JP7157714B2 - Image processing device and its control method - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置およびその制御方法に関し、特にハイダイナミックレンジ(HDR(High Dynamic Range))信号の取り扱い技術に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and its control method, and more particularly to a technology for handling high dynamic range (HDR) signals.
発光素子(例えばLED)の性能向上などにより、従来よりも表示輝度のダイナミックレンジが広い表示装置が実現されている。このような表示装置では、従来の表示装置では表現できなかった、高輝度域の色やディテールを有する画像(HDR画像)をより忠実に表示することができる。 2. Description of the Related Art Due to improvements in the performance of light-emitting elements (for example, LEDs), display devices with a wider dynamic range of display luminance than ever before have been realized. With such a display device, it is possible to more faithfully display an image (HDR image) having colors and details in a high luminance range, which could not be expressed by a conventional display device.
HDR画像における映像信号レベルと表示輝度との関係を表す信号特性はEOTF(Electro-Optical Transfer Function:電気光伝達関数)で規定される。そして、EOTFにはSMPTE ST 2084で規格化されているPQ(Perceptual Quantization)と、ARIB STD-B67で規格化されているHLG(Hybrid Log Gamma)の2つがある。HLGが表示輝度を相対値として扱うのに対して、PQは表示輝度を最大10000nits(またはcd/m2)の絶対値として扱う点が大きな違いである。そのため、出力ダイナミックレンジが変化するような撮影モードで撮影を行うと、PQでは表示ピーク輝度が変化する場合がある。 A signal characteristic representing the relationship between the video signal level and display brightness in an HDR image is defined by an EOTF (Electro-Optical Transfer Function). There are two EOTFs: PQ (Perceptual Quantization) standardized by SMPTE ST 2084 and HLG (Hybrid Log Gamma) standardized by ARIB STD-B67. The major difference is that HLG treats the display luminance as a relative value, whereas PQ treats the display luminance as an absolute value up to 10000 nits (or cd/m 2 ). Therefore, when shooting in a shooting mode in which the output dynamic range changes, the display peak luminance may change in PQ.
図1は11と12の2通りの撮影モードによって出力ダイナミックレンジが変化する場合の入出力特性の例を示しており、横軸に入力段数、縦軸に出力輝度を示す。各撮影モードのガンマカーブを比較すると、高輝度域以外は共通の入出力特性を持ち、ピーク輝度が13、14のように異なっている。なお、以下、特に記載が無い限り、HDR画像の信号特性はPQに準拠しているものとする。
FIG. 1 shows an example of input/output characteristics when the output dynamic range changes with two
ところで、従来の表示輝度ダイナミックレンジ(Standard Dynamic Range:SDR)を想定した画像信号(SDR信号)は、γ=2.2などのEOTFを持つ環境での視聴を前提としているのに対し、HDR画像の信号(HDR信号)は、PQなどのEOTFを持つ環境での視聴を前提としている。このため、SDR信号を想定した視聴環境でHDR信号を再生すると、製作者の意図と異なる映像が表示されてしまう。このような問題の回避方法として、例えば、HDRの効果は失われてしまうが、HDR信号の階調値を、SDR環境での視聴用にSDR信号の階調値に変換(圧縮)するような、トーンマッピングが考えられる。なお、HDR信号には、コンテンツの最大輝度を表す、maxCLL(maximum Content Light Level)と呼ばれる静的メタデータを付与することができる。maxCLLを参照することにより、再生機器は受信したHDRコンテンツの最大輝度を特定することができる。 By the way, an image signal (SDR signal) assuming a conventional display luminance dynamic range (Standard Dynamic Range: SDR) is premised on viewing in an environment having an EOTF such as γ = 2.2, whereas an HDR image (HDR signal) is premised on viewing in an environment with EOTF such as PQ. For this reason, when the HDR signal is reproduced in a viewing environment assuming the SDR signal, an image different from the producer's intention is displayed. As a method of avoiding such a problem, for example, although the effect of HDR is lost, the gradation value of the HDR signal is converted (compressed) into the gradation value of the SDR signal for viewing in the SDR environment. , tone mapping can be considered. Note that the HDR signal can be given static metadata called maxCLL (maximum Content Light Level), which represents the maximum brightness of the content. By referring to maxCLL, the playback device can specify the maximum luminance of received HDR content.
