JP7300070B2

JP7300070B2 - 飽和色のための改善されたｈｄｒカラー処理

Info

Publication number: JP7300070B2
Application number: JP2022550798A
Authority: JP
Inventors: ルトガーナイランド
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2020-02-25
Filing date: 2021-02-12
Publication date: 2023-06-28
Anticipated expiration: 2041-02-12
Also published as: EP3873096A1; KR20220143932A; US20210266509A1; WO2021170425A1; JP2023504311A; US11582434B2; DE102021104214A1; EP4111689A1; CN115176469A

Description

本発明は、特に画像が高度に飽和したピクセル色を含む場合における、入力画像からのピクセルの輝度の出力画像のピクセルの輝度への変更を含むダイナミックレンジ変換を実行するための方法及び装置に関する。

高ダイナミックレンジビデオ処理（コーディング、ディスプレイアダプテーション等）は極めて最近の技術分野であり、依然として幾つかの未解決の問題及び課題を有している。ＨＤＲテレビは数年前から販売されているが（通常、１０００ｎｉｔ又はＣｄ／ｍ^２以下のピーク輝度として知られた最大表示可能輝度を備える）、純粋な表示より重要な技術（コンテンツ作成、コーディング、カラー処理）は、依然として、発明／改善及び展開すべき多くの解決策を有している。作成され、伝達された多くの映画、及び幾つかの初期の放送も存在し、また、一般的に結果は良好であるが、依然として特定の側面を更に改善する可能性も存在し、それ故、当該技術は、現在のところ、大きく解決された段階にはない。

高ダイナミックレンジ画像は、標準ダイナミックレンジ画像として知られている従来型（レガシ）低ダイナミックレンジ画像（２０世紀の後半に生成及び表示されたもので、依然として、例えば地上波放送からインターネット等を介するｙｏｕｔｕｂｅ（登録商標）ビデオ供給までの、何らかの技術を介してのテレビジョン又は映画配信等の、殆どのビデオ技術の主流である）と比較して、典型的に一層印象的な色を有する画像として定義され、このことは、これらが典型的に一層明るいピクセル（エンコードされ、且つ表示される）を有し得ることを意味する。

正式には、輝度ダイナミックレンジは、最小の黒（ｍｉｎｉｍｕｍｂｌａｃｋ：ＭＢ）からピークの白又はピーク輝度（ＰＢ）までの全ての輝度の範囲（スパン）として定義でき、それ故に、原理的に非常に深い黒を伴うＨＤＲ映画を有することができる。実用的には、ＨＤＲ画像は、主に唯一の値、すなわち一層高いピーク明度又はより正式には輝度（通常、これは、明るい爆発であろうと、又は単に一層実際的な金属及び宝石上の鏡面的反射スポット等であろうと、ユーザーが最も関心のあるものであり、実用的には最小の黒はＳＤＲ画像及びＨＤＲ画像に対し同じであると言える）に基づいて定義及び処理（例えば、カラー処理）することができる。

実際には、レガシ時代から、ＳＤＲ画像の１０００：１輝度ダイナミックレンジは１００ｎｉｔ未満（及び０．１ｎｉｔ以上）であり、ＨＤＲ画像は、通常、少なくとも５倍明るいＰＢ、それ故、５００ｎｉｔ又はそれ以上を有すると言える。より正確には、レガシのＳＤＲ画像は、明確な最大輝度を有さないが、約１００ｎｉｔの表示ピーク輝度（ＰＢ＿Ｄ）のエンドユーザディスプレイ上に表示するであろう。そして、ＳＤＲ画像は、新しいＨＤＲフレームワークでは、正確に１００ｎｉｔに対応する最も明るいピクセルルーマ（輝度）を有すると再解釈できる。

ここでは不要であろう多くの詳細に入り込むことなく、何の種類のＨＤＲを有するかを、ピーク輝度数をメタデータとして当該ＨＤＲ画像に関連付けることにより示すことができることに注意されたい。これは、画像に存在する最も明るいピクセルの輝度、又は一層正確には画像のビデオ内の最も明るいコード化可能な画像ピクセルの輝度と見なすことができ、しばしば、正式には参照ディスプレイに当該画像に関連付けることにより定義される（すなわち、そのピークの明るさが当該画像又はビデオ内に存在する最も明るいピクセル、すなわち表示が必要な最も明るいピクセルに対応するようにして、仮想ディスプレイを画像に関連付け、次いで、当該仮想ディスプレイの該ＰＢ＿Ｃ（Ｃはコーディング）を、画像ピクセルカラーマトリックスに追加するメタデータとしてコーディングする）。熟練した読者であれば、ＨＤＲ画像のピーク輝度ＰＢ＿Ｃのコーディングが何であれ、各ピクセル輝度をＰＢ＿Ｃで除算することにより正規化されたピクセル輝度を生成できることを理解できる。正規化されたルーマ（輝度）は、最も大きなコード、例えば１０ビットでの１０２３等、で除算することによっても形成できる。

このようにして、ＨＤＲ画像を過剰な量のビット（例えば、カラー成分あたり１６ビット）で「無粋に」コーディングする必要はなく、カラー成分に対し１０ビットワード長による既存の技術を単に再利用できる（１２ビット以上は、少なくとも近い将来にとり、種々の理由で、全体のビデオ処理チェーンにおける幾つかの技術サプライヤにより既に相当に困難である見なされており、通常は、専門の非消費者のための使用のみが考慮されている。当該ＰＢ＿Ｃメタデータは、将来のシナリオのためにＨＤＲフレームワークを容易にアップグレードすることを可能にする）。

ピクセルカラーは、通常、Ｙがいわゆるルーマ成分（輝度のための技術コーディングである）であり、Ｃｂ及びＣｒが三色加法色定義を完成させる青及び赤のクロマ（色）成分として、常にＹＣｂＣｒカラーとして伝達されると云うように、従来のビデオ技術から１つの側面が再利用された。

ルーマは、非線形Ｒ’Ｇ’Ｂ’カラー成分（プライム記号’は、カラー、言わば何れかの特定の色の表示されたピクセルから到来する赤、緑及び青のフォトンの量の線形ＲＧＢ成分からの差を示す）から、及びＹ＝ａ１＊Ｒ’＋ａ２＊Ｇ’＋ａ３＊Ｂ’［式１］なる方程式を介して定義される。

上記３つの定数は、ＲＧＢカラーを定義する特定の原色に依存する（明らかに、赤の原色としての５０％の非常に飽和した強い赤の混合により色を定義する場合、赤が微弱なピンクである原色の組における同じＲ＝０．５；Ｇ＝ｘ；Ｂ＝ｘカラー定義よりも一層赤みがかった色を得るであろう）。

実際に、これらの定数ａ１、ａ２、ａ３は、色を定義する原色毎に、式１における線形ＲＧＢ成分を埋めた場合に正確な（絶対的な、又は通常はピークホワイトに対して１．０を有する相対的な）輝度を生じるような定数として固有に定義される。

非線形（プライム符号付き）成分は、光電伝達関数を適用することにより線形成分から導出される。ＨＤＲの場合、これは、ほぼ平方根（ＳＤＲのＲｅｃ．７０９ＯＥＴＦ）よりも最も暗い線形入力成分に対して一層急峻な傾斜を持つ関数である（例えば、ＳＭＰＴＥ２０８４で標準化された知覚量子化関数）。

ＬＤＲの時代には、ハイエンドのビデオではＲｅｃ．７０９原色のみを使用していたため、あまり議論はなかったが、現在は、例えばＲｅｃ．２０２０等の広色域原色も有している。

この場合、ＣｂはＣｂ＝ｂ１＊（Ｂ’－Ｙ）及びＣｒ＝ｃ１＊（Ｒ’－Ｙ）から得られ、ここでも、ｂ１及びｃ１は選択された原色システムから固定される定数である（１．０表現への正規化においてオーバーフローを生じないように）。

尋ねるべき第２の問題は、非線形Ｒ’Ｇ’Ｂ’が線形ＲＧＢ成分に対してどの様に関係付けられるか（実際には、定義されるか）である。線形成分は、各々が加法的に作成されるべき色に対して容易に決定できる｛少なくとも再現可能な色の色域内で、例えば、選択された原色の３つの色度位置の三角形の内側において（例えば、標準のＣＩＥ１９７６ｕ’ｖ’色平面内において）；原色は原則として自由に選択できるが、画像は市場における実際のディスプレイによっても表示できるような原色（すなわち、例えば単一波長レーザ原色ではない）で定義することに意味があることに注意されたい｝。すなわち、これは基本的比色定量（測色）から得られる（如何なる色、例えばＣＩＥＸＹＺ又は色相、彩度、輝度等に対しても、平均的観察者に同じ色を示すために、そのような原色を持つ特定のディスプレイが表示すべき対応するメタメリック（条件等色的）ＲＧＢ三つ組みを計算できる）。

コーディングシステムの定義、すなわちいわゆる電光（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ）伝達関数、又は対応する線形成分から非線形成分を計算する、その逆の光電（Ｏｐｔｏ－Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ）伝達関数、例えば：
Ｒ’＝ＯＥＴＦ＿ＰＱ（Ｒ）［式２］
は技術的な問題である。

ＯＥＴＦを赤、緑、青のピクセルカラー成分に適用しても、ルーマ及び輝度は同じＯＥＴＦを介して関連していることを数学的に示すこともできることに注意されたい（無色の灰色はＲ＝Ｇ＝Ｂ及びＲ’＝Ｇ’＝Ｂ’なので、輝度Ｌ＝（ａ１＋ａ２＋ａ３＝１．０）＊０．ｘ及びルーマ度Ｙ＝１．０＊ＯＥＴＦ［０．ｘ］＝ＯＥＴＦ［Ｌ］である）。

例えば、ＬＤＲの時代にはＲｅｃ７０９ＯＥＴＦしか存在せず、該ＯＥＴＦ（本特許出願のために幾つかの無関係な詳細はショートカットする）はＥＯＴＦの逆関数であり、これは、かなり良い近似で、単純な平方根であった。

次いで、広い範囲のＨＤＲ輝度（例えば、１／１０，０００^ｔｈｎｉｔ～１０，０００ｎｉｔ）をわずか１０ビットでコーディングする技術的課題（これは、平方根関数では不可能である）が出現した際、新たなＥＯＴＦ、いわゆる知覚量子化器ＥＯＴＦ（ＵＳ９０７７９９４）が発明された。

したがって、この異なるＥＯＴＦの定義、及びそれにより定義される如何なる入力ＹＣｂＣｒ色も、ＹＣｂＣｒ＿Ｒｅｃ７０９であるか又はＹＣｂＣｒ＿ＰＱであるかに依存して明らかに異なる数値正規化成分を有するであろう（実際に、これを、Ｒ’Ｇ’Ｂ’立方体を、異なるルーマの無色の灰色のＹ軸が垂直線を形成するようにして、黒先端上で回転させることにより確認できる。この場合、種々の画像ピクセル色は、これらの同じ画像オブジェクトピクセル色が７０９ベースのカラー立方体又はＰＱベースのカラー立方体で表されているかに依存して、該垂直線に沿って異なる広がりを有する）。

ＹＣｂＣｒ＿ＰＱコーディングのこの与えられた技術的事実は、本出願人がＴｅｃｈｎｉｃｏｌｏｒと一緒に作成したＨＤＲコーデックと組み合わせると、新しい興味深い実験的事実につながる（国際特許出願公開第ＷＯ２０１７１５７９７７号及びＥＴＳＩ標準ＴＳ１０３４３３－２Ｖ１．１．１“ＨｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｃｅＳｉｎｇｌｅＬａｙｅｒＨｉｇｈＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ［ＳＬＨＤＲ］，Ｐａｒｔ２”、及び本出願において図１を参照して再要約したもの参照）。

図１は、ＹＣｂＣｒ＿ＰＱで定義されたピクセルカラー入力画像（Ｉｍ＿１）を取り込むことができる我々のデコーダを示し、この場合、ピクセルはスキャンラインにおいてピクセル毎に処理されている。したがって、この画像は、例えばブルーレイディスクから、１０，０００ｎｉｔのＰＱピーク輝度に対応するＰＱ正規化ルーマで到来し得る。例えばＳＤＲ画像にダウングレードするために必要な関数の形状は、例えば（限定するものではないが）当該ディスクの映画がトランスコードされている際に計算される、グレーダ、人間、又はオートマトンからのものであり得る。

処理回路の上側の経路（通常、集積回路上のハードウェアブロックであり、様々な構成であり得、例えば、輝度処理サブ回路１０１全体は、実際には、ＬＵＴ、いわゆるＰ＿ＬＵＴとして具体化され得る（知覚的に均一化されたルーマで動作する）のみならず、サブブロックも集積回路等の別個のトランジスタ計算エンジンとして具体化することができるが、これを、これらブロック内における、画像の見え、及び全ての可能性のある技術的な問題、特に以下で扱われる問題の両方に対して技術的利点を生じさせるものとして技術的に説明する必要がある）は、ピクセルカラーの輝度処理部分に関係する。これは、勿論、ダイナミックレンジ調整の最も興味深い部分である。例えば、１０００ｎｉｔＰＢ＿ＣＨＤＲ画像の入力から、６００ｎｉｔ出力画像を計算する場合、種々の画像オブジェクトの正規化されたピクセルルーマをＹＣｂＣｒ色空間のＹ軸に沿って再配分する必要がある。すなわち、通常、当該画像の一層暗いピクセルルーマはＹ軸の一層明るい（正規化された）グレーに向かって上方にシフトし、これにより、一層明るいピクセルルーマをＹ軸の一層小さなサブ範囲内に圧縮する。図１の回路の下側部分は、特にピクセルの彩度の色処理を含む。入力画像及び出力画像において同じ色相を維持したいからであり、このことも、高品質のダイナミックレンジ変換のために十分に気を付けるべきであるからである。

