲコンテンツをＨＤＲまたはＳＤＲコンテンツへ自動的に下方変換（ｄｏｗｎ−ｃｏｎｖｅｒｔ）することにより、リファレンスディスプレイとは異なるダイナミックレンジを有したディスプレイとの互換性を得ることである。既存のディスプレイ方式、特にパワー制限ディスプレイに関する方式を改良するために、本発明者らの理解によると、画像を第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジの画像へマッピングする改良技術が構築される。
本節に記載されている手法は、探求し得る手法ではあるが、必ずしもこれまでに着想または探求されてきた手法ではない。従って、別途示唆のない限り、本節に記載された手法のいずれも、本節に記載されているという理由だけで従来技術としての適格性を有すると考えるべきではない。同様に、別途示唆のない限り、１以上の手法に関して特定される問題が、本節に基づいて、いずれかの先行技術において認識されたことがあると考えるべきではない。
図面の簡単な説明
同様の部材に同様の参照符号を付した添付図面の各図において、本発明のある実施形態を限定する事なく例示する。
同様の部材に同様の参照符号を付した添付図面の各図において、本発明のある実施形態を限定する事なく例示する。
実施形態例の説明
パワー制限ディスプレイにおいてハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）画像を第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングする方法を、本明細書に記載する。以下の説明においては、便宜上、本発明を完全に理解できるように、多数の詳細事項を説明する。ただし、これらの詳細事項が無くても本発明を実施可能であることは明白であろう。他方、本発明の説明を不必要に煩雑にしたり、不明瞭にしたり、難読化したりしないように、周知の構造およびデバイスの細かな詳細までは説明しない。
パワー制限ディスプレイにおいてハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）画像を第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングする方法を、本明細書に記載する。以下の説明においては、便宜上、本発明を完全に理解できるように、多数の詳細事項を説明する。ただし、これらの詳細事項が無くても本発明を実施可能であることは明白であろう。他方、本発明の説明を不必要に煩雑にしたり、不明瞭にしたり、難読化したりしないように、周知の構造およびデバイスの細かな詳細までは説明しない。
概要
本明細書に記載の実施形態例は、画像を、あるダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジの画像へマッピングするための方法に関する。第１の実施形態において、装置は、ターゲットディスプレイにて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングされる入力画像の入力メタデータと、ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数（ＡＰＬ関数はターゲットディスプレイにおける平均画像レベル（ＡＰＬ）入力の関数としてのターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する）と、ターゲットディスプレイの最小輝度レベル（Ｔｍｉｎ）と、ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベル（Ｔｍａｘ＿ｒｅｆ）とを受信する。本装置は、ターゲットディスプレイの最小輝度レベルと、ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベルと、入力メタデータとに基づき（すなわち、ＡＰＬ関数を無視することにより）、ターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルを決定する。本装置はまた、入力メタデータと、ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数とに基づき、ターゲットディスプレイの輝度値対最大輝度候補値（Ｔｍａｘ＿ｃ）関数（ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｃ））を決定する。ここで輝度対Ｔｍａｘ＿ｃ関数は、トーンマッピングアルゴリズムにおける最大輝度レベル候補入力の関数としての、ターゲットディスプレイにおける出力中間輝度を決定する。ターゲットディスプレイの適応的な最大輝度レベル（Ｔｍａｘ＿ｏ）に基づくアンカーポイントを有するトーンマッピング曲線に対し、本装置は、ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｃ）の出力がターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルに対してより近くなるときの最大輝度候補の値に基づき、Ｔｍａｘ＿ｏを決定する。
本明細書に記載の実施形態例は、画像を、あるダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジの画像へマッピングするための方法に関する。第１の実施形態において、装置は、ターゲットディスプレイにて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングされる入力画像の入力メタデータと、ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数（ＡＰＬ関数はターゲットディスプレイにおける平均画像レベル（ＡＰＬ）入力の関数としてのターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する）と、ターゲットディスプレイの最小輝度レベル（Ｔｍｉｎ）と、ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベル（Ｔｍａｘ＿ｒｅｆ）とを受信する。本装置は、ターゲットディスプレイの最小輝度レベルと、ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベルと、入力メタデータとに基づき（すなわち、ＡＰＬ関数を無視することにより）、ターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルを決定する。本装置はまた、入力メタデータと、ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数とに基づき、ターゲットディスプレイの輝度値対最大輝度候補値（Ｔｍａｘ＿ｃ）関数（ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｃ））を決定する。ここで輝度対Ｔｍａｘ＿ｃ関数は、トーンマッピングアルゴリズムにおける最大輝度レベル候補入力の関数としての、ターゲットディスプレイにおける出力中間輝度を決定する。ターゲットディスプレイの適応的な最大輝度レベル（Ｔｍａｘ＿ｏ）に基づくアンカーポイントを有するトーンマッピング曲線に対し、本装置は、ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｃ）の出力がターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルに対してより近くなるときの最大輝度候補の値に基づき、Ｔｍａｘ＿ｏを決定する。
第２の実施形態において、装置は、ターゲットディスプレイにて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングされる入力画像の入力メタデータと、ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数（ＡＰＬ関数はターゲットディスプレイにおける平均画像レベル（ＡＰＬ）入力の関数としてのターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する）と、ターゲットディスプレイの最小輝度レベルと、ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベル（Ｔｍａｘ＿ｒｅｆ）とを受信する。本装置は、ターゲットディスプレイの最小輝度レベルと、ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベルと、入力メタデータとに基づき、ターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルを決定する。本装置はまた、入力メタデータと、ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数とに基づき、ターゲットディスプレイの輝度値対Ｐ候補値関数（ｆＰ（Ｐ＿ｃ））を決定する。ここでｆＰ（Ｐ＿ｃ）関数は、パワーファクタ（ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ）候補（Ｐ＿ｃ）の関数としてのターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する。本装置は、ｆＰ（Ｐ＿ｃ）関数の出力がターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルに対してより近くなるときのパワーファクタ候補の値に基づき、ターゲットディスプレイのトーンマッピング関数の出力パワーファクタを決定する。その後、この出力パワーファクタを、ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数を考慮に入れずに設計されたトーンマッピング曲線に適用することにより、ターゲットディスプレイのパワー制限特性に従ってトーンマッピング曲線を適応化する。
ダイナミックレンジ変換
ＨＤＲ信号の映像符号化
図１は、従来の映像供給パイプライン（１００）のプロセス例を示しており、映像のキャプチャから映像コンテンツの表示までの、様々な段を示している。画像生成ブロック（１０５）を用い、映像フレームのシーケンス（１０２）をキャプチャまたは生成する。映像フレームは、デジタル的にキャプチャされるか（例えばデジタルカメラにより）またはコンピュータによって生成（例えばコンピュータアニメーションを用いて）されることにより、映像データ（１０７）が得られる。あるいは映像フレーム（１０２）は、銀塩カメラによってフィルム上に取得されてもよい。フィルムがデジタルフォーマットに変換されることによって、映像データ（１０７）が得られる。プロダクションフェーズ（１１０）において、映像データ（１０７）は編集され、映像プロダクションストリーム（１１２）を得る。
