WO2016013125A1 - 映像変換方法、映像変換装置、映像変換用コンピュータプログラム、映像表示システム - Google Patents

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gradation
display
jnd
luminance
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雄矢 吉田
昭憲 林
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Eizo株式会社
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    • G09G2360/145—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen

Definitions

  • the present invention relates to a video conversion method, a video conversion device, and a video conversion device for converting the video so that the appearance of the video is visually close when the video obtained from the same video data is displayed on the display device with different display brightness.
  • the present invention relates to a video conversion computer program and a video display system.
  • video includes both moving images and still images.
  • a display device is installed outdoors and advertisements are displayed on the display device.
  • Display devices used for such purposes are generally displayed with high display brightness so that high visibility can be obtained even outdoors.
  • an image to be displayed on such a display device is generally produced using a display device that is installed indoors and has low display luminance.
  • a display device used for video production is referred to as a “production display device”
  • a display device that displays a video produced by the production display device with high display luminance is referred to as a “screening display device”.
  • the producer When the video produced using the production display device is displayed on the display device for presentation, the producer intended it despite using the same video data and matching the gamma of the two display devices.
  • the “look” of the street is not reproduced. For example, an image of a calm atmosphere that is totally black as shown in FIG. 1A is displayed as a bright image as shown in FIG. 1B. It turned out that it might be done.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and when the video obtained from the same video data is displayed on the display device with different display luminances, the video is viewed so as to be visually close.
  • An image conversion method capable of converting an image is provided.
  • a video conversion method for converting the video so that the appearance of the video is visually close when the video obtained from the same video data is displayed on the display device with different display brightness.
  • the JND corresponding value difference between adjacent gradations at the second display luminance is made closer to the JND corresponding value difference between adjacent gradations at the first display luminance.
  • a video conversion method comprising a step of converting the video by setting a gradation characteristic when the video is displayed at the second display luminance.
  • the present inventor has examined the cause of the difference in “appearance”. Even when the two display devices have the same gamma, these display devices are adjacent (or close) as shown in FIG. It was discovered that the difference in JND index (JND index difference between adjacent (adjacent) tones) is significantly different, especially at low tones.
  • JND index JND index difference between adjacent (adjacent) tones
  • the JND index is an input value to the display device that results in a luminance difference in which one step in the index is a discrimination area.
  • the JND index difference between adjacent gradations represents the increase amount of the JND index when the gradation is increased by 1.
  • the DICOM standard JND index is based on the Barten Model of visual recognition, but instead of the JND index, data derived from methods other than the Barten Model and corresponding to the minimum luminance difference that can be identified by the observer is used. It can also be used.
  • the difference in the data corresponding to the JND index difference by the Barten Model adopted in the DICOM standard or the minimum luminance difference that can be identified by the observer derived by a method other than the Barten Model is referred to as a “JND corresponding value difference”.
  • the gradation characteristic is set such that a difference between JND corresponding values between adjacent gradations at the second display luminance is a value obtained by multiplying a difference between JND corresponding values between adjacent gradations at the first display luminance by a correction coefficient. Is done.
  • the target gradation range includes a gradation range of 12.5% or less of the maximum gradation.
  • the JND corresponding value difference between adjacent gradations is a JND corresponding value difference between adjacent gradations.
  • the second display brightness is greater than the first display brightness.
  • the correction coefficient is calculated by a JND corresponding value difference between separated gradations at the second display luminance / a JND corresponding value difference between separated gradations at the first display luminance.
  • the JND corresponding value difference between the separated gradations is calculated by (JND corresponding value at maximum gradation) ⁇ (JND corresponding value at minimum gradation).
  • the JND corresponding value difference between adjacent gradations is a JND index difference between adjacent gradations.
  • the gradation characteristics are set by changing a luminance gradation value of the video data.
  • the gradation characteristics are set by changing a luminance gradation value of an illumination light component of the video data.
  • the display device includes a first display device that displays the video with a first display luminance, and a second display device that displays the video with a second display luminance.
  • a video conversion device that converts the video so that the appearance of the video is visually close when the video obtained from the same video data is displayed on the display device with different display luminances.
  • the JND corresponding value difference between adjacent gradations at the second display luminance is different from the JND corresponding value difference between adjacent gradations at the first display luminance.
  • a video conversion device including a control unit configured to control the conversion of the video by setting a gradation characteristic when the video is displayed at the second display brightness so as to approach the video.
  • a computer for converting the images so that the appearance of the images is visually close A program that allows a computer to detect a difference between JND corresponding values at the second display luminance between adjacent gradations at the first display luminance within a target gradation range that is at least a part of the entire gradation range.