この特定の解明実施形態において、出力ピクセルのカラーも、ＰＱＯＥＴＦ（又は技術的に正確であるためには逆ＥＯＴＦ）により非線形に定義され、例えば、そのような入力を期待するＨＤＲＴＶに直接伝送可能な非線形Ｒ”、Ｇ”及びＢ”成分を生じる（正しいカラーマッピングされた、出願人のアプローチによれば再グレーディングされたカラーとして知られるものであるが）。

当該集積回路ユニットの幾つかは、固定曲線、行列乗算等を適用するという意味で静的である一方、幾つかのブロックは、それらの挙動を適応させることができるという意味で動的である。特に、これらは関数の形状、例えば、最も暗い入力に対してマッピング関数がどれだけ急激に上昇するか、及び最も明るい入力をどれだけ強く圧縮するかを、可能性として当該ビデオの連続する画像毎に適応させることができる。確かなことに、画像処理の問題は、常に、コンテンツのほぼ無限の変動性が存在することである（入力ビデオは、夜間に発生する強盗の暗いハリウッド映画、又はオンラインゲームを楽しんでいる誰かの明るく着色されたコンピューターグラフィックスを追跡するＹｏｕＴｕｂｅ（登録商標）映画等であり得る。すなわち、当該コンテンツがプロ若しくは低品質のカメラにより自然のシーンから生成されたか、又はグラフィックスとして生成されたか等にかかわらず、入力（全てＹＣｂＣｒとしてエンコードされているが）は、何らかの画像におけるピクセルの色及び明るさに関して大幅に変化し得る）。したがって、夜間のシーンは、最も暗い輝度、又は実際には入力画像Ｉｍ＿ｉｎのルーマに関して、太陽が降り注ぐビーチのシーン画像とは異なるマッピングを必要とし得る。

したがって、当該回路の幾つか（粗ダイナミックレンジ変換器１１２、カスタマイズ可能な変換器１１３、及びカラールックアップテーブル１０２）は、可変形状の関数を適用でき、該関数の形状は画像関連情報のソース１９９からのパラメータにより制御される。典型的に、このソースには画像（Ｉｍ＿ｉｎ）及びメタデータ（ＭＥＴ）が供給され、後者は、これらのダイナミック回路が適用する種々のルーママッピング関数の形状を決定するパラメータを有する。この再等級付け関数のメタデータは、コンテンツ作成（エンコーダ）側から伝達でき、如何なるビデオ通信ネットワーク（ケーブル、インターネット等）を介しても伝達でき、デコーダ内の又は該デコーダに接続されたメモリに一時的に保存できる。該デコーダは、次いで、当該ビデオの作成者が指定したマッピングを適用できる。

画像内のピクセルカラーは、ＹＣｂＣｒ＿ＰＱ、すなわち、３つ全てが知覚量子化器関数でエンコードされた非線形Ｒ’、Ｇ’及びＢ’成分として到来する。ルーマ成分は、輝度計算回路１２９が計算するように構成されたＰＱＥＯＴＦを介して送られる（無彩色のグレイカラーに対し、これは問題なく行うことができる。これらのルーマコードは様々な正規化された輝度を一意的に表すからである）。

次いで、この正規化された輝度Ｌは知覚器１１１により物理視覚的に知覚的に均一化され、出力として知覚的に均一な輝度ＰＹを生じる。これは、下記の式により実行される。

ＲＨＯ（ＰＢ＿Ｃ＿ＨＤＲ）＝１＋３２＊ｐｏｗｅｒ［ＰＢ＿Ｃ＿ＨＤＲ／１０，０００；１／（２．４）］
ＰＹ＝ｌｏｇ１０［１＋（ＲＨＯ（ＰＢ＿Ｃ＿ＨＤＲ）－１）＊ｐｏｗｅｒ［Ｌ；１／（２．４）］］／ｌｏｇ１０［ＲＨＯ（ＰＢ＿Ｃ＿ＨＤＲ）］［式３］

この知覚化において、ＨＤＲ入力画像においてコード化可能な最大値、すなわち画像内で発生し得る（すなわち、表示されるべき）最大の（絶対）ピクセル輝度、ＰＢ＿Ｃ＿ＨＤＲへの依存性がわかり、これも、通常、メタデータ（ＭＥＴ）の一部として伝達され得る。実際に、これにより、特定の入力ピーク明るさから出力ピーク明るさへの、画像ピクセルルーマ及び最終的に、表示された場合の、輝度の既に十分に合理的な分布が得られるが、より高品質グレード画像を有するために、コンテンツ作成者（エンコード側）は、更に構成可能な回路（すなわち、１１２及び１１３）においてルーマの再マッピングを継続できる。

続いて、粗ダイナミックレンジ変換器１１２は、略良好なダイナミックレンジ低減関数を適用し、その形状は平方根として象徴的に示されている｛出願人により有用であると認められた実際の関数は、間に放物線セグメントを伴う２つの線形セグメント（その傾斜（勾配）はメタデータにより構成可能である）からなり、関心のある読者は、これらの詳細を、本説明とは無関係であるため、ＳＬＨＤＲＥＴＳＩ標準で見つけることができる｝。この関数は、対応する粗ルーマＣＹを、画像スキャンに沿う現在処理されているピクセル組の入力された知覚的に均一な輝度ＰＹから計算する。アイデアは、ＨＤＲの一層暗いピクセルを一層明るいピクセルと比較して相対的に明るくし、全体が一層小さなダイナミックレンジ内に収まるようにするというものであり、これは多くの状況に対して既に十分であろう。

続いて、カスタマイズ可能コンバータ１１３は、更に選択可能な（例えば、コンテンツ作成側においてＲＡＷキャプチャビデオ又は映画を符号化するカラーグレーダ又はシェーダの制御下で決定され、次いで、この特定の画像又はビデオからの連続した画像の再グレーディングに最も適切したものである選択された関数をメタデータとして通知する）輝度マッピング関数を以前に取得した粗輝度ＣＹに適応して、知覚出力ルーマＰＯを取得する。このマッピング関数の形状は自由に決定できる（例えば、輝度の部分組におけるコントラストを、画像内の何らかの重要なオブジェクト又は領域に対応して、該関数の当該部分を該関数の残部に関する傾向より上昇させることによりブーストできる）。

図示されているように、この関数はＳ字状関数であると、すなわち、上側及び下側入力輝度サブレンジでは相対的に弱い勾配（傾斜）を持ち、中間では急な傾斜を持つ関数であると仮定する（限定するものではない）。本発明は、カスタマイズ可能変換器１１３により適用されるＳ字状関数に限定されるものではなく、特に、入力ルーマの最も低いサブレンジ（例えば、０．０の入力値から開始し、ある値０．ｘ、通常は０．５未満で終了する）に変化する傾斜の挙動が存在する全てのシナリオ、例えば、入力ルーマの最も低いサブレンジの一層明るいピクセルに対する傾斜と比較して、非常に暗いピクセルに対して相対的に低い傾斜又は平均傾斜を有するタイプにとり特に有効である。開始点（０．０，０．０）から定式化された傾斜を考慮することができる。

最後に、知覚出力ルーマＰＯ｛すなわち、現在の画像コンテンツが必要とするように完全に輝度が再グレーディングされている、すなわち、入力マスタＨＤＲ画像に対応する最高の再グレーディング画像を供給する（例えば、ＰＢ＿Ｃ＝１００ｎｉｔで出力ＳＤＲ画像として出力される）、例えば、低減されたダイナミックレンジが許す限り、明るさ及びコントラストをマスタＨＤＲ画像に有する視覚的インパクトに可能な限り近く見えるようにさせ、又は代わりに少なくともきちんと見える若しくは良く観察できる画像を生じさせる、等｝は、リニアライザ１１４により、再び正規化された出力輝度Ｌ＿ｏｕｔに線形化され、該リニアライザは式３の逆方程式を使用するが、ここではＰＢ＿Ｃ＿ＯＵＴ値を用いる。説明目的で、デコーダが入力ＨＤＲ画像をＳＤＲ画像にダウングレードする、すなわち、ＰＢ＿Ｃ＿ＯＵＴ＝１００ｎｉｔ（標準化で同意されているように）であると仮定するが、例えば、６５０ｎｉｔのＨＤＲ出力画像等にダウングレードすることもできる（この場合、当該関数は幾らか異なる形状を有するであろうが、その表示適応の詳細も、本出願の新しい技術原理を理解するのに役立つものではなく、前記ＥＴＳＩ標準に見つけることができる）。

下側の経路は、色処理、言い換えると３Ｄ色処理における輝度処理に属する完成に関するものである（実際に、カラー画像に対する如何なる輝度処理も、色成分を注意深く処理するかどうかに関係なく、実際には３Ｄ色処理であるからである）。これは、グレーの軸上の無彩色に関するダイナミックレンジ変更動作よりも技術的に一層興味深いものになる箇所である。

ルーマが通常色の明るさを定量化する場合、Ｃｒ及びＣｂはその色相（Ｃｂ／Ｃｒの比率）及び彩度（Ｃｂ及びＣｒの大きさ）を定量化する。正式には、Ｃｂ及びＣｒはクロミナンスである。

その上、我々のコーデック処理回路はカラールックアップテーブル１０２を有し、該ルックアップテーブルは、選択された形状を持ち、ここでもメタデータにより構成可能なＹ＿ＰＱの関数を指定する。したがって、当該クロミナンスの処理は、両方のクロミナンスが同じ定数Ｂにより乗算されることにより定義され、この定数は全ての処理されたピクセルのルーマＹ＿ＰＱの関数であり、この関数の形状、すなわち全ての可能なＹ＿ＰＱに対するＢ（Ｙ＿ＰＱ）の各値も設定可能である。

このＬＵＴの主な目的は、変更された（ダイナミックレンジが調整された）正規化されたルーマＹに対して、Ｃｂ及びＣｒ成分の過度に多い又は過度に少ない量を少なくとも補正することである。実際に、Ｃｂ及びＣｒは、この色空間表現ＹＣｂＣｒにおけるルーマと共進化する（色の彩度は、実際に、Ｃｂ／Ｙ及びＣｒ／Ｙに関係する）が、画像の他の比色的（測色的）側面は、それと共に変更できる（例えば、明るい青空の彩度は調整することができる）からである。いずれの場合においても、少なくとも現在のビデオ画像をダイナミックレンジ処理するためにカラーＬＵＴＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）がロードされているとすると、カラールックアップテーブル１０２は、実行中／カラー処理中のピクセルのＹ＿ＰＱ値ごとに乗数Ｂを生成する。当該ピクセルの入力クロマ成分Ｃｂ＿ＰＱ及びＣｒ＿ＰＱは、乗算器１２１により、この値Ｂにより乗算され、補正されたクロマ成分ＣｂＣｒ＿ＣＯＲを生じる。次に、行列化演算が行列化器１２２により適用され（その詳細は、ＥＴＳＩ標準に見られる）、正規化されたＲ’Ｇ’Ｂ’＿ｎｏｒｍ成分を得る。これらの成分は、０．０～１．０の間の非線形カラー立方体内にあるという通常の意味では正規化されていないが、ダイナミックレンジがないという意味で正規化されている（全てが、通常のデュオの代わりにトリオとして、「色度」だけでクラスター化され、すなわち、如何なる輝度又はルーマも伴っていない）。したがって、実際の正しい３Ｄ色を取得するには、それらは、ルーマにより、正確には、前記上側のルーマ処理サブ回路で最適に決定したルーマにより乗算されねばならない。このためには、正規化された出力輝度Ｌ＿ｏｕｔはＰＱＯＥＴＦによりマッピングされることを要し、該ＰＱＯＥＴＦはＰＱＯＥＴＦ回路１１５が実行する。乗数１２３は、クロマチックサブ回路の出力である３つの正規化されたＲ’Ｇ’Ｂ＿ｎｏｒｍ成分のこの正しい乗法スケーリングを行なう。

最後に、該知覚量子化器で定義された赤、緑及び青の色成分Ｒ”Ｇ”Ｂ”＿ＰＱを、斯様な入力を理解するように構成されたＨＤＲディスプレイに直接送信でき、該ディスプレイは当該入力を直接表示できる（例えば、６５０ｎｉｔのＰＢ＿Ｃ出力画像は、我々の技術により、６５０ｎｉｔの実際のＤＩＳＰＬＡＹピーク輝度のＰＢ＿Ｄディスプレイを駆動するように最適化されたものであり得るので、このディスプレイは、供給された画像にエンコードされた輝度範囲と、その表示能力との間の差をどの様に処理するかを、自身で解決する必要はない）。ここでは、本技術的革新を説明するために、基本的なコア技術要素の動作を説明したことに注意されたい。ＥＴＳＩにより標準化された実際のＳＬＨＤＲデコーダには、黒リミッタ回路サブユニットも存在するが、これは本アプローチには必須ではないので、その説明にも必須ではない（黒リミッタは種々の実施形態に存在する場合と存在しない場合があるので、これについて該序論において議論することは、本質的な教示よりも当該メッセージの拡散を生じるであろうが、興味のある読者のために、図５にその変形を示す）。また、粗ダイナミックレンジ変換器１１２の粗いダイナミックレンジ変換は、幾つかの実施形態ではオプションであり得る、すなわち、該変換がアイデンティティ変換を行うように、その形状制御パラメータを設定し、カスタマイズ可能コンバータ１１３のカスタマイズ可能なマッピングのみを適用することもできることに注意されたい。例えば、接続されたディスプレイに対する出力又は当該画像の記憶が必ずしもＰＱＹＣｂＣｒである必要はない等の他の変更も存在し得るが、その複雑さも、解説している当該教示の核心にすることを思いとどまらせる。

種々の画像の該測色的最適化は、当該種々のユニットが全ての状況及びアプリケーション（オフライン等級映画コンテンツ対リアルタイム放送、等）に対し最適なアプローチを提供するように長年にわたって設計されたため少し複雑であるが、種々の技術的配慮及び制限を考慮すると、今や理解できると共に、多くの異なる入力画像の状況の殆どに対して十分に満足に機能する。