特許文献1、2には、HDR信号をSDR信号に変換するトーンマッピングが開示されている。文献1では、HDR信号の輝度値のヒストグラム形状とmaxCLLを用いて、推定された最大輝度レベルを用いてトーンマッピングの特性を設計する構成が記載されている。また、文献2では、空などの低周波被写体のトーンジャンプを抑えるため、画像の幾何学的形状領域に応じてトーンマッピングの特性を設計する構成が記載されている。
特許文献1の方法では、例えば露出アンダーで撮影されたHDR信号であっても、HDR信号の最大輝度レベルをSDRのEOTFの定義域の最大値となるようマッピングする。そのため、HDR信号をHDR環境で視聴した場合より、マッピング後のSDR信号をSDR環境で視聴した場合の方が明るく感じられる可能性がある。
In the method of
また、特許文献2の方法も、HDR画像のDレンジを考慮したトーンマッピングを行っていないため、出力されたSDR信号が製作者の意図した明るさとならない場合がある。
Also, the method of
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、HDR環境で視聴した場合とSDR環境で視聴した場合との明るさの変化を抑制するようにHDR信号をSDR信号に変換可能な画像処理装置およびその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image processing apparatus capable of converting an HDR signal into an SDR signal so as to suppress changes in brightness between viewing in an HDR environment and viewing in an SDR environment, and a control method thereof. and
上述の目的は、HDR(High Dynamic Range)信号をファイルとして記録する画像処理装置であって、HDR信号の撮影条件に応じて、画像処理装置に予め設定された異なる複数の出力ダイナミックレンジのうち、HDR信号の撮影条件に応じた1つの出力ダイナミックレンジのピーク輝度を示す情報を取得する取得手段と、取得手段により取得された情報に基づく第1の値を、HDR信号とともにファイルに記録する記録手段と、を有することを特徴とする画像処理装置によって達成される。 The above object is an image processing device that records HDR (High Dynamic Range) signals as a file, and according to the shooting conditions of the HDR signal, among a plurality of different output dynamic ranges preset in the image processing device , Acquisition means for acquiring information indicating the peak luminance of one output dynamic range according to the shooting conditions of the HDR signal, and recording means for recording a first value based on the information acquired by the acquisition means in a file together with the HDR signal. and is achieved by an image processing device characterized by having:
本発明によれば、HDR環境で視聴した場合とSDR環境で視聴した場合との明るさの変化を抑制するようにHDR信号をSDR信号に変換可能な画像処理装置およびその制御方法を提供することができる。 According to the present invention, an image processing apparatus capable of converting an HDR signal into an SDR signal so as to suppress a change in brightness between viewing in an HDR environment and viewing in an SDR environment and a control method thereof are provided. can be done.
●(第1実施形態)
以下、添付図面を参照して、本発明をその例示的な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、説明する実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、以下では本発明をデジタルカメラに適用した実施形態を説明する。しかし、デジタルカメラは本発明を適用可能な画像処理装置の一例にすぎない。本発明は任意の電子機器において実施可能である。このような電子機器には、デジタルカメラやデジタルビデオカメラといった撮像装置はもちろん、パーソナルコンピュータ、タブレット端末、携帯電話機、ゲーム機、ドライブレコーダ、ロボット、ドローンなどが含まれるが、これらに限定されない。
● (first embodiment)
The invention will now be described in detail on the basis of its exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the described embodiments are merely examples and do not limit the scope of the present invention. For example, an embodiment in which the present invention is applied to a digital camera will be described below. However, a digital camera is only one example of an image processing device to which the present invention can be applied. The present invention can be implemented in any electronic device. Such electronic devices include, but are not limited to, imaging devices such as digital cameras and digital video cameras, as well as personal computers, tablet terminals, mobile phones, game machines, drive recorders, robots, and drones.