  • the image display system when displaying images obtained from the same video data on a display device with different display luminances, displays the images so that the appearance of the images is visually close In the target gradation range that is at least a part of the entire gradation range, the JND corresponding value difference between adjacent gradations at the second display luminance is different from the JND corresponding value difference between adjacent gradations at the first display luminance.
  • An image display system is provided that includes a control unit configured to control the display of the image on the display device by setting gradation characteristics when the image is displayed at the second display luminance so as to approach the image.
  • the control unit is provided in the display device.
  • the control unit is provided in a video conversion device provided separately from the display device.
  • FIG. 1A to (c) are sample videos for explaining the problem to be solved by the present invention, and (c) shows a video after the video conversion method of the present invention is applied to (b).
  • 4A is a graph showing a relationship between gradation and luminance
  • FIG. 5B is a graph showing a relationship between gradation and gamma in a display device for production and a display device for production.
  • FIGS. 5A and 5B are graphs corresponding to FIGS. 5A and 5B, respectively, showing the state after changing the gradation characteristics of the display device for screening.
  • the relationship between the gradation and the adjacent gradation JND index for the display device for screening is shown, and (a) and (b) show the state before and after the change of the gradation characteristics, respectively.
  • 5 is a graph showing a relationship between a gray level and a JND index difference between adjacent gray levels for a display device compliant with the DICOM standard.
  • (A) to (c) respectively show states after changing the gradation characteristics with emphasis on low gradation, high gradation, and both low gradation and high gradation for the display device for screening.
  • 5 is a graph showing a relationship between a gradation and an adjacent gradation JND index difference. It is a block diagram which shows the structure of the video display system 1 of 2nd Embodiment of this invention. 6 is a graph showing a gradation-luminance relationship for explaining a video conversion method according to a second embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the structure of the video display system 1 of 3rd Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the structure of the video display system 1 of 4th Embodiment of this invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a video display system 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the video display system 1 includes a production display device 3a, a screening display device 3b, and a video conversion device 25.
  • the production display device 3a and the display device 3b are configured so that the video conversion device 25 can communicate with each other.
  • the display devices 3a and 3b include liquid crystal panels 9a and 9b, video processing circuits 11a and 11b, backlights 13a and 13b, backlight control circuits 15a and 15b, control units 17a and 17b, and storage units 19a and 19b. Is provided. Hereinafter, the symbols a and b are omitted when the distinction is unnecessary.
  • the video processing circuit 11 performs conversion processing into an optimal signal for the liquid crystal panel 9 based on video data (video signal) input from the outside, and outputs a liquid crystal panel video signal obtained by the conversion.
  • the backlight control circuit 15 applies a voltage for driving the backlight to the backlight 13, and outputs a current flowing through the backlight 13 in accordance with the backlight control signal input from the control unit 17.
  • the backlight control signal is a signal for controlling the duty ratio for turning on / off the current flowing in the backlight 13 in the case of PWM dimming, and the signal for controlling the amount of current flowing in the backlight 13 in the case of DC dimming. is there.
  • the backlight 13 is driven by the backlight driving current output from the backlight control circuit 15 and outputs visible light.
  • the user can adjust the luminance of the backlight 13 by causing the backlight control circuit 15 to adjust the output current according to the luminance setting value set by operating the luminance setting value operation unit (not shown).
  • the liquid crystal panel 9 displays an image using the liquid crystal panel image signal input from the image processing circuit 11 and the visible light output from the backlight 13.
  • the control unit 17 includes a CPU and various memories, and controls the entire display device 3. The operation of the control unit 17 is stored in the recording unit 19 in the form of a program, and predetermined processing is performed by the CPU reading and executing this program.
  • a luminance measuring device 21 is provided adjacent to the liquid crystal panel 9 so that the luminance of the screen light output from the liquid crystal panel 9 can be measured.
  • the production display device 3a is a display device used at the time of video production
  • the screening display device 3b is a display device for showing the video produced by the production display device 3a to many people.
  • the production display device 3a usually has a lower display luminance (luminance when the gradation is maximum) than the screening display device 3b. For this reason, when the same video data is input to the video processing circuits 11a and 11b, and the video obtained from the video data is displayed on the liquid crystal panels 9a and 9b, the appearance is different.
  • the gradation characteristics are set by a method described later in order to make the appearance close.
  • the video conversion device 25 is, for example, a computer in which a predetermined computer program is installed, and includes a control unit 26, a storage unit 27, data output units 29 a and 29 b, a JND calculation unit 31, and an output adjustment unit 33. . These components can communicate with each other.