ＨＤＲ信号の映像符号化
図１は、従来の映像供給パイプライン（１００）のプロセス例を示しており、映像のキャプチャから映像コンテンツの表示までの、様々な段を示している。画像生成ブロック（１０５）を用い、映像フレームのシーケンス（１０２）をキャプチャまたは生成する。映像フレームは、デジタル的にキャプチャされるか（例えばデジタルカメラにより）またはコンピュータによって生成（例えばコンピュータアニメーションを用いて）されることにより、映像データ（１０７）が得られる。あるいは映像フレーム（１０２）は、銀塩カメラによってフィルム上に取得されてもよい。フィルムがデジタルフォーマットに変換されることによって、映像データ（１０７）が得られる。プロダクションフェーズ（１１０）において、映像データ（１０７）は編集され、映像プロダクションストリーム（１１２）を得る。
プロダクションストリーム（１１２）の映像データは次に、ブロック（１１５）のプロセッサに与えられて、ポストプロダクション編集を受ける。ブロック（１１５）ポストプロダクション編集は、画像の特定の領域の色または明るさを調節または変更することにより、映像制作者の制作意図にしたがってその画像が特定の見え方をするようにしたり、画質を上げたりすることを含み得る。これは、「カラータイミング」あるいは「カラーグレーディング」と呼ばれることがある。ブロック（１１５）において、その他の編集（例えば、シーン選択およびシーケンシング、画像クロッピング、コンピュータ生成された視覚的特殊効果の追加など）を行うことにより、プロダクションの、配信用の最終バージョン（１１７）を作成してもよい。ポストプロダクション編集（１１５）において、映像イメージは、リファレンスディスプレイ（１２５）上で視聴される。
ポストプロダクション（１１５）の後、最終プロダクションとしての映像データ（１１７）は、下流のテレビ受像機、セットトップボックス、映画館などの復号化・再生機器まで供給されるために、符号化ブロック（１２０）に供給されてもよい。いくつかの実施形態において、符号化ブロック（１２０）は、符号化されたビットストリーム（１２２）を生成するための、ＡＴＳＣ、ＤＶＢ、ＤＶＤ、ブルーレイおよびその他の供給フォーマットに規定されるような音声および映像エンコーダを有していてもよい。受信機において、符号化されたビットストリーム（１２２）は、復号化ユニット（１３０）により復号化されることにより、信号（１１７）と同一またはこれに近い近似を表す、復号化された信号（１３２）を生成し得る。受信機は、リファレンスディスプレイ（１２５）と全く異なる特性を有し得るターゲットディスプレイ（１４０）に取り付けられていてもよい。その場合、ディスプレイマネジメントブロック（１３５）を用いてディスプレイマッピング化信号（１３７）を生成することで、復号化された信号（１３２）のダイナミックレンジを、ターゲットディスプレイ（１４０）の特性にマッピングしてもよい。
シグモイドマッピングを用いる画像変換
その開示内容が全て本願に援用される、Ａ．ＢａｌｌｅｓｔａｄおよびＡ．Ｋｏｓｔｉｎによる米国特許第８，５９３，４８０号「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｉｍａｇｅ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ」（本明細書中で‘４８０特許と呼ぶ）において、発明者らは、ミッドトーンの自由パラメータと３つのアンカーポイントとを用いて一意に決定されることが可能なパラメータ化シグモイド関数を使用する、画像変換マッピングを提案した。このような関数の一例を、図２に示す。
その開示内容が全て本願に援用される、Ａ．ＢａｌｌｅｓｔａｄおよびＡ．Ｋｏｓｔｉｎによる米国特許第８，５９３，４８０号「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｉｍａｇｅ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ」（本明細書中で‘４８０特許と呼ぶ）において、発明者らは、ミッドトーンの自由パラメータと３つのアンカーポイントとを用いて一意に決定されることが可能なパラメータ化シグモイド関数を使用する、画像変換マッピングを提案した。このような関数の一例を、図２に示す。
図２に示すように、マッピング関数（２２０）は３つのアンカーポイント（２０５、２１０、２１５）、すなわち、黒色点（ｘ１，ｙ１）、ミッドトーン点（ｘ２，ｙ２）、および白色点（ｘ３，ｙ３）により規定される。本変換は、以下の特性を有する。
・ｘ１からｘ３までの値は、入力画像の構成画素を記述する可能性がある値の範囲を表す。これらの値は、特定の原色（Ｒ、Ｇ、もしくはＢ）の明度レベルであってもよいし、または、当該画素の全体的な輝度レベル（例えばＹＣｂＣｒ表現におけるＹ成分）であってもよい。典型的には、これらの値は、コンテンツを制作するために用いられるディスプレイがサポートする最暗（黒色点）および最明（白色点）のレベル（「マスタリングディスプレイ」（１２５）の限界点）に対応する。しかし、いくつかの実施形態において、リファレンスディスプレイの特性が未知の場合、これらの値は、入力画像における最小値および最大値（例えばＲ、Ｇ、またはＢ、輝度などの）を表してもよく、画像メタデータを介して受信されるか、または受信器において算出されることが可能である。
・ｙ１からｙ３までの値は、出力画像の構成画素を記述する可能性がある値の範囲を表す（再び、原色の明度レベルまたは全体的な輝度レベルのいずれか）。典型的には、これらの値は、目当ての出力ディスプレイがサポートする最暗（黒色点）および最明（白色点）のレベル（「ターゲットディスプレイ」（１４０）の限界点）に対応する。
・値ｘ１を有する任意の入力画素は、値ｙ１を有する出力画素へマッピングされるように制約され、値ｘ３を有する任意の入力画素は、値ｙ３を有する出力画素へマッピングされるように制約される。
・ｘ２およびｙ２の値は、画像のある「ミッドレンジ」（平均またはミッドトーンレベルの）要素のためのアンカーポイントとして用いられる、入力から出力への特定のマッピングを表す。例えば、このミッドレンジは、算術平均（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｍｅａｎ ｏｒ ａｖｅｒａｇｅ）を表してもよいし、幾何平均を表してもよいし、または関心のある何らかの他の値（例えば皮膚の色）を表してもよい。ｘ２およびｙ２の具体的な選択に際しては幅広い範囲が可能であり、‘４８０特許は、これらのパラメータをどのように選択し得るかについて、いくつかの代替法を教示している。
・ｘ１からｘ３までの値は、入力画像の構成画素を記述する可能性がある値の範囲を表す。これらの値は、特定の原色（Ｒ、Ｇ、もしくはＢ）の明度レベルであってもよいし、または、当該画素の全体的な輝度レベル（例えばＹＣｂＣｒ表現におけるＹ成分）であってもよい。典型的には、これらの値は、コンテンツを制作するために用いられるディスプレイがサポートする最暗（黒色点）および最明（白色点）のレベル（「マスタリングディスプレイ」（１２５）の限界点）に対応する。しかし、いくつかの実施形態において、リファレンスディスプレイの特性が未知の場合、これらの値は、入力画像における最小値および最大値（例えばＲ、Ｇ、またはＢ、輝度などの）を表してもよく、画像メタデータを介して受信されるか、または受信器において算出されることが可能である。
・ｙ１からｙ３までの値は、出力画像の構成画素を記述する可能性がある値の範囲を表す（再び、原色の明度レベルまたは全体的な輝度レベルのいずれか）。典型的には、これらの値は、目当ての出力ディスプレイがサポートする最暗（黒色点）および最明（白色点）のレベル（「ターゲットディスプレイ」（１４０）の限界点）に対応する。
・値ｘ１を有する任意の入力画素は、値ｙ１を有する出力画素へマッピングされるように制約され、値ｘ３を有する任意の入力画素は、値ｙ３を有する出力画素へマッピングされるように制約される。
・ｘ２およびｙ２の値は、画像のある「ミッドレンジ」（平均またはミッドトーンレベルの）要素のためのアンカーポイントとして用いられる、入力から出力への特定のマッピングを表す。例えば、このミッドレンジは、算術平均（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｍｅａｎ ｏｒ ａｖｅｒａｇｅ）を表してもよいし、幾何平均を表してもよいし、または関心のある何らかの他の値（例えば皮膚の色）を表してもよい。ｘ２およびｙ２の具体的な選択に際しては幅広い範囲が可能であり、‘４８０特許は、これらのパラメータをどのように選択し得るかについて、いくつかの代替法を教示している。
これらの３つのアンカーポイントを選択し終えると、伝達関数（２２０）は、
として記述され得る。ここでＣ１、Ｃ１、およびＣ３は定数であり、ｘはカラーチャネルまたは輝度の入力値を表し、ｙはこれに対応する出力値を表し、ｎは、ミッドトーンのコントラストを調整するために使用される自由パラメータであって、一般性を失うことなく本明細書中では１に設定される（ｎ＝１）ものと考えられる。
‘４８０特許に記載のように、Ｃ１、Ｃ１、およびＣ３値は、
を解くことによって決定できる。
その開示内容が本願に援用される２０１８年２月１２日付け出願のＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０１７８３０号「Ｔｏｎｅ ｃｕｒｖｅ ｍａｐｐｉｎｇ ｆｏｒ ＨＤＲ ｉｍａｇｅｓ」に記載のように、図３は、第１のダイナミックレンジ［ｘ１，ｘ３］から第２のダイナミックレンジ［ｙ１，ｙ３］へ画像をマッピングする、トーンマッピング曲線の別の一例３００のグラフ表示である。ここで［ｘ１，ｘ３］は入力チャネル値であり、［ｙ１，ｙ３］は出力チャネル値である。トーンマッピング曲線３００は、（ｘ１，ｙ１）から（ｘ２，ｙ２）までのスプライン３１２と、（ｘ２，ｙ２）から（ｘ３，ｙ３）までのスプライン３２３とを有する。トーンマッピング曲線３００はまた、（ｘ１，ｙ１）よりも低い値における第１の線形セグメントＳ１と、（ｘ３，ｙ３）よりも大きい値における第２の線形セグメントＳ２とのうち、少なくとも１つを有し得る。最小ダイナミックレンジ値ｘ１は負でもよく、最大ダイナミックレンジ値ｘ３は１を超えてもよい。セグメントＳ１およびＳ２は非線形でもよく、本開示の範囲からは逸脱しない。スプライン３１２および３２３の各々は、３次などの任意の次数の、エルミート多項式などの多項式であり得る。