●(第1実施形態)
図2は実施形態に係るデジタルカメラ(以下、カメラ)の、主な光学部材やセンサ等の配置例を示す断面図である。本実施形態におけるカメラはレンズ交換可能なデジタル一眼レフカメラであり、カメラ本体1と交換レンズ2を有している。カメラ本体1において撮像素子10は例えばCMOSイメージセンサやCCDイメージセンサであり、複数の画素(蓄積型光電変換素子)が配列されている。撮像素子10の前方近傍に設けられていたメカニカルシャッター11は、撮像素子10の露出タイミングおよび露出時間を制御する。
● (first embodiment)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an arrangement example of main optical members, sensors, etc. of a digital camera (hereinafter referred to as a camera) according to the embodiment. The camera in this embodiment is a lens-interchangeable digital single-lens reflex camera, and has a
半透過性の主ミラー3と、主ミラー3の背面に配置された第1の反射ミラー7は、撮影時には上部に跳ね上がる。第2の反射ミラー8は、第1の反射ミラー7が反射した光束をさらに反射し、焦点検出用センサ(AFセンサ)9に入射させる。AFセンサ9は例えば画素数が撮像素子10よりも少ない撮像素子であってよい。
A semi-transmissive
第1の反射ミラー7、第2の反射ミラー8および焦点検出用センサ9は、撮影画面内の任意の位置での位相差検出方式での焦点検出を行うための構成である。測光用センサ(AEセンサ)6はペンタプリズム4および第3の反射ミラー5で反射された撮影画面の像を受光する。AEセンサ6は受光部を複数の領域に分割し、領域ごとに被写体の輝度情報を出力できる。分割数に制限は無い。なお、撮像素子においては、受光部に配置される画素以外に、画素信号の増幅回路や信号処理用の周辺回路などが形成されている。
The first reflecting mirror 7, the second reflecting
ペンタプリズム4によってファインダー光学系が構成される。図2には示していないが、ペンタプリズム4で反射された被写体像はアイピースから観察可能である。AEセンサ6には主ミラー3によって反射されてピント板12によって拡散された光線のうち光軸外の一部が入射する。交換レンズ2はカメラ本体1に設けられたレンズマウントの接点を通じ、必要に応じてカメラ本体1と通信する。なお、ライブビュー表示および動画記録時には主ミラー3が跳ね上がっているため、撮像された画像の情報を使用して露出制御や焦点調節制御を行う。
The
図3は、図2に示したカメラ本体1とその交換レンズ2の電気回路の構成例を示すブロック図である。カメラ本体1において制御部21は例えば内部にALU(ARITHMETIC and Logic Unit)、ROM、RAMやA/Dコンバータ、タイマー、シリアル通信ポート(SPI)等を内蔵したワンチップマイクロコンピュータである。制御部21は、例えばROMに記憶されたプログラムをRAMにロードして実行することにより、カメラ本体1および交換レンズ2の動作を制御する。制御部21の具体的な動作については後述する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of an electrical circuit of the
AFセンサ9及びAEセンサ6の出力信号は、制御部21のA/Dコンバータ入力端子に接続される。信号処理回路25は制御部21の指示に従って撮像素子10を制御し、撮像素子10が出力する信号にA/D変換および信号処理を適用し、画像信号を得る。また信号処理回路25は、得られた画像信号を記録するにあたって、圧縮・合成等の必要な画像処理を行う。メモリ28はDRAM等であり、信号処理回路25が種々の信号処理を行う際のワーク用メモリとして使われたり、後述する表示器27に画像を表示する際のVRAMとして使われたりする。表示器27はカメラ本体1の背面液晶ディスプレイや、外部ディスプレイであり、カメラの設定値やメッセージ、メニュー画面等の情報や撮像画像を表示する。表示器27はHDR(High Dynamic Range)表示可能であるものとする。表示器27は制御部21からの指示により制御される。記憶部26は例えば半導体メモリカードであり、撮像された画像信号が信号処理回路25から入力される。
Output signals from the
モーター22は、制御部21の制御に従い、主ミラー3及び第1の反射ミラー7のアップ・ダウンやメカニカルシャッター11のチャージを行う。操作部23はユーザーがカメラを操作するために用いるスイッチなどの入力デバイス群である。操作部23には撮影準備動作の開始および撮影開始を指示するためのレリーズスイッチや、撮影モードを選択するための撮影モード選択スイッチ、方向キー、決定キー等が含まれる。接点部29は交換レンズ2と通信を行うための接点であり、制御部21のシリアル通信ポートの入出力信号線が接続される。シャッター駆動部24は制御部21の出力端子に接続されてメカニカルシャッター11を駆動する。
The
交換レンズ2には、接点部29と対をなす接点部50が設けられている。接点部50には、制御部21と同様のワンチップマイクロコンピュータであるレンズ制御部51が接続され、制御部21との通信が可能である。レンズ制御部51は例えばマイクロプロセッサ、ROM、およびRAMを有し、ROMに記憶されたプログラムをRAMにロードして実行することにより、制御部21からの指示に基づいて交換レンズ2の動作を制御する。また、レンズ制御部51は交換レンズ2の状態などの情報を、制御部21に通知する。フォーカスレンズ駆動部52はレンズ制御部51の出力端子に接続され、フォーカスレンズを駆動する。ズーム駆動部53は、レンズ制御部51の制御に従い、交換レンズの画角を変更する。絞り駆動部54は、レンズ制御部51の制御に従い、絞りの開口量を調整する。
The
交換レンズ2がカメラ本体1に装着されると接点部29および50を介してレンズ制御部51とカメラ本体の制御部21とがデータ通信可能となる。また、接点部29および50を通じて交換レンズ2内のモーターやアクチュエータを駆動するための電力も供給される。カメラ本体の制御部21が焦点検出や露出演算を行うために必要なレンズ固有の光学的な情報や、距離エンコーダに基づいた被写体距離に関する情報等がレンズからカメラ本体の制御部21へとデータ通信によって出力される。また、カメラ本体の制御部21が焦点検出や露出演算を行った結果求められた焦点調節情報や絞り情報はカメラ本体の制御部21からレンズへとデータ通信によって出力され、レンズは焦点調節情報に従ってフォーカスレンズを、絞り情報に従って絞りを制御する。
When the