  • the control unit 26 includes a CPU and various memories, and controls the entire video conversion device 25.
  • the operation of the control unit 26 is stored in the recording unit 27 in the form of a program, and predetermined processing is performed by the CPU reading and executing this program.
  • the recording unit 27 stores video data of video to be displayed on the liquid crystal panel 9.
  • the data output unit 29 outputs video data of video to be displayed on the liquid crystal panel 9 to the display device 3.
  • the video data input from the outside to the video conversion device 25 may be output to the data output unit 29. Further, instead of causing the data output unit 29 to output the video data, the video data may be input to the display device 3 from another device.
  • the JND calculation unit 31 creates a target JND table indicating a target JND index for each gradation based on the luminance of the screen light at a predetermined gradation acquired from the luminance measuring device 21.
  • the output adjustment unit 33 creates a target output value table indicating the target output value for each gradation based on the target JND table.
  • the output adjustment unit 33 outputs the target output value table to the control unit 17b of the display device 3b for screening.
  • step S1 the JND operation unit 31 measures the luminance for each gradation at the specific display luminance of the production display device 3a through the luminance measuring device 21a.
  • the data output unit 29a sequentially outputs videos representing gradations 0 to 255, and the JND calculation unit 31 passes through the luminance measuring device 21a when the images of each gradation are displayed on the liquid crystal panel 9a.
  • the brightness of the image displayed on the liquid crystal panel 9a is measured.
  • the luminance at the maximum gradation (gradation 255) is the display luminance of the production display device 3a, which is about 80 cd / m 2 . Even at the gradation 0, the luminance is not 0 due to leakage light.
  • the gradation characteristics of the production display device 3a are approximately in a relationship of gamma 2.2.
  • the gamma is approximately 2.2 (within the range of 2.1 to 2.3) when the gradation is the center value (gradation 128) of the entire gradation range.
  • step S2 as shown in the column (2) of Table 1, the JND operation unit 31 calculates a JND index for each gradation of the production display device 3a.
  • the conversion from the luminance L to the JND index j (L) can be performed based on the following conversion formula (1) defined in the DICOM standard.
  • step S3 the JND calculation unit 31 calculates the JND index difference between adjacent gradations of the production display device 3a.
  • the JND index difference between adjacent gradations of gradation 1 is calculated from the JND index (15.74) of gradation 1 ⁇ JND index (13.05) of gradation 0.
  • step S4 the JND operation unit 31 measures the luminance for each gradation at the specific display luminance of the production display device 3b through the luminance measuring device 21b.
  • the data output unit 29b sequentially outputs images representing gradations 0 to 255, and the JND operation unit 31 passes through the luminance measuring device 21b when the images of each gradation are displayed on the liquid crystal panel 9b.
  • the brightness of the image displayed on the liquid crystal panel 9b is measured.
  • the luminance at the maximum gradation (gradation 255) is the display luminance of the production display device 3b, which is 400 cd / m 2 . Even at the gradation 0, the luminance is not 0 due to leakage light.
  • the gradation characteristics of the display device 3b for screening are generally in a relationship of gamma 2.2.
  • the gamma is approximately 2.2 (within the range of 2.1 to 2.3) when the gradation is the center value (gradation 128) of the entire gradation range.
  • step S5 as shown in the column (5) of Table 2, the JND operation unit 31 sets the JND index of the maximum gradation (gradation 255) and the minimum gradation (gradation 0) of the display device 3b for screening. calculate.
  • the conversion from the luminance L to the JND index j (L) can be performed based on the conversion formula (1).
  • the column (5) in Table 2 also shows the JND index calculation results for gradations 1 to 5 for reference.
  • the JND calculation unit 31 calculates a correction coefficient C.
  • the correction coefficient C is calculated from the JND index difference between separated gradations of the display device 3b for screening / the JND index difference between separated gradations of the production display device 3a.
  • the JND index difference between separated gradations is a JND between separated gradations (preferably gradations separated by 50% or more of the entire gradation range, more preferably gradations separated by 75% or more of the entire gradation range).
  • the difference between the indexes preferably a value calculated by (JND index at maximum gradation) ⁇ (JND index at minimum gradation).
  • the correction coefficient C is calculated as (672.80-38.87) / (447.61-13.05) ⁇ 1.46.
  • the correction coefficient C may be determined by a method other than the method shown here.
  • the correction coefficient C may be changed while actually viewing the images displayed on the display devices 3a and 3b, and values that make the appearance of these images closer may be employed.
  • the correction coefficient C may not be constant over the entire gradation range.