トーンマッピング曲線３００は、３つのアンカーポイント３０１、３０２、および３０３に交差し、これらの位置によってトーンマッピング曲線３００の形状が部分的に決定される。アンカーポイント３０１、３０２、および３０３は、それぞれの座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、および（ｘ３，ｙ３）に位置する。これらは、チャネル値ｘｉが入力輝度値であり、かつ、Ｔｍｉｎ、Ｔｍｉｄ、およびＴｍａｘがターゲットディスプレイ（例えば１４０）における最小、中間（または平均）、および最大の輝度値を表し得る場合には、黒色点（例えば、ｘｍｉｎ，Ｔｍｉｎ）、ミッドトーン値点（例えば、ｘｍｉｄ，Ｔｍｉｄ）、および白色点（例えば、ｘｍａｘ，Ｔｍａｘ）にそれぞれ対応する。
加えて、これらのスプラインセグメントの各々は、両端点における２つの傾きにより、さらに制約を受けることができる。従って、トーンマッピング曲線３００は、３つのアンカーポイント（３０１、３０２、および３０３）と、３つの傾き、すなわち、（ｘ１，ｙ１）における尾部の傾きと、（ｘ２，ｙ２）におけるミッドトーン部の傾きと、（ｘ３，ｙ３）における頭部の傾きとにより、制御される。
一例として、点（ｘ１，ｙ１）および（ｘ２，ｙ２）の間で決定され、（ｘ１，ｙ１）における傾きｍ１と（ｘ２，ｙ２）における傾きｍ２とを有するスプラインを考える。このとき、入力ｘに対し、この３次のエルミートスプラインについての伝達関数は、以下の等式（３）において規定され得る。ここで、
T=(x-x1)/(x2-x1)
である。
y=(2T3-3T2+1)y1+(T3-2T2+T)(x2-x1)m1+
+(-2T3+3T2)y2+(T3-T2)(x2-x1)m2. （３）
T=(x-x1)/(x2-x1)
である。
y=(2T3-3T2+1)y1+(T3-2T2+T)(x2-x1)m1+
+(-2T3+3T2)y2+(T3-T2)(x2-x1)m2. （３）
パワー制限ディスプレイ
入力信号の平均画像レベル（ＡＰＬ）が増加するに連れて、今日の市場におけるディスプレイの大半は薄暗くなっていく。これは殆どの場合、パワー制限または寿命の問題に起因している。多数の明るい画素が存在する場合、当該画像を表示するために必要とされるパワーの総量は増大するので、典型的には画像に亘っての平均輝度を低減することにより、画素群にパワーを分配しなければならない。従来のディスプレイマネジメントプロセス（１３５）において、典型的には、一定のターゲット最大輝度レベル（Ｔｍａｘ）が想定されている。このようなマッピングは、制作意図を正確には表現しないことがある。なぜならば、画像が過度に明るい場合、当該ディスプレイによってサポートされる実際のＴｍａｘ値はより低くなると言え、それゆえに、表示される画像はより暗くなるからである。本発明において、ＴＶのパワー制限特性をもまた考慮に入れることによってＴｍａｘを決定するための、新しい方法を提案する。提案される方式は、通常はパワー制限の無いリファレンスディスプレイ（１２５）において生成された画像によってキャプチャされる制作意図に、より忠実にマッチするピクチャを与える。
入力信号の平均画像レベル（ＡＰＬ）が増加するに連れて、今日の市場におけるディスプレイの大半は薄暗くなっていく。これは殆どの場合、パワー制限または寿命の問題に起因している。多数の明るい画素が存在する場合、当該画像を表示するために必要とされるパワーの総量は増大するので、典型的には画像に亘っての平均輝度を低減することにより、画素群にパワーを分配しなければならない。従来のディスプレイマネジメントプロセス（１３５）において、典型的には、一定のターゲット最大輝度レベル（Ｔｍａｘ）が想定されている。このようなマッピングは、制作意図を正確には表現しないことがある。なぜならば、画像が過度に明るい場合、当該ディスプレイによってサポートされる実際のＴｍａｘ値はより低くなると言え、それゆえに、表示される画像はより暗くなるからである。本発明において、ＴＶのパワー制限特性をもまた考慮に入れることによってＴｍａｘを決定するための、新しい方法を提案する。提案される方式は、通常はパワー制限の無いリファレンスディスプレイ（１２５）において生成された画像によってキャプチャされる制作意図に、より忠実にマッチするピクチャを与える。
平均画像レベル（ＡＰＬ）の関数としてのディスプレイ輝度
各ディスプレイモデルは、各自のパワー制限特性を有する。あるディスプレイのパワー制限特性を特徴付けるために、ＡＰＬ入力毎の当該ディスプレイの輝度を測定し得る。これは、画像全体が一つの符号値へ設定された、一組のテストパターンを用いて求められる。例えば、完全なる赤表示、緑表示、または青表示は、３３％ＡＰＬと考えられる。これらのテストパターンは、０〜１００％の範囲に在ることができる。ＡＰＬ百分率入力の関数としてのディスプレイ輝度（単位ニト）の測定値の一例を、図４に与える。
各ディスプレイモデルは、各自のパワー制限特性を有する。あるディスプレイのパワー制限特性を特徴付けるために、ＡＰＬ入力毎の当該ディスプレイの輝度を測定し得る。これは、画像全体が一つの符号値へ設定された、一組のテストパターンを用いて求められる。例えば、完全なる赤表示、緑表示、または青表示は、３３％ＡＰＬと考えられる。これらのテストパターンは、０〜１００％の範囲に在ることができる。ＡＰＬ百分率入力の関数としてのディスプレイ輝度（単位ニト）の測定値の一例を、図４に与える。
このようなプロットは、当該パネルの物理的特性を与えており、より正確なＴｍａｘの値を規定するために使用され得る。実際において、プロットデータは、ディスプレイ設定ファイル中に保存（他の典型的なパネル特性とともに）することが可能である。アプリケーション次第では、より優れた演算効率のために、Ｙ軸（例えば輝度）は、線形輝度の代わりにガンマ輝度またはＰＱ輝度値で表されてもよい。
適応的Ｔｍａｘ値の生成
図５は、ある実施形態による、適応的な出力Ｔｍａｘ値を生成するためのプロセスの一例を表している。ステップ５０５において、入力メタデータＳｍｉｎ、Ｓｍｉｄ、およびＳｍａｘと、ターゲットディスプレイ特性とにアクセスすることにより、本プロセスは開始される。ターゲットディスプレイ特性は、入力ＡＰＬの関数（例えば図４に示したＡＰＬ関数）としてのディスプレイの輝度と、パワー制限を想定しないＴｍｉｎおよびリファレンスＴｍａｘ値（Ｔｍｉｎ＿ｒｅｆおよびＴｍａｘ＿ｒｅｆと表記する）とを含み得る。本プロセスの目標は、Ｔｍａｘを設定するための最良値を特定することであり、これにより、入力データ（例えば１３２）をターゲットディスプレイ（１４０）へマッピングする際に制作意図が維持されるように、ディスプレイマネジメントマッピング関数（例えば２２０または３００）が導出されることになる。
図５は、ある実施形態による、適応的な出力Ｔｍａｘ値を生成するためのプロセスの一例を表している。ステップ５０５において、入力メタデータＳｍｉｎ、Ｓｍｉｄ、およびＳｍａｘと、ターゲットディスプレイ特性とにアクセスすることにより、本プロセスは開始される。ターゲットディスプレイ特性は、入力ＡＰＬの関数（例えば図４に示したＡＰＬ関数）としてのディスプレイの輝度と、パワー制限を想定しないＴｍｉｎおよびリファレンスＴｍａｘ値（Ｔｍｉｎ＿ｒｅｆおよびＴｍａｘ＿ｒｅｆと表記する）とを含み得る。本プロセスの目標は、Ｔｍａｘを設定するための最良値を特定することであり、これにより、入力データ（例えば１３２）をターゲットディスプレイ（１４０）へマッピングする際に制作意図が維持されるように、ディスプレイマネジメントマッピング関数（例えば２２０または３００）が導出されることになる。
ステップ５１０において、本プロセスにより、一組のＴｍａｘ候補値（Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ）と表記する）が選択される。例えば、限定はしないが、Ｔｍａｘ＿ｒｅｆ＝６５０ニトに対し、Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ）値の組は｛３００，５００，６５０，１２００，１９００｝であり得る。１，２００および１，９００は、Ｔｍａｘ＿ｒｅｆ＝６５０よりも実は高いことに留意されたい。このことに問題は無い。なぜならば、このような値は、実はより正確なマッピング曲線を与えるからであり、これこそが実は究極の目標だからである。その後、これらのＴｍａｘ＿ｃ（ｉ）候補値の各々につき、Ｓｍｉｎ、Ｓｍｉｄ、Ｓｍａｘ、およびＴｍｉｎを所与のものとして、ステップ５１０にて、Ｔｍｉｄ候補値（Ｔｍｉｄ＿ｃ（ｉ）と表記）が算出される。すなわち、本プロセスは、図２および図３に示した中間アンカーポイントのｙ２値を選択する。当該入力の特性とあるターゲットディスプレイの特性とを与えられたときにＴｍｉｄ値を生成する工程の例は、２０１８年１月８日付け出願のＰＣＴ出願シリアル番号第ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０１２７８０号「Ｄｉｓｐｌａｙ Ｍａｐｐｉｎｇ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｉｍａｇｅｓ」の中に見つけることができ、この出願の開示内容を全て本願に援用する。一例として、限定はしないが、Ｍａｔｌａｂ風のコードを用いると、Ｔｍｉｄ＿ｃ（ｉ）値は以下のように算出され得る。すなわち、
cutoff(i) = DM_CalcCuttoff(Smin,Smid,Smax,TminPQ,TmaxPQ_c(i));
Tmid_c(i) = Smid - (Smid-min(Smid, TmaxPQ_c(i)-min((Smax-Smid),TmaxPQ_c(i)-cutoff(i)))) + (max(Smid, TminPQ+min((Smid-Smin), cutoff(i)-TminPQ))-Smid) （４）
である。ＴｍａｘＰＱ、ＴｍｉｎＰＱ、およびＴｍａｘＰＱ＿ｃ（ｉ）は、線形輝度値Ｔｍａｘ、Ｔｍｉｎ、およびＴｍａｘ＿ｃ（ｉ）に対応するＰＱ符号化輝度値を表しており、ＳＭＰＴＥ ＳＴ ２０８４を用いてＰＱ輝度へ変換されたものである。関数ｍｉｎ（）およびｍａｘ（）は、それぞれ、その引数のうちの最小値および最大値を出力する。例えば、ｂ＞ａならばｍｉｎ（ａ，ｂ）＝ａであり、ａ＜ｂならばｍａｘ（ａ，ｂ）＝ｂである。
ある実施形態において、関数ＤＭ＿ＣａｌｃＣｕｔｔｏｆｆ（）は、以下のように定義される。
cutoff = DM_CalcCuttoff(SMin,SMid,SMax,TminPQ,TmaxPQ)
% Set the offset curve parameters
preservationHead = 0.1;
preservationTail = 0.02;
rollStart = 0.1;
% Calculate the offset curve parameters
converge = TminPQ + rollStart;
minPt = min(TminPQ,SMin);
maxPt = max(TmaxPQ,SMax);
tgtMax = max(converge,TmaxPQ-preservationHead);
