JP7390849B2 - Video signal conversion device and program - Google Patents

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本発明は、HDR(High Dynamic Range:ハイダイナミックレンジ)映像とSDR(Standard Dynamic Range:スタンダードダイナミックレンジ)映像との間の階調変換を行う映像信号変換装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a video signal conversion device and program that performs gradation conversion between HDR (High Dynamic Range) video and SDR (Standard Dynamic Range) video.

日本において新4K8K衛星放送が開始されて以来、放送事業者は、ダイナミックレンジの異なるHLG(Hybrid Log Gamma:ハイブリッドログガンマ)映像とSDR映像を同時に制作する効率的な一体化制作の検討を進めている。HLG映像は、複数のHDR方式のうちの一方式による映像である。 Since the start of new 4K8K satellite broadcasting in Japan, broadcasters have been considering efficient integrated production that simultaneously produces HLG (Hybrid Log Gamma) video with different dynamic ranges and SDR video. There is. HLG video is video based on one of a plurality of HDR methods.

HDR映像は、ITU-Rレポートで規定されたHDR基準白レベルを考慮して制作されている(例えば、非特許文献1を参照)。HDR映像とSDR映像の一体化制作におけるHDR映像からSDR映像への変換法としては、HDR映像の基準白レベルがSDR映像でも白になるようなゲイン処理を行うことを前提として、HDR対応のカメラで取得したシーン光のリニア信号からSDR映像を生成する変換法(例えば、特許文献1を参照)がある。また、HDR映像のみを制作し、制作系統の最終段でディスプレイ光のリニア信号からSDR映像を生成する変換法もある。 HDR video is produced taking into consideration the HDR standard white level defined in the ITU-R report (see, for example, Non-Patent Document 1). The conversion method from HDR video to SDR video in integrated production of HDR video and SDR video is based on the premise that gain processing is performed so that the reference white level of the HDR video becomes white even in the SDR video. There is a conversion method (see, for example, Patent Document 1) that generates an SDR image from a linear signal of scene light acquired in . There is also a conversion method that produces only HDR video and generates SDR video from the linear signal of display light at the final stage of the production system.

カメラシステムで変換を行う前者の変換法では、最終的に得られるHDR映像及びSDR映像の色再現性が異なってしまう。これは、HDR及びSDRにおける映像信号(RGB信号)をディスプレイ光に変換する際のEOTF(Electro Optical Transfer Function:電気-光伝達関数)に違いがあるからである。 In the former conversion method in which conversion is performed using a camera system, the color reproducibility of the finally obtained HDR video and SDR video differs. This is because there is a difference in EOTF (Electro Optical Transfer Function) when converting a video signal (RGB signal) into display light in HDR and SDR.

一方で、最終段で変換を行う後者の変換法は、HDR映像の基準白レベルのみを考慮して変換が行われると、従来のSDR映像に比べ、人物の肌の明るさが暗くなり、HDR映像の基準白レベルを超えるハイライト領域の信号が白飛びとして再現されるという問題があった。 On the other hand, in the latter conversion method, which performs conversion at the final stage, if the conversion is performed by considering only the standard white level of the HDR image, the brightness of the skin of the person will be darker than in the conventional SDR image, and the HDR There has been a problem in that signals in highlight areas that exceed the reference white level of the video are reproduced as blown out highlights.

これらの2つの変換法を比較すると、後者の変換法が効率的であるため、後者の変換法における前述の課題を解決する必要があった。 Comparing these two conversion methods, since the latter conversion method is more efficient, it was necessary to solve the aforementioned problems in the latter conversion method.

前述の課題を解決するため、HDR映像及びSDR映像の肌レベルの対応関係からゲイン値を決定し、HDR映像信号の基準白レベルを考慮しつつ、ハイライト領域の信号がなるべく白飛びとして再現されないようにする変換法が提案され、ITU-Rレポートとして策定された(例えば、非特許文献2及び非特許文献3を参照)。この変換法は、本件特許出願の同一の出願人によりなされた、本件特許出願時に未公開の特願2018-191560号公報及び特願2019-045293号公報にも記載されている。 In order to solve the above-mentioned problem, the gain value is determined based on the correspondence between the skin levels of HDR video and SDR video, and while taking into consideration the standard white level of the HDR video signal, the signal in the highlight area is prevented from being reproduced as blown out highlights as much as possible. A conversion method was proposed and formulated as an ITU-R report (see, for example, Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3). This conversion method is also described in Japanese Patent Application No. 2018-191560 and Japanese Patent Application No. 2019-045293, which were filed by the same applicant of the present patent application and which were unpublished at the time of filing the present patent application.

ここで、HDR映像をSDR映像に変換する際の圧縮処理に用いるトーンマッピング関数は、写真フィルムの特性に似たS字曲線で構成される例が多い(例えば、特許文献2を参照)。これは、SDR映像のようなダイナミックレンジが限られている映像において、暗部の階調を落とすことで中間調との輝度差を大きくし、ディテール感またはコントラスト感を増すためである。 Here, the tone mapping function used for compression processing when converting HDR video into SDR video is often configured with an S-shaped curve similar to the characteristics of photographic film (for example, see Patent Document 2). This is because, in a video with a limited dynamic range such as an SDR video, reducing the gradation of dark areas increases the difference in brightness from the intermediate tones and increases the sense of detail or contrast.

特開2016-197854号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-197854 特開2018-050293号公報JP 2018-050293 Publication

Report ITU-R BT.2408-0,“Operational practices in HDR television production”Report ITU-R BT.2408-0, “Operational practices in HDR television production” Report ITU-R BT.2446-0,“Methods for conversion of high dynamic range content to standard dynamic range content and vice-versa”Report ITU-R BT.2446-0, “Methods for conversion of high dynamic range content to standard dynamic range content and vice-versa” K. Nomura,Y. Ikeda,Y. Kusakabe,Y. Nishida,“Method for HDR to SDR Conversion Considering HDR Reference White”,IDW’18,VHF1-4L,p.945-948,(2018)K. Nomura, Y. Ikeda, Y. Kusakabe, Y. Nishida, “Method for HDR to SDR Conversion Considering HDR Reference White”, IDW’18, VHF1-4L, p.945-948, (2018)

HDR映像をSDR映像に変換する映像信号変換装置において、前述の非特許文献2及び非特許文献3の変換法は、人物の肌の信号レベルが低くならず、白レベルが変化せず、ハイライトの白飛びが抑制されるようにするものである。 In a video signal conversion device that converts HDR video to SDR video, the conversion methods of Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3 described above do not reduce the signal level of the human skin, do not change the white level, and do not change the highlight. This is to suppress overexposure.

しかしながら、この変換法では、暗部の階調を調整することができない。このため、例えば暗部と中間部との間の輝度差を大きくすることができず、暗部においてディテール感またはコントラスト感を強調することができないという問題があった。 However, with this conversion method, the gradation of dark areas cannot be adjusted. For this reason, there is a problem in that, for example, it is not possible to increase the difference in brightness between dark areas and intermediate areas, and it is not possible to emphasize the sense of detail or contrast in dark areas.

暗部の階調を調整するために、前述の特許文献2の変換法を用いることが想定されるが、非特許文献2及び非特許文献3の変換法に、特許文献2の変換法をそのまま適用することは困難である。 In order to adjust the gradation of dark areas, it is assumed that the conversion method of Patent Document 2 mentioned above is used, but the conversion method of Patent Document 2 is applied as is to the conversion method of Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3. It is difficult to do so.

なぜならば、特許文献2の変換法は、入力輝度ヒストグラムを出力輝度ヒストグラムに変換するために、S字曲線で構成された関数を使用してハイライトの白飛びを考慮しているが、人物の肌の信号レベル及び白レベルを考慮していない。一方で、非特許文献2及び非特許文献3の変換法は、人物の肌の信号レベル、白レベル及びハイライトの白飛びを考慮しており、変換の目的が基本的に異なるからである。 This is because the conversion method of Patent Document 2 uses a function composed of an S-shaped curve to take into account overexposure of highlights in order to convert an input luminance histogram to an output luminance histogram. The skin signal level and white level are not considered. On the other hand, the conversion methods of Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3 take into account the signal level of a person's skin, the white level, and the blown-out highlights, and the purpose of the conversion is fundamentally different.

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、人物の肌の信号レベルが低くならず、白レベルが変化せず、ハイライトの白飛びが抑制されると共に、さらに暗部の階調を制作意図に応じて補正可能な映像信号変換装置及びプログラムを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to prevent the signal level of a person's skin from becoming low, the white level to not change, and to suppress blown-out highlights. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a video signal conversion device and a program that can correct the gradation of dark areas according to the production intention.

前記課題を解決するために、請求項1の映像信号変換装置は、HDR(High Dynamic Range:ハイダイナミックレンジ)映像をSDR(Standard Dynamic Range:スタンダードダイナミックレンジ)映像に変換する映像信号変換装置において、前記HDR映像のリニアRGB信号を三刺激値に変換し、当該三刺激値を色度座標に変換し、当該三刺激値のうちの輝度信号をHDR輝度信号として出力すると共に、前記色度座標を出力するRGB/三刺激値及び色度変換部と、所定のトーンマッピング関数を用いて、前記RGB/三刺激値及び色度変換部により出力された前記HDR輝度信号のダイナミックレンジを圧縮し、前記SDR映像の輝度信号をSDR輝度信号として求める圧縮処理部と、前記圧縮処理部により求めた前記SDR輝度信号、及び前記RGB/三刺激値及び色度変換部により出力された前記色度座標を、三刺激値に変換し、当該三刺激値を前記SDR映像のリニアRGB信号に変換する三刺激値及び色度/RGB変換部と、を備え、前記圧縮処理部が、前記HDR輝度信号の値の増加に対して前記SDR輝度信号の値が増加する特性を有する前記トーンマッピング関数であって、前記HDR映像の肌レベルに対応する前記SDR映像の肌レベルの特性、前記HDR映像の基準白レベルに対応する前記SDR映像の白レベルの特性、及び前記SDR映像のリニアRGB信号に対応するSDRビデオ信号の値が、前記HDR映像のリニアRGB信号に対応するHDRビデオ信号の上限値に対する前記SDRビデオ信号の上限値まで増加する特性を有し、さらに、前記SDR輝度信号の所定領域の暗部の階調を調整可能な暗部補正用ガンマ値に応じて前記暗部の特性が異なる前記トーンマッピング関数を用いて、前記HDR輝度信号のダイナミックレンジを圧縮して前記SDR輝度信号を求める、ことを特徴とする。 In order to solve the above problem, a video signal conversion device according to claim 1 is a video signal conversion device that converts HDR (High Dynamic Range) video to SDR (Standard Dynamic Range) video, comprising: Converting the linear RGB signal of the HDR video into tristimulus values, converting the tristimulus values into chromaticity coordinates, outputting a luminance signal of the tristimulus values as an HDR luminance signal, and converting the chromaticity coordinates into Compressing the dynamic range of the HDR luminance signal output by the RGB/tristimulus value and chromaticity converter using the output RGB/tristimulus value and chromaticity converter and a predetermined tone mapping function; a compression processing unit that obtains a luminance signal of an SDR video as an SDR luminance signal, the SDR luminance signal obtained by the compression processing unit, and the RGB/tristimulus values and the chromaticity coordinates output by the chromaticity conversion unit, a tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit that converts the tristimulus values into linear RGB signals of the SDR video, and the compression processing unit converts the values of the HDR luminance signal into The tone mapping function has a characteristic that the value of the SDR luminance signal increases as the value of the SDR luminance signal increases, and the tone mapping function has a characteristic of the skin level of the SDR image corresponding to the skin level of the HDR image, and a reference white level of the HDR image. The characteristics of the corresponding white level of the SDR video and the value of the SDR video signal corresponding to the linear RGB signal of the SDR video correspond to the upper limit value of the HDR video signal corresponding to the linear RGB signal of the HDR video, the SDR video signal The tone mapping function has a characteristic of increasing up to an upper limit value of , and further uses the tone mapping function in which the characteristics of the dark area vary according to a gamma value for dark area correction that can adjust the gradation of the dark area in a predetermined area of the SDR luminance signal. , the SDR luminance signal is obtained by compressing the dynamic range of the HDR luminance signal.

また、請求項2の映像信号変換装置は、請求項1に記載の映像信号変換装置において、前記圧縮処理部が、前記トーンマッピング関数として、前記HDR輝度信号における所定の変曲点よりも小さい領域では、前記暗部補正用ガンマ値を冪指数とする冪関数を用い、前記HDR輝度信号における前記所定の変曲点以上の領域では対数関数を用いて、前記HDR輝度信号のダイナミックレンジを圧縮して前記SDR輝度信号として求める、ことを特徴とする。 The video signal conversion device according to claim 2 is the video signal conversion device according to claim 1, in which the compression processing unit uses an area smaller than a predetermined inflection point in the HDR luminance signal as the tone mapping function. Then, the dynamic range of the HDR luminance signal is compressed by using a power function whose exponent is the gamma value for dark area correction, and by using a logarithmic function in a region above the predetermined inflection point in the HDR luminance signal. It is characterized in that it is obtained as the SDR luminance signal.