  • the correction coefficient C is 1.2, 25 to 50%, 1.3, 50 to 100%, 1.4, and so on. Different correction coefficients C may be set for. In this case, the correction coefficient C may be decreased as the gradation is decreased.
  • the difference in JND index between adjacent gradations of the display devices 3a and 3b in the low gradation range becomes closer, which is particularly effective for improving the appearance.
  • step S7 as shown in the column (7) of Table 2, the JND operation unit 31 calculates the JND index difference between the target adjacent gradations.
  • the target JND index difference between adjacent gradations is calculated by JND index difference between adjacent gradations of the production display device 3a ⁇ correction coefficient C.
  • step S8 as shown in the column (8) of Table 2, the JND calculation unit 31 calculates a target JND index for each gradation of the display device 3b for screening, and a target JND indicating the target JND index for each gradation. Create a table.
  • the target JND index can be calculated by subtracting the JND index difference between the target adjacent gradations from the maximum gradation JND index (672.80).
  • step S9 the output adjustment unit 33 converts the JND index of each gradation in the target JND table into luminance as shown in the column (9) of Table 2, and sets the target of each gradation of the display device 3b for screening.
  • a target brightness table indicating brightness is created.
  • the conversion from the JND index j to the luminance L (j) can be performed based on the following conversion formula (2) defined in the DICOM standard.
  • step S10 the output adjustment unit 33 converts the luminance of each gradation in the target luminance table into a target output value, creates a target output value table indicating the target output value of each gradation of the display device 3b for screening, It outputs to the control part 17b of the display apparatus 3b for a screening.
  • the control unit 17b uses the target output value table to change the LUT (look-up table) (table indicating the output signal value corresponding to each gradation) built in the display device 3b for display, thereby displaying the display for display.
  • the gradation characteristics of the display device 3b are changed so that the appearance of the image displayed on the device 3b approaches the appearance of the image displayed on the production display device 3a.
  • the output luminance value corresponding to each gradation changes, and as a result, the graph showing the luminance or gamma for each gradation of the screening display device 3b is shown in “Screening display device (before change)” in FIG. ”To“ Display device for screening (after change) ”.
  • the JND index difference between adjacent gradations for each gradation of the display device 3b for screening is also changed from “display device for screening (before change)” in FIG. 7A to “display device for screening (in FIG. 7B)”. After change) ”.
  • the JND index difference between adjacent gradations of the display device 3b for screening before changing the gradation characteristics is particularly a gradation of gradation 32 (12.5% of the maximum gradation) or less.
  • the difference between the JND index difference between adjacent gradations of the production display device 3a is greatly different.
  • the graph of the JND index difference between the gradation and the adjacent gradation of the screen display device 3b after changing the gradation characteristic is particularly in the gradation range of gradation 32 or less.
  • One of the advantages of the video conversion method according to the present embodiment is that it is not necessary to use a special display device such as a display device compliant with the DICOM standard as the production display device 3a, and is generally marketed as a monitor for a personal computer. It is possible to use a simple display device.
  • the JND index difference between adjacent gradations is constant in the entire gradation range, and a graph of the JND index difference between gradations and adjacent gradations is as shown in FIG.
  • gamma 2.2 is the de facto standard, and as shown in FIG. 7, the maximum value / minimum value of the JND index difference between adjacent gradations within the entire gradation range.
  • the ratio value is usually 1.5 or more.
  • a display device conforming to the DICOM standard has a contrast response with respect to the DICOM 3.14 display luminance response curve that is normally within 20%, but a general display device does not fall within such a range.
  • the method of the present embodiment can also be applied to a display device that does not conform to the DICOM standard (more specifically, GSDF (grayscale standard display function defined in DICOM 3.0 Part14)).
  • control unit 17b changes the LUT based on the target output value table output by the output adjustment unit 33.
  • the output adjustment unit 33 sets the target luminance of each gradation of the display device 3b for screening.
  • a target luminance table may be output, and based on the target luminance table, the control unit 17b may perform calibration to change the LUT.
  • the gradation characteristics of the display device 3b are set using the same correction coefficient C in the entire gradation range.
  • the appearance in the low gradation region is particularly important.
  • the difference in the JND index difference between adjacent gradations of the display devices 3a and 3b in the low gradation region is made particularly small, and the appearance in the high gradation region is particularly emphasized.
  • the difference in the JND index difference between the adjacent gradations of the display devices 3a and 3b in the high gradation range is made particularly small, and the appearance in the low gradation range and the high gradation range is seen.