しかしながら、図２により説明されるように、カラーデコーディングを更に改善できる、幾つかの幾らか風変わりな状況が存在する。この問題は、教示される新しい技術要素で処理される。

図２のａは、垂直軸としてルーマＹの代わりに正規化された輝度Ｌを使用する場合に形成できる理想的なＹＣｂＣｒ色空間を示している。この色空間は、以下のような意味で理想的である。或る色相の青色は、このひし形を経る三角形の垂直区域内に位置する。一層飽和した色は垂直から一層大きな角度を有するので、カラー２０１は同じ色相の青であるが余り飽和していない薄い青であり、カラー２０２は一層飽和した青である。これら両カラーは同一の輝度を有し得、このことは中央の縦軸の輝度スケールから容易に読み取ることができる（例えば、輝度レベルＬ１対Ｌ２）。両方の異なる色のピクセルが同一の輝度を有していることを検証できる。（ピクセル）カラー２０１及び（ピクセル）カラー２０２の輝度は同一、すなわち、Ｌ１であるからである。

比色的にユニークな輝度とは対照的に、ルーマは人間の視覚にとって決して完全な（使いやすい、均一な等）色表現になるように設計されたものではなく、色の三つ組みを例えば３ｘ８ビット、又は近年ではＨＤＲのために典型的に３ｘ１０ビット（この３ｘ１０ビットは、ＳＤＲより数倍明るいだけでなく、１００倍までも明るく、更に大幅に暗いＨＤＲをコード化できることに注意されたい）にコード化するのを容易にさせるシステムである。したがって、ルーマ及び特にＹＣｂＣｒの色表現は、色処理のためではなく、主に（可逆）コーディングのために設計された。

このコーディングは、原理的に数学的に容易に反転可能であり、したがって、コーディングシステムが主たる特性として有するとされるように、受信されたＹＣｂＣｒピクセルカラーコーディングから元々意図された（線形）ＲＧＢ成分を常に再導出し、次いでこれらを表示できる。そして、輝度を導出することもできる。

しかしながら、現在のＨＤＲ時代のビデオのための（必要な）一層高度なデコーディングを開始する場合、幾つかの不便な問題が生じ得る。実際、図２のｂに示されるように、有彩色（すなわち、縦軸上にあり、Ｃｂ＝Ｃｒ＝０の成分値を持つ純粋なグレーではない）に対し、輝度Ｙは、最早、ピクセル輝度（すなわち、元の線形ＲＧＢコンポーネントに式１を適用することから直ちに得られる輝度）を正しく又は一意的に符号化しない。すなわち、ルーマはＬ＝ＥＯＴＦ（Ｙ）を計算することにより輝度には変換できない。実際に、色の如何なる選択された固定の輝度値Ｌに対しても、該色の彩度（飽和度）Ｓが高いほど、対応する輝度Ｙは低くなる。実際に、図２のｄに示されるような典型的な状況は、略同じ均一な照明であり、したがって当該花の全てのピクセルが略同一の輝度であるが、これらピクセルが異なる飽和度であるオブジェクト（例えば紫色の花）を有する場合、ルーマの正規化された水平軸上にマッピングされた場合のピクセル輝度２０５の締まった略単一値のヒストグラム２０５（垂直軸カウントＮ（Ｌ＿ｉｎ）に対応する）は、より低い正規化された（入力）値に位置されるのみならず、一層広げられた対応するルーマヒストグラム２０６（カウントＮ（ＰＹ））となるということである。正規化された（又は絶対）輝度を、ルーマ軸上の所与のＯＥＴＦにより定義された位置にマッピングできる。無彩色ピクセルに対し、ルーマＹは正規化された輝度に一意に対応することがわかっているからである（ＯＥＴＦ形状で再マッピングすることにより：Ｙ＝“Ｌ＿ｉｎ”＝ＯＥＴＦ（ピクセル輝度））。

このことは、幾つかの問題を生じさせる。第１に、ルーマ値Ｙだけを調べることから、すなわちＥＯＴＦをＹに適用することにより、何の輝度を有しているかは正確に分からず、このことは、３Ｄ測色を自然な３Ｄ態様では処理せず、図１のデコーダのように、実用的な理由で１Ｄ＋２Ｄの態様で処理するフレームワークでは既に問題を生じさせ得る。確かに、理論的には、Ｃｂ及びＣｒのピクセルに対して特定の値の補正的依存性を取り入れれば、全てを正しく行うことができるが、このことは、幾つかの事前に設計されたカラー処理トポロジでは可能でないであろう。更に、理解されるように、実際に、入力画像は既に輝度ではなくピクセルルーマによりコード化されているので、（知覚的に均一化された）ルーマに対して輝度又は明るさの再グレーディング関数を適用している。したがって、少なくとも理論的には、何か間違ったことをしている可能性がある。

それにもかかわらず、このことは、通常は、（実際の）問題ではなく、多数の異なる種類の画像コンテンツにより過去数年にわたってテストされたように、実際的に技術を見ると、合理的な懸念となるほどの十分なエラーの大きさとは見られない。したがって、ほとんどの場合、図１の処理を実行するだけで全てうまくいくと言うことができ、たまたま出力画像が完全でない場合は、その問題は我慢するであろう。

しかし、状況の非常に特殊な組み合わせでは、以下に提示されるような、これは、一方においては、非常に飽和した色を有する場合に発生し得る（例えば、Ｒｅｃ．２０２０では、高度に飽和した色を作成できる。これらの色は、このような飽和された基準の原色では殆どの通常の画像色は一層不飽和のＣｂＣｒ値を有するので、このことは通常は発生しないであろうが、少なくとも理論的には可能である）。他方においては、粗ダイナミックレンジコンバータ１１２の滑らかな粗輝度マッピング関数だけでなく、例えば続いての、カスタマイズ可能コンバータ１１３における、小さい入力ルーマＣＹ（これらは、図２のｄに示されるように、それらの輝度と比較して誤って低すぎ、更に、オブジェクト上の様々な点に対して潜在的に示差的に異なるであろう）に対応する出力ＰＯ値のための小さい値を有するＳ曲線等の、都合の悪い曲がりを有する何らかの一層高度な関数も適用することを選択する。すなわち、この全体的な処理によるオブジェクトに沿った出力色、特に輝度の変化は、問題があると見なされ得る。残念なことに、特許制度では実際のカラー画像を特許出願明細書に含めることは許容しないが、図２のｃは、例えば飽和した紫色の花において見るであろうものを象徴化している。すなわち、当該花の特定の場所に暗い斑点２０３が存在し得るか、又は、該花では通常では見えない微細構造２０４が過度に見え得るが、これらは、入力画像にも実世界にもない。見栄えの良い花は、適度に滑らかに、又は少なくとも徐々に変化する輝度を伴うが、このような鋭く目立つ変化を伴わずに見え、該変化は、色処理されるはずの色の一部が、このような全体の輝度の再等級付け（グレーディング）が十分に大きく変化する点を超えてまたがる異なるＰＹ値に等しくジャンプするためである。

図２のｄにおいて、受信されるであろうピクセルの正規化された（色度依存性）ルーマ（ＰＹ）と、正規化された輝度（より正確には輝度－ルーマ、すなわち無彩色軸上で得られるルーマ、すなわちルーマＰＹのピクセルの正しい輝度）Ｌ＿ｉｎとの間の差が、対応するルーマヒストグラム２０６及び輝度ヒストグラム２０５（Ｎは各値のカウントを示す）により示されている。単一のピクセルの場合、もちろん１つのルーマＰＹ及び１つの対応する正しい輝度Ｌ＿ｉｎが存在するであろうが、例えば前記花のような、特定の平均輝度及び飽和度のオブジェクトの複数のピクセルの広がりを示す。例えば、高彩度の紫色の花が均一に照明される場合、僅かな数の輝度値しか存在しないであろうが、当該花のピクセルには異なる色飽和度が存在し得るので、ルーマのヒストグラムは一層広がり得ることが分かる。いずれにせよ、これらは、輝度の１次表現に関して「正しくない」。以下に示すように、このことは、我々のＳＬＨＤＲデコーディングアプローチにおいて処理エラーにつながり得、これは、逆修正される、具体的には教示され及び請求項に記載されるように逆修正されることを要するであろう。

理論的には、より優れた異なる３Ｄベースのデコーディングシステムを構築することだけを検討し、これは当該問題を容易に解決するかも知れないが、実際の技術的に制限された既に展開されているビデオエコシステム（個別の輝度処理と色処理を伴う）において、これは実際にはそれほど簡単にできない。いずれにせよ、最後の小さな不都合さ、特に飽和色度オブジェクトにおける何らかの不正確な輝度に対しても改善するために、そのようなエンコーダ及び対応するデコーダを有するとしても、変更できるものはそれほど多くなく、したがって、実際的な解決策を得ようとすることは、かなりの思考及び実験を伴い得る。

以下の先行技術文書が見付かっており、それらの僅かに触れる程度の不十分な重要性について簡単に説明する。

出願人の関心のある幾つかの背景的教示内容は以下の通りである。

文献ＥＰ３４９６０２８は、出願人のピクセルパイプラインをエンコード又はデコードする基本的なルーマ処理及び並列クロミナンス処理の他の改善を教示している。すなわち、特定のルーママッピングの下で、一部の出力カラー、特にそれらのルーマは、コード化可能な色域の上限を超える場合がある。したがって、これらを色域内に維持して、好ましくは暗い色を過度に悩ますことがないような戦略が必要とされる。このために、ルーマの３Ｄ色域内の最も高い領域内へのルーマの特定のマッピングが教示される。一部のルーマダウンマッピングは、飽和度の低下ために交換され得、ダウンマッピングを過度に要するが、必要なルーマダウンマップの特定の割合に対してニュートラルグレーの軸に向かってマッピングすることもでき、これにより、最も明るい色を幾らか飽和させないようにする。いずれにせよ、これは、本発明におけるようにＧ＿ＰＱ計算により、また色域の別の範囲における異なる色の問題についても起こらない。

国際特許出願公開第ＷＯ２０１７／１５７９７７号は、画像内の最も暗いルーマの特定のルーマ処理に関係している。例えば、ビデオコンテンツの作成者は、一部の暗いピクセルに過度に深い一次マスタＨＤＲ画像から二次画像の色を決定できるようにしたい場合があり、これは、デコードのための逆ルーママッピングの品質に影響を与え得る。このために、２つの代替的ルーママッピングの並列戦略が教示され、該戦略において、コンテンツ作成者の問題のある望ましいルーママッピング曲線に対して、２番目の一層安全なルーママッピングが開始できる。クロミナンスマッピングの標準的な手段に単に言及する以外、該発明は、本出願におけるようにクロミナンスマッピングの特定の詳細には関係していない。

米国特許出願公開第２０１８／０００５３５６号は、間に放物線状の滑らかなマッピングを備えた、ＨＤＲピクセルルーマの最も暗いサブ範囲及び最も明るいサブ範囲のための構成可能な線形傾斜を使用した特定の略良好なルーママッピングに関するものである。該ルーママッピングは、我々のアプローチのルーマ処理経路に適用され又は適用されなくても良いが、カラーＬＵＴを使用したクロミナンス処理についての教示ではない。

本発明の目的は、上述された種々の問題を解決することである。

まれにしか発生しない画像ピクセルカラーに対するＳＬＨＤＲシステムの残存する問題は、第１の最大ピクセル輝度（ＰＢ＿Ｃ１）の高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）を、一層低いダイナミックレンジ及び対応する一層低い第２の最大ピクセル輝度（ＰＢ＿Ｃ２）の第２の画像（Ｉｍ＿ＬＷＲＤＲ）と共にエンコードするように構成された高ダイナミックレンジビデオエンコード回路（３００）により軽減でき、
前記第２の画像は、デコーダが前記高ダイナミックレンジ画像のピクセルルーマ（Ｙ＿ＰＱ）に適用して前記第２の画像の対応するピクセルルーマ（ＰＯ）を得るためのルーママッピング関数（４００）として機能的にエンコードされ、
当該エンコーダ（エンコード回路）は、ビデオ通信媒体（３９９）に前記高ダイナミックレンジ画像及び前記ルーママッピング関数（４００）をエンコードするメタデータ（ＭＥＴ）を出力するように構成されたデータフォーマッタ（３０４）を有し、
前記第２の画像の前記機能的なエンコードは、前記高ダイナミックレンジ画像の前記ピクセルルーマの全ての可能な値に対する乗数定数（Ｂ）をエンコードするカラールックアップテーブル（ＣＬ（Ｙ＿ＰＱ））にも基づくものである一方、これら乗数定数は前記ピクセルのクロミナンス（Ｃｂ、Ｃｒ）による乗算のためのものであり、前記フォーマッタは該カラールックアップテーブルを前記メタデータにおいて出力するように構成され、
特徴として、当該高ダイナミックレンジビデオエンコード回路は：
－前記高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）における各々がルーマ及び２つのクロミナンスを有するピクセルを受信し、各ピクセルに対してルーマ利得値（Ｇ＿ＰＱ）を決定するように構成された利得決定回路（３０２）であって、該ルーマ利得値は、各ピクセルの前記ルーマの正規化された輝度に等しいルーマに関する第１の出力ルーマの、当該ピクセルの前記ルーマに関する第２の出力ルーマにより除算された比を定量化し、前記第１の出力ルーマは前記ルーママッピング関数を前記正規化された輝度に適用することにより得られ、前記第２の出力ルーマが前記ルーママッピング関数を前記ピクセルのルーマに適用することにより得られる、利得決定回路；
を有し、
当該高ダイナミックレンジビデオエンコード回路は、前記カラールックアップテーブル（ＣＬ（Ｙ＿ＰＱ））を前記高ダイナミックレンジ画像に存在するピクセルの種々のルーマに関する前記ルーマ利得値の値に基づいて決定するように構成されたカラールックアップテーブル決定回路（３０３）を有し、前記ルーマ（Ｙ＿ＰＱ）の前記可能な値の少なくとも部分組からのルーマに関する前記乗数定数（Ｂ）の値は、これらのルーマに関して決定された前記ルーマ利得（Ｇ＿ＰＱ）の値と相関する。