さらに、請求項3の映像信号変換装置は、SDR(Standard Dynamic Range:スタンダードダイナミックレンジ)映像をHDR(High Dynamic Range:ハイダイナミックレンジ)映像に変換する映像信号変換装置において、前記SDR映像のリニアRGB信号を三刺激値に変換し、当該三刺激値を色度座標に変換し、当該三刺激値のうちの輝度信号をSDR輝度信号として出力すると共に、前記色度座標を出力するRGB/三刺激値及び色度変換部と、所定のトーンマッピング関数を用いて、前記RGB/三刺激値及び色度変換部により出力された前記SDR輝度信号のダイナミックレンジを拡張し、前記HDR映像の輝度信号をHDR輝度信号として求める拡張処理部と、前記拡張処理部により求めた前記HDR輝度信号、及び前記RGB/三刺激値及び色度変換部により出力された前記色度座標を、三刺激値に変換し、当該三刺激値を前記HDR映像のリニアRGB信号に変換する三刺激値及び色度/RGB変換部と、を備え、前記拡張処理部が、前記SDR輝度信号の値の増加に対して前記HDR輝度信号の値が増加する特性を有する前記トーンマッピング関数であって、前記HDR映像の肌レベルに対応する前記SDR映像の肌レベルの特性、前記HDR映像の基準白レベルに対応する前記SDR映像の白レベルの特性、及び前記SDR映像のリニアRGB信号に対応するSDRビデオ信号の値が、前記HDR映像のリニアRGB信号に対応するHDRビデオ信号の上限値に対する前記SDRビデオ信号の上限値まで増加する特性を有し、さらに、前記SDR輝度信号の所定領域の暗部の階調を調整可能な暗部補正用ガンマ値に応じて前記暗部の特性が異なる前記トーンマッピング関数を用いて、前記SDR輝度信号のダイナミックレンジを拡張して前記HDR輝度信号を求める、ことを特徴とする。 Furthermore, the video signal conversion device according to claim 3 is a video signal conversion device that converts an SDR (Standard Dynamic Range) video to an HDR (High Dynamic Range) video, in which linear RGB of the SDR video is An RGB/tristimulus device that converts a signal into tristimulus values, converts the tristimulus values into chromaticity coordinates, outputs a luminance signal of the tristimulus values as an SDR luminance signal, and outputs the chromaticity coordinates. A value and chromaticity converter and a predetermined tone mapping function are used to expand the dynamic range of the SDR luminance signal output by the RGB/tristimulus value and chromaticity converter, and convert the HDR video luminance signal into an extension processing unit that obtains an HDR luminance signal, and converts the HDR luminance signal obtained by the extension processing unit and the RGB/tristimulus values and the chromaticity coordinates output by the chromaticity conversion unit into tristimulus values. , a tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit that converts the tristimulus values into linear RGB signals of the HDR video, and the expansion processing unit converts the HDR luminance signal into The tone mapping function has a characteristic that the value of the luminance signal increases, and the tone mapping function has a characteristic of the skin level of the SDR image corresponding to the skin level of the HDR image, and a characteristic of the skin level of the SDR image corresponding to the reference white level of the HDR image. The white level characteristic and the value of the SDR video signal corresponding to the linear RGB signal of the SDR video increase to an upper limit value of the SDR video signal with respect to the upper limit value of the HDR video signal corresponding to the linear RGB signal of the HDR video. further, the tone mapping function has a characteristic of the dark part in a predetermined area of the SDR brightness signal, and the tone mapping function has different characteristics of the dark part according to a gamma value for dark part correction that can adjust the gradation of the dark part in a predetermined area of the SDR brightness signal. The method is characterized in that the HDR luminance signal is obtained by expanding the dynamic range.

また、請求項4の映像信号変換装置は、請求項3に記載の映像信号変換装置において、前記拡張処理部が、前記トーンマッピング関数として、前記SDR輝度信号における所定の変曲点よりも小さい領域では、前記暗部補正用ガンマ値の逆数を冪指数とする冪関数を用い、前記SDR輝度信号における前記所定の変曲点以上の領域では指数関数を用いて、前記SDR輝度信号のダイナミックレンジを拡張して前記HDR輝度信号として求める、ことを特徴とする。 The video signal conversion device according to claim 4 is the video signal conversion device according to claim 3, in which the extension processing unit uses an area smaller than a predetermined inflection point in the SDR luminance signal as the tone mapping function. Then, the dynamic range of the SDR luminance signal is expanded by using a power function whose exponent is the reciprocal of the gamma value for dark area correction, and using an exponential function in the region above the predetermined inflection point in the SDR luminance signal. and obtaining the HDR luminance signal as the HDR luminance signal.

さらに、請求項5のプログラムは、コンピュータを、請求項1または2に記載の映像信号変換装置として機能させることを特徴とする。 Furthermore, the program according to claim 5 causes a computer to function as the video signal conversion device according to claim 1 or 2.

さらに、請求項6のプログラムは、コンピュータを、請求項3または4に記載の映像信号変換装置として機能させることを特徴とする。 Furthermore, the program according to claim 6 causes a computer to function as the video signal conversion device according to claim 3 or 4.

以上のように、本発明によれば、人物の肌の信号レベルが低くならず、白レベルが変化せず、ハイライトの白飛びが抑制されると共に、さらに暗部の階調を制作意図に応じて補正することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the signal level of a person's skin does not decrease, the white level does not change, blown-out highlights are suppressed, and the gradation of dark areas can be adjusted according to the production intention. It becomes possible to make corrections.

本発明の実施形態による映像信号変換装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a video signal conversion device according to an embodiment of the present invention. 映像信号変換装置の処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing processing of the video signal conversion device. RGB/三刺激値及び色度変換部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section. 三刺激値及び色度/RGB変換部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section. HLGビデオ信号の肌レベルとSDRビデオ信号の肌レベルとの間の対応関係を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the correspondence between the skin level of an HLG video signal and the skin level of an SDR video signal. 圧縮処理部にて用いるトーンマッピング関数のパラメータを説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating parameters of a tone mapping function used in a compression processing section. 圧縮処理部にて用いるトーンマッピング関数を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a tone mapping function used in a compression processing section. HDR輝度信号YHDRをSDR輝度信号YSDRに圧縮する際のディスプレイ輝度の特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing characteristics of display brightness when compressing an HDR brightness signal Y HDR into an SDR brightness signal Y SDR . 図8における暗部の特性を示す拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view showing the characteristics of the dark area in FIG. 8; HDR基準白レベルYHDR,Refの対応点を変化させた場合において、HDR輝度信号YHDRをSDR輝度信号YSDRに圧縮する際のディスプレイ輝度の特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing display brightness characteristics when compressing an HDR brightness signal Y HDR into an SDR brightness signal Y SDR when the corresponding points of the HDR reference white level Y HDR,Ref are changed. 本発明の実施形態による逆変換を行う映像信号変換装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a video signal conversion device that performs inverse conversion according to an embodiment of the present invention. 映像信号変換装置の逆変換の処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating inverse conversion processing of the video signal conversion device.

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明は、HDR輝度信号YHDRをSDR輝度信号YSDRに圧縮する際に、人物の肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮するパラメータに加え、暗部の階調を補正するためのパラメータ(暗部補正用ガンマ値γdark)で定義したトーンマッピング関数を用いることを特徴とする。SDR輝度信号YSDRをHDR輝度信号YHDRに拡張する場合も同様である。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail using the drawings. When compressing the HDR luminance signal Y HDR into the SDR luminance signal Y SDR , the present invention corrects the gradation of dark areas in addition to parameters that take into account the skin level of a person, the reference white level, and the color reproduction of highlights. It is characterized by using a tone mapping function defined by the parameter (gamma value γ dark for dark part correction). The same applies when expanding the SDR luminance signal Y SDR to the HDR luminance signal Y HDR .

これにより、HDR輝度信号YHDRをSDR輝度信号YSDRに圧縮する際に、暗部から中間調にかけての階調補正が可能となり、一般的に用いられるS字曲線の特性を有する関数を用いてダイナミックレンジを圧縮することができる。また、SDR輝度信号YSDRをHDR輝度信号YHDRに拡張する際に、暗部から中間調にかけての階調補正が可能となり、S字曲線の逆の特性を有する関数を用いてダイナミックレンジを拡張することができる。尚、S字曲線の逆の特性については後述する。 As a result, when compressing the HDR luminance signal Y HDR to the SDR luminance signal Y SDR , it is possible to perform gradation correction from dark areas to midtones, and dynamic The range can be compressed. Furthermore, when extending the SDR luminance signal Y SDR to the HDR luminance signal Y HDR , it becomes possible to perform gradation correction from dark areas to midtones, and expand the dynamic range by using a function that has characteristics opposite to the S-curve. be able to. Note that the opposite characteristics of the S-curve will be described later.

したがって、人物の肌の信号レベルが低くならず、白レベルが変化せず、ハイライトの白飛びが抑制されると共に、さらに暗部の階調を制作意図に応じて補正することが可能となる。 Therefore, the signal level of a person's skin does not decrease, the white level does not change, and blown-out highlights are suppressed, and it is also possible to correct the gradation of dark areas according to the production intention.

〔映像信号変換装置〕
まず、HDR輝度信号YHDRをSDR輝度信号YSDRに圧縮する映像信号変換装置について説明する。図1は、本発明の実施形態による映像信号変換装置の構成を示すブロック図であり、図2は、映像信号変換装置の処理を示すフローチャートである。
[Video signal conversion device]
First, a video signal conversion device that compresses the HDR luminance signal Y HDR into the SDR luminance signal Y SDR will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a video signal conversion device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing processing of the video signal conversion device.

この映像信号変換装置1は、HDRリニアRGB信号EHDRをSDRリニアRGB信号ESDRに変換する装置である。映像信号変換装置1は、RGB/三刺激値及び色度変換部10、圧縮処理部11、及び、三刺激値及び色度/RGB変換部12を備えている。 This video signal conversion device 1 is a device that converts an HDR linear RGB signal E HDR into an SDR linear RGB signal E SDR . The video signal conversion device 1 includes an RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 10, a compression processing section 11, and a tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 12.

RGB/三刺激値及び色度変換部10は、HDRリニアRGB信号EHDRを入力する(ステップS201)。そして、RGB/三刺激値及び色度変換部10は、HDRリニアRGB信号EHDRをHDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRに変換する(ステップS202)。 The RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 inputs the HDR linear RGB signal E HDR (step S201). Then, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 converts the HDR linear RGB signal E HDR into HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR (step S202).

RGB/三刺激値及び色度変換部10は、HDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRを色度座標x,yに変換する(ステップS203)。そして、RGB/三刺激値及び色度変換部10は、HDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRのうちのHDR輝度信号YHDRを圧縮処理部11に出力する。また、RGB/三刺激値及び色度変換部10は、色度座標x,yを三刺激値及び色度/RGB変換部12に出力する。RGB/三刺激値及び色度変換部10の詳細については後述する。 The RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 converts the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR into chromaticity coordinates x, y (step S203). Then, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 10 outputs the HDR luminance signal Y HDR of the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR to the compression processing section 11 . Further, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 10 outputs the chromaticity coordinates x, y to the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 12 . Details of the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 will be described later.

圧縮処理部11は、RGB/三刺激値及び色度変換部10からHDR輝度信号YHDRを入力する。そして、圧縮処理部11は、所定の暗部補正用ガンマ値γdark等のパラメータで定義されたトーンマッピング関数を用いて、HDR輝度信号YHDRのダイナミックレンジを圧縮し、SDR輝度信号YSDRを求める(ステップS204)。圧縮処理部11は、SDR輝度信号YSDRを三刺激値及び色度/RGB変換部12に出力する。 The compression processing unit 11 receives the HDR luminance signal Y HDR from the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 . Then, the compression processing unit 11 compresses the dynamic range of the HDR luminance signal Y HDR using a tone mapping function defined by parameters such as a predetermined dark part correction gamma value γ dark , and obtains an SDR luminance signal Y SDR . (Step S204). The compression processing section 11 outputs the SDR luminance signal Y SDR to the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 12 .

ここで、所定の暗部補正用ガンマ値γdark等のパラメータは、予め設定されたデータとして入力されるようにしてもよい。また、所定の暗部補正用ガンマ値γdark等のパラメータのうちの一部について、後述する図6にて説明するように、所定の演算処理にて算出されるようにしてもよい。圧縮処理部11の詳細については後述する。 Here, the parameters such as the predetermined dark part correction gamma value γ dark may be input as preset data. Furthermore, some of the parameters, such as the predetermined gamma value γ dark for dark area correction, may be calculated by predetermined arithmetic processing, as will be explained later with reference to FIG. Details of the compression processing unit 11 will be described later.

三刺激値及び色度/RGB変換部12は、圧縮処理部11からSDR輝度信号YSDRを入力すると共に、RGB/三刺激値及び色度変換部10から色度座標x,yを入力する。そして、三刺激値及び色度/RGB変換部12は、SDR輝度信号YSDR及び色度座標x,yをSDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRに変換する(ステップS205)。 The tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 12 receives the SDR luminance signal Y SDR from the compression processing section 11 and also receives the chromaticity coordinates x, y from the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 10 . Then, the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 12 converts the SDR luminance signal Y SDR and chromaticity coordinates x, y into SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , and Z SDR (step S205).

三刺激値及び色度/RGB変換部12は、SDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRをSDRリニアRGB信号ESDRに変換し(ステップS206)、SDRリニアRGB信号ESDRを出力する(ステップS207)。三刺激値及び色度/RGB変換部12の詳細については後述する。 The tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 12 converts the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , Z SDR into an SDR linear RGB signal E SDR (step S206), and outputs the SDR linear RGB signal E SDR ( Step S207). Details of the tristimulus values and chromaticity/RGB conversion section 12 will be described later.

(RGB/三刺激値及び色度変換部10)
次に、図1に示したRGB/三刺激値及び色度変換部10について詳細に説明する。前述のとおり、RGB/三刺激値及び色度変換部10は、HDRリニアRGB信号EHDRをHDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRに変換し、HDR輝度信号YHDR及び色度座標x,yを求める。
(RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10)
Next, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 shown in FIG. 1 will be described in detail. As described above, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 converts the HDR linear RGB signal E HDR into HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , Z HDR , and converts the HDR luminance signal Y HDR and chromaticity coordinate x , y.