以下、第1実施形態における撮影から現像までの具体的な動作について、図1および図3~8を用いて説明する。図3の操作部23に含まれる電源スイッチがオンされるなどにより、制御部21が動作可能になると、まず制御部21は交換レンズ2のレンズ制御部51と通信を行ない、焦点検出や測光に必要な各種レンズの情報を得るなどの初期化処理を行う。また、操作部23ではユーザーの各種設定が受け付けられ、任意の撮影モードが設定される。操作部23に含まれるシャッタースイッチの半押し操作により、制御部21はAF(オートフォーカス)処理、AE(自動露出)処理の動作を開始する。その後、シャッタースイッチの全押し操作により、制御部21は撮影処理の動作を開始する。
Specific operations from photographing to development in the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 3 to 8. FIG. When the
その後、撮影で得られたRAW画像の現像を行う。RAW画像の現像については図4を用いて説明する。図4において、402~405、408~412は、制御部21が行う処理を機能ブロックとして記載したものであるが、その1つ以上がハードウェア回路として実現されてもよい。RAW画像データ401を構成する画素データのそれぞれは、対応する画素に設けられたカラーフィルタの色の強度を表し、他の色の情報は有していない。ここでは撮像素子の各画素にはR(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかのカラーフィルタが設けられているものとする。
After that, the RAW image obtained by photographing is developed. Development of a RAW image will be described with reference to FIG. In FIG. 4, 402 to 405 and 408 to 412 describe the processing performed by the
ホワイトバランス部402では、光源による色かぶりを補正して白を再現するための処理がなされる。具体的にはホワイトバランス部402は、RAW画像データ401を構成する各画素のRGBデータを、例えばxy色空間等の所定の色空間にプロットする。そして、ホワイトバランス部402は、その色空間において光源色の可能性が高い黒体輻射軌跡付近にプロットされたデータのR,G,Bを積分し、その積分値からR及びB成分のホワイトバランス係数G/R及びG/Bを求める。ホワイトバランス部402はホワイトバランス係数を画像データに適用することによりホワイトバランス処理を実施する。
The
色補間部403ではノイズリダクション処理や、色補間処理により、全ての画素においてR、G、Bの色情報が揃ったカラー画像を生成する。生成されたカラー画像は、マトリクス変換部404およびガンマ変換部405を経て基本的なカラー画像が生成される。ここでガンマ変換部405におけるHDR現像の場合のガンマ特性としては、EOTFの逆特性(Inverse EOTF)であり、例えば図6に示すPQ(Perceptual Quantization)(図6)の逆特性である。なお、Inverse EOTFとOOTF(Opto-Optical Transfer Function)特性を組み合わせたOETF(Optical-Electro Transfer Function)を用いてもよい。
A
ガンマ変換部405では、コントラスト調整用カーブ(コントラスト調整用の階調特性 、ガンマカーブ、またはガンマ特性とも呼ぶ)を用いてガンマ変換を行う。従来カメラには、図1のように出力Dレンジが変化するような撮影モードが搭載されており、ユーザーはシーンに応じてどちらのモードで撮影するかを選択している。このとき、両モード間でのDレンジの差は、HDR現像時にはピーク輝度の差となる。また、同様にISO感度によってもDレンジが異なる場合がある。撮像素子においてアンプでゲインがかからない基準のISO感度100に対して、アナログゲイン、もしくはデジタルゲインがかかるISO200以降の高感度の方がフォトダイオードの容積に対して電荷量が少ないためDレンジが大きくなる。また1/3段刻みの中間ISO感度について、ゲインの刻みが1段しかない安価なアンプを有した撮像素子では、中間ISO感度は代表ISO感度からのゲインアップもしくはゲインダウンで実現している。
The
このとき、ゲインダウンでは飽和の信号レベルが下がってしまうためDレンジとしては小さくなる。このように、撮影条件、特にISO感度に応じてピーク輝度が異なる場合がある。従って、撮影モードとISO感度の組み合わせの数だけ、ガンマカーブをコントラスト調整用カーブ407としてメモリ28に予め格納しておく。そして、ガンマ選択部408が撮影条件(撮影モードおよびISO感度)406を参照し、撮影モードとISO感度の組み合わせに該当するコントラスト調整用カーブ407をメモリ28より読み出して出力ピーク輝度情報取得部409に出力する。
At this time, when the gain is lowered, the saturation signal level is lowered, so the D range becomes smaller. As described above, the peak luminance may differ depending on the shooting conditions, especially the ISO sensitivity. Therefore, gamma curves corresponding to the number of combinations of shooting modes and ISO sensitivities are previously stored in the
次に、S501(図5)で出力ピーク輝度情報取得部409は、取得したコントラスト調整用カーブ407から、ガンマカーブの各出力値に対応する絶対輝度を取得する。絶対輝度値はPQ(図6)やHLGといったEOTFを用いて取得することができる。そして、出力ピーク輝度情報取得部409はコントラスト調整用カーブ407の出力値の最大値、またはこれに対応するnits値を取得する。なお、本明細書では、ガンマカーブデータの出力値の最大値、すなわち出力Dレンジのピーク輝度値の階調値またはそれに対応するnits値をmaxDRL(maximum Dynamic Range Level)と呼ぶ。
Next, in S501 (FIG. 5), the output peak luminance
その後、色輝度調整部410で画像の見栄えを改善するための処理がカラー画像に対し行われ、例えば、夕景検出して彩度強調といった画像補正がシーンに応じて行われる。この色輝度調整が完了すると圧縮部411で高解像度画像をHEVC等の方法で圧縮する。そして、S502で記録部412は、出力ピーク輝度情報取得部409が取得したmaxDRLをファイルのメタデータに記載してHDR(High Dynamic Range)信号413を生成し、S503で出力する。これにより、maxDRLがHDR信号413に対応付けて記録される。