明確にするために、このエンコード回路は、ＨＤＲ画像を単に伝達するだけでなく、典型的には一層低いダイナミックレンジの、通常はＰＢ＿Ｃ＿ＳＤＲ＝１００ｎｉｔの標準ダイナミックレンジの、少なくとも対応する二次グレードの画像も伝達する。これにより、受信者が、受信側のディスプレイ（ＰＢ＿Ｄ）のピーク輝度能力をはるかに超えるピーク輝度ＰＢ＿Ｃの高品質ＨＤＲ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）を受信する場合に、輝度マッピング的に何をすべきかを推測する必要がないことが保証される。実際に、当該ルーママッピング関数によれば、コンテンツ作成者、例えば該作成者のカラーグレーダは、自身の望みにしたがって、受信者が入力ＨＤＲ画像における全ての輝度を対応するＳＤＲ輝度にどの様にマッピングすべきかを具体的に決定できる（例えば、暗い洞窟内の影の領域はＳＤＲ画像でも十分に明るく維持されるべきであり、そこに隠れているナイフを持った男性が依然として十分に見え、過度に目立たないが、ほとんど見えなくもないようにする）。各画像（又は時間的に連続する複数の画像）に関して少なくとも１つのルーママッピング関数（４００）を伝達することにより、読者は、この関数を使用して、各入力ピクセルルーマに対し、１つの対応する出力ルーマ（又は、対応するＥＯＴＦによる、当該ルーママッピングが指定された任意のルーマコーディングシステムからの線形化後の輝度）を計算できることを理解するであろう。すなわち、例えば入力ピクセルは２０００ｎｉｔのＰＢ＿Ｃグレードでエンコードされた画像（該エンコードは、通常は少なくともＹＣｂＣｒへのマッピングを含む）からのものであり、出力ピクセルはＳＤＲ画像ピクセルである（通常、当該関数が何の種類の画像に関連するかを指定するメタデータが存在することに注意すべきであり、これは、ＳＬＨＤＲによれば、これは、通常、少なくともＨＤＲ画像のＰＢ＿Ｃ＿ＨＤＲ、すなわち２０００ｎｉｔであろう）。実際に、これら２つの参照グレーディングを伝達することにより、受信側は、コンテンツ作成者から受信されたルーママッピング関数から他のルーママッピング関数を指定することを含むディスプレイ適応化又はディスプレイチューニングと呼ばれるプロセスにより（ＥＴＳＩ標準を参照）、１００ｎｉｔとＰＢ＿Ｃ＿ＨＤＲとの間のＰＢ＿Ｃで画像を作成することも理解するであろう。しかしながら、これらの詳細は本説明にはあまり関係がない。以下で解説される原理は、必要な変更を加えて機能するからである。すなわち、前記メタデータは、二次の異なるダイナミックレンジ（通常はＳＤＲ）の画像を機能的に同時エンコードするために必要な唯一の情報である。受信者は、メタデータで同時伝達される前記関数を、実際に受信されたＹＣｂＣｒのピクセルカラーマトリクス画像、ＩＭ＿ＨＤＲに適用することにより、そのピクセルカラーを計算できるからである。

発明者は、最初のステップとして、ルーマ値が特定の色度に関して色度軸上の値と比較してどの程度多く下方に移動しているかを定量化するルーマ利得値（Ｇ＿ＰＱ）をＰＱドメインで計算できる（すなわち、そこでは、現在のカラーの輝度を、その無色ルーマ値にＰＱＥＯＴＦを適用することにより一意に決定できる）。クロマ色は、ゼロに設定されたクロマを有するような対応するグレー色と同じ輝度及び無色軸上で読み取れる輝度－ルーマを有するはずであるからである（図２のｂ参照）。

発明者は、更に、この同じルーマ利得値をピクセルのクロマに適用することにより、非常に満足のいく結果が達成できることを実験的に理解した。これは、色に対して幾らかの飽和度誤差を生じ得るが、該誤差は元の輝度誤差よりもはるかに目立たず、実際には、このような高い色飽和度のオブジェクトの問題を有する画像にとっては許容できる。

相関とは、Ｙ＿ＰＱの可能な値（通常は、正規化されている。すなわち、カラーＬＵＴエントリの数、又はルーマエントリの数に対応して、幾らかの精度ステップで０から１の間に入る）の何れかの特定の値に対するルーマ利得値の散在する値を見た場合、カラーＬＵＴ内の当該位置のＢの値は、Ｇ＿ＰＱ値が位置する場所とほぼ同一であろう。種々のアルゴリズムにより、カラーＬＵＴの形状、すなわちＹ＿ＰＱの関数としてのＢの変数値の関数（Ｂ［Ｙ＿ＰＱ］）が、どの程度おおよそ、Ｇ＿ＰＱ値の分散したクラウドと空間的に一緒に並ぶかを決定できる。例えば、一方において、画像のピクセルの（幾何学的な）部分組並びにそれらに対応するＹ＿ＰＱ及びＧ＿ＰＱ値のみを散布図に寄与させることができ（例えば、画像の特に何処で図２のｃで説明したタイプの重大なアーチファクトが生じるかの検出器が存在し得、これらのピクセルのみが寄与する一方、他のピクセルは破棄できる）、又はエンコード側において貢献するピクセルの選択が、これも人間のコンテンツ作成者により決定できる。他方において、この手段により全体のカラーＬＵＴ形状を決定することは必要ではなく、例えば、下半分［０、０．５］であるルーマの部分組、又はかなりの量の散乱が発生する場所に対してのみ決定でき、他の半分は、他のアルゴリズムにより決定され（例えば、固定され）得る。変更されるルーマの部分組は、全てのピクセルが使用されない場合、寄与するピクセルの幾何学的部分組に関連され得る。デコーダ側では、カラーＬＵＴの決定は、元々同時伝達されたカラーＬＵＴからの逸脱に対応し得るので、前記相関は、この元々のカラーＬＵＴも考慮に入れることができる。すなわち、出力画像を得るために全ての入力ＨＤＲ画像ピクセルに適用されるべき最終的に決定されたＬＵＴは、例えば、（Ｙ、ＰＱ、Ｇ＿ＰＱ）点のクラウド内の平均位置から逸脱し得る。前記決定は、クロミナンスの或る部分組に制限される場合もあり、その場合、他の適切に機能する補正されたカラーＬＵＴを得る。

クロミナンスは、時には、クロマとも呼ばれる。任意のルーマに対応する（正しい）輝度は計算できるのみならず、ルーマの範囲に配置することもできる。両者は１．０に正規化されるからである。

エンコーダの場合、良好に機能するカラーＬＵＴは、通常、受信側のデコーダに対して単純に適用するために伝達される。コンテンツ作成者は、例えば、自身の側における１以上のディスプレイについて当該補正が十分に機能するかをチェックできる。

高ダイナミックレンジビデオエンコード回路（３００）の有用な実施形態はカラールックアップテーブル決定回路（３０３）を有し、該回路はカラールックアップテーブルの値をルーマ利得値（Ｇ＿ＰＱ）の値、対、高ダイナミックレンジ画像ピクセルルーマ（Ｙ＿ＰＱ）の対応する値の散布図を要約する最良の当てはめ（ベストフィッティング）関数に基づいて決定する。幾つかのフィッティングを等しく適用することができ、例えば（Ｙ＿ＰＱ、Ｇ＿ＰＱ）点の点クラウドのほぼ中央を通過する関数は十分に機能するであろう。同じ革新的原理に従って他の関数を設計することができ、例えば、デコーダが色相分類メカニズムを有する場合、異なる色相領域のための異なる関数を設計できる。

有利には、当該高ダイナミックレンジビデオエンコード回路（３００）は、更に、知覚傾斜利得（ＳＧ＿ＰＵ）を計算するように構成された知覚傾斜利得決定回路（３０１）を有し、該知覚傾斜利得は、水平方向の高ダイナミックレンジの画像ルーマ（ＰＹ）及び垂直方向の出力画像ルーマ（ＰＯ）の知覚的に均一化されたルーマの座標系において、前記高ダイナミックレンジ画像ピクセルに対応する正規化された輝度（Ｙ１）の位置に等しくする入力ルーマ（Ｌ＿ｅ１）に前記ルーママッピング関数（４００）を適用することにより得られる出力ルーマ（Ｌ＿ｏ１）の前記入力ルーマ（Ｌ＿ｅ１）により除算された除算に対応し、前記高ダイナミックレンジ画像ピクセル（Ｙ１）により乗算された、前記高ダイナミックレンジ画像ピクセル（Ｙ１）のための補正された出力ルーマ（Ｙ＿ｃｏｒｒ１）に到達するために、前記ルーママッピング関数（４００）を前記高ダイナミックレンジ画像ピクセルのルーマ（Ｙ１）に適用する際に得られる出力ルーマ（Ｙ＿ｏ１）のパーセント増加に対応する。これは、対応する正しい輝度入力及び出力点から（０，０）点まで線を描くことによって、過度に暗いルーマカラーに、有するであろうものと少なくとも同一の傾斜を付与することにより、非線形ルーママッピング関数の修正された動作を線形化する方法である。

当該補正の原理は、高ダイナミックレンジのビデオデコード回路（７００）においても具現化でき、
該ビデオデコード回路は、第１の最大ピクセル輝度（ＰＢ＿Ｃ１）を有する高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）を、一層低いダイナミックレンジ及び対応する一層低い第２の最大ピクセル輝度（ＰＢ＿Ｃ２）の第２の画像（Ｉｍ＿ＬＷＲＤＲ）にカラーマッピングするように構成され、前記高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）のピクセルのルーマ（Ｙ＿ＰＱ）をルーママッピング関数（４００）でマッピングするように構成されたルーママッピング回路（１０１）と、各ピクセルルーマ（Ｙ＿ＰＱ）に関する乗数値（Ｂ）を、前記高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）のピクセルのクロミナンス成分（ＣｂＣｒ＿ＰＱ）を前記乗算値（Ｂ）により乗算する乗算器（１２１）に出力するように構成されたルックアップテーブル（１０２）を有するカラーマッピング回路と、を有し、特徴として、当該ビデオデコード回路は：
－前記高ダイナミックレンジ画像の一群のピクセルにおける各ピクセルに関して、当該ピクセルのルーマ（Ｙ＿ＰＱ）の正規化された輝度に等しいルーマに関する出力ルーマの、当該ピクセルのルーマ（Ｙ＿ＰＱ）に関する出力ルーマにより除算された比を定量化するルーマ利得値（Ｇ＿ＰＱ）を決定するように構成された利得決定回路（３０２）；及び
－種々の入力ルーマ値に対する出力として乗数定数（Ｂ）を指定する前記ルックアップテーブルのためのカラールックアップテーブルを決定するように構成されたカラールックアップテーブル決定回路（３０３）であって、前記ルーマ（Ｙ＿ＰＱ）の可能な値の少なくとも部分組の乗数定数（Ｂ）の少なくとも部分組の値が、これらルーマに関する前記ルーマ利得値（Ｇ＿ＰＱ）に基づいて決定される、カラールックアップテーブル決定回路；
を有する。

エンコーダが何らかの理由で同時伝達されるＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）ＬＵＴにおいてエラー軽減を実行しなかった場合、同じ原理をデコーダで適用できる。このために、デコーダは、受信されたＹＣｒＣｂ＿ＰＱカラーから、対応する輝度及び輝度－ルーマを計算するであろう。該デコードは、次いで、受信されたＨＤＲ画像を、異なるダイナミックレンジの何れかの機能的に同時エンコードされた二次画像、例えばＳＤＲ１００ｎｉｔＰＢ＿Ｃ＿ＳＤＲ画像にデコードできる。該デコーダは、同じ新しい技術要素を使用して、ＳＬＨＤＲデコーダのカラー処理回路の対応するＬＵＴ１０２に、適切なルーマ誤差軽減ＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）ルックアップテーブルを入力する。

有用なものは、高ダイナミックレンジビデオをエンコードする方法でもあり、該方法は、第１の最大ピクセル輝度（ＰＢ＿Ｃ１）の高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）を、一層低いダイナミックレンジ及び対応する一層低い第２の最大ピクセル輝度（ＰＢ＿Ｃ２）の第２の画像（Ｉｍ＿ＬＷＲＤＲ）と共にエンコードするように構成され、
前記第２の画像は、デコーダが高ダイナミックレンジ画像のピクセルルーマ（Ｙ＿ＰＱ）に適用して前記第２の画像の対応するピクセルルーマ（ＰＯ）を得るためのルーママッピング関数（４００）として機能的にエンコードされ、
ビデオ通信媒体（３９９）に、前記高ダイナミックレンジ画像及び前記ルーママッピング関数（４００）をエンコードするメタデータ（ＭＥＴ）を出力するステップを有し、
前記第２の画像の前記機能的なエンコードは、前記高ダイナミックレンジ画像の前記ピクセルルーマの全ての可能な値に対する乗数定数（Ｂ）をエンコードするカラールックアップテーブル（ＣＬ（Ｙ＿ＰＱ））にも基づくものである一方、これら乗数定数は前記ピクセルのクロミナンス（Ｃｂ、Ｃｒ）による乗算のためのものであり、前記カラールックアップテーブルも前記メタデータにおいて出力され、
特徴として、当該高ダイナミックレンジビデオをエンコードする方法は：
－各ピクセルがルーマ及び２つのクロミナンスを有する前記高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）のピクセルを受信すると共に、各ピクセルに対してルーマ利得値（Ｇ＿ＰＱ）を決定するステップであって、該ルーマ利得値は、各ピクセルのルーマの正規化された輝度に等しいルーマに関する第１の出力ルーマの、該ピクセルのルーマに関する第２の出力ルーマにより除算された比を定量化し、前記第１の出力ルーマは前記正規化された輝度に前記ルーママッピング関数を適用することにより得られ、前記第２の出力ルーマが前記ピクセルのルーマに前記ルーママッピング関数を適用することにより得られる、ステップ；
を有し、
当該高ダイナミックレンジビデオをエンコードする方法は、前記高ダイナミックレンジ画像に存在するピクセルの種々のルーマに対する前記ルーマ利得値の値に基づいてカラールックアップテーブル（ＣＬ（Ｙ＿ＰＱ））を決定するステップを有し、前記ルーマ（Ｙ＿ＰＱ）の可能な値の少なくとも部分組からのルーマに対する前記乗数定数（Ｂ）の値は、これらルーマに対する前記決定されたルーマ利得（Ｇ＿ＰＱ）の値と相関する。