図3は、RGB/三刺激値及び色度変換部10の構成を示すブロック図である。このRGB/三刺激値及び色度変換部10は、RGB/三刺激値変換部20及び三刺激値/色度変換部21を備えている。 FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 10. As shown in FIG. The RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 includes an RGB/tristimulus value conversion unit 20 and a tristimulus value/chromaticity conversion unit 21.

RGB/三刺激値変換部20は、HDRリニアRGB信号EHDR={RHDR,GHDR,BHDR}を入力する。そして、RGB/三刺激値変換部20は、以下の式にて、HDRリニアRGB信号EHDR={RHDR,GHDR,BHDR}からHDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRを求める。

Figure 0007390849000001
The RGB/tristimulus value converter 20 receives the HDR linear RGB signal E HDR ={R HDR , G HDR , B HDR }. Then, the RGB/tristimulus value conversion unit 20 calculates the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , Z HDR from the HDR linear RGB signal E HDR = {R HDR , G HDR , B HDR } using the following formula. .
Figure 0007390849000001

ここで、HDRリニアRGB信号EHDRは、HDR方式におけるHLG及びPQ(Perceptual Quantization:パーセプチュアルクォンティゼーション)のどちらにも対応し、それぞれの方式におけるシーン光、及び当該シーン光がOOTF(Opto Optical Transfer Function:光-光伝達関数)処理されたディスプレイ光のどちらにも対応する。後述するSDRリニアRGB信号ESDRも、シーン光及びディスプレイ光のどちらにも対応する。 Here, the HDR linear RGB signal E HDR corresponds to both HLG and PQ (Perceptual Quantization) in the HDR method, and the scene light in each method and the scene light are OOTF (OptoF). Optical Transfer Function: Compatible with both processed display light. The SDR linear RGB signal E SDR , which will be described later, also corresponds to both scene light and display light.

RGB/三刺激値変換部20は、HDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRのうちのHDR輝度信号YHDRを圧縮処理部11に出力する。また、RGB/三刺激値変換部20は、HDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRを三刺激値/色度変換部21に出力する。 The RGB/tristimulus value conversion section 20 outputs the HDR luminance signal Y HDR of the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR to the compression processing section 11 . Further, the RGB/tristimulus value converter 20 outputs the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR to the tristimulus value/chromaticity converter 21 .

三刺激値/色度変換部21は、RGB/三刺激値変換部20からHDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRを入力する。そして、三刺激値/色度変換部21は、以下の式にて、HDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRから色度座標x,yを求める。三刺激値/色度変換部21は、色度座標x,yを三刺激値及び色度/RGB変換部12に出力する。

Figure 0007390849000002
The tristimulus value/chromaticity conversion section 21 receives the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR from the RGB/tristimulus value conversion section 20 . Then, the tristimulus value/chromaticity conversion unit 21 calculates the chromaticity coordinates x, y from the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR using the following formula. The tristimulus value/chromaticity conversion section 21 outputs the chromaticity coordinates x, y to the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 12 .
Figure 0007390849000002

(圧縮処理部11)
次に、図1に示した圧縮処理部11について詳細に説明する。前述のとおり、圧縮処理部11は、所定のトーンマッピング関数を用いて、RGB/三刺激値及び色度変換部10により変換されたHDR輝度信号YHDRのダイナミックレンジを圧縮し、SDR輝度信号YSDRを求める。
(Compression processing unit 11)
Next, the compression processing section 11 shown in FIG. 1 will be explained in detail. As described above, the compression processing unit 11 compresses the dynamic range of the HDR luminance signal Y HDR converted by the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 using a predetermined tone mapping function, and converts the dynamic range of the HDR luminance signal Y HDR into an SDR luminance signal Y. Find SDR .

このトーンマッピング関数は、線形関数と対数関数との組み合わせにより構成される。この線形関数は、直線の特性を有する関数に加え、暗部階調のディテール感及びコントラスト感を補正するため冪関数を含む。線形関数は、HDR映像の暗部及び中間調の見た目を一致させる目的で用いられ、対数関数は、ハイライトの階調をできる限り保持しながらSDR映像に収める目的で用いられる。 This tone mapping function is composed of a combination of a linear function and a logarithmic function. In addition to a function having straight line characteristics, this linear function includes a power function for correcting the sense of detail and contrast of dark gradations. The linear function is used for the purpose of matching the appearance of dark areas and midtones of the HDR image, and the logarithmic function is used for the purpose of preserving the gradation of highlights as much as possible in the SDR image.

圧縮処理部11は、以下の式にて、HDR輝度信号YHDRのダイナミックレンジを圧縮し、SDR輝度信号YSDRを求める。以下の式(3)における上段に示した関数が線形関数(予め設定された暗部補正用ガンマ値γdarkを冪指数とする冪関数(γdark=1の場合、直線の特性を有する関数))であり、下段に示した関数が対数関数である。

Figure 0007390849000003
The compression processing unit 11 compresses the dynamic range of the HDR luminance signal Y HDR using the following formula to obtain the SDR luminance signal Y SDR . The function shown in the upper part of Equation (3) below is a linear function (a power function whose exponent is the preset dark area correction gamma value γ dark (if γ dark = 1, a function with linear characteristics)) , and the function shown at the bottom is a logarithmic function.
Figure 0007390849000003

ここで、ゲイン値k1、補正値k2,k3,k4、暗部補正用ガンマ値γdark、SDR変曲点YSDR,ip及びHDR変曲点YHDR,ipは、前記式(3)に示すトーンマッピング関数のパラメータである。 Here, the gain value k 1 , the correction values k 2 , k 3 , k 4 , the gamma value γ dark for dark area correction, the SDR inflection point Y SDR,ip and the HDR inflection point Y HDR,ip are expressed by the above formula (3 ) are the parameters of the tone mapping function shown in

前記式(3)のトーンマッピング関数は、HDR輝度信号YHDRからSDR輝度信号YSDRを求める式であり、後述する図7~図10のとおり、HDR輝度信号YHDRの値の増加に対してSDR輝度信号YSDRの値が増加するS字曲線の特性を有する。より詳細には、このトーンマッピング関数は、HDR輝度信号YHDRの値が0から上限値へ増加するに伴い、SDR輝度信号YSDRの値の変化量が、最初は小さく、その後大きくなり、そして小さくなるようなS字曲線の特性を有する。 The tone mapping function of equation (3) is a formula for calculating the SDR brightness signal Y SDR from the HDR brightness signal Y HDR , and as shown in FIGS. 7 to 10, which will be described later, The SDR luminance signal Y has an S-curve characteristic in which the value of SDR increases. More specifically, this tone mapping function is such that as the value of the HDR brightness signal Y HDR increases from 0 to the upper limit value, the amount of change in the value of the SDR brightness signal Y SDR is initially small, then becomes large, and It has an S-curve characteristic that becomes smaller.

特に、前記式(3)の上段の式の領域(YHDR<YHDR,ip)である暗部の領域においては、HDR輝度信号YHDRの階調が残るように、HDR輝度信号YHDRからSDR輝度信号YSDRへの変換が行われる。 In particular, in the dark region that is the region of the upper equation (Y HDR <Y HDR,ip ) in the above equation (3), the HDR luminance signal Y HDR is changed from the SDR so that the gradation of the HDR luminance signal Y HDR remains. The luminance signal Y is converted into SDR .

具体的には、このトーンマッピング関数は、HDR映像の肌レベルに対応するSDR映像の肌レベルの特性を有し、HDR映像の基準白レベルに対応するSDR映像の白レベルの特性を有し、SDRビデオ信号の値が、HDRビデオ信号の上限値に対応するSDRビデオ信号の上限値まで増加する特性を有する。ここで、SDRビデオ信号は、SDRリニアRGB信号ESDRに対応する信号であり、HDRビデオ信号は、HDRリニアRGB信号EHDRに対応する信号である。さらに、このトーンマッピング関数は、前記式(3)の上段の式の領域(YHDR<YHDR,ip)の暗部の階調を調整可能な暗部補正用ガンマ値γdarkである予め設定されたパラメータに応じて、その領域の特性が異なるように設定される関数である。 Specifically, this tone mapping function has characteristics of the skin level of the SDR image corresponding to the skin level of the HDR image, has characteristics of the white level of the SDR image corresponding to the reference white level of the HDR image, The value of the SDR video signal has a characteristic of increasing to the upper limit value of the SDR video signal corresponding to the upper limit value of the HDR video signal. Here, the SDR video signal is a signal corresponding to the SDR linear RGB signal E SDR , and the HDR video signal is a signal corresponding to the HDR linear RGB signal E HDR . Furthermore, this tone mapping function has a preset gamma value γdark for dark area correction that can adjust the gradation of the dark area in the region (Y HDR < Y HDR,ip ) of the upper equation of equation (3). This is a function that is set so that the characteristics of the area differ depending on the parameters.

ゲイン値k1は、HDR映像とSDR映像の肌レベルの対応関係から設定されるパラメータである。補正値k2は、線形関数及び対数関数の変曲点(YHDR,ip,YSDR,ip)における一次微分値の連続条件から算出されるパラメータである。補正値k3は、HDR基準白レベルYHDR,Refの拘束条件から求められるパラメータである。補正値k4は、線形関数及び対数関数の変曲点(YHDR,ip,YSDR,ip)における値の連続条件から算出されるパラメータである。 The gain value k 1 is a parameter set based on the correspondence between the skin levels of the HDR video and the SDR video. The correction value k 2 is a parameter calculated from the continuity condition of the first-order differential value at the inflection point (Y HDR,ip , Y SDR,ip ) of the linear function and the logarithmic function. The correction value k 3 is a parameter determined from the constraint condition of the HDR reference white level Y HDR,Ref . The correction value k 4 is a parameter calculated from the continuity condition of the values at the inflection points (Y HDR,ip , Y SDR,ip ) of the linear function and the logarithmic function.

暗部補正用ガンマ値γdarkは、暗部の階調を補正するためのパラメータであり、γdark≧1を満たす実数をとる。SDR変曲点YSDR,ipは、予め設定された変曲点に対応するSDR輝度信号YSDRのリニア信号値を表すパラメータである。HDR変曲点YHDR,ipは、SDR輝度信号YSDRにおけるSDR変曲点YSDR,ipに対応するHDR輝度信号YHDRのリニア信号値を表すパラメータである。 The dark area correction gamma value γ dark is a parameter for correcting the gradation of the dark area, and takes a real number satisfying γ dark ≧1. The SDR inflection point Y SDR,ip is a parameter representing a linear signal value of the SDR luminance signal Y SDR corresponding to a preset inflection point. The HDR inflection point Y HDR,ip is a parameter representing a linear signal value of the HDR luminance signal Y HDR corresponding to the SDR inflection point Y SDR ,ip in the SDR luminance signal Y SDR.

これらの7つのパラメータのうち暗部補正用ガンマ値γdark及びSDR変曲点YSDR,ipを除く5つのパラメータ(ゲイン値k1、補正値k2,k3,k4及びHDR変曲点YHDR,ip)は、未知数である。しかし、これらの未知数を補正値k3の1つのパラメータに削減することができる。以下、5つのパラメータについて、ゲイン値k1、HDR変曲点YHDR,ip、補正値k2、補正値k4、そして補正値k3の順番にそれぞれ説明する。 Of these seven parameters , five parameters (gain value k 1 , correction values k 2 , k 3 , k 4 and HDR inflection point Y HDR,ip ) is an unknown quantity. However, these unknowns can be reduced to one parameter of the correction value k3 . The five parameters will be explained below in the order of gain value k 1 , HDR inflection point Y HDR,ip , correction value k 2 , correction value k 4 , and correction value k 3 .

(ゲイン値k1
前述のとおり、ゲイン値k1は、HDR映像とSDR映像の肌レベルの対応関係から設定されるパラメータである。
(gain value k 1 )
As described above, the gain value k 1 is a parameter that is set based on the correspondence between the skin levels of the HDR video and the SDR video.

一般に、HDR輝度信号200[cd/m2]をSDR輝度信号88~100[cd/m2]の間に対応させるためのゲイン処理が行われる。これにより、基準白レベルを考慮したHLG映像からSDR映像への変換を実現することができる。基準白レベルを考慮したときに、HLGのハイライト領域の階調が急激に失われるのを防ぐ一例として、HLGビデオ信号の基準白レベル75%をSDRビデオ信号の白レベル96%に対応させるゲイン処理が用いられる。 Generally, gain processing is performed to make the HDR luminance signal 200 [cd/m 2 ] correspond to the SDR luminance signal between 88 and 100 [cd/m 2 ]. Thereby, it is possible to realize conversion from HLG video to SDR video in consideration of the reference white level. As an example of preventing a sudden loss of gradation in HLG highlight areas when considering the reference white level, a gain that makes the reference white level 75% of the HLG video signal correspond to the white level 96% of the SDR video signal is used. processing is used.

図5は、HLGビデオ信号の肌レベルとSDRビデオ信号の肌レベルとの間の対応関係を説明する図である。この図には、個別に制作された同一コンテンツの、HDR映像の1つであるHLG映像及びSDR映像において、同一人物の肌レベルの対応関係を分析した結果がプロットとして表されている(丸印を参照)。このHLG映像の番組は、HLGビデオ信号の基準白レベル75%(図5では0.75)を基準に制作されたコンテンツである。 FIG. 5 is a diagram illustrating the correspondence between the skin level of the HLG video signal and the skin level of the SDR video signal. In this figure, the results of analyzing the correspondence of skin levels of the same person in HLG video, which is a type of HDR video, and SDR video of the same individually produced content are plotted (circled). ). This HLG video program is content produced based on the standard white level of 75% (0.75 in FIG. 5) of the HLG video signal.