After that, the color image is subjected to processing for improving the appearance of the image by the color
図7に、HDR信号記録用のファイル構造の例を示す。71にはサムネイル画像72などのヘッダ情報が格納され、73にはメタデータ74や本画像データ75などの本画像に関する情報が格納される。S502では、図7のメタデータ74にmaxDRLを記録してもよいし、その他特定の領域に記載してもよい。なお、実際にはHDR信号をPQで表すには最低限10bitの深度が必要であるが従来のJPEGフォーマットだと8bitであるため新たに静止画HDR用のコンテナを採用する必要がある。ここでは、MPEG(Moving Picture Experts Group)-H Part 12(ISO/IEC 23008-12)で定義された画像ファイルフォーマットであるHEIF(High Efficiency Image File Format)形式のコンテナを使用する。HEIFは本画像だけでなく、サムネイルや複数の時間的に関連ある画像やEXIFやXMPといったメタデータも1つのファイルの中に格納することができるという特徴がある。よって、HEVCでエンコードされた10bitのイメージシーケンスも格納できる。先述したmaxCLLはHEIF規格で定義されているわけではないが、本提案ではmaxCLLはもとよりmaxDRLについてもExifのMakerNoteに格納することとする。
FIG. 7 shows an example of a file structure for HDR signal recording. Header information such as a
さらに、HDR信号413をSDR環境で視聴するため、maxDRLを用いてSDR(Standard Dynamic Range)信号にトーンマッピングする方法について図8を用いて説明する。この処理は制御部21または信号処理回路25によって実施することができるが、ここでは制御部21が実施するものとする。
Furthermore, in order to view the
S801で制御部21は、HDR信号をSDR信号用のEOTFの値域の最大値に表示する際の、上限リミット値Lmaxおよび下限リミット値Lminを設定する。例えばLmaxは2,000nits、Lminは100nitsとすることができるが、これらに限定されない。また、上限リミット値Lmaxおよび下限リミット値Lminはユーザが設定可能であってもよい。
In S801, the
次にS802で制御部21は、HDR信号が記録されたファイルのメタデータからmaxDRLを取得する。
S803で制御部21は、LmaxとmaxDRLとを比較する。ここで、maxDRLがLmax以上であれば、S804で制御部21は、LmaxがSDRのEOTFの定義域の最大値となるようにトーンマッピングする。
Next, in S802, the
In S803, the
一方、maxDRLがLmax未満であれば、S805で制御部21は、maxDRLとLminとを比較する。maxDRLがLmin以下であれば、S806で制御部21は、LminがSDRのEOTFの定義域の最大値となるようにトーンマッピングする。また、maxDRLがLminより大きい場合、S807で制御部21は、maxDRLがSDRのEOTFの定義域の最大値となるようにトーンマッピングする。
On the other hand, if maxDRL is less than Lmax, the
次に、S808で制御部21は、トーンマッピングにより得られたSDR信号を表示器27に表示する。
S809で制御部21は、トーンマッピングされたSDR信号をSDRフォーマットで保存するか否かを、例えば表示器27にGUIを表示してユーザに問い合わせる。ユーザから例えば操作部23を通じて保存が指示されれば、S810で制御部21はSDRフォーマットでSDR信号を記憶部26に保存する。ユーザから保存しない旨の指示があった場合、制御部21はSDR信号を保存せずに処理を終了する。
Next, in S<b>808 , the
In S809, the
以上説明したように、本実施形態では、HDR信号をファイル記録する際に、出力Dレンジのピーク輝度情報であるmaxDRLをメタデータとして記載するようにした。これにより、HDR信号のダイナミックレンジを考慮してSDR信号にマッピングすることが可能になり、HDR信号をHDR環境で視聴した場合と、SDR信号にマッピングしてSDR環境で視聴した場合との明るさの差を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, when an HDR signal is recorded in a file, maxDRL, which is peak luminance information of the output D range, is described as metadata. As a result, the dynamic range of the HDR signal can be taken into consideration when mapping to the SDR signal, and the brightness when the HDR signal is viewed in the HDR environment and the brightness when the SDR signal is mapped and viewed in the SDR environment difference can be suppressed.
●(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図9~11を用いて説明する。第1実施形態では、HDR信号をファイル記録する際に、出力Dレンジのピーク輝度情報であるmaxDRLをメタデータとして記載する方法を記述した。第2実施形態では、ファイル記録されたHDR信号に対して、トーンカーブ補正等で出力Dレンジのピーク輝度が変更されるようなレタッチを行った場合におけるmaxDRLの更新方法ついて述べる。
● (Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9-11. In the first embodiment, a method of describing maxDRL, which is the peak luminance information of the output D range, as metadata when recording an HDR signal into a file has been described. In the second embodiment, a method of updating maxDRL when retouching an HDR signal recorded in a file so as to change the peak luminance of the output D range by tone curve correction or the like will be described.