tgtMin = min(converge,TminPQ + preservationTail);
STC = maxPt - converge;
TTC = tgtMax - converge;
SBC = converge - minPt;
TBC = converge - tgtMin;
maxMinSlope = max(0,3*(converge-tgtMin)./(converge-minPt));
maxMaxSlope = max(0,3*(tgtMax-converge)/(maxPt-converge));
slopeMid = min([maxMinSlope,maxMaxSlope,(TmaxPQ-TminPQ)./0.5,1]);
slopeMin = min([maxMinSlope,1,(TBC/SBC)^2]);
slopeMax = min([maxMaxSlope,1,(TTC/STC)^2]);
%Top Rolloff
slope = [slopeMid,slopeMax];
points = [converge,converge;maxPt,tgtMax];
T = (SMid-points(1,1)) / (points(2,1)-points(1,1));
cutoff = (SMid>converge) .* ((2*T.^3 - 3*T.^2 + 1)*points(1,2) + (T.^3 - 2*T.^2 + T)*(points(2,1)-points(1,1))*slope(1) + (-2*T.^3 + 3*T.^2)*points(2,2) + (T.^3 - T.^2)*(points(2,1)-points(1,1))*slope(2));
%Bottom Rolloff
slope = [slopeMin,slopeMid];
points = [minPt,tgtMin;converge,converge];
T = (SMid-points(1,1)) / (points(2,1)-points(1,1));
cutoff = cutoff + (SMid<=converge) .* ((2*T.^3 - 3*T.^2 + 1)*points(1,2) + (T.^3 - 2*T.^2 + T)*(points(2,1)-points(1,1))*slope(1) + (-2*T.^3 + 3*T.^2)*points(2,2) + (T.^3 - T.^2)*(points(2,1)-points(1,1))*slope(2));
end
cutoff(i) = DM_CalcCuttoff(Smin,Smid,Smax,TminPQ,TmaxPQ_c(i));
Tmid_c(i) = Smid - (Smid-min(Smid, TmaxPQ_c(i)-min((Smax-Smid),TmaxPQ_c(i)-cutoff(i)))) + (max(Smid, TminPQ+min((Smid-Smin), cutoff(i)-TminPQ))-Smid) （４）
である。ＴｍａｘＰＱ、ＴｍｉｎＰＱ、およびＴｍａｘＰＱ＿ｃ（ｉ）は、線形輝度値Ｔｍａｘ、Ｔｍｉｎ、およびＴｍａｘ＿ｃ（ｉ）に対応するＰＱ符号化輝度値を表しており、ＳＭＰＴＥ ＳＴ ２０８４を用いてＰＱ輝度へ変換されたものである。関数ｍｉｎ（）およびｍａｘ（）は、それぞれ、その引数のうちの最小値および最大値を出力する。例えば、ｂ＞ａならばｍｉｎ（ａ，ｂ）＝ａであり、ａ＜ｂならばｍａｘ（ａ，ｂ）＝ｂである。
ある実施形態において、関数ＤＭ＿ＣａｌｃＣｕｔｔｏｆｆ（）は、以下のように定義される。
cutoff = DM_CalcCuttoff(SMin,SMid,SMax,TminPQ,TmaxPQ)
% Set the offset curve parameters
preservationHead = 0.1;
preservationTail = 0.02;
rollStart = 0.1;
% Calculate the offset curve parameters
converge = TminPQ + rollStart;
minPt = min(TminPQ,SMin);
maxPt = max(TmaxPQ,SMax);
tgtMax = max(converge,TmaxPQ-preservationHead);
tgtMin = min(converge,TminPQ + preservationTail);
STC = maxPt - converge;
TTC = tgtMax - converge;
SBC = converge - minPt;
TBC = converge - tgtMin;
maxMinSlope = max(0,3*(converge-tgtMin)./(converge-minPt));
maxMaxSlope = max(0,3*(tgtMax-converge)/(maxPt-converge));
slopeMid = min([maxMinSlope,maxMaxSlope,(TmaxPQ-TminPQ)./0.5,1]);
slopeMin = min([maxMinSlope,1,(TBC/SBC)^2]);
slopeMax = min([maxMaxSlope,1,(TTC/STC)^2]);
%Top Rolloff
slope = [slopeMid,slopeMax];
points = [converge,converge;maxPt,tgtMax];
T = (SMid-points(1,1)) / (points(2,1)-points(1,1));
cutoff = (SMid>converge) .* ((2*T.^3 - 3*T.^2 + 1)*points(1,2) + (T.^3 - 2*T.^2 + T)*(points(2,1)-points(1,1))*slope(1) + (-2*T.^3 + 3*T.^2)*points(2,2) + (T.^3 - T.^2)*(points(2,1)-points(1,1))*slope(2));
%Bottom Rolloff
slope = [slopeMin,slopeMid];
points = [minPt,tgtMin;converge,converge];
T = (SMid-points(1,1)) / (points(2,1)-points(1,1));
cutoff = cutoff + (SMid<=converge) .* ((2*T.^3 - 3*T.^2 + 1)*points(1,2) + (T.^3 - 2*T.^2 + T)*(points(2,1)-points(1,1))*slope(1) + (-2*T.^3 + 3*T.^2)*points(2,2) + (T.^3 - T.^2)*(points(2,1)-points(1,1))*slope(2));
end
ステップ５１５において、Ｔｍｉｄ＿ｃ（ｉ）候補値を、ＡＰＬ候補値（ＡＰＬ＿ｃ（ｉ）と表記する）に変換する。一例において、限定はしないが、本変換は、線形輝度からＢＴ．１８８６への変換を用いて行われることが可能である。例えば、
APL_c(i) = L2BT1886(PQ2L(Tmid_c(i)), PQ2L(TmaxPQ_c(i)), （５）
PQ2L(TminPQ), 2.2, 1);
である。ここで関数ＰＱ２Ｌ（ｘ）は、ｘをＰＱ輝度から線形輝度へ変換する。関数Ｌ２ＢＴ１８８６（）は、線形輝度をガンマへ変換するものであり、以下のように表現され得る。
function V = L2BT1886(L,a,b,g,computeab)
% Converts luminance to BT1886
if exist('computeab') && computeab
% Consider that a and b are actually tmax and tmin
assert(g>1,'Invalid Gamma');
Tmax = a; Tmin = b;
a = (Tmax.^(1/g)-Tmin.^(1/g)).^g;
b = Tmin.^(1/g) / (Tmax.^(1/g) - Tmin.^(1/g));
end
% SMPTE definition
V = power(max(0,L / a), 1/g) - b;
end
注記：式（５）を用いることは、ターゲットディスプレイのＡＰＬ応答を算出するために入力パッチ（ｉｎｐｕｔ ｐａｔｃｈｅｓ）はディスプレイによってＢＴ．１８８６（ガンマ）へ変換されたものと、想定している。そうでない場合の実施形態においては、本ステップを、ターゲットディスプレイのＡＰＬ応答を算出するために用いられている適切なＥＯＴＦ関数によって置き換えることができる。
APL_c(i) = L2BT1886(PQ2L(Tmid_c(i)), PQ2L(TmaxPQ_c(i)), （５）
PQ2L(TminPQ), 2.2, 1);
である。ここで関数ＰＱ２Ｌ（ｘ）は、ｘをＰＱ輝度から線形輝度へ変換する。関数Ｌ２ＢＴ１８８６（）は、線形輝度をガンマへ変換するものであり、以下のように表現され得る。
function V = L2BT1886(L,a,b,g,computeab)
% Converts luminance to BT1886
if exist('computeab') && computeab
% Consider that a and b are actually tmax and tmin
assert(g>1,'Invalid Gamma');
Tmax = a; Tmin = b;
a = (Tmax.^(1/g)-Tmin.^(1/g)).^g;
b = Tmin.^(1/g) / (Tmax.^(1/g) - Tmin.^(1/g));
end
% SMPTE definition
V = power(max(0,L / a), 1/g) - b;
end
注記：式（５）を用いることは、ターゲットディスプレイのＡＰＬ応答を算出するために入力パッチ（ｉｎｐｕｔ ｐａｔｃｈｅｓ）はディスプレイによってＢＴ．１８８６（ガンマ）へ変換されたものと、想定している。そうでない場合の実施形態においては、本ステップを、ターゲットディスプレイのＡＰＬ応答を算出するために用いられている適切なＥＯＴＦ関数によって置き換えることができる。
これらのＡＰＬ＿ｃ（ｉ）値とターゲットディスプレイのＡＰＬ関数（例えばＬ＝ｆＡ（ＡＰＬ））とを与えられると、Ｔｍａｘ候補値の各々に対する輝度値のプロットを算出できる。要約すると、
Tmax_c(i) → Tmid_c(i) → APL_c(i) → L(i)=fA(APL_c(i)) （６）