横軸はHLGビデオ信号のレベルを示し、縦軸はSDRビデオ信号のレベルを示す。実線は従来技術の特性を示し、破線は、肌レベルを考慮した例の特性を示す。点α2については後述する図8にて説明し、点β2については後述する図10にて説明する。 The horizontal axis shows the level of the HLG video signal, and the vertical axis shows the level of the SDR video signal. The solid line shows the characteristics of the prior art, and the broken line shows the characteristics of an example in which skin level is considered. Point α2 will be explained later in FIG. 8, and point β2 will be explained later in FIG. 10.

尚、HLGビデオ信号は、RGB/三刺激値及び色度変換部10が入力するHDRリニアRGB信号EHDRに対応する信号である。また、SDRビデオ信号は、三刺激値及び色度/RGB変換部12が出力するSDRリニアRGB信号ESDRに対応する信号である。 Note that the HLG video signal is a signal corresponding to the HDR linear RGB signal E HDR inputted to the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 10. Further, the SDR video signal is a signal corresponding to the SDR linear RGB signal E SDR output by the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 12.

図5に示す分析結果から、HLGビデオ信号の肌レベルVhskinの平均値は、HLGビデオ信号の約50%であるのに対し、SDRビデオ信号の肌レベルVsskinの平均値は、SDRビデオ信号の約67%であることがわかる。 From the analysis results shown in FIG. 5, the average value of the skin level Vh skin of the HLG video signal is approximately 50% of that of the HLG video signal, while the average value of the skin level Vs skin of the SDR video signal is approximately 50% of that of the SDR video signal. It can be seen that it is about 67% of the total.

従来技術の特性は、HLG輝度信号200[cd/m2]をSDR輝度信号88[cd/m2]に対応させるゲイン処理を適用した特性であり、HLGビデオ信号の肌レベルVhskinである約50%に対応するSDRビデオ信号の肌レベルは、約55%程度である。したがって、従来技術におけるSDR映像の肌レベルは、肌レベルを考慮した例におけるSDR映像の肌レベルよりも低い。 The characteristics of the prior art are the characteristics that apply gain processing to make the HLG luminance signal 200 [cd/m 2 ] correspond to the SDR luminance signal 88 [cd/m 2 ], and the skin level Vh skin of the HLG video signal is approximately The skin level of the SDR video signal corresponding to 50% is about 55%. Therefore, the skin level of the SDR video in the prior art is lower than the skin level of the SDR video in the example in which the skin level is considered.

つまり、肌レベルを考慮するためには、図5の破線で示したような肌レベルを一致させるためのゲイン処理を行う必要がある。そこで、ゲイン値k1は、想定するリニア信号に応じて、以下の3つの式のいずれかの値が用いられる。

Figure 0007390849000004
Figure 0007390849000005
Figure 0007390849000006
In other words, in order to take the skin level into consideration, it is necessary to perform gain processing to match the skin levels as shown by the broken line in FIG. Therefore, for the gain value k 1 , one of the following three equations is used depending on the assumed linear signal.
Figure 0007390849000004
Figure 0007390849000005
Figure 0007390849000006

前記式(4)は、ディスプレイ光の正規化信号を基準としたときのゲイン値k1を示している。前記式(5)は、ディスプレイ光の輝度値[cd/m2]を基準としたときのゲイン値k1を示している。前記式(6)は、シーン光の正規化信号を基準としたときのゲイン値k1を示している。前記式(5)のLWは、ディスプレイのピーク輝度である。 The above equation (4) indicates the gain value k 1 when the normalized signal of the display light is used as a reference. The above equation (5) indicates the gain value k 1 when the luminance value [cd/m 2 ] of the display light is used as a reference. The above equation (6) indicates the gain value k 1 when the normalized signal of the scene light is used as a reference. L W in the above equation (5) is the peak brightness of the display.

ここで、図5に示す分析結果から、肌レベルを考慮したゲイン処理の一例として、HLGの肌レベルVhskin50%をSDRの肌レベルVsskin67%に対応させる。そのときのゲイン値kは、前記式(4)では7.5439となり、HLG映像信号のディスプレイピーク輝度を1000[cd/m2]としたときの前記式(5)では0.7544となり、前記式(6)では5.4272となる。尚、装置実装の上では、このゲイン値kは、ユーザにより任意に設定されるパラメータとしてもよい。 Here, from the analysis results shown in FIG. 5, as an example of gain processing that takes the skin level into consideration, the HLG skin level Vh skin 50% is made to correspond to the SDR skin level Vs skin 67%. The gain value k 1 at that time is 7.5439 in the above equation (4), and 0.7544 in the above equation (5) when the display peak luminance of the HLG video signal is 1000 [cd/m 2 ], In the above equation (6), it becomes 5.4272. Note that in device implementation, this gain value k1 may be a parameter arbitrarily set by the user.

(HDR変曲点YHDR,ip
前述のとおり、HDR変曲点YHDR,ipは、SDR輝度信号YSDRにおけるSDR変曲点YSDR,ipに対応するHDR輝度信号YHDRのリニア信号値を表すパラメータである。
(HDR inflection point Y HDR,ip )
As described above, the HDR inflection point Y HDR,ip is a parameter representing the linear signal value of the HDR luminance signal Y HDR corresponding to the SDR inflection point Y SDR ,ip in the SDR luminance signal Y SDR .

HDR変曲点YHDR,ipは、以下の式にて、HDR輝度信号YHDRをSDR輝度信号YSDRに変換する際のニーポイントに相当するSDR変曲点YSDR,ip、及び肌レベルが反映されたゲイン値kから算出される。

Figure 0007390849000007
The HDR inflection point Y HDR,ip is calculated using the following formula, and the SDR inflection point Y SDR ,ip corresponding to the knee point when converting the HDR brightness signal Y HDR to the SDR brightness signal Y SDR and the skin level are It is calculated from the reflected gain value k1 .
Figure 0007390849000007

ここで、SDR変曲点YSDR,ipは、SDRビデオ信号におけるニーポイントに相当する変曲点を、シーン光またはディスプレイ光のSDR輝度信号YSDRに変換した値である。このSDR変曲点YSDR,ipが高い値に設定された場合、HDRビデオ信号の基準白レベル以上の信号をその変曲点からHDRビデオ信号の上限値である109%に圧縮することになり、ハイライト領域において階調落ちしたバンディング効果を生じ易くなる。このため、その変曲点は、図5に示したSDR映像の肌レベルよりもわずかに高い点に設定するのが望ましい。そこで、SDR変曲点YSDR,ipの取りうる値の範囲は、SDRビデオ信号80%以上から後述する基準白レベルの対応点に相当する信号レベルまでとし、ユーザにより任意に設定されるようにしてもよい。 Here, the SDR inflection point Y SDR,ip is a value obtained by converting the inflection point corresponding to the knee point in the SDR video signal into the SDR luminance signal Y SDR of the scene light or display light. If this SDR inflection point Y SDR,ip is set to a high value, signals above the reference white level of the HDR video signal will be compressed from that inflection point to 109%, which is the upper limit of the HDR video signal. , a banding effect with reduced gradation tends to occur in the highlight area. Therefore, it is desirable to set the inflection point at a point slightly higher than the skin level of the SDR video shown in FIG. 5. Therefore, the range of values that the SDR inflection point Y SDR,ip can take is from 80% or more of the SDR video signal to the signal level corresponding to the point corresponding to the reference white level described later, and can be set arbitrarily by the user. You can.

(補正値k2
前述のとおり、補正値k2は、線形関数及び対数関数の変曲点(YHDR,ip,YSDR,ip)における一次微分値の連続条件から算出されるパラメータである。
(Correction value k 2 )
As described above, the correction value k 2 is a parameter calculated from the continuity condition of the first-order differential value at the inflection point (Y HDR,ip , Y SDR,ip ) of the linear function and the logarithmic function.

変曲点(YHDR,ip,YSDR,ip)における一次微分値は、前記式(3)の上段の線形関数及び下段の対数関数において一致するため、以下の式が導かれる。

Figure 0007390849000008
Since the first-order differential values at the inflection point (Y HDR,ip , Y SDR,ip ) match in the upper linear function and the lower logarithmic function of the equation (3), the following equation is derived.
Figure 0007390849000008

前記式(8)を、未知数である補正値k3、ユーザにより設定されるゲイン値k1及びSDR変曲点YSDR,ip、並びに前記式(7)にて算出されるHDR変曲点YHDR,ipを用いて整理すると、以下の式が導かれる。

Figure 0007390849000009
The above equation (8) is calculated using the unknown correction value k 3 , the gain value k 1 set by the user, the SDR inflection point Y SDR,ip , and the HDR inflection point Y calculated using the above equation (7). By rearranging using HDR,ip , the following formula is derived.
Figure 0007390849000009

(補正値k4
前述のとおり、補正値k4は、線形関数及び対数関数の変曲点(YHDR,ip,YSDR,ip)における値の連続条件から算出されるパラメータである。
(Correction value k 4 )
As described above, the correction value k 4 is a parameter calculated from the continuity condition of the values at the inflection points (Y HDR,ip , Y SDR,ip ) of the linear function and the logarithmic function.

前記式(3)の下段の式の特性であるトーンマッピングカーブにおいて、ユーザにより設定されるゲイン値k1及びSDR変曲点YSDR,ip、前記式(7)にて算出されるHDR変曲点YHDR,ip、並びに前記式(9)にて算出される補正値k2を用いて整理すると、以下の式が導かれる。

Figure 0007390849000010
In the tone mapping curve, which is the characteristic of the lower equation of the above equation (3), the gain value k 1 and the SDR inflection point Y SDR,ip set by the user, and the HDR inflection calculated using the above equation (7). By rearranging using the point Y HDR,ip and the correction value k 2 calculated by the above equation (9), the following equation is derived.
Figure 0007390849000010

ここまでに示した4つのパラメータであるゲイン値k1、HDR変曲点YHDR,ip、補正値k2,k4は、ゲイン値k1及びSDR変曲点YSDR,ipがユーザにより予め設定され、かつ未知数である補正値k3が算出されることにより、一意的に決定される。 The four parameters shown so far, the gain value k 1 , the HDR inflection point Y HDR,ip , and the correction values k 2 , k 4 , are based on the gain value k 1 and the SDR inflection point Y SDR,ip set by the user in advance. The correction value k 3 is set and is uniquely determined by calculating the unknown value.

(補正値k3
前述のとおり、補正値k3は、HDR基準白レベルYHDR,Refの拘束条件から求められるパラメータである。
(Correction value k 3 )
As described above, the correction value k 3 is a parameter determined from the constraint condition of the HDR reference white level Y HDR,Ref .

補正値k3は、HDR基準白レベルYHDR,RefとSDR白レベルYSDR,WPとの間の対応を決定することで算出される。具体的には、補正値k3は、ニーポイントであるHDR変曲点YHDR,ip及びSDR変曲点YSDR,ipの変曲点(YHDR,ip,YSDR,ip)と、HDR基準白レベルYHDR,Ref及びSDR白レベルYSDR,WPの基準白レベル点(YHDR,Ref,YSDR,WP)との間におけるSDR輝度信号YSDRの変化量と、前記式(3)の下段の式におけるトーンマッピングカーブのSDR輝度信号YSDRの変化量とが一致する以下の式により算出される。

Figure 0007390849000011
The correction value k 3 is calculated by determining the correspondence between the HDR reference white level Y HDR,Ref and the SDR white level Y SDR,WP . Specifically, the correction value k 3 is calculated between the inflection points (Y HDR,ip , Y SDR ,ip ) of the HDR inflection point Y HDR,ip and the SDR inflection point Y SDR,ip which are knee points, and the HDR inflection point Y HDR,ip which is the knee point. The amount of change in the SDR luminance signal Y SDR between the reference white level Y HDR,Ref and the reference white level point (Y HDR,Ref , Y SDR,WP ) of the SDR white level Y SDR,WP and the above equation (3) It is calculated by the following equation in which the amount of change in the SDR luminance signal Y SDR of the tone mapping curve in the lower equation matches.
Figure 0007390849000011

尚、HDR基準白レベルYHDR,Refは、HLGビデオ信号75%のシーン光またはディスプレイ光のリニア信号値の他に、HLGビデオ信号75%から109%までのシーン光またはディスプレイ光のリニア信号値のうち、ユーザが任意で設定できるパラメータであってもよい。 Note that the HDR reference white level Y HDR,Ref is the linear signal value of the scene light or display light of 75% of the HLG video signal, as well as the linear signal value of the scene light or display light of 75% to 109% of the HLG video signal. Among these, parameters that can be set arbitrarily by the user may be used.

前記式(11)で算出される補正値k3は、一意的に求められる。これにより、前記式(3)における7つのパラメータのうちの5つのパラメータ(ゲイン値k1、補正値k2,k3,k4及びHDR変曲点YHDR,ip)の全てを設定することができる。 The correction value k 3 calculated by the above equation (11) is uniquely obtained. As a result, all five parameters (gain value k 1 , correction values k 2 , k 3 , k 4 and HDR inflection point Y HDR,ip ) out of the seven parameters in equation (3) can be set. Can be done.

(トーンマッピング関数のパラメータ)
トーンマッピング関数は前記式(3)のとおりであり、そのパラメータは、ゲイン値k1、補正値k2,k3,k4、暗部補正用ガンマ値γdark、SDR変曲点YSDR,ip及びHDR変曲点YHDR,ipの合計7つである。
(tone mapping function parameters)
The tone mapping function is as shown in equation (3) above, and its parameters are gain value k 1 , correction values k 2 , k 3 , k 4 , gamma value for dark area correction γ dark , SDR inflection point Y SDR,ip and HDR inflection point Y HDR,ip , a total of seven.