  • the difference in the JND index difference between adjacent gradations of the display devices 3a and 3b in the low gradation region and the high gradation region may be made particularly small. Good. Since the difference between the JND index at the maximum gradation and the JND index at the minimum gradation does not change in the display device 3b for screening, the difference in the JND index between adjacent gradations of the display devices 3a and 3b is made closer in the important gradation range. Accordingly, the difference in the JND index difference between the adjacent gradations of the display devices 3a and 3b increases in the gradation range that is not emphasized.
  • the JND index difference between adjacent gradations of the display devices 3a and 3b is calculated.
  • the JND index difference (proximity between adjacent gradations of the display devices 3a and 3b).
  • the gradation characteristics may be set so that the JND index difference between the gradations is calculated and the JND index difference between the adjacent gradations is made closer. Even in this case, although the accuracy is lowered, it is possible to make the appearance of the images displayed on the display devices 3a and 3b closer.
  • “between adjacent gradations” means, for example, gradations within a gradation difference of 5 or less, preferably 3 or less, and more preferably 2 or less.
  • the production display device 3a and the screening display device 3b are separate display devices, but one display device may be used for production and screening with different display luminances. . That is, using the display luminance of a certain display device for example used as 80 cd / m 2 display 3a for production is set to, as exhibition display device 3b to set the display brightness for example, 400 cd / m 2 of the same display device Even in this case, the same problem occurs as when the production display device 3a and the display device 3b are separate display devices, and this problem is solved by the video conversion method of the present invention. Is possible.
  • the luminance for each gradation is measured, but instead of the actual measurement, the luminance setting value (for example, 400 cd / m 2 ), the contrast value (for example, 1000: 1), and the setting gamma value (for example, 2.2) It is also possible to calculate the luminance of each gradation including the minimum gradation from, and obtain the JND index therefrom. According to such a method, although the accuracy is lowered, the system can be simplified. When the luminance setting value is given as a relative value (80% or the like), the luminance setting value can be estimated from the maximum luminance on the specification. The spec value can also be used as the contrast value.
  • a display device using a liquid crystal panel is used.
  • a display device having another type of display panel such as an organic EL panel or a projection display device such as a projector.
  • the production display device and the screening display device may be different types of display devices.
  • the JND index difference between adjacent gradations of the display device 3b for screening is changed to the JND between adjacent gradations of the production display device 3a by another method. You may make it approach an index difference.
  • a correction function F (gradation) using gradation as an argument is set, and the target is determined by the JND index difference between adjacent gradations of the production display device 3a ⁇ correction function F (gradation).
  • a JND index difference between adjacent gradations may be calculated.
  • the JND index difference between the adjacent gradations of the display device for display 3b is determined as the JND index difference between the adjacent gradations of the production display device 3a. It is particularly effective to make the appearance close to the point of view.
  • the luminance by the screen light from the liquid crystal panel 9 is measured, and the luminance is converted into the JND index as it is.
  • the JND index is determined in consideration of the luminance by the ambient light at the place where the display device 3 is installed. It may be calculated.
  • the luminance by the environmental light is calculated by (illuminance of the environmental light on the surface of the liquid crystal panel 9) ⁇ (diffuse reflection coefficient of the surface of the liquid crystal panel 9), and the total luminance of the luminance by the screen light and the luminance by the environmental light is calculated. What is necessary is just to convert into a JND index.
  • the display luminance means the total luminance of luminance due to screen light and luminance due to ambient light.
  • the gradation characteristics of the display device 3b for display are set by being controlled by the control unit 26 provided in the video conversion device 25.
  • the same function as that of the control unit 17 provided in the display device 3 is set. Can also be executed.
  • the video conversion device 25 is a single device, but it may be divided into two or more devices to realize the same function. Since the display devices 3a and 3b are usually arranged at different locations, it is only necessary to arrange the video conversion device in the vicinity of each display device and to provide the necessary functions.
  • the video conversion device 25 may be a general-purpose computer such as a workstation or a personal computer, or may be a dedicated device disposed between the general-purpose computer and the display device.
  • Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is similar to the first embodiment, and the main difference is that a data conversion unit 35 is provided instead of the output adjustment unit 33.
  • the gradation characteristics are set by changing the gradation-luminance characteristics of the display device 3b as shown in FIG. 6, but in the present embodiment, the display device 3b is shown. Without changing the tone-luminance characteristics, the data converter 35 sets the tone characteristics when displaying the video on the display device 3b by changing the brightness tone value of the video data. .
  • a target JND table indicating a target JND index for each gradation of the display device 3b for display and a gradation-luminance characteristic of the display device 3b for input are input from the JND operation unit 31 to the data conversion unit 35. Is done.
