JP7005570B2

JP7005570B2 - 装置、方法、及びプログラム

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Publication number: JP7005570B2
Application number: JP2019185912A
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Inventors: 真彦溝口
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Publication date: 2022-01-21
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Description

本発明は、装置、方法、及びプログラムに関する。

近年、映像ディスプレイ、プロジェクタ等の表示装置の技術革新により、従来のＣＲＴディスプレイに比べて、より高輝度、ハイダイナミックレンジの映像表示が可能になってきた。例えば、従来のＣＲＴディスプレイのマスターモニタ（ＣＲＴマスターモニタ）は、映像信号の１００％ホワイトに対して１００ｎｉｔ（ｃｄ／ｍ２）の輝度で表示していたが、現在の表示装置では１００ｎｉｔ以上の輝度で表示できる物が一般的である。また、ＨＤＲ（ＨｉｇｈＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ）ディスプレイと呼ばれる表示装置には、１０００～４０００ｎｉｔの輝度で表示できる物も登場している。

ＨＤＲディスプレイ等の表示装置を用いて、より高ダイナミックレンジな映像表示を行うために、電気光伝達関数（以下ＥＯＴＦ）を拡張し、ＨＤＲ信号レンジを表現できるようにしたＨＤＲＥＯＴＦが必要となった。尚、ＥＯＴＦは、従来のＳＤＲ（ＳｔａｎｄａｒｄＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ）ディスプレイに対して規定されていたディスプレイのガンマ規格である。

ＨＤＲＥＯＴＦの例として、従来のレンジより広い１００００ｎｉｔまでの表示輝度レンジに対して、視覚的に最適な量子化精度となるＰＱ（ＰｅｒｃｅｐｔｕａｌＱｕａｎｔｉｚｅｒ）を適用したＨＤＲＥＯＴＦが規格化されている。ＰＱに代表されるようなＥＯＴＦは、表示装置の映像出力での絶対輝度に対する量子化値として規定されるため、絶対輝度方式のＥＯＴＦである。

また、上述の輝度同様に、従来よりも表示できる色の範囲（色域）が広くなった表示装置が増えてきている。色域が広い画像データは、「広色域画像データ」と呼ばれる。この広色域画像データをカメラ撮影によって生成し、記録可能な撮影装置がある。広色域画像データは、例えばＢＴ２０２０規格で定められた色域を有する。ところが、映像表示装置には、この広色域のＢＴ２０２０規格を表示可能な物もあれば、従来の狭い色域規格、例えばＢＴ７０９規格で定められた色域しか表示できない物もある。

映像表示装置は、表示パネルの表示性能を越える色信号が入力されることもあるため、ＲＧＢの３つの色信号の最大値を検出し、その最大値を表示パネルで表示可能なレベルに減衰させて表示パネルのダイナミックレンジに適合させる処理を行っている。例えば、特許文献１に記載の色信号変換装置は、外部からの映像信号を逆ガンマ補正により輝度に線形なＲＧＢの階調データに変換し、表示装置の特性に合わせた色変換及び彩度変換を行い、更に表示パネルのガンマ特性に合わせてガンマ補正を行った上で出力する。

特開２００８－２７１２４８号公報

表示パネルに合わせた色変換を行う場合、前述のＳＤＲＯＥＴＦでは特に問題は無かった。しかし、例えばＰＱのような、ＨＤＲディスプレイでのＨＤＲＥＯＴＦに組み合わせる場合、内部演算で要するビット幅が大きな問題になってくる。例えば、逆ガンマ補正へ入力される入力信号を１２ビット精度、ガンマ補正から出力される出力信号を１２ビット精度とした場合、内部演算のビット幅は概ね３０ビット以上必要となってくる。この理由は、ＰＱの特性が強い非線形性を示すものであることから、それに対応した逆ガンマ補正やガンマ補正において所望の精度で階調データ抜けを防ぐために必要となるためである。

そこで本発明は、上記の課題に鑑み、ＰＱカーブ等の非線形性が強いガンマ変換と色変換を実行する場合に、所望の精度で階調データ抜けを防ぎつつ演算量を抑えることを目的とする。