これらの7つのパラメータは、図1に示した映像信号変換装置1において、ユーザにより、前記式(4)~(11)を考慮して予め設定されるようにしてもよい。 These seven parameters may be set in advance by the user in the video signal conversion device 1 shown in FIG. 1, taking into consideration the equations (4) to (11).

また、これらの7つのパラメータのうちのゲイン値k1、暗部補正用ガンマ値γdark及びSDR変曲点YSDR,ipがユーザにより予め設定され、補正値k2,k3,k4及びHDR変曲点YHDR,ipが、圧縮処理部11により、前記式(7)(9)(10)(11)にて算出されるようにしてもよい。この場合、HDR基準白レベルYHDR,Ref及びSDR白レベルYSDR,WPの基準白レベル点(YHDR,Ref,YSDR,WP)もユーザにより予め設定される。 Furthermore, among these seven parameters, the gain value k 1 , the gamma value γ dark for dark area correction, and the SDR inflection point Y SDR,ip are set in advance by the user, and the correction values k 2 , k 3 , k 4 and HDR The inflection point Y HDR,ip may be calculated by the compression processing unit 11 using equations (7), (9), (10), and (11). In this case, the reference white level points (Y HDR,Ref , Y SDR ,WP ) of the HDR reference white level Y HDR,Ref and the SDR white level Y SDR,WP are also set in advance by the user.

具体的には、圧縮処理部11は、前記式(11)にて補正値k3を算出し、前記式(7)にてHDR変曲点YHDR,ipを算出し、前記式(9)にて補正値k2を算出し、前記式(10)にて補正値k4を算出する。これにより、7つのパラメータが設定されるから、前記式(3)のトーンマッピング関数を構成することができる。 Specifically, the compression processing unit 11 calculates the correction value k 3 using the above equation (11), calculates the HDR inflection point Y HDR,ip using the above equation (7), and calculates the HDR inflection point Y HDR,ip using the above equation (9). A correction value k 2 is calculated using the equation (10), and a correction value k 4 is calculated using the equation (10). Since seven parameters are thereby set, the tone mapping function of equation (3) above can be configured.

図6は、圧縮処理部11にて用いるトーンマッピング関数のパラメータを説明する図である。本図は、圧縮処理部11が、予め設定されたゲイン値k1、SDR変曲点YSDR,ip、暗部補正用ガンマ値γdark、HDR基準白レベルYHDR,Ref及びSDR白レベルYSDR,WPを入力し、HDR変曲点YHDR,ip及び補正値k2,k3,k4を算出する際のブロック図を示している。 FIG. 6 is a diagram illustrating parameters of the tone mapping function used in the compression processing section 11. In this figure, the compression processing unit 11 uses a preset gain value k 1 , an SDR inflection point Y SDR,ip , a gamma value γ dark for dark area correction, an HDR reference white level Y HDR,Ref, and an SDR white level Y SDR , WP is input and the HDR inflection point Y HDR,ip and correction values k 2 , k 3 , k 4 are calculated.

圧縮処理部11は、HDR変曲点YHDR,ip及び補正値k2,k3,k4を算出するための演算部24,25,26,27を備えている。 The compression processing unit 11 includes calculation units 24, 25, 26, and 27 for calculating the HDR inflection point Y HDR,ip and correction values k 2 , k 3 , and k 4 .

演算部24は、予め設定されたゲイン値k1及びSDR変曲点YSDR,ipを入力し、前記式(7)の演算を行い、HDR変曲点YHDR,ipを求める。そして、演算部24は、HDR変曲点YHDR,ipを演算部25,26,27に出力する。 The calculation unit 24 inputs the preset gain value k 1 and the SDR inflection point Y SDR,ip , and calculates the above equation (7) to obtain the HDR inflection point Y HDR,ip . Then, the calculation unit 24 outputs the HDR inflection point Y HDR,ip to the calculation units 25, 26, and 27.

演算部27は、予め設定されたゲイン値k1、SDR変曲点YSDR,ip、暗部補正用ガンマ値γdark、HDR基準白レベルYHDR,Ref及びSDR白レベルYSDR,WPを入力すると共に、演算部24からHDR変曲点YHDR,ipを入力する。そして、演算部27は、前記式(11)の演算を行って補正値k3を求め、補正値k3を演算部25,26に出力する。 The calculation unit 27 inputs a preset gain value k 1 , an SDR inflection point Y SDR,ip , a gamma value γ dark for dark area correction, an HDR reference white level Y HDR,Ref, and an SDR white level Y SDR,WP. At the same time, the HDR inflection point Y HDR,ip is input from the calculation unit 24. Then, the calculation unit 27 calculates the correction value k 3 by calculating the equation (11), and outputs the correction value k 3 to the calculation units 25 and 26.

演算部25は、予め設定されたゲイン値k1、SDR変曲点YSDR,ip及び暗部補正用ガンマ値γdarkを入力すると共に、演算部24からHDR変曲点YHDR,ipを入力し、さらに演算部27から補正値k3を入力する。そして、演算部25は、前記式(9)の演算を行って補正値k2を求め、補正値k2を演算部26に出力する。 The calculation unit 25 inputs the preset gain value k 1 , the SDR inflection point Y SDR,ip , and the gamma value γ dark for dark area correction, and also inputs the HDR inflection point Y HDR,ip from the calculation unit 24. , further inputs the correction value k 3 from the calculation unit 27. Then, the calculation section 25 calculates the correction value k 2 by calculating the above equation (9), and outputs the correction value k 2 to the calculation section 26 .

演算部26は、予め設定されたゲイン値k1、SDR変曲点YSDR,ip及び暗部補正用ガンマ値γdarkを入力すると共に、演算部24からHDR変曲点YHDR,ipを入力する。また、演算部26は、演算部25から補正値k2を入力し、さらに演算部27から補正値k3を入力する。そして、演算部26は、前記式(10)の演算を行って補正値k4を求め、補正値k4を出力する。 The calculation unit 26 inputs the preset gain value k 1 , the SDR inflection point Y SDR,ip , and the gamma value γ dark for dark area correction, and also inputs the HDR inflection point Y HDR,ip from the calculation unit 24. . Further, the calculation unit 26 inputs the correction value k 2 from the calculation unit 25 and further inputs the correction value k 3 from the calculation unit 27 . Then, the calculation unit 26 calculates the correction value k 4 by calculating the above equation (10), and outputs the correction value k 4 .

これにより、圧縮処理部11にて、予め設定されたゲイン値k1、SDR変曲点YSDR,ip、暗部補正用ガンマ値γdark、HDR基準白レベルYHDR,Ref及びSDR白レベルYSDR,WPを用いて、HDR変曲点YHDR,ip及び補正値k2,k3,k4が算出される。そして、ゲイン値k1、補正値k2,k3,k4、暗部補正用ガンマ値γdark、SDR変曲点YSDR,ip及びHDR変曲点YHDR,ipの合計7つのパラメータにより、前記式(3)のトーンマッピング関数が構成され、圧縮処理部11による圧縮処理が行われる。 As a result, in the compression processing unit 11, the preset gain value k 1 , the SDR inflection point Y SDR,ip , the gamma value for dark area correction γ dark , the HDR reference white level Y HDR,Ref and the SDR white level Y SDR , WP , the HDR inflection point Y HDR,ip and the correction values k 2 , k 3 , k 4 are calculated. Then, with a total of seven parameters: gain value k 1 , correction values k 2 , k 3 , k 4 , gamma value γ dark for dark area correction, SDR inflection point Y SDR,ip , and HDR inflection point Y HDR,ip , The tone mapping function of equation (3) is configured, and compression processing is performed by the compression processing unit 11.

図7は、圧縮処理部11にて用いるトーンマッピング関数を説明する図である。このトーンマッピング関数は、7つのパラメータにより構成されたトーンマッピングカーブを有し、全体として、値が増加するS字曲線の特性を有する。 FIG. 7 is a diagram illustrating a tone mapping function used in the compression processing section 11. This tone mapping function has a tone mapping curve made up of seven parameters, and has an S-curve characteristic of increasing values as a whole.

このトーンマッピング関数の変曲点(YHDR,ip,YSDR,ip)は、例えばSDR変曲点YSDR,ip=58.5357及びHDR変曲点YHDR,ip=77.5924である。トーンマッピング関数は、HDR輝度信号YHDR<YHDR,ip=77.5924の領域において、前記式(3)の上段の線形関数の特性を有し、HDR輝度信号YHDR≧YHDR,ip=77.5924の領域において、前記式(3)の下段の対数関数の特性を有する。 The inflection points (Y HDR,ip , Y SDR,ip ) of this tone mapping function are, for example, the SDR inflection point Y SDR,ip =58.5357 and the HDR inflection point Y HDR,ip =77.5924. The tone mapping function has the characteristic of the linear function in the upper stage of the equation (3) in the region where the HDR luminance signal Y HDR <Y HDR,ip = 77.5924, and the HDR luminance signal Y HDR ≧Y HDR,ip = In the region of 77.5924, it has the characteristics of the logarithmic function in the lower half of the equation (3).

より詳細には、HDR輝度信号YHDRの値が0から上限値へ増加するに伴い、HDR輝度信号YHDR<YHDR,ip=77.5924の領域において、SDR輝度信号YSDRの値の変化量は、最初は小さく、その後大きくなる。また、HDR輝度信号YHDR≧YHDR,ip=77.5924の領域において、SDR輝度信号YSDRの値の変化量は、最初は大きく、その後小さくなる。 More specifically, as the value of the HDR brightness signal Y HDR increases from 0 to the upper limit value, the value of the SDR brightness signal Y SDR changes in the region of HDR brightness signal Y HDR < Y HDR,ip = 77.5924. The amount is small at first and then becomes large. Further, in the region where the HDR brightness signal Y HDR ≧Y HDR,ip =77.5924, the amount of change in the value of the SDR brightness signal Y SDR is large at first and then becomes small.

このような特性を有するトーンマッピング関数を用いることにより、HDR輝度信号YHDR<YHDR,ip=77.5924の領域である暗部の領域では線形関数が用いられ、階調が低下することはない。したがって、暗部において、ディテール感またはコントラスト感を強調することができる。 By using a tone mapping function with such characteristics, a linear function is used in the dark area where the HDR luminance signal Y HDR < Y HDR,ip = 77.5924, and the gradation does not decrease. . Therefore, the sense of detail or contrast can be emphasized in dark areas.

後述する図8及び図9に示すように、予め設定される暗部補正用ガンマ値γdarkの値に応じて、暗部の領域における線形関数の特性を変化させることができる。したがって、暗部補正用ガンマ値γdarkを変更することにより、暗部の階調表現を、ユーザの製作意図に合わせて調整することができる。 As shown in FIGS. 8 and 9, which will be described later, the characteristics of the linear function in the dark region can be changed depending on the preset gamma value γ dark for dark region correction. Therefore, by changing the gamma value γ dark for dark area correction, the gradation expression of dark areas can be adjusted in accordance with the user's production intention.

(パラメータの例)
トーンマッピング関数のパラメータの例について説明する。例えば、暗部補正用ガンマ値γdark=1とし、SDR変曲点YSDR,ipをSDRビデオ信号80%に対応する値とし、肌レベルの対応関係をHLGビデオ信号50%及びSDRビデオ信号67%とし、基準白レベルの拘束条件として、HDR基準白レベルYHDR,RefをSDRビデオ信号96%に対応させた場合を想定する。この場合、HDR変曲点YHDR,ip=77.5924、ゲイン値k1=0.7544、補正値k2=17.1209、補正値k3=0.7075、補正値k4=79.5822となる。
(Example of parameters)
An example of tone mapping function parameters will be explained. For example, the gamma value for dark area correction γ dark = 1, the SDR inflection point Y SDR,ip is set to a value corresponding to 80% of the SDR video signal, and the correspondence of the skin level is set to 50% of the HLG video signal and 67% of the SDR video signal. Assume that, as a constraint on the reference white level, the HDR reference white level Y HDR,Ref corresponds to 96% of the SDR video signal. In this case, HDR inflection point Y HDR,ip = 77.5924, gain value k 1 = 0.7544, correction value k 2 = 17.1209, correction value k 3 = 0.7075, correction value k 4 = 79. It becomes 5822.

また、暗部補正用ガンマ値γdark=1.1とした場合、HDR変曲点YHDR,ip=77.5924、ゲイン値k1=0.7544、補正値k2=15.8855、補正値k3=0.7533、補正値k4=80.7673となる。 Furthermore, when the gamma value for dark area correction γ dark = 1.1, the HDR inflection point Y HDR,ip = 77.5924, the gain value k 1 = 0.7544, the correction value k 2 = 15.8855, the correction value k 3 =0.7533, and correction value k 4 =80.7673.

このように、暗部補正用ガンマ値γdarkが調整された場合、HDR変曲点YHDR,ip及びゲイン値k1は変更されないが、補正値k2,k3,k4のみが変更される。 In this way, when the gamma value γ dark for dark area correction is adjusted, the HDR inflection point Y HDR,ip and the gain value k 1 are not changed, but only the correction values k 2 , k 3 , and k 4 are changed. .