  • the target JND index is converted into a target luminance table indicating the target luminance of each gradation of the screening display device 3b by the conversion formula (2) described above.
  • a graph shown in FIG. 11 can be created using the gradation-luminance characteristics and the target luminance table.
  • Video data is also input to the data converter 35.
  • A for example, gradation 192
  • the pixel P when this video data is input to the display device 3b as it is, the pixel P according to the gradation-luminance characteristics of FIG. It emits light with luminance L A.
  • the pixel of the luminance gradation value A it is necessary to emit the pixel P in the intensity TL A in accordance with the target brightness table.
  • tone - may be input to the screening for the display device 3b gradation TA corresponding to the luminance TL A of the luminance characteristics.
  • the pixel P according to the target luminance table can emit light at luminance TL A.
  • the data conversion unit 35 changes the luminance gradation value of each pixel so that each pixel included in the video data emits light with luminance according to the target luminance table.
  • the data output unit 29b outputs the video data converted by the data conversion unit 35 to the video processing circuit 11b.
  • the appearance of the video displayed on the display devices 3a, 3b is made closer. Making it possible.
  • video data is converted every time video is displayed, so the load of the conversion process is large.
  • the conversion is completed thereafter.
  • the video data can be displayed using the video data.
  • since video conversion and display can be performed separately, only video conversion is performed and the converted video data is stored in the storage unit 27 and converted at a necessary timing.
  • the later video data can be read from the storage unit 27 and displayed on the display device 3b for screening.
  • the video data is first separated into an irradiation light component and a reflectance component based on the Retinex theory in the data separation unit 37.
  • Examples of the separation method include methods disclosed in Japanese Patent Nos. 5247910 and 5470415.
  • the illumination light component converter 35a performs the same data conversion on the illumination light component as in the second embodiment, and outputs the converted illumination light component.
  • the reflectance component conversion unit 35b performs conversion to enhance the reflectance component by the value determined by the gloss enhancement degree determination unit 39, and outputs the converted reflectance component.
  • the reflectance component conversion unit 35b may be omitted and the reflectance component may be left as it is.
  • the data synthesis unit 41 synthesizes the converted illumination light component and the reflectance component, and outputs the synthesized video data.
  • the data output unit 29b outputs the video data combined by the data combining unit 41 to the video processing circuit 11b.
  • the reflectance component related to the gloss of the object is also converted, and the gloss of the object