というマッピングがあり、これを用いることにより、輝度値対Ｔｍａｘ候補値関数（またはルックアップテーブルなど）Ｌ（ｉ）＝ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ））を生成する。このようなマッピングの一例を、図６にプロット６１０として示す。
Tmax_c(i) → Tmid_c(i) → APL_c(i) → L(i)=fA(APL_c(i)) （６）
というマッピングがあり、これを用いることにより、輝度値対Ｔｍａｘ候補値関数（またはルックアップテーブルなど）Ｌ（ｉ）＝ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ））を生成する。このようなマッピングの一例を、図６にプロット６１０として示す。
ステップ５２０はステップ５１０および５１５の繰り返しだが、今回は、Ｔｍａｘ＿ｒｅｆ値についてのみ、かつ、パワー制限無しで行われる。つまり、ｆＡ（）を用いるのではなく、ディスプレイのＥＯＴＦを用いて（例えばＰＱ符号化画像にＰＱ２Ｌ（）関数を用いることにより）、ルマ（例えばＰＱ符号化輝度）値を線形輝度へ直接に変換する。例えば、式（４）と同様に、リファレンス中間輝度値Ｔｍｉｄ＿ｒｅｆの値は、
cutoff = DM_CalcCuttoff(Smin,Smid,Smax,TminPQ,TmaxPQ);
Tmid_ref = Smid - (Smid-min(Smid, TmaxPQ-min((Smax-Smid), TmaxPQ -cutoff))) + (max(Smid, TminPQ+min((Smid-Smin), cutoff-TminPQ))- Smid); （７）
として算出され得る。ある実施形態において、ステップ５２０は、ステップ５１０および５１５における演算の一部であってもよい。
cutoff = DM_CalcCuttoff(Smin,Smid,Smax,TminPQ,TmaxPQ);
Tmid_ref = Smid - (Smid-min(Smid, TmaxPQ-min((Smax-Smid), TmaxPQ -cutoff))) + (max(Smid, TminPQ+min((Smid-Smin), cutoff-TminPQ))- Smid); （７）
として算出され得る。ある実施形態において、ステップ５２０は、ステップ５１０および５１５における演算の一部であってもよい。
従って、式（６）と同様に、Ｔｍａｘ＿ｒｅｆの関数としてのＬ＿ｒｅｆの直接的な対応付け
Tmax_ref → Tmid_ref → L_ref=PQ2L(Tmid_ref) （８）
がある。このようなマッピングの一例を、直線６２０として図６に示す。
Tmax_ref → Tmid_ref → L_ref=PQ2L(Tmid_ref) （８）
がある。このようなマッピングの一例を、直線６２０として図６に示す。
Ｌ＿ｒｅｆとＬ＝ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｃ）とを与えられたとき、ある実施形態において、トーンマッピング曲線を生成する際に用いられる出力Ｔｍａｘ（例えばＴｍａｘ＿ｏ）値は、
となる値である。ステップ５２５に記したように、これは、ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｃ）がリファレンス中間輝度レベル値Ｌ＝Ｌ＿ｒｅｆと交差するときのＴｍａｘ＿ｃ値に相当する。例えば、図６（６５０ニトＴＶについて生成されている）において、交点（６２５）は、Ｔｍａｘ＿ｏ＝６００ニトという出力Ｔｍａｘ値に対応する。実装の観点からは、ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｃ）が典型的にはＴｍａｘ＿ｃ（ｉ）点の有限集合を用いて決定されるものとすると、欠けているｆＴ（）値は、既知の補間手法を用いて導出され得る。
後処理による最適化
ある実施形態において、ターゲットディスプレイのＡＰＬ特性に基づき最適な出力ＴｍｉｄおよびＴｍａｘ値を解き求める代わりに、あたかもパワー制限が無いかのように（例えばリファレンスＴｍｉｄ＿ｒｅｆおよびＴｍａｘ＿ｒｅｆ値を用いることにより）トーンマッピング曲線を算出しておき、それから後処理ステップを適用することにより、ＡＰＬ特性に基づいて曲線を調整してもよい。例えば、ある実施形態において、パワー調整Ｐファクタを所与のものとして、Ｔｍｉｄは以下のように調整され得る。すなわち、
X=(Tmid_ref-TminPQ)/(TmaxPQ-TminPQ),
Y= XP, （９）
Tmid=Y*(TmaxPQ-TminPQ)+TminPQ
であり、ここで、先述のようにＴｍｉｎＰＱおよびＴｍａｘＰＱは、ＰＱドメインにおいて表現された、ターゲットディスプレイのリファレンス最小輝度値およびリファレンス最大輝度値を表す。
ある実施形態において、ターゲットディスプレイのＡＰＬ特性に基づき最適な出力ＴｍｉｄおよびＴｍａｘ値を解き求める代わりに、あたかもパワー制限が無いかのように（例えばリファレンスＴｍｉｄ＿ｒｅｆおよびＴｍａｘ＿ｒｅｆ値を用いることにより）トーンマッピング曲線を算出しておき、それから後処理ステップを適用することにより、ＡＰＬ特性に基づいて曲線を調整してもよい。例えば、ある実施形態において、パワー調整Ｐファクタを所与のものとして、Ｔｍｉｄは以下のように調整され得る。すなわち、
X=(Tmid_ref-TminPQ)/(TmaxPQ-TminPQ),
Y= XP, （９）
Tmid=Y*(TmaxPQ-TminPQ)+TminPQ
であり、ここで、先述のようにＴｍｉｎＰＱおよびＴｍａｘＰＱは、ＰＱドメインにおいて表現された、ターゲットディスプレイのリファレンス最小輝度値およびリファレンス最大輝度値を表す。
図７は、ある実施形態による、最適なパワー調整値Ｐを算出するプロセスの一例を示している。ステップ７０５は、ステップ５０５と全く同じである。入力データの特性とターゲットディスプレイの特性とを所与のものとして、ステップ７１０もまた、パワー制限が無い場合のリファレンス中間輝度値Ｌ＿ｒｅｆ＝ｆＴ（Ｔｍａｘ＿ｒｅｆ）を生成する先述のステップ５２０と全く同じである。
ステップ７２０は、先述のステップ５１０に取って代わる。Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ）候補値を用いるのではなく、ステップ７２０において、ａ）一組のパワーファクタ候補値Ｐ＿ｃ（ｉ）を規定し、ｂ）各Ｐ＿ｃ（ｉ）値につき、式（９）を適用することにより、Ｔｍｉｄ＿ｃ（ｉ）候補値を算出する。例えば、限定はしないが、Ｐ＿ｃ（ｉ）値は、０．１刻みで０．７５から１．２５までの範囲に亘り得る。
ステップ７２０にて算出されたＴｍｉｄ＿ｃ（ｉ）候補値に対し、ステップ５１５と同様に、ステップ７２５において、Ｔｍｉｄ＿ｃ（ｉ）値をＡＰＬ候補値ＡＰＬ＿ｃ（ｉ）へ変換することにより、輝度値対Ｐ候補値関数（例えばＬ＝ｆＰ（Ｐ＿ｃ））を生成する。従って、式（６）におけるマッピングプロセスは、今やマッピングプロセス
P_c(i) → Tmid_c(i) → APL_c(i) → L(i)=fA(APL_c(i)) （１０）
で置き換えられた。
P_c(i) → Tmid_c(i) → APL_c(i) → L(i)=fA(APL_c(i)) （１０）
で置き換えられた。
最後に、ステップ７３０において、所与のＬ＝Ｌ＿ｒｅｆおよびＬ＝ｆＰ（Ｐ＿ｃ）に対し、ある実施形態において、使用される出力Ｐ値（例えばＰ＿ｏ）は、
となるＰ＿ｃ値である。これは、ｆＰ（Ｐ＿ｃ）がＬ＝Ｌ＿ｒｅｆ値と交差するときのＰ＿ｃ値に相当する。
Ｔｍｉｎ＿ｒｅｆ、Ｔｍａｘ＿ｒｅｆ、Ｓｍｉｎ、Ｓｍｉｄ、Ｓｍａｘに基づき設計されたトーンマッピング曲線Ｙ＝ｆＴｍａｘ＿ｒｅｆ（ｘ）と、Ｐ＿ｏとを与えられたとき、この曲線を、ターゲットディスプレイのパワー制限ＡＰＬ関数を考慮に入れるように
（１１）
として調整し得る。必要ならば、冪関数（ｐｏｗｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を適用する前に、式（９）と同様に、入力ｘが［０，１］に収まるようにトーンマッピング曲線を先ず正規化するべきである。
（１１）
として調整し得る。必要ならば、冪関数（ｐｏｗｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を適用する前に、式（９）と同様に、入力ｘが［０，１］に収まるようにトーンマッピング曲線を先ず正規化するべきである。
コンピュータシステム実装例
本発明の実施形態は、コンピュータシステム、電子回路およびコンポーネントで構成されたシステム、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のコンフィギュラブルまたはプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、離散時間またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）などの集積回路（ＩＣ）デバイス、および／または、このようなシステム、デバイスまたはコンポーネントを１つ以上含む装置、を用いて実施し得る。このコンピュータおよび／またはＩＣは、本明細書に記載のようなマッピング方法に関する命令を行い、制御し、または実行し得る。このコンピュータおよび／またはＩＣは、本明細書に記載のバンディングアーチファクトを低減することに関する様々なパラメータまたは値のいずれを演算してもよい。これらの画像および映像ダイナミックレンジ拡張実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および、その様々な組み合わせで実施され得る。
本発明の実施形態は、コンピュータシステム、電子回路およびコンポーネントで構成されたシステム、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のコンフィギュラブルまたはプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、離散時間またはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）などの集積回路（ＩＣ）デバイス、および／または、このようなシステム、デバイスまたはコンポーネントを１つ以上含む装置、を用いて実施し得る。このコンピュータおよび／またはＩＣは、本明細書に記載のようなマッピング方法に関する命令を行い、制御し、または実行し得る。このコンピュータおよび／またはＩＣは、本明細書に記載のバンディングアーチファクトを低減することに関する様々なパラメータまたは値のいずれを演算してもよい。これらの画像および映像ダイナミックレンジ拡張実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、および、その様々な組み合わせで実施され得る。