(トーンマッピングカーブの例)
次に、トーンマッピングカーブの例について説明する。図8は、HDR輝度信号YHDRをSDR輝度信号YSDRに圧縮する際のディスプレイ輝度の特性を示す図である。具体的には、補正値k3の導出時に、HDR基準白レベルYHDR,Ref=203がSDR白レベルYSDR,WP=90(点α1)となる拘束条件を与えた場合の特性を示す。図8の基準白レベル点(YHDR,Ref,YSDR,WP)である点α1は、例えばHLGビデオ信号75%及びSDRビデオ信号96%(図5の点α2)に対応する。図9は、図8における暗部の特性を示す拡大図である。
(Example of tone mapping curve)
Next, an example of a tone mapping curve will be explained. FIG. 8 is a diagram showing display brightness characteristics when compressing the HDR brightness signal Y HDR into the SDR brightness signal Y SDR . Specifically, when deriving the correction value k 3 , the characteristics are shown when a constraint condition is given such that the HDR reference white level Y HDR,Ref =203 becomes the SDR white level Y SDR,WP =90 (point α1). Point α1, which is the reference white level point (Y HDR,Ref , Y SDR,WP ) in FIG. 8, corresponds to, for example, 75% of the HLG video signal and 96% of the SDR video signal (point α2 in FIG. 5). FIG. 9 is an enlarged view showing the characteristics of the dark area in FIG. 8.

図10は、HDR基準白レベルYHDR,Refの対応点を変化させた場合において、HDR輝度信号YHDRをSDR輝度信号YSDRに圧縮する際のディスプレイ輝度の特性を示す図である。具体的には、補正値k3の導出時に、HDR基準白レベルYHDR,Ref=1000がSDR白レベルYSDR,WP=123(点β1)となる拘束条件を与えた場合の特性を示す。図10の基準白レベル点(YHDR,Ref,YSDR,WP)である点β1は、例えばHLGビデオ信号100%及びSDRビデオ信号109%(図5の点β2)に対応する。これらの特性は、暗部補正用ガンマ値γdarkを1≦γdark≦1.5の範囲で調整したときのトーンマッピングカーブを示している。 FIG. 10 is a diagram showing display brightness characteristics when compressing the HDR brightness signal Y HDR into the SDR brightness signal Y SDR when the corresponding points of the HDR reference white level Y HDR,Ref are changed. Specifically, when deriving the correction value k 3 , the characteristics are shown when a constraint condition is given such that the HDR reference white level Y HDR,Ref =1000 becomes the SDR white level Y SDR,WP =123 (point β1). Point β1, which is the reference white level point (Y HDR,Ref , Y SDR,WP ) in FIG. 10, corresponds to, for example, 100% of the HLG video signal and 109% of the SDR video signal (point β2 in FIG. 5). These characteristics show a tone mapping curve when the dark part correction gamma value γ dark is adjusted within the range of 1≦γ dark ≦1.5.

図8~図10に示すように、暗部補正用ガンマ値γdarkを変更することにより、トーンマッピングカーブが変化し、暗部補正用ガンマ値γdarkの値に応じたトーンマッピング関数の特性を得ることができる。特に、図9に示す暗部の領域では、トーンマッピング関数として前記式(3)の下段の線形関数が用いられる。 As shown in FIGS. 8 to 10, by changing the gamma value γ dark for dark area correction, the tone mapping curve changes, and the characteristics of the tone mapping function according to the value of the gamma value γ dark for dark area correction can be obtained. Can be done. In particular, in the dark region shown in FIG. 9, the lower linear function of equation (3) is used as the tone mapping function.

従来のS字曲線の関数を用いた場合には、暗部の領域において、HDR輝度信号YHDRの変化に対するSDR輝度信号YSDRの変化が小さい。 When the conventional S-curve function is used, the change in the SDR luminance signal Y SDR with respect to the change in the HDR luminance signal Y HDR is small in the dark area.

これに対し、本発明の実施形態のトーンマッピング関数を用いた場合には、暗部の領域において、HDR輝度信号YHDRの変化に対するSDR輝度信号YSDRの変化が従来のS字曲線よりも大きい。図8~図10に示した暗部の領域において、暗部補正用ガンマ値γdark=1の場合の直線の特性に対し、1<γdark≦1.5の特性は、下方向(HDR輝度信号YHDRの軸方向)へ沈めた曲線になっている。このため、HDR輝度信号YHDRからSDR輝度信号YSDRへの変換の際には、HDR輝度信号YHDRの階調が残るようになっている。 On the other hand, when the tone mapping function of the embodiment of the present invention is used, the change in the SDR luminance signal Y SDR with respect to the change in the HDR luminance signal Y HDR is larger in the dark area than in the conventional S-shaped curve. In the dark area shown in FIGS. 8 to 10, in contrast to the straight line characteristic when the gamma value for dark area correction γ dark = 1, the characteristic when 1<γ dark ≦1.5 is downward (HDR luminance signal Y The curve is sunken in the direction of the HDR axis. Therefore, when converting the HDR luminance signal Y HDR to the SDR luminance signal Y SDR , the gradation of the HDR luminance signal Y HDR remains.

本発明の実施形態のトーンマッピング関数では、HDR輝度信号YHDRの変化に対するSDR輝度信号YSDRの変化の程度を、暗部補正用ガンマ値γdarkの値に応じて設定することができる。 In the tone mapping function of the embodiment of the present invention, the degree of change in the SDR luminance signal Y SDR with respect to the change in the HDR luminance signal Y HDR can be set according to the value of the gamma value γ dark for dark area correction.

したがって、暗部において、ディテール感またはコントラスト感を強調することができ、暗部補正用ガンマ値γdarkを変更することにより、暗部の階調表現を、ユーザの製作意図に合わせて調整することができる。 Therefore, the sense of detail or contrast can be emphasized in dark areas, and by changing the gamma value γ dark for dark area correction, the gradation expression of dark areas can be adjusted according to the user's production intention.

(三刺激値及び色度/RGB変換部12)
次に、図1に示した三刺激値及び色度/RGB変換部12について詳細に説明する。前述のとおり、三刺激値及び色度/RGB変換部12は、圧縮処理部11により求めたSDR輝度信号YSDR及びRGB/三刺激値及び色度変換部10により変換された色度座標x,yをSDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRに変換し、SDRリニアRGB信号ESDRを求める。
(Tristimulus values and chromaticity/RGB conversion unit 12)
Next, the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 12 shown in FIG. 1 will be described in detail. As described above, the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 12 converts the SDR luminance signal Y SDR and the RGB/tristimulus value obtained by the compression processing unit 11 and the chromaticity coordinate x, converted by the chromaticity conversion unit 10, y is converted into SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , and Z SDR to obtain an SDR linear RGB signal E SDR .

図4は、三刺激値及び色度/RGB変換部12の構成を示すブロック図である。この三刺激値及び色度/RGB変換部12は、色度/三刺激値変換部22及び三刺激値/RGB変換部23を備えている。 FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 12. The tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 12 includes a chromaticity/tristimulus value conversion unit 22 and a tristimulus value/RGB conversion unit 23.

色度/三刺激値変換部22は、圧縮処理部11からSDR輝度信号YSDRを入力すると共に、RGB/三刺激値及び色度変換部10から色度座標x,yを入力する。そして、色度/三刺激値変換部22は、以下の式にて、SDR輝度信号YSDR及び色度座標x,yから、SDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRのうちの2つの刺激値XSDR,ZSDRを求める。

Figure 0007390849000012
The chromaticity/tristimulus value conversion section 22 receives the SDR luminance signal Y SDR from the compression processing section 11 and receives the RGB/tristimulus values and chromaticity coordinates x, y from the chromaticity conversion section 10 . Then, the chromaticity/tristimulus value conversion unit 22 converts two of the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , and Z SDR from the SDR luminance signal Y SDR and the chromaticity coordinates x, y using the following formula. Find the stimulus values X SDR and Z SDR .
Figure 0007390849000012

色度/三刺激値変換部22は、SDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRを三刺激値/RGB変換部23に出力する。 The chromaticity/tristimulus value converter 22 outputs the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , and Z SDR to the tristimulus value/RGB converter 23 .

三刺激値/RGB変換部23は、色度/三刺激値変換部22からSDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRを入力する。そして、三刺激値/RGB変換部23は、以下の式にて、SDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRからSDRリニアRGB信号ESDR={RSDR,GSDR,BSDR}を求める。三刺激値/RGB変換部23は、SDRリニアRGB信号ESDR={RSDR,GSDR,BSDR}を出力する。

Figure 0007390849000013
The tristimulus value/RGB converter 23 inputs the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , and Z SDR from the chromaticity/tristimulus value converter 22 . Then, the tristimulus value/RGB conversion unit 23 calculates the SDR linear RGB signal E SDR = {R SDR , G SDR , B SDR } from the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , Z SDR using the following formula. . The tristimulus value/RGB conversion unit 23 outputs an SDR linear RGB signal E SDR ={R SDR , G SDR , B SDR }.
Figure 0007390849000013

ここで、三刺激値/RGB変換部23は、SDRリニアRGB信号ESDR<0となる信号(RSDR,GSDR,BSDR)があった場合、当該信号を0に設定して出力する。 Here, if there is a signal (R SDR , G SDR , B SDR ) in which the SDR linear RGB signal E SDR <0, the tristimulus value/RGB conversion unit 23 sets the signal to 0 and outputs it.

以上のように、本発明の実施形態の映像信号変換装置1によれば、RGB/三刺激値及び色度変換部10は、HDRリニアRGB信号EHDRをHDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRに変換し、HDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRを色度座標x,yに変換する。 As described above, according to the video signal conversion device 1 of the embodiment of the present invention, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 converts the HDR linear RGB signal E HDR into the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , The HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR are converted to chromaticity coordinates x, y.

圧縮処理部11は、人物の肌レベル、基準白レベル及びハイライトの色再現を考慮するパラメータに加え、暗部の階調を補正するための暗部補正用ガンマ値γdarkで定義したトーンマッピング関数を用いて、HDR輝度信号YHDRのダイナミックレンジを圧縮し、SDR輝度信号YSDRを求める。このトーンマッピング関数は、線形関数と対数関数との組み合わせにより構成される。 In addition to parameters that take into account the skin level of a person, the standard white level, and the color reproduction of highlights, the compression processing unit 11 uses a tone mapping function defined by a gamma value γ dark for correcting dark areas to correct the gradation of dark areas. is used to compress the dynamic range of the HDR luminance signal Y HDR and obtain the SDR luminance signal Y SDR . This tone mapping function is composed of a combination of a linear function and a logarithmic function.

三刺激値及び色度/RGB変換部12は、SDR輝度信号YSDR及び色度座標x,yをSDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRに変換し、SDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRをSDRリニアRGB信号ESDRに変換する。 The tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 12 converts the SDR luminance signal Y SDR and chromaticity coordinates x, y into SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , Z SDR , and converts the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , Z Convert SDR to SDR linear RGB signal E SDR .

これにより、暗部補正用ガンマ値γdarkを変更することで、トーンマッピングカーブの形状を変更することができ、暗部から中間調にかけての階調補正が可能となる。そして、一般的に用いられるS字曲線の特性を有する関数を用いてHDR輝度信号YHDRのダイナミックレンジを圧縮することができる。したがって、人物の肌の信号レベルが低くならず、白レベルが変化せず、ハイライトの白飛びが抑制されると共に、さらに暗部の階調を制作意図に応じて補正することが可能となる。 Thereby, by changing the gamma value γ dark for dark area correction, the shape of the tone mapping curve can be changed, and gradation correction from dark areas to intermediate tones can be performed. Then, the dynamic range of the HDR luminance signal Y HDR can be compressed using a commonly used function having S-curve characteristics. Therefore, the signal level of a person's skin does not decrease, the white level does not change, and blown-out highlights are suppressed, and it is also possible to correct the gradation of dark areas according to the production intention.

また、HLG映像及びSDR映像の一体化番組制作において、HLG映像の番組制作を行い、映像信号変換装置1を介すことで、SDR映像で番組制作したような肌レベルであり、基準白レベルが考慮され、そしてハイライトの白飛びも抑制されたSDR映像を生成することができる。 In addition, in the production of a program that integrates HLG video and SDR video, by producing a program using HLG video and passing it through the video signal conversion device 1, the skin level is as if the program was produced using SDR video, and the reference white level is It is possible to generate an SDR image in which blown-out highlights are also suppressed.

また、例えば基準白レベルが考慮されたPQ信号からSDR映像への変換が可能となり、ハイライトの色再現を制作意図に応じて補正することが可能となり、暗部の階調を制作意図に応じて補正することが可能となる。そして、今後普及が見込まれる一体化制作システムに映像信号変換装置1に導入することができ、さらに、外付けチューナーまたは受信機に映像信号変換装置1を搭載することができる。 In addition, for example, it is possible to convert a PQ signal that takes into account the standard white level into SDR video, and it is now possible to correct the color reproduction of highlights according to the production intention, and to adjust the gradation of dark areas according to the production intention. It becomes possible to make corrections. The video signal conversion device 1 can be introduced into an integrated production system that is expected to become popular in the future, and furthermore, the video signal conversion device 1 can be installed in an external tuner or receiver.

〔逆変換を行う映像信号変換装置〕
次に、図1に示した映像信号変換装置1の処理に対して逆変換を行う装置、すなわち、SDR輝度信号YSDRをHDR輝度信号YHDRに拡張する映像信号変換装置について説明する。
[Video signal conversion device that performs inverse conversion]
Next, a description will be given of a device that performs inverse conversion to the processing of the video signal conversion device 1 shown in FIG. 1, that is, a video signal conversion device that expands the SDR luminance signal Y SDR to the HDR luminance signal Y HDR .

図11は、本発明の実施形態による逆変換を行う映像信号変換装置の構成を示すブロック図であり、図12は、映像信号変換装置の逆変換の処理を示すフローチャートである。 FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a video signal conversion device that performs inverse conversion according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a flowchart showing the inverse conversion process of the video signal conversion device.