本発明は、各画素が複数の色成分の値を持つ入力データに第１のガンマ変換処理を行うことで、該各画素値が変換された色データを生成し、該生成した色データに基づき、前記複数の色成分の全てに共通な共通指数部データと各色成分の仮数部データとを生成する、第１のガンマ変換処理手段と、前記各色成分の仮数部データに対し、前記共通指数部データを用いずに、固定小数のマトリクス演算による色変換処理を行い、色変換処理データを生成する色変換処理手段と、前記共通指数部データを用いて、前記各色成分それぞれの前記色変換処理データを固定小数データに変換する固定小数変換手段と、前記固定小数データに第２のガンマ変換処理を行うことで、出力データを生成する第２のガンマ変換処理手段とを有することを特徴とする画像処理装置である。

本発明により、非線形性が強いガンマ変換と色変換を実行する場合に、所望の精度で階調データ抜けを防ぎつつ演算量を抑えることが可能になる。

映像信号規格変換装置のブロック図浮動小数デガンマ処理部のブロック図ＳＴ２０８４規格の階調特性を表す図データ変換特性を表す図第１実施形態における共通指数部浮動小数変換部のブロック図第１実施形態における浮動小数表現の概念図本発明の浮動小数ガンマ補正処理部のブロック図第３実施形態における指数部決定部の特性を表す図第３実施形態における補間データ変換処理部のブロック図第３実施形態で用いる参照データの例

［第１実施形態］
＜映像信号規格変換装置の構成について＞
以下、本実施形態における映像信号規格変換装置について、図１（ａ）を用いて説明する。図１（ａ）は、本実施形態を適用可能な画像処理装置である映像信号規格変換装置１０００の全体構成を示すブロック図である。

映像信号規格変換装置１０００は、ガンマ規格と色規格との両方又は何れか一方の規格変換処理を実行することができるが、ここでは色規格の変換処理のみを実行するものとする。

映像信号規格変換装置１０００に入力する信号である入力映像信号１の映像信号規格は第１のＨＤＲ規格であり、例えばガンマ規格はＳＴ２０８４、色規格はＢＴ７０９とする。これに対し、映像信号規格変換装置１０００が出力する信号である出力映像信号５の映像信号規格は第２のＨＤＲ規格であり、例えばガンマ規格は同様にＳＴ２０８４、色規格はＢＴ２０２０とする。

図３にＳＴ２０８４のＥＯＴＦ階調特性を示す。この階調特性は、物理量である輝度と、画像処理装置で用いられるデータ又は入出力信号のデータである階調との間の関係である。図３では輝度１００００［ｎｉｔ]が１．０の階調になるように規格化して示している。尚、ここで取り扱う映像信号は、ＲＧＢ三原色に対応する３成分のデータであり、各成分のデータは該当する色の階調情報を示している。１つの画素のデータは、当該画素の３成分の色データ（階調データ、つまりＲＧＢの各画素値）から成り、全ての画素のデータを処理することで映像全体の画像処理が行われる。

＜デガンマ処理について＞
映像信号規格変換装置１０００内の浮動小数デガンマ処理部１００１は、第１のガンマ変換処理として、入力映像信号１のガンマ規格であるＳＴ２０８４の逆ガンマ特性（ＥＯＴＦの逆特性）の補正処理を実行する。具体的には、入力映像信号１のＲＧＢデータを輝度リニアなＲＧＢ階調データに変換し、該変換したデータを、固定小数色変換処理部１００２への色変換入力仮数部データ２と浮動小数ガンマ補正処理部１００３への共通指数部データ３として出力する。ここで「輝度リニア」とは、階調データとその階調データが表現する輝度情報とが線形な関係であることを指す。また、共通指数部データ３とは、ＲＧＢの３成分で構成される色変換入力仮数部データ２に共通な１つの指数部データである。本実施形態ではこのように、輝度リニアなＲＧＢ階調データを前述の色変換入力仮数部データ２と共通指数部データ３とを用いることで浮動小数として扱う。

図２（ａ）は、本実施形態における浮動小数デガンマ処理部１００１の構成を示すブロック図である。入力映像信号１は、ＲＧＢ三原色の３つの色データから成るが、これらの色データの夫々について、対応するデータ変換処理部でガンマ処理を行う。具体的には、Ｒの色データについてはデータ変換処理部１０１ａで、Ｇの色データについてはデータ変換処理部１０１ｂで、Ｂの色データについてはデータ変換処理部１０１ｃで、夫々ガンマ処理を行う。データ変換処理部１０１ａ、データ変換処理部１０１ｂ、及びデータ変換処理部１０１ｃが夫々出力するデータは、固定小数形式のデータであり、まとめて固定小数輝度リニアデータ１１として、共通指数部浮動小数変換部１０２に入力される。