有用なものは、第１の最大ピクセル輝度（ＰＢ＿Ｃ１）を有する高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）を、一層低いダイナミックレンジ及び対応する一層低い第２の最大ピクセル輝度（ＰＢ＿Ｃ２）の第２の画像（Ｉｍ＿ＬＷＲＤＲ）にカラーマッピングするための、高ダイナミックレンジビデオをデコードする方法でもあり、該方法は、前記高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）のピクセルのルーマ（Ｙ＿ＰＱ）をルーママッピング関数（４００）でマッピングして、該関数の出力として前記第２の画像のルーマを得ることにより該第２の画像を形成するステップを有し、
前記カラーマッピングは、更に、前記高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）のピクセルのクロミナンス成分（ＣｂＣｒ＿ＰＱ）を乗数値（Ｂ）により乗算することにより前記第２の画像のクロミナンスを得るステップを有し、
前記乗数値（Ｂ）は、ルックアップテーブル（１０２）において前記高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）のピクセルのルーマ（Ｙ＿ＰＱ）の種々の値に関して指定され、
特徴として、当該ビデオをデコードする方法は：
－前記高ダイナミックレンジ画像の一連のピクセルの各ピクセルについて、当該ピクセルのルーマ（Ｙ＿ＰＱ）の正規化された輝度に等しいルーマに関する出力ルーマの、当該ピクセルのルーマ（Ｙ＿ＰＱ）に関する出力ルーマにより除算された比を定量化するルーマ利得値（Ｇ＿ＰＱ）を決定するステップ；及び
－前記ルーマ（Ｙ＿ＰＱ）の可能な値の少なくとも部分組の前記乗数値（Ｂ）の少なくとも部分組の値を、これらルーマに関するルーマ利得（Ｇ＿ＰＱ）の値に基づいて計算することにより前記カラールックアップテーブルを決定するステップ；
を有する。

本新規な技術は、ビデオコンテンツ作成者が問題のあるルーママッピングを行う場合に、他の状況では問題を引き起こさずに、改善された再グレーディングされた、すなわち、特に一層低いピーク輝度の画像のためにダウンマッピングされた画像を可能にする。前記計算されるＧ＿ＰＱ値は、主に、カラーＬＵＴのＹ＿ＰＱ依存性出力として定義されたＢ定数の値を、Ｇ＿ＰＱ計算から得られる値と相関させることにより、クロマ経路における追加の飽和色処理として実施できる。すなわち、Ｙ＿ＰＱ当たりの単一のＢ値は、エンコーダ又はデコーダにおける共配置の事前に設計された尺度により、Ｇ＿ＰＱ値の分散の位置にほぼ従う。

本発明による方法及び装置の上記及び他の態様は、以下に説明する構成及び実施形態並びに添付図面から明らかとなり、これらを参照して解明されるであろう。尚、添付図面は、より一般的な概念を例示する非限定的な特定の図示として単に役立つものであり、破線及び点線は構成要素がオプションであることを示すために使用され、破線でない構成要素はは必ずしも必須ではない。破線又は点線は、必須であると説明されているがオブジェクトの内部に隠されている要素を示すため、又は例えばオブジェクト／領域の選択（及び、それらがディスプレイ上でどのように示され得るか）等の無形のもののために使用され得る。

図１は、ＥＴＳＩＴＳ１０３４３３－２Ｖ１．１．１で標準化された、いわゆる単層ＨＤＲ画像デコーダ（ＳＬＨＤＲ）による出願人のＨＤＲ画像デコーダを概略的に示している。エンコーダは、通常、可能性としてマッピング関数の形状が調整された、対応するデコーダと同じ画像処理回路のトポロジを有し得ることに注意されたい（デコーディングは、エンコーダがデコーダにより適用されるべきダウングレーディング関数をどの様に決定するかと同じダウングレーディング方向で進むので、凸状等の形状の側面は、エンコーディング及びデコーディングに対し同一であり得るが、どの出力ピーク輝度に当該ルーマをマッピングしたいかに依存して、共同通知された例えば１／７乗のルーママッピング関数は、デコーダにおいて１／４乗で適用され得る）。図２は、このＳＬＨＤＲデコーダ（又は対応するエンコーダ）にルーマが使用される、高度に色が飽和されたオブジェクトを含む風変わりな画像に対して発生し得る幾つかの問題を概略的に示す。図３は、本新規原理によるＳＬＨＤＲ符号化を行うための新たな方法、及び対応するＨＤＲビデオエンコーダ３００を概略的に示し、特に、クロミナンスによる乗算のための定数Ｂを決定するためのカラーＬＵＴを決定するための、例えば図１に類似するエンコーダトポロジの一部を示す。図４は、発明者により想定されるように本発明のアプローチを具体化できる幾つかの原理、特に、本発明の原理による知覚傾斜利得決定回路３０１の実施形態の内部機能を概略的に示す。図５は、利得決定回路３０２の実施形態がどのように機能するかを、すなわち、図示された全ルーマ処理回路の少なくとも幾つかを介して２回、乗算器４０１に対する異なる乗数定数でピクセルカラーを送ることにより機能するかを概略的に示している。図６は、カラールックアップテーブル決定回路３０３が、回路３０２により入力ＨＤＲ画像におけるピクセルに対して計算された種々の（Ｙ＿ＰＱ、Ｇ＿ＰＱ）値から、ＬＵＴ１０２にロードされるべき各Ｙ＿ＰＱ値のためのＢ乗数をコード化する関数をどのように決定できるかを概略的に示す（ＬＵＴを決定する他の方法が存在する）。図７は、ＳＬＨＤＲコード化ＨＤＲビデオデータの受信側において、エンコーダ３００と同じ革新的処理を適用するように構成されたＨＤＲビデオデコーダ７００を概略的に示す。図８は、本技術の典型的な配備、すなわち、リアルタイムなテレビ放送及び受信における装置を示す（同じ原理は、他のビデオ通信技術、例えば、非リアルタイムデジタル映画の制作及びグレーディング、ならびにその後の映画館への通信等においても使用できる）。

図３は、ＳＬＨＤＲＨＤＲビデオエンコーディングアプローチに準拠した修正されたエンコーダが、どのように機能するかを示している。エンコード側において、入力として、元のマスタＨＤＲ画像（例えば、洞窟内の明るい爆発及び暗い影の領域等の種々のビデオ画像内の全てのオブジェクトが最適に見えるように、人のカラーグレーダによりグレーディングされた５０００ｎｉｔのＰＢ＿Ｃ画像）が利用可能であり、したがって、ピクセル輝度（Ｌ）及び対応するルーマ（Ｙ）の両方が利用可能である。ルーママッピング関数決定回路３５０が含まれ（又は接続され）、該回路は、例えば図４に示され、図４を参照して説明された最適な例えばＳ字状のルーママッピング曲線（すなわち、図１の回路１１３の）決定できる。このＳ字状のマッピング関数を使用して原理を説明するが、当該処理は関数に関係なく一般的であることに注意されたい（該処理は、改善されない状況でも機能でき、悪化もさせない）。出願人により開発された種々の実施形態によりこれを行うことができる多くの方法について詳しく説明する必要はなく、例えば、これを、マスタＨＤＲ入力画像（最終的にＩＭ＿ＨＤＲとして受信機に伝達される）に存在するルーマを分析し、このようなルーマの分布に対する最適な関数（Ｓ字曲線等）を決定するオートマトンにより実行でき、又は、エンコーディング装置の他の物理的実施形態において、これは、人のカラーグレーダによる着色コンソールのようなユーザーインターフェースを介して構成できる。ルーママッピング関数決定回路３５０からの３つの矢印は、決定されたルーママッピング関数４００を、他の各回路に伝達する。例えば、これは、典型的な動作実施形態が図４で教示される知覚傾斜利得決定回路３０１により使用されるであろう。典型的な実施形態は、式３により定義されるフィリップス知覚ドメインで動作し得るが、これは我々の革新の必要な要素ではなく、幾つかの実施形態においてはＰＱ利得で直接定式化できるので、回路３０１はオプションを示す点線で描かれている。最終的に、データフォーマッタ３０４が、マスタＨＤＲ画像に基づいて少なくとも２つの異なるグレードの画像（これらのうちの１つは、ピクセルカラーの実際の画像、ＩＭ＿ＨＤＲ、例えば、ＭＰＥＧ又は例えばＡＶ１等の同様のビデオコーディング標準におけるように圧縮されたＤＣＴとして通信される）を符号化する全てのデータを受信機へ伝達するであろう。すなわち、該フォーマッタは、任意のビデオ通信媒体３９９（例えば、シリアルデジタルインターフェース（ＳＤＩ）ケーブル又はＨＤＭＩ（登録商標）ケーブル等の有線接続、インターネットケーブル、例えば地上放送チャンネル等の無線データ接続、ブルーレイディスク等のビデオデータを送信するための物理媒体等）に対して、マスタＨＤＲ画像のエンコードされて通常は圧縮されたバージョン、すなわち高ダイナミックレンジ画像ＩＭ＿ＨＤＲ、受信機が適用する（異なる、通常は低いピーク輝度に再グレーディングする場合）ための少なくとも１つのルーママッピング関数、及びカラールックアップテーブル（ＣＬ＿（Ｙ＿ＰＱ））を、後者の２つはメタデータ（ＭＥＴ）として出力し、これらは、例えばＳＥＩメッセージである使用されるビデオ通信プロトコルに依存する。上記カラールックアップテーブルは、（ピクセルの）ルックアップ位置Ｙ＿ＰＱごとに、任意のピクセルの２つのクロミナンス値Ｃｂ及びＣｒにより乗算するための値Ｂを供給するよう機能する。

図４は、この場合はＳＤＲ出力ルーマを得るために、ＨＤＲ入力ルーマ（ＳＬＨＤＲルーママッピングが指定される知覚的に均一化されたドメインで表される）に適用されるマッピングを示している。上記知覚的に均一化されたルーマは正規化される。すなわち、縦軸上の値１．０はＳＤＲのピーク輝度ＰＢ＿Ｃ２＝１００ｎｉｔに対応し、横軸において、該１．０は、この例では、高ダイナミックレンジ画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）の１０００ｎｉｔのマスタＨＤＲ画像のピーク輝度ＰＢ＿Ｃ１に対応する。これは、ルーママッピングを記述するための有用な方法であり、例えば、人のカラーグレーダに、マッピングが元々輝度ドメインで指定される場合よりも、一層良好な制御を提供する（熟練した読者であれば、軸を異なる方法で定量化した場合、何れかのルーママッピング関数の形状のみが予測可能な態様で変化するであろうと理解する）。この説明例においては、粗ダイナミックレンジコンバータ１１２の粗いルーママッピングをスキップしており（我々のコーデックは、図５に示された白／黒伸張及び利得制限等の他の処理も許容する）、当該ルーママッピングは完全に該Ｓ字曲線からなっている（このような曲線は、例えば、かなり明るいシーンが存在し、該シーンのうちの一層暗い部分でコントラスト伸張を行いたく、これが出力ＳＤＲ画像の見栄えを良くしたい場合に発生し得る）。

ルーマＹ１を有する特定のピクセルの色、例えば飽和したマゼンタ色に注目しよう。このルーマがルーママッピング曲線４００によりマッピングされた場合、出力ルーマＹ＿ｏ１が生じる（同様に、入力ルーマＹ２を有する他のピクセルについても、同様である）。これは、相対的に暗い出力結果であり得る（知覚的に均一化された軸は本質的に幾らか対数的であることに留意する必要があるからである）。ルーマ、又は、技術的にもっと正確には、輝度に一意に対応するルーマ（又は横軸上の位置）Ｌ＿ｅ１の代わりに「輝度」をマッピングすべきだった場合（これは、エンコーダ側における正確な輝度－ルーマ［ＯＥＴＦを介して輝度に一意に対応するルーマである］であり得る。エンコーダは全ての情報を利用できるためである）、実際に何が一層良くなければならなかったかは、Ｌ＿ｏ１の、すなわちＹ＿ｏ１よりも明るい出力ルーマを得るであろうということである。すなわち、このＬ＿ｅ１は、当該ルーマ表現（例えばＰＱ、又はＰｈｉｌｉｐｓの知覚的に均一化されたルーマの）に強い輝度の漏れがなかった場合に、この画像オブジェクトのこのカラフルなピクセルが実際のルーマＹ１の代わりに有すべきだったルーマ軸の値である。

実際、無色グレーの場合、当該軸上には色度依存性ルーマ損失は存在せず、ＥＯＴＦ（ｌｕｍａ）は輝度に一意的且つ正確に等しいため、この輝度－ルーマＬ＿ｅ１に従って実際にマッピングするであろう（すなわち、画像内の中間／無色及び略無色のカラーの場合、例えば幾つかの素晴らしい深い黒色を作成するために、斯様な好ましい再グレーディングに従うであろう）。更に、図２のｄに示されたように、元々同様であった色に対し、これらは元々はほぼ同じ輝度を有したものであり、加えて、このように高度に非線形なＳ字状曲線の場合、ルーマの１つが当該関数の非常に異なるマッピング部分、例えば最も暗い入力ルーマをマッピングする小さな傾斜の線形部分、対、大きな傾斜の中央部分、にジャンプし得ることにより、ルーマ値（Ｙ１対Ｙ２）に相当の広がりが存在し得る。