本発明の特定の態様は、本発明の方法をプロセッサに行わせるためのソフトウェア命令を実行するコンピュータプロセッサを含む。例えば、ディスプレイ、エンコーダ、セットトップボックス、トランスコーダなどの中の１つ以上のプロセッサは、そのプロセッサがアクセス可能なプログラムメモリ内にあるソフトウェア命令を実行することによって、上記のようなマッピング方法を実装し得る。本発明は、プログラム製品形態で提供されてもよい。このプログラム製品は、データプロセッサによって実行された時に本発明の方法をデータプロセッサに実行させるための命令を含む１セットの、コンピュータ読み取り可能な信号を格納する任意の非一時的かつ有形な媒体を含み得る。本発明によるプログラム製品は、様々な非一時的かつ有形の形態をとり得る。例えば、このプログラム製品は、フロッピーディスク、ハードディスクドライブを含む磁気データ記憶媒体、ＣＤ ＲＯＭ、ＤＶＤを含む光学データ記憶媒体、ＲＯＭ、フラッシュＲＡＭなどを含む電子データ記憶媒体、などの物理的媒体を含み得る。このプログラム製品上のコンピュータ可読信号は、任意に、圧縮または暗号化されていてもよい。
上記においてあるコンポーネント（例えば、ソフトウェアモジュール、プロセッサ、アセンブリ、デバイス、回路など）に言及している場合、そのコンポーネントへの言及（「手段」への言及を含む）は、そうでないと明記されている場合を除いて、当該コンポーネントの機能を果たす（例えば、機能的に均等である）あらゆるコンポーネント（上記した本発明の実施形態例に出てくる機能を果たす開示構造に対して構造的に均等ではないコンポーネントも含む）を、当該コンポーネントの均等物として、含むものと解釈されるべきである。
均等物、拡張物、代替物、その他
パワー制限ディスプレイにおいて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへ画像をマッピングすることに関する実施形態例を上述した。この明細書中において、各実装毎に異なり得る多数の具体的な詳細に言及しながら本発明の実施形態を説明した。従って、本発明が如何なるものかおよび出願人は本発明が如何なるものであると意図しているかについての唯一且つ排他的な指標は、後の訂正を含む、これら請求項が生じる具体的な形態の、本願から生じる１組の請求項である。当該請求項に含まれる用語に対して本明細書中に明示したあらゆる定義が、請求項内で使用される当該用語の意味を決定するものとする。よって、請求項に明示的に記載されていない限定事項、構成要素、特性、特徴、利点または属性は、いかなる形であれ請求の範囲を限定するものではない。従って、本明細書および図面は、限定的ではなく、例示的であると認識されるべきものである。
パワー制限ディスプレイにおいて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへ画像をマッピングすることに関する実施形態例を上述した。この明細書中において、各実装毎に異なり得る多数の具体的な詳細に言及しながら本発明の実施形態を説明した。従って、本発明が如何なるものかおよび出願人は本発明が如何なるものであると意図しているかについての唯一且つ排他的な指標は、後の訂正を含む、これら請求項が生じる具体的な形態の、本願から生じる１組の請求項である。当該請求項に含まれる用語に対して本明細書中に明示したあらゆる定義が、請求項内で使用される当該用語の意味を決定するものとする。よって、請求項に明示的に記載されていない限定事項、構成要素、特性、特徴、利点または属性は、いかなる形であれ請求の範囲を限定するものではない。従って、本明細書および図面は、限定的ではなく、例示的であると認識されるべきものである。
本発明の様々な態様を、以下に続く列挙実施形態例（ｅｎｕｍｅｒａｔｅｄ ｅｘａｍｐｌｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ）（ＥＥＥ）から理解することができる。
１． １つ以上のプロセッサを備える装置において、パワー制限ディスプレイのトーンマッピング曲線に対するアンカーポイントを決定するための方法であって、
ターゲットディスプレイにて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングされる入力画像の、入力メタデータを受信する工程と、
前記ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数を受信する工程であって、前記ＡＰＬ関数は、前記ターゲットディスプレイにおける平均画像レベル（ＡＰＬ）入力の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記ターゲットディスプレイの最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベルとを、受信する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス最大輝度レベルと、前記入力メタデータとに基づき、前記ターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルを決定する工程と、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記ターゲットディスプレイの輝度値対最大輝度候補値（Ｔｍａｘ＿ｃ）関数を決定する工程であって、前記輝度値対Ｔｍａｘ＿ｃ値関数は、前記ターゲットディスプレイにおける最大輝度候補レベル入力の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記輝度値対Ｔｍａｘ＿ｃ値関数の出力が前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルに対してより近くなるときのＴｍａｘ＿ｃ値に基づき、前記ターゲットディスプレイの出力最大輝度レベルを決定する工程と、
を包含する方法。
２． 前記入力メタデータは、Ｓｍｉｎ、Ｓｍｉｄ、およびＳｍａｘ値を含み、ここでＳｍｉｎは、前記入力画像の最小輝度画素値を表し、Ｓｍｉｄは、前記入力画像の中間または平均輝度画素値を表し、Ｓｍａｘは、前記入力画像の最大輝度画素値を表す、ＥＥＥ１に記載の方法。
３． 前記入力画像を前記ターゲットディスプレイへマッピングするトーンマッピング曲線において、前記トーンマッピング曲線の第１のアンカーポイントは、前記Ｓｍｉｎ値と、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルとを含み、前記トーンマッピング曲線の第２のアンカーポイントは、前記Ｓｍａｘ値と、前記ターゲットディスプレイの前記出力最大輝度レベルとを含む、ＥＥＥ２に記載の方法。
４． 前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルを決定する工程は、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記リファレンス最大輝度レベルとに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間リファレンスＰＱ輝度値を生成する工程と、
ＰＱ輝度から線形輝度へのマッピング関数を用いることにより、前記中間リファレンスＰＱ輝度を線形中間輝度レベルへ変換する工程と、
を含む、ＥＥＥ１〜３のいずれかに記載の方法。
５． 前記ターゲットディスプレイの前記輝度値対Ｔｍａｘ＿ｃ値関数を決定する工程は、
一組の、２つ以上の最大輝度候補値を決定する工程と、
前記一組の最大輝度候補値の中の最大輝度候補値（Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ））につき、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記最大輝度候補レベルとに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間輝度候補値を生成する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記中間輝度候補値と前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ）値に対する出力輝度レベルを生成する工程と、
を含む、ＥＥＥ１〜４のいずれかに記載の方法。
６． １つ以上のプロセッサを備える装置において、ターゲットディスプレイのパワー制限特性に応じてトーンマッピング曲線を適応させるパワーファクタを決定するための方法であって、
ターゲットディスプレイにて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングされる入力画像の、入力メタデータを受信する工程と、
前記ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数を受信する工程であって、前記ＡＰＬ関数は、前記ターゲットディスプレイにおける平均画像レベル（ＡＰＬ）入力の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記ターゲットディスプレイの最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベルとを、受信する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス最大輝度レベルと、前記入力メタデータとに基づき、前記ターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルを決定する工程と、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記ターゲットディスプレイの輝度値対Ｐファクタ候補値（Ｐ＿ｃ）関数を決定する工程であって、前記輝度値対Ｐ＿ｃ値関数は、パワーファクタ候補の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記輝度値対Ｐ＿ｃ値関数の出力が前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルに対してより近くなるときのパワーファクタ候補の値に基づき、前記ターゲットディスプレイの出力パワーファクタを決定する工程と、
を包含する方法。
７． 前記入力メタデータは、Ｓｍｉｎ、Ｓｍｉｄ、およびＳｍａｘ値を含み、ここでＳｍｉｎは、前記入力画像の最小輝度画素値を表し、Ｓｍｉｄは、前記入力画像の中間または平均輝度画素値を表し、Ｓｍａｘは、前記入力画像の最大輝度画素値を表す、ＥＥＥ６に記載の方法。