図４（ａ）に、３つのデータ変換処理部、即ち、データ変換処理部１０１ａ、データ変換処理部１０１ｂ、及びデータ変換処理部１０１ｃにおいて共通な変換特性を示す。図４（ａ）では、最大階調を１．０に規格化して示しており、この特性は図３で示したＳＴ２０８４の階調特性の逆変換特性（縦軸と横軸を入れ替えて、輝度１００００ｎｉｔを１．０の階調で表現したもの）となっている。尚、固定小数輝度リニアデータ１１は所望のビット幅のデータであり、例えば３２ビット幅のデータである。これは１２ビット幅のＳＴ２０８４規格の入力映像信号１を、理想的なデガンマ処理、および後述するガンマ補正処理によって１２ビット幅のＳＴ２０８４規格の出力映像信号５に変換した場合に、２階調以下の変換誤差とするために必要なビット幅である。

＜共通指数部浮動小数変換部について＞
ビット幅が大きい固定小数輝度リニアデータ１１をそのまま使用して後述する色変換処理を実施すると、ビット幅に応じて演算回路規模が増大する。そのため本実施形態では、色変換処理の演算回路規模を削減するため、共通指数部浮動小数変換部１０２において、固定小数輝度リニアデータ１１を小さいビット幅の色変換入力仮数部データ２と共通指数部データ３とに変換する。図５に、共通指数部浮動小数変換部１０２のブロック図を示す。

最大値抽出部２０１は、固定小数輝度リニアデータ１１のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分という３つのデータの中から最大値を導出し、それを最大値情報２１として指数部決定部２０２に出力する。指数部決定部２０２は、最大値情報２１に基づき共通指数部データ３を出力する。共通指数部データ３の決定方法としては、例えば最大値情報２１の最上位ビットから連続する“０”の個数を共通指数部データ３の値とする。仮数部決定部２０３は、共通指数部データ３に基づき、固定小数輝度リニアデータ１１における仮数部データの位置を決定し、色変換入力仮数部データ２を出力する。具体的には、固定小数輝度リニアデータ１１を共通指数部データ３の値だけ左シフトさせ、上位所望の桁数だけ抽出する。図６に、共通指数部浮動小数変換部１０２で行われる変換処理の概念図を示す。同図では、例として、固定小数輝度リニアデータ１１は３２ビット幅、色変換入力仮数部データ２は１４ビット幅、共通指数部データ３は５ビット表現の場合を示している。

図６（ａ）は、３つの色成分が全て高階調（高輝度）の場合を示す。この３つの中で最大値となるものはＲ成分であり、この値から共通指数部データ３は“３” （Ｒ成分の最上位ビットから連続する“０”の個数が“３”）となる。よって、色変換入力仮数部データ２は、固定小数輝度リニアデータ１１の最上位から４ビット目からの１４ビット幅となる。この場合、固定小数輝度リニアデータ１１の全ての色成分の下位ビットデータ、つまり低階調情報（低輝度情報）は失われることになるが、元々が高輝度の情報であるために、失われる情報は人の目には視認されない領域の情報である。映像信号規格変換装置１０００が表示装置等につながれて、出力映像信号５が該表示装置に直接入力されて用いられる場合には問題にならない。

図６（ｂ）は、３つの色成分が全て低階調（低輝度）の場合を示す。この３つの中で最大値となるものはＧ成分であり、この値から共通指数部データ３は“１７” （Ｇ成分の最上位ビットから連続する“０”の個数が“１７”）となる。よって、色変換入力仮数部データ２は、固定小数輝度リニアデータ１１の最上位から１８ビット目からの１４ビット幅となる。この場合、固定小数輝度リニアデータ１１の殆ど全ての色成分の下位ビットデータ、つまり低階調情報（低輝度情報）を有効に保存できている。従って、出力映像信号５が表示装置に直接入力されて用いられる場合、階調とびや色ずれなく低階調（低輝度領域）の情報を表現可能となる。