図9において、902~905は、制御部21が行う処理を機能ブロックとして記載したものであるが、その1つ以上がハードウェア回路として実現されてもよい。
S1001(図10)で出力ピーク輝度情報取得部902は、HDR信号901のメタデータに記載されたmaxDRLを取得する。
S1002で色輝度調整部903は、表示器27にHDR信号901に基づく画像と、トーンカーブ補正など画像のレタッチ用GUIを表示する。また、色輝度調整部903は、操作部23を通じたユーザ指示に従って画像の色や輝度を補正する。
S1003で色輝度調整後の出力ピーク輝度情報算出部904は、出力ピーク輝度情報取得部902が取得したmaxDRLに対して、レタッチによる画像補正を反映させた出力Dレンジのピーク輝度情報maxDRL_rを算出する。補正前の入力信号の階調値をx、補正後の階調値をy、補正の入出力特性をfとすると、yは以下の(式1)を用いて求められる。
y=f(x)…(式1)
In FIG. 9, 902 to 905 describe the processing performed by the
In S<b>1001 ( FIG. 10 ), the output peak luminance
In S<b>1002 , the color/
In S1003, the output peak luminance
y=f(x) (Formula 1)
このとき、0≦x≦maxDRLの範囲の階調値に対して入出力特性fの補正を行い、補正後の階調値yの最大値をymaxとすると、トーンカーブ補正により、補正後のHDR信号の階調値は0≦y≦ymaxを満たす。このとき、出力ピーク輝度情報算出部904はmaxDRL_rを以下の(式2)で求める。
maxDRL_r=ymax…(式2)
At this time, if the input/output characteristics f are corrected for the tone values in the range of 0≦x≦maxDRL, and the maximum value of the tone values y after correction is ymax, the corrected HDR The gradation value of the signal satisfies 0≦y≦ymax. At this time, the output peak luminance
maxDRL_r=ymax (Formula 2)
レタッチ例ならびにmaxDRL_rの算出の例を図11(a)~11(c)に示す。図11(a)はレタッチ前の輝度ヒストグラム、図11(b)は輝度が高くなるようレタッチした場合の輝度ヒストグラム、図11(c)は輝度が低くなるようレタッチした場合の輝度ヒストグラムをそれぞれ表す。図11(b)のようなレタッチを行うと、maxDRL_rはmaxDRLより大きく、逆に図11(c)のようなレタッチを行うと、maxDRL_rはmaxDRLより小さくなる。
S1004で記録部905は、maxDRL_rをHDR信号のメタデータ74に記録する。
S1005で記録部905は、HDR信号のファイルを記憶部26に記録する。
Examples of retouching and calculation of maxDRL_r are shown in FIGS. 11(a) to 11(c). FIG. 11(a) shows the luminance histogram before retouching, FIG. 11(b) shows the luminance histogram after retouching to increase the luminance, and FIG. 11(c) shows the luminance histogram after retouching to decrease the luminance. . When retouching as shown in FIG. 11(b) is performed, maxDRL_r becomes larger than maxDRL, and conversely, when retouching as shown in FIG. 11(c) is performed, maxDRL_r becomes smaller than maxDRL.
In S1004, the
In S<b>1005 , the
また、レタッチされたHDR信号に対して第1実施形態を適用し、maxDRL_rがSDRのEOTFの定義域の最大値となるようトーンマッピングを行うことで、レタッチされたHDR信号もSDR環境で適切な明るさで視聴できる。 In addition, by applying the first embodiment to the retouched HDR signal and performing tone mapping such that maxDRL_r is the maximum value of the EOTF domain of SDR, the retouched HDR signal is also suitable in the SDR environment. You can see it in the light.
●(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について図12を用いて説明する。第1および第2実施形態では、保存されたHDR信号をSDR環境で視聴するための手順について説明した。本実施形態では、HDR信号をSDR環境でトーンカーブ補正等のレタッチを行った際に、レタッチ中及びレタッチ後のHDR信号をSDR環境で視聴するためにリアルタイムにトーンマッピングする方法について述べる。
● (Third Embodiment)
Next, a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG. In the first and second embodiments, procedures for viewing stored HDR signals in an SDR environment have been described. In the present embodiment, when an HDR signal is retouched such as tone curve correction in an SDR environment, a method of performing tone mapping in real time so that the HDR signal during and after retouching can be viewed in an SDR environment will be described.
S1201~S1203で、第2実施形態のS1001~S1003と同様の手順により、レタッチ情報を加味した出力Dレンジピーク輝度情報maxDRL_rを算出する。次に、S1204~S1210にて、第1実施形態のS801~S808と同様の手順により、HDR信号をSDR信号にトーンマッピングし、表示器27に表示する。ここでの表示はSDR環境での視聴に相当する。
In S1201 to S1203, output D-range peak luminance information maxDRL_r with retouch information added is calculated by the same procedure as in S1001 to S1003 of the second embodiment. Next, in S1204 to S1210, the HDR signal is tone-mapped to the SDR signal and displayed on the
次に、S1211で制御部21は、レタッチしたHDR信号を新規ファイルとして保存するか否かを、例えば表示器27にGUIを表示してユーザに問い合わせる。ユーザから例えば操作部23を通じて保存が指示されれば、S1212で制御部21はメタデータ74にmaxDRL_rを保存したHDR信号を記憶部26に保存し、処理をS1213に進める。また、ユーザから保存しない旨の指示があった場合、制御部21はHDR信号を保存せずに処理をS1213に進める。
S1213~S1214は第1実施形態のS809~S810と同様であるため説明を省略する。
Next, in S1211, the
Since S1213 to S1214 are the same as S809 to S810 of the first embodiment, description thereof is omitted.
本実施形態によれば、SDR環境でHDR信号をレタッチしても、レタッチ後のHDR信号のファイルにmaxDRLを保存して記録してすることができる。そのため、HDR信号をSDR環境で視聴する際にはmaxDRLを参照することで、レタッチ後の出力Dレンジの最大輝度値をSDR信号のEOTFの定義域の最大値にマッピングさせることができる。 According to this embodiment, even if an HDR signal is retouched in an SDR environment, maxDRL can be saved and recorded in a file of the HDR signal after retouching. Therefore, when viewing an HDR signal in an SDR environment, by referring to maxDRL, the maximum luminance value of the output D range after retouching can be mapped to the maximum value of the EOTF domain of the SDR signal.