この映像信号変換装置2は、SDRリニアRGB信号ESDRをHDRリニアRGB信号EHDRに変換する装置である。映像信号変換装置2は、RGB/三刺激値及び色度変換部30、拡張処理部31、及び、三刺激値及び色度/RGB変換部32を備えている。 This video signal conversion device 2 is a device that converts an SDR linear RGB signal E SDR into an HDR linear RGB signal E HDR . The video signal conversion device 2 includes an RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 30, an extension processing section 31, and a tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 32.

RGB/三刺激値及び色度変換部30は、SDRリニアRGB信号ESDRを入力する(ステップS1201)。そして、RGB/三刺激値及び色度変換部30は、SDRリニアRGB信号ESDRをSDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRに変換する(ステップS1202)。 The RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 30 receives the SDR linear RGB signal E SDR (step S1201). Then, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 30 converts the SDR linear RGB signal E SDR into SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , and Z SDR (step S1202).

RGB/三刺激値及び色度変換部30は、SDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRを色度座標x,yに変換する(ステップS1203)。そして、RGB/三刺激値及び色度変換部30は、SDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRのうちのSDR輝度信号YSDRを拡張処理部31に出力する。また、RGB/三刺激値及び色度変換部30は、色度座標x,yを三刺激値及び色度/RGB変換部32に出力する。すなわち、RGB/三刺激値及び色度変換部30は、図1に示した三刺激値及び色度/RGB変換部12の逆の処理を行う。 The RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 30 converts the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , and Z SDR into chromaticity coordinates x, y (step S1203). Then, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 30 outputs the SDR luminance signal Y SDR of the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , and Z SDR to the expansion processing section 31 . Further, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 30 outputs the chromaticity coordinates x, y to the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 32 . That is, the RGB/tristimulus value and chromaticity converter 30 performs the reverse process of the tristimulus value and chromaticity/RGB converter 12 shown in FIG.

RGB/三刺激値及び色度変換部30の内部構成は、図3に示したRGB/三刺激値及び色度変換部10の構成において、HDRリニアRGB信号EHDRをSDRリニアRGB信号ESDRに置き換え、HDR輝度信号YHDRをSDR輝度信号YSDRに置き換え、HDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRをSDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRに置き換えたものと同様であるため、説明を省略する。 The internal configuration of the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 30 is the same as that of the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10 shown in FIG. This is the same as replacing the HDR luminance signal Y HDR with the SDR luminance signal Y SDR , and replacing the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , Z HDR with the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , Z SDR . , the explanation is omitted.

拡張処理部31は、RGB/三刺激値及び色度変換部30からSDR輝度信号YSDRを入力する。そして、拡張処理部31は、所定の暗部補正用ガンマ値γdark等のパラメータで定義されたトーンマッピング関数を用いて、SDR輝度信号YSDRのダイナミックレンジを拡張し、HDR輝度信号YHDRを求める(ステップS1204)。拡張処理部31は、HDR輝度信号YHDRを三刺激値及び色度/RGB変換部32に出力する。すなわち、拡張処理部31は、図1に示した圧縮処理部11の逆の処理を行う。 The expansion processing section 31 receives the SDR luminance signal Y SDR from the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 30 . Then, the expansion processing unit 31 expands the dynamic range of the SDR brightness signal Y SDR using a tone mapping function defined by parameters such as a predetermined gamma value γ dark for dark area correction, and obtains the HDR brightness signal Y HDR. (Step S1204). The extension processing section 31 outputs the HDR luminance signal Y HDR to the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 32 . That is, the expansion processing section 31 performs the reverse processing of the compression processing section 11 shown in FIG.

ここで、図1に示した圧縮処理部11と同様に、所定の暗部補正用ガンマ値γdark等のパラメータは、ユーザにより予め設定されるようにしてもよい。また、ゲイン値k1等がユーザにより予め設定され、補正値k2等が演算にて算出されるようにしてもよい。 Here, similarly to the compression processing unit 11 shown in FIG. 1, parameters such as the predetermined dark part correction gamma value γ dark may be set in advance by the user. Further, the gain value k 1 etc. may be set in advance by the user, and the correction value k 2 etc. may be calculated by calculation.

このトーンマッピング関数は、図1に示した圧縮処理部11が用いるトーンマッピング関数の逆関数であり、線形関数と指数関数との組み合わせにより構成される。この線形関数は、直線の特性を有する関数に加え、暗部階調のディテール感及びコントラスト感を補正するため冪関数を含む。 This tone mapping function is an inverse function of the tone mapping function used by the compression processing unit 11 shown in FIG. 1, and is composed of a combination of a linear function and an exponential function. In addition to a function having straight line characteristics, this linear function includes a power function for correcting the sense of detail and contrast of dark gradations.

拡張処理部31は、以下の式にて、SDR輝度信号YSDRのダイナミックレンジを拡張し、HDR輝度信号YHDRを求める。以下の式(14)における上段に示した関数が線形関数(予め設定された暗部補正用ガンマ値γdarkの逆数を冪指数とする冪関数)であり、下段に示した関数が指数関数である。

Figure 0007390849000014
The expansion processing unit 31 expands the dynamic range of the SDR brightness signal Y SDR and obtains the HDR brightness signal Y HDR using the following equation. In equation (14) below, the function shown in the upper row is a linear function (a power function whose exponent is the reciprocal of the preset dark area correction gamma value γ dark ), and the function shown in the lower row is an exponential function. .
Figure 0007390849000014

ここで、ゲイン値k1、補正値k2,k3,k4、暗部補正用ガンマ値γdark、SDR変曲点YSDR,ip及びHDR変曲点YHDR,ipは、前記式(14)に示すトーンマッピング関数のパラメータであり、前記式(3)にて説明したとおりである。 Here, the gain value k 1 , the correction values k 2 , k 3 , k 4 , the gamma value γ dark for dark area correction, the SDR inflection point Y SDR,ip and the HDR inflection point Y HDR,ip are expressed by the above formula (14 ) is the parameter of the tone mapping function shown in (3), and is as explained in equation (3) above.

前記式(14)のトーンマッピング関数は、SDR輝度信号YSDRからHDR輝度信号YHDRを求める式であり、前述の図7~図10の横軸と縦軸を入れ替えた特性、すなわちSDR輝度信号YSDRの値の増加に対してHDR輝度信号YHDRの値が増加するS字曲線の逆の特性を有する。より詳細には、このトーンマッピング関数は、SDR輝度信号YSDRの値が0から上限値へ増加するに伴い、HDR輝度信号YHDRの値の変化量が、最初は大きく、その後小さくなり、そして大きくなるようなS字曲線の逆の特性を有する。 The tone mapping function of formula (14) is a formula for calculating the HDR luminance signal Y HDR from the SDR luminance signal Y SDR , and has the characteristics with the horizontal and vertical axes of FIGS. It has a characteristic opposite to an S-shaped curve in which the value of the HDR luminance signal Y HDR increases as the value of Y SDR increases. More specifically, this tone mapping function is such that as the value of the SDR brightness signal Y SDR increases from 0 to the upper limit value, the amount of change in the value of the HDR brightness signal Y HDR is initially large, then becomes small, and It has the opposite characteristics of an S-shaped curve, such that it becomes larger.

具体的には、このトーンマッピング関数は、HDR映像の肌レベルに対応するSDR映像の肌レベルの特性を有し、HDR映像の基準白レベルに対応するSDR映像の白レベルの特性を有し、SDRビデオ信号の値が、HDRビデオ信号の上限値に対応するSDRビデオ信号の上限値まで増加する特性を有する。ここで、SDRビデオ信号は、SDRリニアRGB信号ESDRに対応する信号であり、HDRビデオ信号は、HDRリニアRGB信号EHDRに対応する信号である。さらに、このトーンマッピング関数は、前記式(14)の上段の式の領域(YSDR<YSDR,ip)の暗部の階調を調整可能な暗部補正用ガンマ値γdarkである予め設定されたパラメータに応じて、その領域の特性が異なるように設定される関数である。 Specifically, this tone mapping function has characteristics of the skin level of the SDR image corresponding to the skin level of the HDR image, has characteristics of the white level of the SDR image corresponding to the reference white level of the HDR image, The value of the SDR video signal has a characteristic of increasing to the upper limit value of the SDR video signal corresponding to the upper limit value of the HDR video signal. Here, the SDR video signal is a signal corresponding to the SDR linear RGB signal E SDR , and the HDR video signal is a signal corresponding to the HDR linear RGB signal E HDR . Furthermore, this tone mapping function has a preset gamma value γdark for dark area correction that can adjust the gradation of the dark area in the region (Y SDR < Y SDR,ip ) of the upper equation of equation (14). This is a function that is set so that the characteristics of the area differ depending on the parameters.

三刺激値及び色度/RGB変換部32は、拡張処理部31からHDR輝度信号YHDRを入力すると共に、RGB/三刺激値及び色度変換部30から色度座標x,yを入力する。そして、三刺激値及び色度/RGB変換部32は、HDR輝度信号YHDR及び色度座標x,yをHDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRに変換する(ステップS1205)。 The tristimulus value and chromaticity/RGB conversion section 32 receives the HDR luminance signal Y HDR from the expansion processing section 31 and receives the chromaticity coordinates x, y from the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion section 30 . Then, the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 32 converts the HDR luminance signal Y HDR and chromaticity coordinates x, y into HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR (step S1205).

三刺激値及び色度/RGB変換部32は、HDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRをHDRリニアRGB信号EHDRに変換し(ステップS1206)、HDRリニアRGB信号EHDRを出力する(ステップS1207)。すなわち、三刺激値及び色度/RGB変換部32は、図1に示したRGB/三刺激値及び色度変換部10の逆の処理を行う。 The tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 32 converts the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , and Z HDR into an HDR linear RGB signal E HDR (step S1206), and outputs the HDR linear RGB signal E HDR ( Step S1207). That is, the tristimulus value and chromaticity/RGB converter 32 performs the reverse process of the RGB/tristimulus value and chromaticity converter 10 shown in FIG.

三刺激値及び色度/RGB変換部32の内部構成は、図4に示した三刺激値及び色度/RGB変換部12の構成において、SDR輝度信号YSDRをHDR輝度信号YHDRに置き換え、SDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRをHDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRに置き換え、SDRリニアRGB信号ESDRをHDRリニアRGB信号EHDRに置き換えたものと同様であるため、説明を省略する。 The internal configuration of the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 32 is the same as that of the tristimulus value and chromaticity /RGB conversion unit 12 shown in FIG. This is because it is the same as replacing the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , Z SDR with the HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , Z HDR and replacing the SDR linear RGB signal E SDR with the HDR linear RGB signal E HDR . , the explanation is omitted.

以上のように、本発明の実施形態の映像信号変換装置2によれば、RGB/三刺激値及び色度変換部30は、SDRリニアRGB信号ESDRをSDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRに変換し、SDR三刺激値XSDR,YSDR,ZSDRを色度座標x,yに変換する。 As described above, according to the video signal conversion device 2 of the embodiment of the present invention, the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 30 converts the SDR linear RGB signal E SDR into the SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , The SDR tristimulus values X SDR , Y SDR , and Z SDR are converted into chromaticity coordinates x, y.

拡張処理部31は、所定の暗部補正用ガンマ値γdark等のパラメータで定義されたトーンマッピング関数を用いて、SDR輝度信号YSDRのダイナミックレンジを拡張し、HDR輝度信号YHDRを求める。このトーンマッピング関数は、線形関数と指数関数との組み合わせにより構成される。 The expansion processing unit 31 expands the dynamic range of the SDR brightness signal Y SDR using a tone mapping function defined by parameters such as a predetermined gamma value γ dark for dark area correction, and obtains the HDR brightness signal Y HDR . This tone mapping function is composed of a combination of a linear function and an exponential function.

三刺激値及び色度/RGB変換部32は、HDR輝度信号YHDR及び色度座標x,yをHDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRに変換し、HDR三刺激値XHDR,YHDR,ZHDRをHDRリニアRGB信号EHDRに変換する。 The tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 32 converts the HDR luminance signal Y HDR and chromaticity coordinates x, y into HDR tristimulus values X HDR , Y HDR , Z HDR , HDR , Z Convert HDR to HDR linear RGB signal E HDR .

これにより、暗部補正用ガンマ値γdarkを変更することで、トーンマッピングカーブの形状を変更することができ、暗部から中間調にかけての階調補正が可能となる。そして、一般的に用いられるS字曲線の逆の特性を有する関数を用いてSDR輝度信号YSDRのダイナミックレンジを拡張することができる。したがって、人物の肌の信号レベルが低くならず、白レベルが変化せず、ハイライトの白飛びが抑制されると共に、さらに暗部の階調を制作意図に応じて補正することが可能となる。 Thereby, by changing the gamma value γ dark for dark area correction, the shape of the tone mapping curve can be changed, and gradation correction from dark areas to intermediate tones can be performed. Then, the dynamic range of the SDR luminance signal Y SDR can be expanded using a function having characteristics opposite to the commonly used S-curve. Therefore, the signal level of a person's skin does not decrease, the white level does not change, and blown-out highlights are suppressed, and it is also possible to correct the gradation of dark areas according to the production intention.

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。 Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways without departing from the technical concept thereof.

尚、本発明の実施形態による映像信号変換装置1,2のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。映像信号変換装置1,2は、CPU、RAM等の揮発性の記憶媒体、ROM等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。 Note that a normal computer can be used as the hardware configuration of the video signal conversion devices 1 and 2 according to the embodiments of the present invention. The video signal conversion devices 1 and 2 are configured by a computer including a CPU, a volatile storage medium such as a RAM, a nonvolatile storage medium such as a ROM, an interface, and the like.