そのため、一方において、彩度の高いオブジェクトでは出力色が暗すぎるという問題があるので、（少なくとも特定の画像の色に対し）ある程度の明るさの増加を適用する必要がある。更に、発明者は、線形曲線の場合、重大な視覚的障害がないことを実験的に発見した（多少の誤差があっても、視覚的に重要なものではない）。

しかし、このルーママッピング関数４００を簡単に変更することはできない。これは、受信された画像（ＩＭ＿ＨＤＲ）から二次画像が（コンテンツ作成者にしたがって）例えば１００ｎｉｔのＰＢ＿Ｃ＿ＳＤＲのＳＤＲ画像にどのようにして再グレーディングされる必要があるかを決定する重要なメタデータであるからである。前述したように、このルーママッピング関数は無色及び略中間のカラーに対して正確に正しいため、これを変更しなければならなかったとすると、これらのカラーは突然誤ってルーマが再グレーディングされ、これらは、通常、例えば顔の色次のような一層重要なカラーである。一方、多くのシナリオにおいて、当該関数は無色でないカラーに対しても十分に望むように機能する。

図３に戻ると、知覚傾斜利得決定回路３０２は、単に「状況特徴付け値（ｓｉｔｕａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｒｖａｌｕｅ）」、すなわち知覚傾斜利得ＳＧ＿ＰＵを決定し、これは：
ＳＧ＿ＰＵ＝（Ｌ＿ｏ１／Ｌ＿ｅ１）／（Ｙ＿ｏ１／Ｙ１）［式４］
のように決定される。

すなわち、これは２つの傾斜の比である。すなわち、最初に、ルーママッピング曲線を、ルーマ値Ｌ＿ｅ１を表す（実質的に又は正確に）正しい輝度に適用して得られる出力輝度を、該輝度－ルーマＬ＿ｅ１により除算し；次に、（入力画像の）当該特定のカラーピクセルＹ１の入力ルーマに対する出力ルーマの、該入力ルーマＹ１により除算された比により除算される。実質的に又は正確に正しい輝度位置とは、幾つかの実施形態では正確に輝度を決定でき、他の実施形態においては該輝度を推定したい（これは様々な方法で行われ得る）という事実を指すが、「正規化された輝度」（及び特定のフィリップスの知覚的均一化範囲で表される）で継続するものとし、読者は、それが正確に正しい輝度値（例えば、ビデオ作成者がグレーディングしたものであり、例えば、式１をコンピューター内で画像のピクセルの線形ＲＧＢ係数に適用することにより計算できる）であると仮定できる。

図５に、この知覚傾斜利得ＳＧ＿ＰＵが使用される利得決定回路３０２の一実施形態を示す。最終的に必要なものは、図１に見られるように、ＰＱドメイン（ＵＳ９０７７９９４のもので、ＳＭＰＴＥＳＴ．２０８４として標準化されている）における補正であるが、少なくともＳＬＨＤＲデコーダの全てのルーママッピングは知覚的に均一な（ＰＵ）ドメイン（前記式３の）で行われる。発明者は、クルマの調整（及びエンコーダにおける、受信側デコーダに伝達されるべきカラールックアップテーブルＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）の決定）により当該問題にかなりきちんと取り組むことができることを理解した。すなわち、これは、グレーダが既に最初のもの定義している場合は、変更されたカラールックアップテーブルである。すなわち、ルーママッピングサブ回路１０１における全てはＰＵドメインで生じるが、入力Ｙ＿ＰＱ及びＣｂＣｒ＿ＰＱはＰＱドメインにおけるものである。

したがって、実際には、本アプローチによれば、ＰＱドメインにおける飽和された画像オブジェクトのシミ及び他の暗すぎる部分のエラーに対する補正を決定しなければならず、これは回路３０２が実行することである。例示的実施形態において、これは、切り替えられた乗算値を用いて乗算器により制御される２つのパス（当該画像の各ピクセル色に対して）を実行する。当業者であれば、例えば、バッファリング、画像遅延の提供等の実装の詳細は自身で理解できることに注意されたい。

最初に、この値は１に設定され、次いで、入力輝度Ｌ（ＰＱＥＯＴＦを適用することにより入力ルーマＹ＿ＰＱから計算できる）が再び知覚的に均一化されたルーマドメインに変換される、すなわち、同等の代表的な知覚的ルーマ値ＰＹに変換される。したがって、全体的なマッピング動作は、図２のｄにＰＹ値であると示されるものに対するこのパスのピクセルに適用される。

実際に、このユニットのブロックは、ＥＴＳＩＴＳ１０３４３３－２Ｖ１．１．１規格の図１及び図４で説明されたものに対応する。新しく描かれたブロックは黒と白のレベルオフセット器４０２であり、該オフセット器は、入力ＨＤＲルーマの特定の定数値を、知覚的に均一化された表現の０又は１の値にシフトできる。例えば、ＨＤＲが０．１ｎｉｔ（又はそれに相当するルーマ表現値）よりも暗くならない場合、更なるルーママッピングを適用する前に、この値を最小のＳＤＲ値ゼロに事前にマッピングすることが、しばしば、有利であり、最大の値に対しても同様である。利得制限器４０３は、特定の状況下で作動し、上側経路（すなわち、回路４０２、１１２、１１３等）において様々な処理ステップを適用した結果と、代替のルーママッピング戦略との間の最大値を決定する回路であり、したがって、入力画像の全てのピクセルにこのルーママッピングを適用した結果の画像内の出力ルーマは低くなりすぎない（詳細についてはＥＴＳＩ標準を参照されたい。本イノベーションに関して知っておく必要があることは、本発明無しの古典的なＳＬＨＤＲルーママッピングに関して通常の状況下で適用するであろう処理の全てを適用する、すなわち、例えば、粗いマッピングが適用される場合、回路３０２によりそのように適用され、そうでない場合、回路３０２もまったく同様に適用しないということ、のみである）。

したがって、最初のパスにおいて、当該乗数を１に設定する場合、ピクセルルーマ入力Ｙ１に対して通常の出力ルーマＹ＿ｏ１が現れる（又は同様に、Ｙ２等の他の何れの入力ルーマに対しても対応する出力ルーマが現れる）。このＹ＿ｏ１値は依然として知覚的に均一化されたルーマドメイン（ＰＯ）内にあるため、式３の逆により（線形化回路１１４により）線形化され、次いで、ＰＱドメイン変換（回路１１５による）される必要があることに注意されたい。

第２のパスにおいて、前記乗算器は知覚的ルーマＰＹを知覚傾斜利得値ＳＧ＿ＰＵ（回路３０１により決定された）により乗算し、そうすれば、図４にＹ＿ｃｏｒｒ１として示された補正された値が出現する。このことは、（真の）正規化された輝度の計算を適用し、当該位置（Ｌ＿ｅ１、Ｌ＿ｏ１）に対して全マッピング曲線に何の傾斜が存在するかをルックアップし、これを使用して該傾斜を局所的に増加させ、Ｙ１に関して出力することに対応する。

実際に、利得決定回路３０２は、ＰＱドメインルーマ利得値（Ｇ＿ＰＱ）を：
Ｇ＿ＰＱ＝ＯＥＴＦ＿ＰＱ［Ｉｎｖ＿ＰＵ（Ｙ＿ｃｏｒｒ１）］／ＯＥＴＦ＿ＰＱ［Ｉｎｖ＿ＰＵ（Ｙ＿ｏ１）］［式５］
と計算し、ここで、Ｉｎｖ＿ＰＵは、式３の知覚的均一化の逆数、すなわち対応する（線形の）正規化された輝度の計算である。

すなわち、Ｇ＿ＰＱは、補正されていない（すなわち受信された）ルーマ値をＳＬＨＤＲルーマ処理チェーン全体を介して送信したときに得られる出力ルーマ（ＰＱドメインにおける）と、該ルーマ処理チェーンを介する補正されたＰＱドメインルーマ（該補正されたＰＱドメインルーマは、輝度－ルーマ、すなわちＥＯＴＦ（Ｙ１）である）との比である。エンコーディング側において、エンコーダを構築するための幾つかの選択肢が存在することに注意されたい。例えば、Ｇ＿ＰＱ値は、実際の色度依存性ルーマ（すなわち、エンコーダの出力画像ＩＭ＿ＨＤＲにエンコードされるため）及び輝度－ルーマを表す正しい（無彩色）輝度から直接計算できる。すなわち、回路３０１は我々のイノベーションの必須のコア技術要素ではなく、幾つかのエンコーダ実施形態では無くてもよい（このような場合、回路３０２は、入力としてルーマＹ及び輝度－ルーマＬをそれぞれ使用して２つの計算を行ない、両状況において乗数が存在しないか又は１ｘに設定されることを示す図３の点線を参照されたい）。

このＧ＿ＰＱ値は、対応するカラーＬＵＴＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）の決定のためにルックアップテーブル決定回路３０３により使用されるであろう。これを行うための幾つかの方法が存在し得（何を達成したいかに依存する。当該状況のために決定できるＬＵＴ関数の形状は１つだけであるが、例えば全体的な動作等に焦点を当てる代わりに、当該画像における特定の色等の特定の側面に特に焦点を当てることもできる）、これを図６の１つの原型的な例により示すことができる。実際に、理想的には特に各ピクセルに対して当該補正を行いたいであろうが、これは、当該ＳＬＨＤＲアプローチが動作する態様ではない（１Ｄ－２Ｄ処理分割による単純化のため）。アイデアは、ルーマ処理アーチファクトが発生する（少なくとも）ピクセルの飽和度を高めたいということである。この場合、このような高いクロマに対応する低いルーマは、出力Ｒ”Ｇ”Ｂ”カラーにおいて一層高い輝度に再変換されるであろう。欠点は、入力色と出力色との間に幾らかの飽和度の変化が存在することであるが、これは許容可能である。目は飽和度の変化よりも輝度の変化に対して一層厳しく、輝度の再調整はダイナミックレンジ調整において一層重要な視覚特性であるからである。いずれにせよ、当該正則化は（「全体的に」色を幾らか微調整し得るが）、図２ｃの花におけるシミ等の不快な局所的アーチファクトを除去又は軽減し、このことが、本構成の計算が実行される理由である。

図６は、どの様にして、回路３０２により計算されたデータポイントに対する当てはめ（フィッティング）関数（すなわち、Ｙ＿ＰＱだけでなく、Ｃｂ及びＣｒ値を持つビデオの少なくとも１つの特定の画像内の任意のピクセルについて、何のＧ＿ＰＱ値が出現するか）を決定することにより（平均して）補正戦略を決定できるかを示している。すなわち、回路３０２は、例えば、画像の全ての（又は幾つかの；例えば、影響を受ける特定のピクセルのみが検出され、当該アルゴリズム、すなわちカラーＬＵＴの決定に寄与する場合）ピクセルを得ると共に、上記で解明された技術プロセスによりＧ＿ＰＱ値を計算する。これらを２Ｄプロット構造で編成すると、如何なる単一の値に対しても、幾つかの（それぞれのピクセルに対して）必要とされるＧ＿ＰＱ値が生じ得る（特に小さなＹ＿ＰＱ値に対して）ことが分かる。図６のプロットは、回路３０２から出力する種々の（Ｙ＿ＰＱ、Ｇ＿ＰＱ）値を示している。通常、高いルーマＹ＿ＰＱ（補正無しに等しいと乗数定数１がある）に対して広がりは見られない。通常は飽和色（又は暗い不飽和色）に対応する一層低い領域では、特定のＹ＿ＰＱを持つピクセルが有し得る種々のＣｂ、Ｃｒ値のため、各Ｙ＿ＰＱ位置に対しＧ＿ＰＱ値の広がりが存在する。図１からのカラーＬＵＴ、ＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）も、このプロットに示され得る挙動を有する。すなわち、これは、各Ｙ＿ＰＱ値に対するブースト値を決定するので、前記ルーマ処理経路について上記で計算したように（しかしながら、該ルーマ経路において変更不可と計算可能であるが）、ＢをＧ＿ＰＱと等しくすると、１ＤカラーＬＵＴＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）に入力される値に対応する関数を描くことができる。熟練した読者であれば、関数を点群にどの様に当てはめるかについての種々の方法が存在することが分かるであろう。例えば、平均二乗誤差の最小化を使用できる。

この関数がエンコーダ側で適用される場合、基本的にカラーＬＵＴのみが決定されねばならず（図３参照）、この場合、このカラーＬＵＴは受信側に通信され、デコーダはこれを簡単に適用できる。これは、本原則を具現化する１つの優雅な方法である。

しかしながら、同じプロセスはデコード側において適用することもできる（エンコード側でまだ適用されていない場合）が、幾つかの小さな違いがあるであろう。しかしながら、同じままであることは、輝度の再グレーディングを行う必要があるたびに、乗算器１２１が：
Ｃｂ＿ＣＯＲ＝ＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）＊Ｃｂ＿ＰＱ及びＣｒ＿ＣＯＲ＝ＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）＊Ｃｒ＿ＰＱ［式６］
を計算することにより、当該ルーマの問題のためにクロマ成分を逆補正することである。