図６（ｃ）は、３つの色成分の中に高階調（高輝度）と低階調（低輝度）が混在している場合を示す。この３つの中で最大値となるものはＢ成分であり、この値から共通指数部データ３は“４” （Ｂ成分の最上位ビットから連続する“０”の個数が“４”）となる。よって、色変換入力仮数部データ２は、固定小数輝度リニアデータ１１の最上位から５ビット目からの１４ビット幅となる。この場合、固定小数輝度リニアデータ１１のＧ成分とＢ成分の下位ビットデータ（低階調、低輝度情報）は失われることになるが、図６（ａ）の場合と同じ理由により、階調表現上問題ない。但し一方で、Ｒ成分の低階調情報が失われることになり、Ｒ成分のデータは、高階調情報を有さないため問題になるようにも思われる。しかし、後述の色変換のマトリクス演算によって色変換する際のＲ成分の寄与度が低く、かつ図６（ａ）の場合と同様の理由により、他色の高階調（高輝度）の色成分があるため、低階調（低輝度）のＲ成分が消失しても、人の目には視認されない（されにくい）。よって、階調表現上問題にならない。

図６（ｄ）は、図６（ｂ）よりもさらに低階調（低輝度）の場合を示す。この場合、色変換入力仮数部データ２の１４ビット幅を確保することを優先するために、最大値（Ｂ成分）の最上位ビットから連続する“０”の個数が“２０”となるが、“１８”でクリップされる。よって、色変換入力仮数部データ２は、固定小数輝度リニアデータ１１の最下位から１４ビット幅となり、共通指数部データ３は“１８”となる。

＜色変換処理について＞
固定小数色変換処理部１００２の入力データである色変換入力仮数部データ２は、既に述べた通り、色規格がＢＴ７０９かつ輝度リニアなデータである。一方、固定小数色変換処理部１００２の出力データ（色変換処理データ）である色変換出力仮数部データ４は、固定小数色変換処理部１００２で色変換処理が行われた結果、色規格がＢＴ２０２０となった輝度リニアなデータである。尚、色変換入力仮数部データ２および色変換出力仮数部データ４の全ての色成分は、共通指数部データ３が指数部である浮動小数表現のデータである。これら浮動小数データの仮数部データのみに着目すると、式（１）で示される共通ゲイン（ＧＡＩＮとする）がかけられた固定小数表現のデータと解釈できる。式（１）において、ＤＡＴＡ３は共通指数部データ３を指す。

よって、固定小数色変換処理部１００２は、輝度リニアなＲＧＢデータである色変換入力仮数部データ２に対して、固定小数のマトリクス演算によって色変換演算を行うことが可能である。固定小数色変換処理部１００２は、この色変換の結果として、色変換出力仮数部データ４を出力する。具体的な演算式の一例を式（２）に示す。式（２）において、ＤＡＴＡ２は色変換入力仮数部データ２を指し、ＤＡＴＡ４は色変換出力仮数部データ４を指す。また例えば、Ｒ_DATA2は、色変換入力仮数部データ２のＲ成分を指す。尚、式（２）中に示すマトリクス係数は実数表現で表記しているが、ハードウェアに実装される際は所望のビット幅の固定小数データに変換されるものとする。

＜ガンマ補正処理について＞
浮動小数ガンマ補正処理部１００３は、共通指数部データ３と色変換出力仮数部データ４とに基づき、ガンマ規格がＳＴ２０８４のガンマ特性（ＥＯＴＦそのもの）の補正処理を行うことによって、出力映像信号５を生成し出力する。

図７は、本実施形態における浮動小数ガンマ補正処理部１００３の構成を示すブロック図である。共通指数部固定小数変換部３０１は、共通指数部データ３と色変換出力仮数部データ４とに基づき、式（３）で示す処理によって、固定小数色変換出力データ１２を出力する。式（３）において、ＤＡＴＡ３は共通指数部データ３を指し、ＤＡＴＡ４は色変換出力仮数部データ４を指し、ＤＡＴＡ１２は固定小数色変換出力データ１２を指す。

尚、固定小数色変換出力データ１２は所望のビット幅のデータであり、例えば３２ビット幅のデータである。これは、固定小数輝度リニアデータ１１と同様に、変換誤差を２階調以下に抑えるためである。

浮動小数ガンマ補正処理部１００３内のデータ変換処理部１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆは、浮動小数デガンマ処理部１００１内のデータ変換処理部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと逆の変換を行うものである。図４（ｂ）は、浮動小数ガンマ補正処理部１００３内の３つのデータ変換処理部に共通の変換特性を示す図である。図４（ｂ）では、最大階調を１．０に規格化して示しており、この特性は図３で示したＳＴ２０８４の階調特性と等価（輝度１００００ｎｉｔを階調１．０としたもの）となっている。