なお、SDR環境にて、RAWファイルに対して現像ソフトウェア等を用いてHDRフォーマットに現像する場合であっても、第3実施形態の手順により、HDR信号をSDR信号にトーンマッピングしたものを表示してもよい。 Note that even when a RAW file is developed into an HDR format using development software or the like in an SDR environment, a tone-mapped HDR signal to an SDR signal is displayed according to the procedure of the third embodiment. may
●(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第2実施形態では、画像のレタッチによりピーク輝度が変更された場合に、メタデータとしてのmaxDRLを更新するようにした。一方、本実施形態では、画像のレタッチによりピーク輝度が変更された場合であっても、メタデータとしてのmaxDRLを更新しない。レタッチ、例えばシャープネスの強さの変更によって画像のピーク輝度が変化し、maxDRLが更新される場合を想定する。この場合、maxDRLに基づきSDRへのトーンマッピングを行うと、シャープネスの強さによって画像の階調が変化することになる。しかし、例えばユーザがシャープネスの強さを変えながら画像を確認したい場合には、画像の階調は変えずに、シャープネスの効果のみを変更することが望ましい。そこで本実施形態では、画像のレタッチによりピーク輝度が変更された場合であっても、メタデータとしてのmaxDRLを更新しないこととした。なお、第2実施形態のようにmaxDRLを更新するモードと、本実施形態のようにmaxDRLを更新しないモードとを、ユーザ操作により、または自動的に選択可能にしてもよい。
● (Fourth Embodiment)
Next, a fourth embodiment of the invention will be described. In the second embodiment, maxDRL as metadata is updated when the peak luminance is changed due to image retouching. On the other hand, in this embodiment, even if the peak luminance is changed due to image retouching, maxDRL as metadata is not updated. Assume that retouching, eg changing the sharpness intensity changes the peak luminance of the image and updates maxDRL. In this case, if tone mapping to SDR is performed based on maxDRL, the gradation of the image will change depending on the strength of sharpness. However, for example, when the user wants to check the image while changing the strength of sharpness, it is desirable to change only the effect of sharpness without changing the gradation of the image. Therefore, in the present embodiment, even when the peak luminance is changed due to image retouching, maxDRL as metadata is not updated. Note that the mode in which maxDRL is updated as in the second embodiment and the mode in which maxDRL is not updated as in this embodiment may be selectable by a user operation or automatically.
●(第5実施形態)
上記の実施形態では、主に静止画ファイルを想定した説明を行った。本実施形態では、動画ファイルを想定した実施形態について説明する。
図13(a)は、動画ファイルフォーマットの一例であるMP4フォーマットのデータ構造を示す。MP4フォーマットのデータ構造は、メタデータを記録する領域1301と、動画のストリーム1305を記録する領域1304を含む。このうち領域1301はEXIF領域1302とサムネイル領域1303を含み、maxDRLはEXIF領域1302に記録される。しかしながら、動画データは、例えば記録中にモード変更があった場合、連続して記録された動画データの途中でピーク輝度が変わる場合がある。この場合、EXIF領域1302にmaxDRLとして何を記録するかが問題となる。そこで本実施形態では、動画撮影開始時の設定に基づくピーク輝度(動画データの開始フレームのピーク輝度)をmaxDRLとしてEXIF領域1302に記録することとした。なお、maxDRLとしては、動画データのピーク輝度を代表する値であれば他の値を用いてもよい。例えば、動画データの終了フレームのピーク輝度、全フレームのピーク輝度のうちの最大値、全フレームのピーク輝度のうちの最小値、全フレームのピーク輝度のうちの平均値、全フレームのピーク輝度の中央値などを用いることができる。
● (Fifth embodiment)
In the above embodiment, the explanation has mainly been given assuming a still image file. In this embodiment, an embodiment assuming a moving image file will be described.
FIG. 13(a) shows the data structure of the MP4 format, which is an example of the moving image file format. The MP4 format data structure includes an
またファイル形式によっては、図13(b)のようにフレームごとにメタデータを記録可能なものもある。1311、1312、1313、1314は図13(a)の1301、1302、1303、1304と同様である。領域1315は動画の1フレーム目であり、領域1317は動画の2フレーム目である。さらに図13(b)のファイル形式は、フレームごとのメタデータ領域を含む。領域1316は1フレーム目のメタデータ領域であり、領域1318は2フレーム目のメタデータ領域である。このようなファイル形式の場合、フレームごとのピーク輝度をmaxDRLとして記録してもよい。この場合は、フレームごとのメタデータ領域1316、1318に、フレームごとのピーク輝度を記録する。もちろんファイル全体のメタデータ領域であるEXIF領域1312に、前述した代表のピーク輝度をさらに記載してもよい。
In some file formats, metadata can be recorded for each frame as shown in FIG. 13(b). 1311, 1312, 1313 and 1314 are the same as 1301, 1302, 1303 and 1304 in FIG. 13(a). A
●(その他の実施形態)
上記の実施形態では、ファイルのメタデータとしてmaxDRLを記述したが、必ずしもファイルのメタデータとして取り扱う場合に限定されない。例えば、デジタルカメラとHDRディスプレイを直接HDMI(登録商標)で接続してHDR信号を出力させるような場合は、以下のような形態が考えられる。例えばデジタルカメラは、maxDRLに相当する値を、HDR信号のメタデータとして出力信号用の記録媒体に読み出し、HDRディスプレイにその値が入力されるような形態である。
● (other embodiments)
In the above embodiment, maxDRL is described as file metadata, but it is not necessarily limited to handling as file metadata. For example, when a digital camera and an HDR display are directly connected via HDMI (registered trademark) to output an HDR signal, the following configuration is conceivable. For example, a digital camera reads a value corresponding to maxDRL as metadata of an HDR signal to a recording medium for output signals, and inputs the value to an HDR display.