  • the video data is separated into the irradiation light component and the reflectance component, only the irradiation light component is matched with the target luminance table. Since the conversion is performed, the glossiness of the object can be maintained.

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Abstract

　同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換することができる映像変換方法を提供する。　本発明によれば、同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換する映像変換方法であって、全階調範囲の少なくとも一部である対象階調範囲内において、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に近づくように、第２表示輝度で前記映像を表示させる際の階調特性を設定して前記映像を変換する工程を備える、映像変換方法が提供される。

Description

映像変換方法、映像変換装置、映像変換用コンピュータプログラム、映像表示システム
　この発明は、同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換する映像変換方法、映像変換装置、映像変換用コンピュータプログラム、及び映像表示システムに関する。本明細書において、「映像」という用語には、動画と静止画の両方が含まれる。
　表示装置を屋外に設置し、この表示装置に広告などを表示させる場合がある。このような用途に使用される表示装置は、屋外においても高い視認性が得られるよう、高い表示輝度で表示されるのが一般的である。このような表示装置に表示させる映像は、通常は、屋内に設置され且つ表示輝度が低い表示装置を用いて制作されるのが一般的である。以下、映像の制作に使用される表示装置を「制作用表示装置」と称し、制作用表示装置で制作した映像を高い表示輝度で表示させる表示装置を「上映用表示装置」と称する。
　制作用表示装置を用いて制作した映像を、上映用表示装置に表示させた場合、同一のビデオデータを用い、且つ２つの表示装置のガンマを合わせているにも関わらず、制作者が意図した通りの「見え方」が再現されず、例えば、図１（ａ）に示すような全体的に黒っぽい落ち着いた雰囲気の映像が、図１（ｂ）に示すように、全体的に明るい映像として表示されてしまうことがあることが分かった。
　制作用表示装置と上映用表示装置の表示輝度を一致させると、見え方を再現することは可能であるが、制作用表示装置の表示輝度を高い値にすることが難しかったり、上映用表示装置の表示輝度を映像の制作時に制作者が知ることが難しかったりする場合があるので、これらの表示装置の表示輝度を一致させることは困難である。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換することができる映像変換方法を提供するものである。
　本発明によれば、同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換する映像変換方法であって、全階調範囲の少なくとも一部である対象階調範囲内において、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に近づくように、第２表示輝度で前記映像を表示させる際の階調特性を設定して前記映像を変換する工程を備える、映像変換方法が提供される。
　本発明者は、「見え方」が異なる原因について検討を行ったところ、２つの表示装置のガンマが同じであっても、これらの表示装置は、図２に示すように、隣接（又は近接）するＪＮＤインデックスの差（隣接（近接）階調間ＪＮＤインデックス差）が、特に低階調において大きく異なっていることを発見した。ところで、ＤＩＣＯＭ規格では、与えられた観察条件のもとで、平均的人間観察者が識別可能である与えられたターゲットの最小の輝度差を１ＪＮＤ（Just-Noticeａｂle Difference，弁別域）と定義しており、ＪＮＤインデックスとは、当インデックスにおける1ステップが弁別域である輝度差に帰着するような表示装置への入力値をいう。隣接階調間ＪＮＤインデックス差は、階調が１増大したときのＪＮＤインデックスの増大量を表している。
　そして、上映用表示装置の隣接階調間ＪＮＤインデックス差が制作用表示装置の隣接階調間ＪＮＤインデックス差に近づくように、制作用表示装置で作成した映像のビデオデータを用いて、上映用表示装置に映像を表示させる際の階調特性を設定したところ、図１（ｃ）に示すように、上映用表示装置での映像の見え方が制作用表示装置での映像の見え方に近づくことが分かった。
　さらに、同じ表示装置において、制作時と上映時とで表示輝度を変える場合にも同様の課題が存在し、この課題は、同様の方法で解決可能であることが分かった。
　なお、ＤＩＣＯＭ規格のＪＮＤインデックスは、視覚認識のBarten Modelに基づくものであるが、Barten Model以外の方法で導出した、観察者が識別可能な最小の輝度差に対応するデータをＪＮＤインデックスの代わりに用いることもできる。以下、ＤＩＣＯＭ規格に採用されているBarten ModelによるＪＮＤインデックス差や、Barten Model以外の方法で導出した観察者が識別可能な最小の輝度差に対応するデータの差を「ＪＮＤ対応値差」という。
　以上より、本発明の方法によれば、同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換することができることが分かり、本発明の完成に到った。
　以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
　好ましくは、前記階調特性は、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に補正係数を乗じた値になるように設定される。
　好ましくは、前記対象階調範囲は、最大階調の１２．５％以下の階調範囲を含む。
　好ましくは、前記近接階調間ＪＮＤ対応値差は、隣接階調間ＪＮＤ対応値差である。
　好ましくは、第２表示輝度は、第１表示輝度よりも大きい。
　好ましくは、前記補正係数は、第２表示輝度での離間階調間ＪＮＤ対応値差／第１表示輝度での離間階調間ＪＮＤ対応値差によって算出される。
　好ましくは、前記離間階調間ＪＮＤ対応値差は、（最大階調でのＪＮＤ対応値）－（最小階調でのＪＮＤ対応値）によって算出される。
　好ましくは、前記近接階調間ＪＮＤ対応値差は、近接階調間ＪＮＤインデックス差である。
　好ましくは、前記階調特性の設定は、前記ビデオデータの輝度階調値を変更することによって行われる。
　好ましくは、前記階調特性の設定は、前記ビデオデータの照明光成分の輝度階調値を変更することによって行われる。