以上のようにして生成された出力映像信号５はそのまま、或いは所定のデジタル映像伝送フォーマットへの変換がなされて、ディスプレイ等の表示装置に出力される。

［第２実施形態］
以下、映像信号規格変換装置が色調整処理部を更に備える場合について説明する。尚、以降では、既述の実施形態と異なる点について主に説明し、既述の実施形態と同様の内容については説明を適宜省略する。

図１（ｂ）は、本実施形態における映像信号規格変換装置１０００の全体構成を示すブロック図である。

実施形態１と比べると、本実施形態における映像信号規格変換装置１０００には、階調オフセット処理を行う色調整処理部１００４が追加されている。階調オフセット処理とは例えば、低階調を持ち上げるためにＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分に同じ値のオフセット値を加算する処理である。尚、階調オフセット処理の際に用いるオフセット値（ＯＦＦＳＥＴとする）は、固定値として予め設定されている。ここで、本実施形態における固定小数色変換処理部１００２から出力される色変換出力仮数部データ４は、第１実施形態でも述べたように浮動小数表現になっている。そのため、オフセット値は共通指数部データ３に応じて調整する必要がある。従って、式（４）で示すオフセット処理を行うことで、色調整データ１３を出力する。式（４）において、ＤＡＴＡ３は共通指数部データ３を指し、ＤＡＴＡ４は色変換出力仮数部データ４を指し、ＤＡＴＡ１３は色調整データ１３を指す。

この処理を実行しておくことで、浮動小数ガンマ補正処理部１００３で固定小数に戻した時に、共通指数部データ３が異なる別々の画素においても同じオフセット処理がなされることになる。

以降の処理では、第１実施形態で用いた色変換出力仮数部データ４に代わって色調整データ１３を用いて、浮動小数ガンマ補正処理部１００３における浮動小数ガンマ補正処理部が行われる。

［第３実施形態］
以下、浮動小数デガンマ処理部の構成が第１実施形態と異なる場合について説明する。尚、以降では、既述の実施形態と異なる点について主に説明し、既述の実施形態と同様の内容については説明を適宜省略する。

＜デガンマ処理について＞
本実施形態における浮動小数デガンマ処理部１００１は、第１のガンマ変換処理として、入力映像信号１のガンマ規格がＳＴ２０８４の逆ガンマ特性の補正処理を実行する。具体的には、入力映像信号１のＲＧＢデータを輝度リニアなＲＧＢ階調データに変換し、該変換したデータを、固定小数色変換処理部１００２への色変換入力仮数部データ２と浮動小数ガンマ補正処理部１００３への共通指数部データ３として出力する。

図２（ｂ）は、本実施形態における浮動小数デガンマ処理部１００１のブロック図である。図示するように、本実施形態における浮動小数デガンマ処理部１００１は、第１実施形態では設けられていた共通指数部浮動小数変換部１０２がなくなりその代わりに、各指数部決定部４０１が設けられる（図２（ａ）参照）。また本実施形態の浮動小数デガンマ処理部１００１では、各指数部決定部４０１で決定される各指数部データに基づき補間データ変換処理部４０２でガンマ変換処理が行われ、補間データ変換処理部４０２の出力が色変換入力仮数部データ２となっている。以下、これらの構成要素について詳細に述べていく。

各指数部決定部４０１は、入力映像信号１データに基づき、各色成分の指数部を決定し、３チャンネルの各色成分指数部データ１４（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の各データから成る）を出力する。また、各指数部決定部４０１は、各色成分指数部データ１４の最小値を、共通指数部データ３として出力する。ここで図８に、指数部データの決定方法の例として、入力階調のデータ範囲に応じて指数部データを決定する方法を示す。尚、図８の横軸の入力階調は、最大階調を１．０として規格化している。例えば、入力映像信号１が０から０．１２５の範囲だった場合、指数部データは“１４”となり、入力映像信号１が０．２５から０．３７５の範囲だった場合、指数部データは“８”となる。