８． 前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルを決定する工程は、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記リファレンス最大輝度レベルとに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間リファレンスＰＱ輝度値を生成する工程と、
ＰＱ輝度から線形輝度へのマッピング関数を用いることにより、前記中間リファレンスＰＱ輝度を線形中間輝度レベルへ変換する工程と、
を含む、ＥＥＥ６またはＥＥＥ７に記載の方法。
９． 前記ターゲットディスプレイの前記輝度値対Ｐ＿ｃ値関数を決定する工程は、
一組の、２つ以上のパワーファクタ候補値を決定する工程と、
前記一組のパワーファクタ候補値の中のパワーファクタ候補値（Ｐ＿ｃ（ｉ））につき、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記最大輝度レベルと、前記パワーファクタ候補値とに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間輝度候補値を生成する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記中間輝度候補値と前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記Ｐ＿ｃ（ｉ）値に対する出力輝度レベルを生成する工程と、
を含む、ＥＥＥ６〜８のいずれかに記載の方法。
１０． さらに、
前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス最大輝度レベルと、前記入力メタデータとに基づき、前記入力画像を前記ターゲットディスプレイへマッピングする第１のトーンマッピング曲線を決定する工程と、
前記出力パワーファクタに基づき、前記第１のトーンマッピング曲線を調整する工程と、
を含む、ＥＥＥ６〜９のいずれかに記載の方法。
１１． 前記第１のトーンマッピング曲線を調整する工程は、前記第１のトーンマッピング曲線に対する全ての入力値につき、前記第１のトーンマッピング曲線の出力を、前記出力パワーファクタ乗にする工程を含む、ＥＥＥ１０に記載の方法。
１２． ＥＥＥ１〜１１のいずれかに記載の方法を１つ以上のプロセッサで実行するためのコンピュータ実行可能命令を格納した、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
１３． プロセッサを備えており、かつ、ＥＥＥ１〜１１のいずれかに記載の方法を実行するように構成された装置。
１． １つ以上のプロセッサを備える装置において、パワー制限ディスプレイのトーンマッピング曲線に対するアンカーポイントを決定するための方法であって、
ターゲットディスプレイにて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングされる入力画像の、入力メタデータを受信する工程と、
前記ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数を受信する工程であって、前記ＡＰＬ関数は、前記ターゲットディスプレイにおける平均画像レベル（ＡＰＬ）入力の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記ターゲットディスプレイの最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベルとを、受信する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス最大輝度レベルと、前記入力メタデータとに基づき、前記ターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルを決定する工程と、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記ターゲットディスプレイの輝度値対最大輝度候補値（Ｔｍａｘ＿ｃ）関数を決定する工程であって、前記輝度値対Ｔｍａｘ＿ｃ値関数は、前記ターゲットディスプレイにおける最大輝度候補レベル入力の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記輝度値対Ｔｍａｘ＿ｃ値関数の出力が前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルに対してより近くなるときのＴｍａｘ＿ｃ値に基づき、前記ターゲットディスプレイの出力最大輝度レベルを決定する工程と、
を包含する方法。
２． 前記入力メタデータは、Ｓｍｉｎ、Ｓｍｉｄ、およびＳｍａｘ値を含み、ここでＳｍｉｎは、前記入力画像の最小輝度画素値を表し、Ｓｍｉｄは、前記入力画像の中間または平均輝度画素値を表し、Ｓｍａｘは、前記入力画像の最大輝度画素値を表す、ＥＥＥ１に記載の方法。
３． 前記入力画像を前記ターゲットディスプレイへマッピングするトーンマッピング曲線において、前記トーンマッピング曲線の第１のアンカーポイントは、前記Ｓｍｉｎ値と、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルとを含み、前記トーンマッピング曲線の第２のアンカーポイントは、前記Ｓｍａｘ値と、前記ターゲットディスプレイの前記出力最大輝度レベルとを含む、ＥＥＥ２に記載の方法。
４． 前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルを決定する工程は、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記リファレンス最大輝度レベルとに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間リファレンスＰＱ輝度値を生成する工程と、
ＰＱ輝度から線形輝度へのマッピング関数を用いることにより、前記中間リファレンスＰＱ輝度を線形中間輝度レベルへ変換する工程と、
を含む、ＥＥＥ１〜３のいずれかに記載の方法。
５． 前記ターゲットディスプレイの前記輝度値対Ｔｍａｘ＿ｃ値関数を決定する工程は、
一組の、２つ以上の最大輝度候補値を決定する工程と、
前記一組の最大輝度候補値の中の最大輝度候補値（Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ））につき、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記最大輝度候補レベルとに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間輝度候補値を生成する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記中間輝度候補値と前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ）値に対する出力輝度レベルを生成する工程と、
を含む、ＥＥＥ１〜４のいずれかに記載の方法。
６． １つ以上のプロセッサを備える装置において、ターゲットディスプレイのパワー制限特性に応じてトーンマッピング曲線を適応させるパワーファクタを決定するための方法であって、
ターゲットディスプレイにて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングされる入力画像の、入力メタデータを受信する工程と、
前記ターゲットディスプレイのＡＰＬ関数を受信する工程であって、前記ＡＰＬ関数は、前記ターゲットディスプレイにおける平均画像レベル（ＡＰＬ）入力の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記ターゲットディスプレイの最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベルとを、受信する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス最大輝度レベルと、前記入力メタデータとに基づき、前記ターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルを決定する工程と、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記ターゲットディスプレイの輝度値対Ｐファクタ候補値（Ｐ＿ｃ）関数を決定する工程であって、前記輝度値対Ｐ＿ｃ値関数は、パワーファクタ候補の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記輝度値対Ｐ＿ｃ値関数の出力が前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルに対してより近くなるときのパワーファクタ候補の値に基づき、前記ターゲットディスプレイの出力パワーファクタを決定する工程と、
を包含する方法。
７． 前記入力メタデータは、Ｓｍｉｎ、Ｓｍｉｄ、およびＳｍａｘ値を含み、ここでＳｍｉｎは、前記入力画像の最小輝度画素値を表し、Ｓｍｉｄは、前記入力画像の中間または平均輝度画素値を表し、Ｓｍａｘは、前記入力画像の最大輝度画素値を表す、ＥＥＥ６に記載の方法。
８． 前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルを決定する工程は、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記リファレンス最大輝度レベルとに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間リファレンスＰＱ輝度値を生成する工程と、
ＰＱ輝度から線形輝度へのマッピング関数を用いることにより、前記中間リファレンスＰＱ輝度を線形中間輝度レベルへ変換する工程と、
を含む、ＥＥＥ６またはＥＥＥ７に記載の方法。
９． 前記ターゲットディスプレイの前記輝度値対Ｐ＿ｃ値関数を決定する工程は、
一組の、２つ以上のパワーファクタ候補値を決定する工程と、
前記一組のパワーファクタ候補値の中のパワーファクタ候補値（Ｐ＿ｃ（ｉ））につき、
前記入力メタデータと、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記最大輝度レベルと、前記パワーファクタ候補値とに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間輝度候補値を生成する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記中間輝度候補値と前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記Ｐ＿ｃ（ｉ）値に対する出力輝度レベルを生成する工程と、