映像信号変換装置1に備えたRGB/三刺激値及び色度変換部10、圧縮処理部11、及び、三刺激値及び色度/RGB変換部12の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをCPUに実行させることによりそれぞれ実現される。 Each function of the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 10, the compression processing unit 11, and the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 12 provided in the video signal conversion device 1 is implemented by a program that describes these functions. Each of these is realized by causing the CPU to execute the following.

また、映像信号変換装置2に備えたRGB/三刺激値及び色度変換部30、拡張処理部31、及び、三刺激値及び色度/RGB変換部32の各機能も、これらの機能を記述したプログラムをCPUに実行させることによりそれぞれ実現される。 In addition, the functions of the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 30, the expansion processing unit 31, and the tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 32 provided in the video signal conversion device 2 are also described. Each of these is realized by having the CPU execute the program.

これらのプログラムは、前記記憶媒体に格納されており、CPUに読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク(フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク等)、光ディスク(CD-ROM、DVD等)、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもでき、ネットワークを介して送受信することもできる。 These programs are stored in the storage medium, and are read and executed by the CPU. Additionally, these programs can be stored and distributed in storage media such as magnetic disks (floppy (registered trademark) disks, hard disks, etc.), optical disks (CD-ROMs, DVDs, etc.), semiconductor memories, etc., and can be distributed via networks. You can also send and receive messages.

本発明の映像信号変換装置及びプログラムは、例えばHDR映像及びSDR映像を同時に制作する一体化制作において、ダイナミックレンジを変換する技術として有用である。また、本発明の映像信号変換装置及びプログラムは、受信機に搭載することができる。 The video signal conversion device and program of the present invention are useful as a technique for converting dynamic range, for example, in integrated production in which HDR video and SDR video are simultaneously produced. Further, the video signal conversion device and program of the present invention can be installed in a receiver.

1 映像信号変換装置
2 映像信号変換装置
10 RGB/三刺激値及び色度変換部
11 圧縮処理部
12 三刺激値及び色度/RGB変換部
20 RGB/三刺激値変換部
21 三刺激値/色度変換部
22 色度/三刺激値変換部
23 三刺激値/RGB変換部
24 演算部
25 演算部
26 演算部
27 演算部
30 RGB/三刺激値及び色度変換部
31 拡張処理部
32 三刺激値及び色度/RGB変換部
HDR HDRリニアRGB信号
SDR SDRリニアRGB信号
HDR,YHDR,ZHDR HDR三刺激値
SDR,YSDR,ZSDR SDR三刺激値
x,y 色度座標
HDR HDR輝度信号
SDR SDR輝度信号
1 ゲイン値
2 補正値
3 補正値
4 補正値
γdark 暗部補正用ガンマ値
SDR,ip SDR変曲点
HDR,ip HDR変曲点
HDR,Ref HDR基準白レベル
SDR,WP SDR白レベル
Vhskin HLGビデオ信号の肌レベル
Vsskin SDRビデオ信号の肌レベル
1 Video signal conversion device 2 Video signal conversion device 10 RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit 11 Compression processing unit 12 Tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit 20 RGB/tristimulus value conversion unit 21 Tristimulus value/color Degree converter 22 Chromaticity/tristimulus value converter 23 Tristimulus value/RGB converter 24 Calculator 25 Calculator 26 Calculator 27 Calculator 30 RGB/tristimulus value and chromaticity converter 31 Extension processing unit 32 Tristimulus Value and chromaticity /RGB conversion section E HDR HDR linear RGB signal E SDR SDR linear RGB signal X HDR , Y HDR , Z HDR HDR tristimulus value Y HDR HDR luminance signal Y SDR SDR luminance signal k 1 Gain value k 2 Correction value k 3 Correction value k 4 Correction value γ dark Gamma value for dark area correction Y SDR,ip SDR inflection point Y HDR,ip HDR inflection point Y HDR,Ref HDR reference white level Y SDR,WP SDR white level Vh skin Skin level of HLG video signal Vs skin Skin level of SDR video signal

Claims (6)

HDR(High Dynamic Range:ハイダイナミックレンジ)映像をSDR(Standard Dynamic Range:スタンダードダイナミックレンジ)映像に変換する映像信号変換装置において、
前記HDR映像のリニアRGB信号を三刺激値に変換し、当該三刺激値を色度座標に変換し、当該三刺激値のうちの輝度信号をHDR輝度信号として出力すると共に、前記色度座標を出力するRGB/三刺激値及び色度変換部と、
所定のトーンマッピング関数を用いて、前記RGB/三刺激値及び色度変換部により出力された前記HDR輝度信号のダイナミックレンジを圧縮し、前記SDR映像の輝度信号をSDR輝度信号として求める圧縮処理部と、
前記圧縮処理部により求めた前記SDR輝度信号、及び前記RGB/三刺激値及び色度変換部により出力された前記色度座標を、三刺激値に変換し、当該三刺激値を前記SDR映像のリニアRGB信号に変換する三刺激値及び色度/RGB変換部と、を備え、
前記圧縮処理部は、
前記HDR輝度信号の値の増加に対して前記SDR輝度信号の値が増加する特性を有する前記トーンマッピング関数であって、前記HDR映像の肌レベルに対応する前記SDR映像の肌レベルの特性、前記HDR映像の基準白レベルに対応する前記SDR映像の白レベルの特性、及び前記SDR映像のリニアRGB信号に対応するSDRビデオ信号の値が、前記HDR映像のリニアRGB信号に対応するHDRビデオ信号の上限値に対する前記SDRビデオ信号の上限値まで増加する特性を有し、さらに、前記SDR輝度信号の所定領域の暗部の階調を調整可能な暗部補正用ガンマ値に応じて前記暗部の特性が異なる前記トーンマッピング関数を用いて、前記HDR輝度信号のダイナミックレンジを圧縮して前記SDR輝度信号を求める、ことを特徴とする映像信号変換装置。
In a video signal conversion device that converts HDR (High Dynamic Range) video to SDR (Standard Dynamic Range) video,
Converting the linear RGB signal of the HDR video into tristimulus values, converting the tristimulus values into chromaticity coordinates, outputting a luminance signal of the tristimulus values as an HDR luminance signal, and converting the chromaticity coordinates into an RGB/tristimulus value and chromaticity converter to output;
A compression processing unit that uses a predetermined tone mapping function to compress the dynamic range of the HDR luminance signal output by the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit, and obtains the luminance signal of the SDR video as an SDR luminance signal. and,
The SDR luminance signal obtained by the compression processing unit and the RGB/tristimulus values and the chromaticity coordinates output by the chromaticity conversion unit are converted into tristimulus values, and the tristimulus values are converted into tristimulus values of the SDR video. A tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit that converts into a linear RGB signal,
The compression processing section includes:
The tone mapping function has a characteristic that the value of the SDR luminance signal increases with respect to an increase in the value of the HDR luminance signal, the characteristic of the skin level of the SDR image corresponding to the skin level of the HDR image, The characteristics of the white level of the SDR video corresponding to the reference white level of the HDR video and the value of the SDR video signal corresponding to the linear RGB signal of the SDR video are the same as those of the HDR video signal corresponding to the linear RGB signal of the HDR video. The SDR video signal has a characteristic of increasing up to an upper limit value with respect to an upper limit value, and further, the characteristics of the dark area vary depending on a dark area correction gamma value that can adjust the gradation of the dark area in a predetermined area of the SDR luminance signal. A video signal conversion device characterized in that the SDR luminance signal is obtained by compressing the dynamic range of the HDR luminance signal using the tone mapping function.
請求項1に記載の映像信号変換装置において、
前記圧縮処理部は、
前記トーンマッピング関数として、前記HDR輝度信号における所定の変曲点よりも小さい領域では、前記暗部補正用ガンマ値を冪指数とする冪関数を用い、前記HDR輝度信号における前記所定の変曲点以上の領域では対数関数を用いて、前記HDR輝度信号のダイナミックレンジを圧縮して前記SDR輝度信号として求める、ことを特徴とする映像信号変換装置。
The video signal conversion device according to claim 1,
The compression processing section includes:
As the tone mapping function, a power function whose exponent is the gamma value for dark area correction is used in a region smaller than a predetermined inflection point in the HDR luminance signal, and a power function whose exponent is the gamma value for dark part correction is used in an area smaller than a predetermined inflection point in the HDR luminance signal. A video signal conversion device characterized in that in the region, a logarithmic function is used to compress the dynamic range of the HDR luminance signal and obtain the SDR luminance signal.
SDR(Standard Dynamic Range:スタンダードダイナミックレンジ)映像をHDR(High Dynamic Range:ハイダイナミックレンジ)映像に変換する映像信号変換装置において、
前記SDR映像のリニアRGB信号を三刺激値に変換し、当該三刺激値を色度座標に変換し、当該三刺激値のうちの輝度信号をSDR輝度信号として出力すると共に、前記色度座標を出力するRGB/三刺激値及び色度変換部と、
所定のトーンマッピング関数を用いて、前記RGB/三刺激値及び色度変換部により出力された前記SDR輝度信号のダイナミックレンジを拡張し、前記HDR映像の輝度信号をHDR輝度信号として求める拡張処理部と、
前記拡張処理部により求めた前記HDR輝度信号、及び前記RGB/三刺激値及び色度変換部により出力された前記色度座標を、三刺激値に変換し、当該三刺激値を前記HDR映像のリニアRGB信号に変換する三刺激値及び色度/RGB変換部と、を備え、
前記拡張処理部は、
前記SDR輝度信号の値の増加に対して前記HDR輝度信号の値が増加する特性を有する前記トーンマッピング関数であって、前記HDR映像の肌レベルに対応する前記SDR映像の肌レベルの特性、前記HDR映像の基準白レベルに対応する前記SDR映像の白レベルの特性、及び前記SDR映像のリニアRGB信号に対応するSDRビデオ信号の値が、前記HDR映像のリニアRGB信号に対応するHDRビデオ信号の上限値に対する前記SDRビデオ信号の上限値まで増加する特性を有し、さらに、前記SDR輝度信号の所定領域の暗部の階調を調整可能な暗部補正用ガンマ値に応じて前記暗部の特性が異なる前記トーンマッピング関数を用いて、前記SDR輝度信号のダイナミックレンジを拡張して前記HDR輝度信号を求める、ことを特徴とする映像信号変換装置。
In a video signal conversion device that converts SDR (Standard Dynamic Range) video to HDR (High Dynamic Range) video,
Converting the linear RGB signal of the SDR video into tristimulus values, converting the tristimulus values into chromaticity coordinates, outputting a luminance signal of the tristimulus values as an SDR luminance signal, and converting the chromaticity coordinates into an RGB/tristimulus value and chromaticity converter to output;
an extension processing unit that uses a predetermined tone mapping function to expand the dynamic range of the SDR luminance signal output by the RGB/tristimulus value and chromaticity conversion unit, and obtains the luminance signal of the HDR video as an HDR luminance signal; and,
The HDR luminance signal obtained by the expansion processing unit and the RGB/tristimulus values and the chromaticity coordinates output by the chromaticity conversion unit are converted into tristimulus values, and the tristimulus values are converted into tristimulus values of the HDR video. A tristimulus value and chromaticity/RGB conversion unit that converts into a linear RGB signal,
The expansion processing unit includes:
The tone mapping function has a characteristic that the value of the HDR luminance signal increases with respect to an increase in the value of the SDR luminance signal, the characteristic of the skin level of the SDR image corresponding to the skin level of the HDR image, The characteristics of the white level of the SDR video corresponding to the reference white level of the HDR video and the value of the SDR video signal corresponding to the linear RGB signal of the SDR video are the same as those of the HDR video signal corresponding to the linear RGB signal of the HDR video. The SDR video signal has a characteristic of increasing up to an upper limit value with respect to an upper limit value, and further, the characteristics of the dark area vary depending on a dark area correction gamma value that can adjust the gradation of the dark area in a predetermined area of the SDR luminance signal. A video signal conversion device characterized in that the HDR luminance signal is obtained by expanding the dynamic range of the SDR luminance signal using the tone mapping function.
請求項3に記載の映像信号変換装置において、
前記拡張処理部は、
前記トーンマッピング関数として、前記SDR輝度信号における所定の変曲点よりも小さい領域では、前記暗部補正用ガンマ値の逆数を冪指数とする冪関数を用い、前記SDR輝度信号における前記所定の変曲点以上の領域では指数関数を用いて、前記SDR輝度信号のダイナミックレンジを拡張して前記HDR輝度信号として求める、ことを特徴とする映像信号変換装置。
The video signal conversion device according to claim 3,
The expansion processing unit includes:
As the tone mapping function, in a region smaller than a predetermined inflection point in the SDR luminance signal, a power function whose exponent is the reciprocal of the gamma value for dark area correction is used, and the predetermined inflection point in the SDR luminance signal is A video signal conversion device characterized in that in a region of points or more, an exponential function is used to expand the dynamic range of the SDR luminance signal and obtain the HDR luminance signal.
コンピュータを、請求項1または2に記載の映像信号変換装置として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as the video signal conversion device according to claim 1 or 2. コンピュータを、請求項3または4に記載の映像信号変換装置として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as the video signal conversion device according to claim 3 or 4.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016197854A (en) 2016-03-04 2016-11-24 ソニー株式会社 Signal processing device, signal processing method, and camera system
JP2017092920A (en) 2015-11-17 2017-05-25 株式会社朋栄 Optimum gamut mapping processing method
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017092920A (en) 2015-11-17 2017-05-25 株式会社朋栄 Optimum gamut mapping processing method
JP2016197854A (en) 2016-03-04 2016-11-24 ソニー株式会社 Signal processing device, signal processing method, and camera system
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