３つの補間データ変換処理部４０２は共通の変換特性を有し、第１実施形態と同じく図４（ａ）に示した特性に加え、第１実施形態における共通指数部浮動小数変換部１０２の特性も有している。つまり、補間データ変換処理部４０２の出力は、第１実施形態のデータ変換処理部１０１の出力と異なり、既に仮数部情報となっており、色変換入力仮数部データ２そのものとなる。ビット幅は例えば第１実施形態と同様に１４ビット幅である。

図９に、補間処理によってデータ変換を行う補間データ変換処理部４０２のブロック図を示す。

参照データ保存部５０１には例えば、図１０に示す特性のテーブルデータが保存されており、入力映像信号１に対応するデガンマ後の参照データ１５を、参照データ補正部５０２に出力する。この特性は、図４（ａ）のデガンマ変換特性を、図８に示す指数部決定部の特性図における縦軸の指数部データに応じて倍率補正したものである。本例では、入力映像信号１が０から０．１２５の範囲だった場合、指数部データは“１４”であり、図４（ａ）のデガンマ後リニア階調のデータに対して２¹⁴倍した値がデガンマ参照データとなる。また、０．２５から０．３７５の範囲だった場合、指数部データは“８”であり、同様に２⁸倍した値がデガンマ参照データとなる。このようにして生成されるデガンマ参照データ１５は言い換えると既に仮数部データに相当する情報である為、色変換入力仮数部データ２のビット幅が１４ビット幅である場合、それと同様に１４ビットのテーブルデータを参照データ保存部５０１で保存すれば済む。また、テーブルデータは入力映像信号１に対して所定の格子間隔で保存されているものとし、格子間のデータは後述する補間演算によって生成される。こうすることで、保存するテーブルデータ量を更に削減することが可能になる。

図１０で示す特性は、入力映像信号１のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の全ての階調データが同じ場合の補間データ変換処理部４０２における変換特性と等価である。これは入力映像信号１のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の全ての階調データが同じ場合、各色成分指数部データ１４と共通指数部データ３とが同一であるためである。一方で、入力映像信号１の各色成分の階調データが異なる場合には、各色成分指数部データ１４が共通指数部データ３と異なる可能性がある。よって、デガンマ参照データが共通指数部データ３と同じになるよう参照データ補正部５０２で補正される。具体的には、デガンマ参照データ１５と、共通指数部データ３と、各色成分指数部データ１４とに基づく式（５）で示す演算処理の結果として、補正デガンマ参照データ１６が出力される。式（５）において、ＤＡＴＡ３は共通指数部データ３を指し、ＤＡＴＡ１４は各色成分指数部データ１４を指し、ＤＡＴＡ１５はデガンマ参照データ１５を指し、ＤＡＴＡ１６は補正デガンマ参照データ１６を指す。

補間演算部５０３は、補正デガンマ参照データ１６と入力映像信号１とを用いて所定の補間演算を実行して、色変換入力仮数部データ２を生成し出力する。

［まとめ、その他の実施形態］
以上の説明は、本発明の各実施形態について好適な実施例を用いて説明したものであり、本発明を限定するものではなく、様々な形態に本発明の変形例を容易に適用することができる。

例えば、前述の実施形態では、入力映像信号１と出力映像信号５とのガンマ規格はＨＤＲ規格の一つであるＳＴ２０８４としているが、別のＨＤＲ規格例えばＨＬＧ（ハイブリットログガンマ）や各社が提案するガンマ規格であっても良い。但し、本発明の効果が顕著に現れるのは、従来のＳＤＲのガンマ規格よりも非線形性が強い場合である。また、入力映像信号１と出力映像信号５とのガンマ規格について、両方ＨＤＲ規格のＳＴ２０８４としているが、少なくとも一方がＨＤＲ規格（非線形性が強いガンマ規格）であれば良く、もう一方は、別のＨＤＲ規格又はＳＤＲ規格であっても良い。

色規格に関しては、入力映像信号１の色域規格はＢＴ７０９、出力映像信号５の色域規格はＢＴ２０２０としているが、それぞれの規格はこれらに限定されず、ＡｄｏｂｅＲＧＢ、ＢＴ６０１等の任意の規格を用いて良い。但し、入力映像信号１の色域が出力映像信号５の色域よりも広い場合は、マトリクス演算だけでは表現できない色データが発生してしまうため、３Ｄルックアップテーブルを用いたカラーマッチング技術等が別途必要になる。尚、３Ｄルックアップテーブルを使用する場合や、カラーマッチング処理を実行する場合は、絶対的な輝度情報が必要な場合があり、その場合は、第２実施形態のように色調整処理部１００４に共通指数部データ３を入力することで対処する。