を含む、ＥＥＥ６〜８のいずれかに記載の方法。
１０． さらに、
前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス最大輝度レベルと、前記入力メタデータとに基づき、前記入力画像を前記ターゲットディスプレイへマッピングする第１のトーンマッピング曲線を決定する工程と、
前記出力パワーファクタに基づき、前記第１のトーンマッピング曲線を調整する工程と、
を含む、ＥＥＥ６〜９のいずれかに記載の方法。
１１． 前記第１のトーンマッピング曲線を調整する工程は、前記第１のトーンマッピング曲線に対する全ての入力値につき、前記第１のトーンマッピング曲線の出力を、前記出力パワーファクタ乗にする工程を含む、ＥＥＥ１０に記載の方法。
１２． ＥＥＥ１〜１１のいずれかに記載の方法を１つ以上のプロセッサで実行するためのコンピュータ実行可能命令を格納した、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
１３． プロセッサを備えており、かつ、ＥＥＥ１〜１１のいずれかに記載の方法を実行するように構成された装置。
Claims (10)
- 第１のアンカーポイントと第２のアンカーポイントとを有するトーンマッピング曲線を用いて、ディスプレイマッピングされた画像を生成するための方法であって、
前記トーンマッピング曲線を用いてターゲットディスプレイにて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングされる入力画像の、入力メタデータを受信する工程であって、前記入力メタデータは、前記入力画像の最小輝度画素値Ｓｍｉｎと、前記入力画像の中間または平均輝度画素値Ｓｍｉｄと、前記入力画像の最大輝度画素値Ｓｍａｘとを含む、工程と、
前記ターゲットディスプレイの平均画像レベル（ＡＰＬ）関数を受信する工程であって、前記ＡＰＬ関数は、前記ターゲットディスプレイにおけるＡＰＬ入力の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記ターゲットディスプレイの最小輝度レベルＴｍｉｎと、前記ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベルＴｍａｘ＿ｒｅｆとを、受信する工程と、
Ｓｍｉｎ，Ｔｍｉｎを前記第１のアンカーポイントとし、かつ、Ｓｍａｘ，Ｔｍａｘ＿ｒｅｆを前記第２のアンカーポイントとする前記トーンマッピング曲線を用いて、前記第１のダイナミックレンジから前記第２のダイナミックレンジへＳｍｉｄをマッピングすることにより、前記ターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルＴｍｉｄ＿ｒｅｆを決定する工程と、
Ｓｍｉｎ，Ｔｍｉｎを前記第１のアンカーポイントとし、かつ、Ｓｍａｘ，Ｔｍａｘ＿ｃを前記第２のアンカーポイントとする前記トーンマッピング曲線を用いて、前記第１のダイナミックレンジから前記第２のダイナミックレンジへＳｍｉｄをマッピングすることにより決定された前記ターゲットディスプレイの中間輝度レベルＴｍｉｄに対応するＡＰＬ入力における前記ＡＰＬ関数の出力として、前記ターゲットディスプレイの輝度対最大輝度候補レベル（Ｔｍａｘ＿ｃ）関数を決定する工程と、
前記輝度対Ｔｍａｘ＿ｃ関数の出力が前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルＴｍｉｄ＿ｒｅｆに対してより近くなるときのＴｍａｘ＿ｃ値に基づき、前記ターゲットディスプレイの出力最大輝度レベルＴｍａｘを決定する工程と、
Ｓｍｉｎ，Ｔｍｉｎを前記第１のアンカーポイントとし、かつ、Ｓｍａｘ，Ｔｍａｘを前記第２のアンカーポイントとする前記トーンマッピング曲線を用いて、前記第１のダイナミックレンジから前記第２のダイナミックレンジへ前記入力画像をマッピングする工程と、
を包含する方法。 - 前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルを決定する工程は、
前記入力画像の前記中間または平均輝度画素値と、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス最大輝度レベルとに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間リファレンスＰＱ輝度値を生成する工程と、
ＰＱ輝度から線形輝度へのマッピング関数を用いることにより、前記中間リファレンスＰＱ輝度を線形中間輝度レベルへ変換する工程と、
を含む、請求項１に記載の方法。 - 前記ターゲットディスプレイの前記輝度対Ｔｍａｘ＿ｃ関数を決定する工程は、
一組の、２つ以上の最大輝度候補値を決定する工程と、
前記一組の最大輝度候補値の中の最大輝度候補値（Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ））につき、
前記入力画像の前記中間または平均輝度画素値と、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記最大輝度候補値とに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間輝度候補値を生成する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記中間輝度候補値と前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記Ｔｍａｘ＿ｃ（ｉ）値に対する輝度を生成する工程と、
を含む、請求項１または２に記載の方法。 - 第１のアンカーポイントと第２のアンカーポイントとを有するトーンマッピング曲線を用いて、ディスプレイマッピングされた画像を生成するための方法であって、
前記トーンマッピング曲線を用いてターゲットディスプレイにて第１のダイナミックレンジから第２のダイナミックレンジへマッピングされる入力画像の、入力メタデータを受信する工程であって、前記入力メタデータは、前記入力画像の最小輝度画素値Ｓｍｉｎと、前記入力画像の中間または平均輝度画素値Ｓｍｉｄと、前記入力画像の最大輝度画素値Ｓｍａｘとを含む、工程と、
前記ターゲットディスプレイの平均画像レベル（ＡＰＬ）関数を受信する工程であって、前記ＡＰＬ関数は、前記ターゲットディスプレイにおけるＡＰＬ入力の関数としての前記ターゲットディスプレイにおける出力輝度を決定する、工程と、
前記ターゲットディスプレイの最小輝度レベルＴｍｉｎと、前記ターゲットディスプレイのリファレンス最大輝度レベルＴｍａｘ＿ｒｅｆとを、受信する工程と、
Ｓｍｉｎ，Ｔｍｉｎを前記第１のアンカーポイントとし、かつ、Ｓｍａｘ，Ｔｍａｘ＿ｒｅｆを前記第２のアンカーポイントとする前記トーンマッピング曲線を用いて、前記第１のダイナミックレンジから前記第２のダイナミックレンジへＳｍｉｄをマッピングすることにより、前記ターゲットディスプレイのリファレンス中間輝度レベルＴｍｉｄ＿ｒｅｆを決定する工程と、
Ｓｍｉｎ，Ｔｍｉｎを前記第１のアンカーポイントとし、かつ、Ｓｍａｘ，Ｔｍａｘ＿ｒｅｆを前記第２のアンカーポイントとする前記トーンマッピング曲線を用いて、前記第１のダイナミックレンジから前記第２のダイナミックレンジへＳｍｉｄをマッピングすることにより決定された前記ターゲットディスプレイの中間輝度レベルＴｍｉｄに対応するＡＰＬ入力における前記ＡＰＬ関数の出力として、前記ターゲットディスプレイの輝度対パワーファクタ候補（Ｐ＿ｃ）関数を決定する工程であって、Ｔｍｉｄは前記パワーファクタ候補Ｐ＿ｃを用いて調整される、工程と
前記輝度対Ｐ＿ｃ関数の出力が前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルＴｍｉｄ＿ｒｅｆに対してより近くなるときのＰ＿ｃ値に基づき、前記ターゲットディスプレイの出力パワーファクタＰを決定する工程と、
Ｓｍｉｎ，Ｔｍｉｎを第１のアンカーポイントとし、かつ、Ｓｍａｘ，Ｔｍａｘ＿ｒｅｆを前記第２のアンカーポイントとする前記トーンマッピング曲線を用いて、前記第１のダイナミックレンジから前記第２のダイナミックレンジへ前記入力画像をマッピングする工程であって、前記トーンマッピング曲線は前記出力パワーファクタＰを用いて調整される、工程と、
を包含する方法。 - 前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス中間輝度レベルを決定する工程は、
前記入力画像の前記中間または平均輝度画素値と、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス最大輝度レベルとに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間リファレンスＰＱ輝度値を生成する工程と、
ＰＱ輝度から線形輝度へのマッピング関数を用いることにより、前記中間リファレンスＰＱ輝度を線形中間輝度レベルへ変換する工程と、
を含む、請求項４に記載の方法。 - 前記ターゲットディスプレイの前記輝度対Ｐ＿ｃ関数を決定する工程は、
一組の、２つ以上のパワーファクタ候補値を決定する工程と、
前記一組のパワーファクタ候補値の中のパワーファクタ候補値（Ｐ＿ｃ（ｉ））につき、
前記入力画像の前記中間または平均輝度画素値と、前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記最大輝度レベルと、前記パワーファクタ候補値とに基づき、前記ターゲットディスプレイの中間輝度候補値を生成する工程と、
前記ターゲットディスプレイの前記中間輝度候補値と前記ＡＰＬ関数とに基づき、前記Ｐ＿ｃ（ｉ）値に対する輝度を生成する工程と、
を含む、請求項４または５に記載の方法。 - さらに、
前記ターゲットディスプレイの前記最小輝度レベルと、前記ターゲットディスプレイの前記リファレンス最大輝度レベルと、前記入力メタデータとに基づき、前記入力画像を前記ターゲットディスプレイへマッピングする第１のトーンマッピング曲線を決定する工程と、
前記出力パワーファクタに基づき、前記第１のトーンマッピング曲線を調整する工程と、
を含む、請求項４から６のいずれかに記載の方法 - 前記第１のトーンマッピング曲線を調整する工程は、前記第１のトーンマッピング曲線の出力を、前記出力パワーファクタ乗にする工程を含む、請求項７に記載の方法。
- 請求項１から８のいずれかに記載の方法を１つ以上のプロセッサで実行するためのコンピュータ実行可能命令を格納した、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
- プロセッサを備えており、かつ、請求項１から８のいずれかに記載の方法を実行するように構成された装置。
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