図７は、本発明によるデコーダ７００を示している。基本的に、ほとんど全てのブロックは、図１のエンコーダ１００におけるものと同じである。特に、利得決定回路３０２は、ここでも、少なくともアーチファクト損傷ピクセルについて一群のルーマ利得値（Ｇ＿ＰＱ）を決定しなければならず、これは、ここでも、（正しい）正規化された輝度位置に等しいルーマ位置（すなわち、図２のｂで示されているような無色グレーの垂直軸上に見られる減少されていないルーマ位置）の出力画像ルーマを、高ダイナミックレンジ画像のピクセルの色度依存性ルーマの出力ルーマにより除算した比を定量化する。ここで、当該高ダイナミックレンジビデオデコード回路は、これらのＧ＿ＰＱ値を、ここでは全てデコーダ側で決定されるが当該デコーダのピクセルカラープロセッサパイプライン、すなわちＬＵＴ１０２にロードされるべきカラーＬＵＴＣＬ（Ｙ＿ＰＱ）を決定するために使用する同様のカラールックアップテーブル決定回路３０３を備える。カラーＬＵＴを決定してロードするのではなく、伝達されたカラーＬＵＴを変更し、元の飽和度処理ＬＵＴの動作（回路３０３又は同等の別個の回路における）と、本発明による必要な補正とのバランスをとる詳細な実施形態が依然として存在し得るが、これらは詳細である。例えば、当該２つのＬＵＴを補間することができ、重み係数は、アーチファクトの重大性の尺度（例えば、平均ピクセルが周囲と比較してどれだけ暗いか、エッジ強度の累積に基づく尺度又はテクスチャ尺度等）に依存したものであり得る。この場合、例えば一層大きな誤差の場合、回路３０３は、本アプローチにより決定されるＬＵＴは例えば８０％の重みを得る、すなわち他のＬＵＴは、図６のグラフの上に示すことはできるが、２０％等の強度でのみ引き寄せ得る。テクノロジーにとり非常に一般的であるように、当該解決策は１００％完全ではないが、問題は明らかに軽減される。

このデコーダで新しいことは、該デコーダが原則として輝度Ｌ（通常、エンコード側では容易に利用可能である）は有さず、Ｙ＿ＰＱのみを有することである。

Ｌを決定できる幾つかの態様が存在し得、これは輝度計算機７０１により実行されるが、最も簡単なものは、ＹＣｂＣｒから非線形Ｒ’Ｇ’Ｂ’＿ＰＱへの行列化を行うだけであり、その場合、ＥＯＴＦ＿ＰＱを介して線形化し、次いで、式１で説明されたように、Ｒ、Ｇ及びＢ成分の重み付けを介して輝度を計算する。輝度計算機７０１は、通常、輝度－ルーマを計算することに留意すべきであり、これは回路３０２に入り、図５で説明されたように、その計算の２番目でルーママッピングチェーン全体を通過する。

当該デコーダは、メタデータ内のインジケータをチェックするように構成されたメタデータチェッカーも有することに注意すべきであり、該インジケータは当該エンコーダが、該エンコーダが伝達するカラールックアップテーブルに必要な修正を既に適用したかを示す。通常、この場合、デコーダは上記ルックアップテーブルに如何なる補正も適用しないが、幾つかの実施形態は、受信されたカラールックアップテーブルを検証及び／又は微調整するために依然として独自の計算を行うことができる。作成／コーディング側と消費側との間の合意のための他のメカニズム、例えば特定のＨＤＲビデオ供給経路のための事前定義された状況、又はソフトウェア更新若しくはユーザー制御等を介して構成される何か等、が採用される可能性もある。

図８は、ビデオ通信エコシステムの典型的な（非限定的な）例を示している。ビデオ作成側には、実況放送スタジオが見られ、該スタジオではプレゼンタ８０３が例えば科学ショーを提供している。該スタジオの種々の部分を通って歩くことができ、これらは非常に創作的に（自由に）照明され得る。例えば、プレゼンテーションエリアの明るい領域８０１があり得、該領域は多くのスタジオライト８０２により照明される。より暗い領域８０４もあり得る。ビデオ画像は、１つ又は典型的には一層多くのカメラ８０５、８０６によりキャプチャされる。理想的には、これらは同じタイプのものであり、カラーコーディネート（色調和）されるが、例えばカメラの１つはドローン等であり得る。最終的な責任者８２０がおり、該責任者は最終的制作、特にその比色（カラリメトリ）を決定する（当業者は、制作の種類に依存して、幾つかのシステム及び人までも関与するが、本説明のために、この人８２０をカラーグレーダと呼ぶ）。該カラーグレーダは、切り替え、演出、色付け等のためのパネルのような手段を有し得る。該カラーグレーダは、ＨＤＲ基準モニタ及び／又はＳＤＲモニタ等で、ライブ制作の１以上を観察できる。例えば、このショーは、教材のために、例えば水中シーンの二次ビデオ８１０も含み得る。これは、例えばライブカメラフィードとは異なる輝度ダイナミックレンジ特性のＳＤＲビデオ又はＨＤＲビデオであり得る。最も高いレベルの議論に着目すると、２つの状況が存在し得る。すなわち、二次ビデオ８１０が実際に特定の光レベルで示され、非常に明るいと仮定するか、又それはグリーンスクリーンであり、ビデオは最終責任者８２０の制作ブース内にのみ存在するかである。

本議論で興味深いものは、制作ブース内でルーママッピングを決定できることである。例えば、ライブアクションが開始する前に、ＨＤＲカメラを適切な虹彩レベルに設定した後に全ての照明領域に対して良好に又は合理的に良好に機能するマッピング関数を最適化できる。しかし、種々の領域、例えば暗い領域へのズームイン、に対して幾つかの関数を決定し、ビデオエンコーダ８２２において最終的ＨＤＲ画像出力を計算する場合に関数を切り替え、又は、これら関数を、手動介入の有無にかかわらず当該関数を画像ごとのオートマトン最適化バージョンのために使用することもできる。最後に、この例では、消費者又は専門の中間局への衛星アンテナ８３０を介する衛星リンクも有するが、コード化されたＨＤＲビデオは、ビデオ通信技術としてのインターネット等を介して出力することもできる。受信側には、典型的に、消費者の家、例えば消費者のリビングルームがある。この消費者は、放送されたＨＤＲビデオをローカルな衛星アンテナ８５１及び衛星テレビセットトップボックス８５２を介して取得し、当該画像は最終的にＨＤＲテレビ８５３又は他のディスプレイ上で視聴されることを説明した。ＨＤＲビデオデコーダは、セットトップボックス又はディスプレイに含まれ得る。コード化されたピーク輝度ＰＢ＿Ｃで受信されたＨＤＲ画像の、消費者のテレビの最大輝度ＰＢ＿Ｄへの他の画像輝度最適化も存在し得る。これはセットトップボックス内で行われ得、最適化された画像は、例えばＨＤＭＩ（登録商標）ケーブル又はワイヤレスビデオリンク等を介してテレビへ伝達されるか、又はセットトップボックスは単にデータ通過器であり得、テレビが上述されたような何れかのデコーダの実施形態を有し得る。

上記で説明したイノベーションの全体又は一部を提供する技術的要素は、実際には、ハードウェア（例えば、特定用途向けＩＣの一部等）として、又は特別なデジタル信号プロセッサ若しくは汎用プロセッサ、ＦＧＧＡ等で動作するソフトウェアとして（全体として又は部分的に）実現できる。如何なるプロセッサ、プロセッサの一部、又は接続されたプロセッサの複合体は、内部又は外部データバス、キャッシュ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のオンボード又はオフボードメモリを備え得る。斯かるプロセッサが含まれる装置は、例えばディスプレイに接続するためのＨＤＭＩ（登録商標）と等の画像通信ケーブルプロトコルのようなハードウェアに対する特別な接続のための、又は当該装置がディスプレイである場合の表示パネルに接続するための内部接続のための特別なプロトコルを備え得る。回路は、技術的なアクションを実行する前に、動的な命令により構成できる。如何なる要素又は装置も、任意のコンテンツ作成又は配信サイト等におけるビデオ作成システム等の、より大きな技術システムの一部を形成することができる。

当業者は、画像を通信（又は保存）するために、どの技術的要素が利用可能又は使用可能であるかを、それが世界の他の部分へのものであるか、又は例えばＨＤＲに適したビデオケーブル等の２つの隣接する装置間のものであるかよらず、理解すべきである。当業者は、どのような状況下で、どの形式のビデオ又は画像圧縮を使用できるかを理解するであろう。当業者は、信号を混合することができ、例えば最適なＳ字状曲線の決定のように、画像に対し何らかの計算を適用する前に先ず混合することが、絶対に必要というわけではないが有利であり得ることを理解できる。もっとも、この決定は、事前に混合された画像に適用された場合でも、例えば、カメラフィード画像及び二次画像の種々の画像側面に種々の特定の態様で依然として重荷になる。当業者は、様々な実現化が、例えば、幾つかのビデオエンコーダを幾つかのＨＤＲビデオ又はビデオストリームを出力するために使用することにより、並行に機能し得ることを理解するであろう。

当業者によれば、当該提示から、どの要素がオプション的改善であり、他の要素と組み合わせで実現できるか、並びに方法の（オプションの）ステップが装置の各手段にどの様に対応するか及びその逆を理解できるはずである。本出願における「装置」という文言は、その最も広い意味で使用され、すなわち、特定の目的の実現を可能にする一群の技術的要素であり、したがって、ＩＣ（の小さな回路部分）、専用の機器（ディスプレイを備える機器等）、又はネットワークシステムの一部等であり得る。「配置」又は「システム」も、最も広い意味で使用されることが意図され、したがって、それは、とりわけ、単一の装置、装置の一部、協動する装置（の一部）の集合等を含み得る。

当該方法の処理に必要とされるステップの幾つかは、コンピュータプログラムに記述される代わりに、プロセッサの機能に既に存在することもできる。同様に、本イノベーションが協動する幾つかの態様、例えば、幾つかのカラーコーディングデジタル値により駆動されると、スクリーンの前に対応する表示色を示す表示パネルの機能等は、良く知られた技術的回路若しくは要素、又は別個の装置内に存在し得、このような既存の詳細は、当該技術分野に何が正確に貢献されるかに焦点を合わせることにより当該教示を一層明確にするために、徹底して議論されることはないであろう。

上記の実施形態は、本発明を限定するのではなく例示するものであることに留意されたい。当業者が提示された例の請求項の他の領域へのマッピングを容易に実現できる場合、簡潔にするために、これら全てのオプションについて詳細に言及するものではない。前記例又は請求項において組み合わされる本発明の要素の組み合わせとは別に、これら要素の他の組み合わせも可能である。要素の如何なる組み合わせも、単一の専用の要素において実現され得る。熟練した読者であれば、幾つかの処理順序は入れ替え可能であることを理解できる。

請求項における括弧内の参照記号は、当該請求項を限定することを意図したものではない。「有する（含む）」という文言は、請求項に記載されていない要素又は態様の存在を排除するものではない。単数形の要素は、複数の斯様な要素の存在を排除するものではない。