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。 The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.
1…カメラ本体、2…交換レンズ、10…撮像素子、21…制御部、25…信号処理回路、51…レンズ制御部、405…ガンマ変換部、410…色輝度変換部
DESCRIPTION OF
Claims (18)
前記HDR信号の撮影条件に応じて、前記画像処理装置に予め設定された異なる複数の出力ダイナミックレンジのうち、前記HDR信号の撮影条件に応じた1つの出力ダイナミックレンジのピーク輝度を示す情報を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記情報に基づく第1の値を、前記HDR信号とともに前記ファイルに記録する記録手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 An image processing device that records an HDR (High Dynamic Range) signal as a file,
Acquiring information indicating a peak luminance of one output dynamic range corresponding to the HDR signal imaging conditions among a plurality of different output dynamic ranges preset in the image processing device according to the HDR signal imaging conditions. a obtaining means for
recording means for recording a first value based on the information acquired by the acquisition means in the file together with the HDR signal;
An image processing device comprising:
前記HDR信号は、前記撮像素子から得られる信号から生成され、
前記撮影条件は、撮影モードを含み、
前記撮影モードは、前記異なる複数の出力ダイナミックレンジに対応する複数の撮影モードの1つであることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 further having an imaging element for imaging a subject,
The HDR signal is generated from a signal obtained from the imaging element,
The shooting conditions include a shooting mode,
2. The image processing apparatus according to claim 1, wherein said shooting mode is one of a plurality of shooting modes corresponding to said plurality of different output dynamic ranges.
前記HDR信号に対応付けて記録された第1の値を取得する取得手段と、ここで、前記第1の値は、前記画像処理装置に予め設定された異なる複数の出力ダイナミックレンジのうち、前記HDR信号の撮影条件に応じた1つの出力ダイナミックレンジのピーク輝度を示し、
前記第1の値に基づき、前記HDR信号の階調値を、異なるダイナミックレンジを有する所定のフォーマットにおける階調値にトーンマッピングすることにより、前記HDR信号を前記所定のフォーマットの信号に変換する変換手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 An image processing device that processes HDR (High Dynamic Range) signals,
obtaining means for obtaining a first value recorded in association with the HDR signal , wherein the first value is selected from among a plurality of different output dynamic ranges preset in the image processing apparatus; Shows the peak luminance of one output dynamic range according to the shooting conditions of the HDR signal,
transforming the HDR signal into a signal of the predetermined format by tone mapping the grayscale values of the HDR signal to grayscale values in a predetermined format having a different dynamic range based on the first value; means and
An image processing device comprising:
前記画像処理装置に予め設定された異なる複数の出力ダイナミックレンジのうち、前記HDR信号の撮影条件に応じた1つの出力ダイナミックレンジのピーク輝度を示す情報を取得する取得工程と、
前記取得工程において取得された前記情報に基づく第1の値を、前記HDR信号とともに前記ファイルに記録する記録する記録工程と、
を有することを特徴とする、画像処理装置の制御方法。 A control method for an image processing device that records an HDR (High Dynamic Range) signal as a file,
an obtaining step of obtaining information indicating a peak luminance of one output dynamic range according to the shooting conditions of the HDR signal among a plurality of different output dynamic ranges preset in the image processing device ;
a recording step of recording a first value based on the information obtained in the obtaining step in the file together with the HDR signal;
A control method for an image processing device, comprising:
前記HDR信号に対応付けられて記録された第1の値を取得する取得する取得工程と、ここで、前記第1の値は、前記画像処理装置に予め設定された異なる複数の出力ダイナミックレンジのうち、前記HDR信号の撮影条件に応じた1つの出力ダイナミックレンジのピーク輝度を示し、
前記第1の値に基づき、前記HDR信号の階調値を、異なるダイナミックレンジを有する所定のフォーマットにおける階調値にトーンマッピングすることにより、前記HDR信号を前記所定のフォーマットの信号に変換する変換工程と、
を有することを特徴とする、画像処理装置の制御方法。 A control method for an image processing device that records an HDR (High Dynamic Range) signal as a file,
an acquiring step of acquiring a first value recorded in association with the HDR signal , wherein the first value is one of a plurality of different output dynamic ranges preset in the image processing device; Among them, showing the peak luminance of one output dynamic range according to the shooting conditions of the HDR signal,
transforming the HDR signal into a signal of the predetermined format by tone mapping the grayscale values of the HDR signal to grayscale values in a predetermined format having a different dynamic range based on the first value; process and
A control method for an image processing device, comprising:
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