データ変換処理部１０１の詳細の構成は述べていないが、演算規模と変換性能とを考慮して好適な公知技術を採用すれば良い。例えば、データ変換用の理論式をそのまま実装しても良いし、この理論式に近似する式を実装しても良い。或いは、第３実施形態で述べたようなテーブルデータと各種補間処理を実装しても良い。補間処理を採用する場合、格子間隔は、第３実施形態で述べたように入力階調に対して任意間隔の均等間隔でも良いし、不均等間隔でも良い。また、入力階調に対応する変換データ全てをテーブルデータとして保存しても良い。この場合、第３実施形態で実行した補間演算は省略可能である。更に、補間処理の方法は、所望のデータ変換精度によって好適な公知技術を採用すれば良い。例えば、線形補間、二次近似補間、三次近似補間、高次補間等がある。

共通指数部データ３について、画素毎に階調データ（ＲＧＢ）の最大値に基づいて共通指数部データ３を決定する方法を述べたが、共通指数部データ３は、複数画素から成る所定領域毎に決定しても良いし、フレームを跨いで決定しても良い。また、最大値ではなく、所定の固定値を用いても良い。但し、これらの場合は、有効なデータ（特に低階調）を保存することができないケースや、固定小数に戻す際にデータが飽和するケースが出てくる可能性があるため、処理性能と画質との関係から好適な構成を採用する必要がある。

更に、前述の各実施形態における構成要素、機能、特徴、又は演算式を適宜組み合わせて構成される装置、方法、及びプログラムも本発明に含まれる。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１映像信号規格変換装置
１００１浮動小数デガンマ処理部
１００２固定小数色変換処理部
１００３浮動小数ガンマ補正処理部
３０１共通指数部浮動小数変換部
１０１データ変換処理部

Claims

各画素が複数の色成分の値を持つ入力データに第１のガンマ変換処理を行うことで、該各画素値が変換された色データを生成し、該生成した色データに基づき、前記複数の色成分の全てに共通な共通指数部データと各色成分の仮数部データとを生成する、第１のガンマ変換処理手段と、
前記各色成分の仮数部データに対し、前記共通指数部データを用いずに、固定小数のマトリクス演算による色変換処理を行い、色変換処理データを生成する色変換処理手段と、
前記共通指数部データを用いて、前記各色成分それぞれの前記色変換処理データを固定小数データに変換する固定小数変換手段と、
前記固定小数データに第２のガンマ変換処理を行うことで、出力データを生成する第２のガンマ変換処理手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。
第１のガンマ変換処理手段は、前記色データの複数の色成分の値のうちの最大値に基づいて、前記共通指数部データを生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
前記最大値は、前記色データの画素毎に、又は、該色データにおける複数画素から成る所定領域毎に、導出されることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
前記第１のガンマ変換処理手段は、データを変換するための理論式もしくは該理論式に近似する式に従って、又は、補間処理を実行することで、前記入力データを前記色データに変換することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像処理装置。
前記色変換処理データに対し、前記共通指数部データを用いた色調整処理を行う色調整処理手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像処理装置。
前記色調整処理は、階調オフセット処理であることを特徴とする請求項５に記載の画像処理装置。
前記第１のガンマ変換処理手段は、前記補間処理で用いる仮数部データをテーブルデータとして有し、前記共通指数部データに応じて、前記仮数部データを調整することを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像処理装置を含む、ＨＤＲ規格に対応した信号規格変換装置。
各画素が複数の色成分の値を持つ入力データに第１のガンマ変換処理を行うことで、該各画素値が変換された色データを生成し、該生成した色データに基づき、前記複数の色成分の全てに共通な共通指数部データと各色成分の仮数部データとを生成するステップと、
前記各色成分の仮数部データに対し、前記共通指数部データを用いずに、固定小数のマトリクス演算による色変換処理を行い、色変換処理データを生成するステップと、
前記共通指数部データを用いて、前記各色成分それぞれの前記色変換処理データを固定小数データに変換するステップと、
前記固定小数データに第２のガンマ変換処理を行うことで、出力データを生成するステップと
を有することを特徴とする画像処理方法。
コンピュータを請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の画像処理装置における各手段として機能させるためのプログラム。