Claims

データフォーマッタ回路と、
利得決定回路と、
カラールックアップテーブル決定回路と
を有する、高ダイナミックレンジビデオエンコード回路であって、
前記データフォーマッタ回路は、高ダイナミックレンジ画像及びメタデータをビデオ通信媒体に出力し、
前記高ダイナミックレンジ画像は、第１のピクセルを有し、
前記第１のピクセルは、前記第１のピクセルの第１の輝度を有し、
前記第１の輝度は、第１の最大輝度以下である値を有し、
前記第１の輝度の各々は、第１のルーマとしてエンコードされ、
前記第１のピクセルの各々は、２つの第１のクロミナンスを有し、
前記データフォーマッタ回路は、第２の画像の第２のピクセルをエンコードし、
前記第２の画像の第２のピクセルは、前記第２のピクセルの第２の輝度を有し、
前記第２のピクセルは、前記第１のピクセルに対応し、
前記第２の輝度は、第２の最大輝度以下である値を有し、
前記第２の輝度の各々は、第２のルーマとしてエンコードされ、
前記第２の最大輝度は、前記第１の最大輝度よりも低く、
前記第２の輝度は、関数によってエンコードされ、
前記関数は、前記第２のルーマを定義し、
前記第２のピクセルの前記第２のルーマは、空間的に同位置の第１のピクセルの第１のルーマに応じた前記関数の出力であり、
第２のピクセルの第２のクロミナンスは、同位置の第１のピクセルのクロミナンス及び乗数定数に基づき、
前記乗数定数は、カラールックアップテーブルから得られ、
前記カラールックアップテーブルは、入力インデックスの組を有し、
前記入力インデックスの組は、前記第１のピクセルのルーマの全ての可能な値にまたがり、
前記カラールックアップテーブルは、各インデックスに対する乗数定数を定義し、
前記利得決定回路は、前記第１のピクセルを受信し、
前記利得決定回路は、前記第１のピクセルの一部における部分組ピクセルの各々に対してルーマ利得値を決定し、
前記ルーマ利得値は、分子を分母で除算した比であり、
前記分子は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたバージョンの輝度に前記関数を適用することによって得られ、
前記部分組ピクセルの各々の前記正規化されたバージョンの輝度は、前記部分組ピクセルの各々の輝度を前記第１の最大輝度により除算することによって得られ、
前記分母は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたルーマに前記関数を適用することによって得られ、
前記正規化されたルーマは、前記部分組ピクセルの各々のルーマを最大ルーマコードにより除算することによって得られ、
前記カラールックアップテーブル決定回路は、前記カラールックアップテーブルを部分組ピクセルのルーマの少なくとも一部に関する前記ルーマ利得値に基づいて決定し、
前記カラールックアップテーブルのインデックスに関する前記乗数定数の一部が、前記部分組ピクセルのルーマの前記一部に関する前記ルーマ利得値の値と相関し、
前記データフォーマッタ回路は、前記カラールックアップテーブルを前記メタデータにおいて出力する、
高ダイナミックレンジビデオエンコード回路。
前記カラールックアップテーブル決定回路が、前記カラールックアップテーブルの値を、最良の当てはめ関数に基づいて決定し、
前記最良の当てはめ関数は、前記ルーマ利得値の値の前記部分組ピクセルの各々の前記正規化されたルーマの対応する値に対する散布図を集約する、
請求項１に記載の高ダイナミックレンジビデオエンコード回路。
ルーママッピング回路と、
カラーマッピング回路と、
乗数回路と、
利得決定回路と、
カラールックアップテーブル決定回路と
を有する、高ダイナミックレンジビデオデコード回路であって、
前記ルーママッピング回路は、高ダイナミックレンジ画像を第２の画像にマッピングし、
前記高ダイナミックレンジ画像は、第１のピクセルを有し、
前記第１のピクセルの各々は、第１のルーマ及び２つの第１のクロミナンスを有し、
前記第１のルーマは、対応する第１の輝度を表し、
前記高ダイナミックレンジ画像は、第１の最大輝度を有し、
前記第２の画像は、第２のピクセルを有し、
前記ピクセルは、第２のルーマ及び２つの第２のクロミナンスを有し、
前記第２のルーマは、対応する第２の輝度を表し、
前記第２の画像は、第２の最大輝度を有し、
前記第２の最大輝度は、前記第１の最大輝度よりも低く、
マッピングは、前記第１のルーマから前記第２のルーマまでであり、
前記マッピングは、前記第１の輝度に基づいて前記第２の輝度を定義する関数を有し、
前記カラーマッピング回路は、カラールックアップテーブルを有し、
前記カラールックアップテーブルは、入力インデックスの組を有し、
前記入力インデックスの組は、前記第１のピクセルのルーマの全ての可能な値にまたがり、
前記カラールックアップテーブルは、前記入力インデックスの組のインデックスの各々に関する乗数定数を出力し、
前記乗数回路は、前記第２のクロミナンスを得るために、前記第１のクロミナンスを前記乗数定数により乗算し、
前記利得決定回路は、前記第１のピクセルを受信し、
前記利得決定回路は、前記第１のピクセルの一部における部分組ピクセルの各々に対してルーマ利得値を決定し、
前記ルーマ利得値は、分子を分母で除算した比であり、
前記分子は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたバージョンの輝度に前記関数を適用することによって得られ、
前記部分組ピクセルの各々の前記正規化されたバージョンの輝度は、前記部分組ピクセルの各々の輝度を前記第１の最大輝度により除算することによって得られ、
前記分母は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたルーマに前記関数を適用することによって得られ、
前記正規化されたルーマは、前記部分組ピクセルの各々のルーマを最大ルーマコードにより除算することによって得られ、
前記カラールックアップテーブル決定回路は、前記カラールックアップテーブルを部分組ピクセルのルーマの少なくとも一部に関する前記ルーマ利得値に基づいて決定し、
前記カラールックアップテーブルのインデックスに関する前記乗数定数の一部が、前記部分組ピクセルのルーマの前記一部に関する前記ルーマ利得値の値と相関する、
高ダイナミックレンジビデオデコード回路。
高ダイナミックレンジビデオをエンコードする方法であって、前記方法は、
高ダイナミックレンジ画像及びメタデータをビデオ通信媒体に出力するステップであって、
前記高ダイナミックレンジ画像は、第１のピクセルを有し、
前記第１のピクセルは、前記第１のピクセルの第１の輝度を有し、
前記第１の輝度は、第１の最大輝度以下である値を有し、
前記第１の輝度は、対応する第１のルーマとしてエンコードされ、
前記第１のピクセルの各々は、２つの第１のクロミナンスを有する、出力するステップと、
第２の画像をエンコードするステップであって、
前記第２の画像は、前記高ダイナミックレンジ画像に対応し、
前記第２の画像は、第２のピクセルを有し、
前記第２の画像の第２のピクセルは、前記第２のピクセルの第２の輝度を有し、
前記第２の輝度は、第２の最大輝度以下である値を有し、
前記第２の輝度は、対応する第２のピクセルのルーマとしてエンコードされ、
前記第２の最大輝度は、前記第１の最大輝度よりも低く、
前記第２の輝度は、関数によってエンコードされ、
前記関数は、第２のルーマを定義し、
前記第２のピクセルの前記第２のルーマは、空間的に同位置の第１のピクセルの前記第１のルーマに応じた前記関数の出力であり、
前記第２のピクセルの各々は、２つの第２のクロミナンスを有し、
前記第２のピクセルの第２のクロミナンスは、同位置の第１のピクセルのクロミナンス及び乗数定数に基づき、
前記乗数定数は、カラールックアップテーブルから得られ、
前記カラールックアップテーブルは、入力インデックスの組を有し、
前記入力インデックスの組は、前記第１のピクセルのルーマの全ての可能な値にまたがり、
前記カラールックアップテーブルは、各インデックスに対する乗数定数を定義し、
前記２つの第２のクロミナンスの各々は、前記２つの第１のクロミナンスのうちの対応する１つを乗数定数により乗算することによって得られる、エンコードするステップと、
前記第１のピクセルの一部における部分組ピクセルの各々に対してルーマ利得値を決定するステップであって、
前記ルーマ利得値は、分子を分母で除算した比であり、
前記分子は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたバージョンの輝度に前記関数を適用することによって得られ、
前記部分組ピクセルの各々の前記正規化されたバージョンの輝度は、前記部分組ピクセルの各々の輝度を前記第１の最大輝度により除算することによって得られ、
前記分母は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたルーマに前記関数を適用することによって得られ、
前記正規化されたルーマは、前記部分組ピクセルの各々のルーマを最大ルーマコードにより除算することによって得られる、ルーマ利得値を決定するステップと、
カラールックアップテーブルを決定するステップであって、
前記カラールックアップテーブルは、部分組ピクセルのルーマの少なくとも一部に関する前記ルーマ利得値に基づいて決定され、
前記カラールックアップテーブルのインデックスに関する前記乗数定数の一部が、前記部分組ピクセルのルーマの前記一部に関する前記ルーマ利得値の値と相関する、カラールックアップテーブルを決定するステップと、
前記カラールックアップテーブルを前記メタデータにおいて出力するステップと
を有する、方法。
高ダイナミックレンジビデオをデコードする方法であって、前記方法は、
高ダイナミックレンジ画像を第２の画像にカラーマッピングするステップであって、
前記高ダイナミックレンジ画像は、第１のピクセルを有し、
前記第１のピクセルの各々は、第１のルーマ及び２つの第１のクロミナンスを有し、
前記第１のルーマは、対応する第１の輝度を表し、
前記高ダイナミックレンジ画像は、第１の最大輝度を有し、
前記第２の画像は、第２のピクセルを有し、
前記ピクセルは、第２のルーマ及び２つの第２のクロミナンスを有し、
前記第２のルーマは、対応する第２の輝度を表し、
前記第２の画像は、第２の最大輝度を有し、
前記第２の最大輝度は、前記第１の最大輝度よりも低く、
マッピングは、前記第１のルーマから前記第２のルーマまでであり、
前記マッピングは、
前記第２のピクセルの前記第２のルーマを得るために関数を適用するステップと、
カラールックアップテーブルを用いて、前記第１のクロミナンスを第２のクロミナンスにカラーマッピングするステップと、
を有し、
前記カラールックアップテーブルは、乗算定数を出力し、
前記カラールックアップテーブルは、入力インデックスの組を有し、
前記入力インデックスの組は、前記第１のピクセルのルーマの全ての可能な値にまたがり、
前記カラールックアップテーブルは、各インデックスに関する乗数定数を定義する、カラーマッピングするステップと、
前記第２のクロミナンスを得るために、前記第１のクロミナンスを前記乗数定数により乗算するステップと、
前記第１のピクセルの一部における部分組ピクセルの各々に対してルーマ利得値を決定するステップであって、
前記ルーマ利得値は、分子を分母で除算した比であり、
前記分子は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたバージョンの輝度に前記関数を適用することによって得られ、
前記部分組ピクセルの各々の前記正規化されたバージョンの輝度は、前記部分組ピクセルの各々の輝度を前記第１の最大輝度により除算することによって得られ、
前記分母は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたルーマに前記関数を適用することによって得られ、
前記正規化されたルーマは、前記部分組ピクセルの各々のルーマを最大ルーマコードにより除算することによって得られる、前記ルーマ利得値を決定するステップと、
前記カラールックアップテーブルを決定するステップであって、
前記カラールックアップテーブルは、部分組ピクセルのルーマの少なくとも一部に関する前記ルーマ利得値に基づき、
前記カラールックアップテーブルのインデックスに関する前記乗数定数の一部が、前記部分組ピクセルのルーマの前記一部に関する前記ルーマ利得値の値と相関する、前記カラールックアップテーブルを決定するステップと、
を有する、方法。
非一時的媒体に記憶されたコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、プロセッサ上で実行されるときに、高ダイナミックレンジビデオをエンコードする方法を実行し、前記方法は、
高ダイナミックレンジ画像及びメタデータをビデオ通信媒体に出力するステップであって、
前記高ダイナミックレンジ画像は、第１のピクセルを有し、
前記第１のピクセルは、前記第１のピクセルの第１の輝度を有し、
前記第１の輝度は、第１の最大輝度以下である値を有し、
前記第１の輝度は、対応する第１のルーマとしてエンコードされ、
前記第１のピクセルの各々は、２つの第１のクロミナンスを有する、出力するステップと、
第２の画像をエンコードするステップであって、
前記第２の画像は、前記高ダイナミックレンジ画像に対応し、
前記第２の画像は、第２のピクセルを有し、
前記第２の画像の第２のピクセルは、前記第２のピクセルの第２の輝度を有し、
前記第２の輝度は、第２の最大輝度以下である値を有し、
前記第２の輝度は、対応する第２のピクセルのルーマとしてエンコードされ、
前記第２の最大輝度は、前記第１の最大輝度よりも低く、
前記第２の輝度は、関数によってエンコードされ、
前記関数は、第２のルーマを定義し、
前記第２のピクセルの前記第２のルーマは、空間的に同位置の第１のピクセルの前記第１のルーマに応じた前記関数の出力であり、
前記第２のピクセルの各々は、２つの第２のクロミナンスを有し、
前記第２のピクセルの第２のクロミナンスは、同位置の第１のピクセルのクロミナンス及び乗数定数に基づき、
前記乗数定数は、カラールックアップテーブルから得られ、
前記カラールックアップテーブルは、入力インデックスの組を有し、
前記入力インデックスの組は、前記第１のピクセルのルーマの全ての可能な値にまたがり、
前記カラールックアップテーブルは、各インデックスに対する乗数定数を定義し、
前記２つの第２のクロミナンスの各々は、前記２つの第１のクロミナンスのうちの対応する１つを乗数定数により乗算することによって得られる、エンコードするステップと、
前記第１のピクセルの一部における部分組ピクセルの各々に対してルーマ利得値を決定するステップであって、
前記ルーマ利得値は、分子を分母で除算した比であり、
前記分子は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたバージョンの輝度に前記関数を適用することによって得られ、
前記部分組ピクセルの各々の前記正規化されたバージョンの輝度は、前記部分組ピクセルの各々の輝度を前記第１の最大輝度により除算することによって得られ、
前記分母は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたルーマに前記関数を適用することによって得られ、
前記正規化されたルーマは、前記部分組ピクセルの各々のルーマを最大ルーマコードにより除算することによって得られる、ルーマ利得値を決定するステップと、
カラールックアップテーブルを決定するステップであって、
前記カラールックアップテーブルは、部分組ピクセルのルーマの少なくとも一部に関する前記ルーマ利得値に基づいて決定され、
前記カラールックアップテーブルのインデックスに関する前記乗数定数の一部が、前記部分組ピクセルのルーマの前記一部に関する前記ルーマ利得値の値と相関する、カラールックアップテーブルを決定するステップと、
前記カラールックアップテーブルを前記メタデータにおいて出力するステップと
を有する、コンピュータプログラム。
非一時的媒体に記憶されたコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、プロセッサ上で実行されるときに、高ダイナミックレンジビデオをデコードする方法を実行し、前記方法は、
高ダイナミックレンジ画像を第２の画像にカラーマッピングするステップであって、
前記高ダイナミックレンジ画像は、第１のピクセルを有し、
前記第１のピクセルの各々は、第１のルーマ及び２つの第１のクロミナンスを有し、
前記第１のルーマは、対応する第１の輝度を表し、
前記高ダイナミックレンジ画像は、第１の最大輝度を有し、
前記第２の画像は、第２のピクセルを有し、
前記ピクセルは、第２のルーマ及び２つの第２のクロミナンスを有し、
前記第２のルーマは、対応する第２の輝度を表し、
前記第２の画像は、第２の最大輝度を有し、
前記第２の最大輝度は、前記第１の最大輝度よりも低く、
マッピングは、前記第１のルーマから前記第２のルーマまでであり、
前記マッピングは、
前記第２のピクセルの前記第２のルーマを得るために関数を適用するステップと、
カラールックアップテーブルを用いて、前記第１のクロミナンスを第２のクロミナンスにカラーマッピングするステップと、
を有し、
前記カラールックアップテーブルは、乗算定数を出力し、
前記カラールックアップテーブルは、入力インデックスの組を有し、
前記入力インデックスの組は、前記第１のピクセルのルーマの全ての可能な値にまたがり、
前記カラールックアップテーブルは、各インデックスに関する乗数定数を定義する、カラーマッピングするステップと、
前記第２のクロミナンスを得るために、前記第１のクロミナンスを前記乗数定数により乗算するステップと、
前記第１のピクセルの一部における部分組ピクセルの各々に対してルーマ利得値を決定するステップであって、
前記ルーマ利得値は、分子を分母で除算した比であり、
前記分子は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたバージョンの輝度に前記関数を適用することによって得られ、
前記部分組ピクセルの各々の前記正規化されたバージョンの輝度は、前記部分組ピクセルの各々の輝度を前記第１の最大輝度により除算することによって得られ、
前記分母は、前記部分組ピクセルのうちの１つの正規化されたルーマに前記関数を適用することによって得られ、
前記正規化されたルーマは、前記部分組ピクセルの各々のルーマを最大ルーマコードにより除算することによって得られる、前記ルーマ利得値を決定するステップと、
前記カラールックアップテーブルを決定するステップであって、
前記カラールックアップテーブルは、部分組ピクセルのルーマの少なくとも一部に関する前記ルーマ利得値に基づき、
前記カラールックアップテーブルのインデックスに関する前記乗数定数の一部が、前記部分組ピクセルのルーマの前記一部に関する前記ルーマ利得値の値と相関する、前記カラールックアップテーブルを決定するステップと、
を有する、コンピュータプログラム。