　好ましくは、前記表示装置として、第１表示輝度で前記映像を表示させる第１表示装置と、第２表示輝度で前記映像を表示させる第２表示装置を備える。
　本発明の別観点によれば、同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換する映像変換装置であって、全階調範囲の少なくとも一部である対象階調範囲内において、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に近づくように第２表示輝度で前記映像を表示させる際の階調特性を設定して前記映像を変換するように制御する制御部を備える、映像変換装置が提供される。
　本発明の別観点によれば、同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、全階調範囲の少なくとも一部である対象階調範囲内において、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に近づくように第２表示輝度で前記映像を表示させる際の階調特性を設定して前記映像を変換する工程を実行させる、コンピュータプログラムが提供される。
　本発明の別観点によれば、同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を表示させる映像表示システムであって、全階調範囲の少なくとも一部である対象階調範囲内において、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に近づくように第２表示輝度で前記映像を表示させる際の階調特性を設定して前記映像を前記表示装置に表示するように制御する制御部を備える、映像表示システムが提供される。
　好ましくは、前記制御部は、前記表示装置に設けられる。
　好ましくは、前記制御部は、前記表示装置とは別に設けられた映像変換装置に設けられる。
（ａ）～（ｃ）は、本発明の解決課題を説明するためのサンプル映像であり、（ｃ）は、（ｂ）に対して本発明の映像変換方法を適用した後の映像を示す。 本発明の解決課題を説明するための階調－隣接階調間ＪＮＤインデックス差の関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態の映像表示システム１の構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態の映像変換方法を示すフローチャートである。 上映用表示装置及び制作用表示装置での（ａ）階調－輝度の関係を示すグラフ、（ｂ）階調－ガンマの関係を示すグラフである。 （ａ）～（ｂ）は、それぞれ、上映用表示装置に対して階調特性の変更を行った後の状態を示す、図５（ａ）～（ｂ）に対応するグラフである。 上映用表示装置についての階調－隣接階調間ＪＮＤインデックス差の関係を示し、（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、階調特性の変更前及び変更後の状態を示す。 ＤＩＣＯＭ規格準拠の表示装置についての、階調－隣接階調間ＪＮＤインデックス差の関係を示すグラフである。 （ａ）～（ｃ）は、それぞれ、上映用表示装置について、低階調、高階調、低階調と高階調の両方を重視して、階調特性の変更を行った後の状態を示す、階調－隣接階調間ＪＮＤインデックス差の関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態の映像表示システム１の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態での映像変換方法を説明するための階調－輝度の関係を示すグラフである。 本発明の第３実施形態の映像表示システム１の構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態の映像表示システム１の構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の種々の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。第２実施形態以降において説明を省略した部分は、第１実施形態と同様である。以下の実施形態では、ＪＮＤ対応値差としてＪＮＤインデックス差を用いた場合を例に挙げて説明を進めるが、ＪＮＤインデックス差以外のＪＮＤ対応値差を用いた場合にも同様に適用可能である。
１．第１実施形態
　図３は、本発明の第１実施形態の映像表示システム１の構成を示すブロック図である。映像表示システム１は、制作用表示装置３ａと、上映用表示装置３ｂと、映像変換装置２５とを備える。制作用表示装置３ａ及び上映用表示装置３ｂは、映像変換装置２５は通信可能に構成されている。
　表示装置３ａ，３ｂは、液晶パネル９ａ，９ｂと、映像処理回路１１ａ，１１ｂと、バックライト１３ａ，１３ｂと、バックライト制御回路１５ａ，１５ｂと、制御部１７ａ，１７ｂと、記憶部１９ａ，１９ｂを備える。以下、区別が不要な場合は、符号のａ，ｂは省略する。
　映像処理回路１１は、外部から入力されたビデオデータ（映像信号）に基づいて、液晶パネル９に最適な信号への変換処理を行い、変換により得られた液晶パネル映像信号を出力する。バックライト制御回路１５は、バックライトを駆動する電圧をバックライト１３に印加し、制御部１７から入力されたバックライト制御信号に従って、バックライト１３に流れる電流を出力する。バックライト制御信号は、ＰＷＭ調光の場合はバックライト１３に流れる電流をＯＮ/ＯＦＦするデューティー比を制御する信号であり、ＤＣ調光の場合はバックライト１３に流す電流量を制御する信号である。バックライト１３は、バックライト制御回路１５から出力されたバックライト駆動電流によって駆動されて可視光を出力する。ユーザーは、図示しない輝度設定値操作部を操作して設定した輝度設定値に応じて、バックライト制御回路１５に出力電流を調整させて、バックライト１３の輝度を調整することができる。液晶パネル９は、映像処理回路１１から入力された液晶パネル映像信号と、バックライト１３が出力した可視光により、映像を表示する。制御部１７は、ＣＰＵ及び各種メモリにより構成され、表示装置３の全体を制御する。そして、制御部１７の動作は、プログラムの形式で記録部１９に記憶されており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することによって所定の処理が行われる。液晶パネル９に隣接して輝度測定器２１が設けられており、液晶パネル９から出力される画面光の輝度が測定可能になっている。
　制作用表示装置３ａは、映像の制作時に使用する表示装置であり、上映用表示装置３ｂは、制作用表示装置３ａで制作した映像を多くの人に見せるための表示装置である。制作用表示装置３ａは、上映用表示装置３ｂに比べて、通常、表示輝度（階調が最大である場合の輝度）が小さい。このため、同一のビデオデータを映像処理回路１１ａ，１１ｂに入力して、このビデオデータから得られる映像を液晶パネル９ａ，９ｂに表示させると、その見え方が異なる。本実施形態では、その見え方を近づけるために、後述する方法で階調特性の設定を行う。
　映像変換装置２５は、例えば、所定のコンピュータプログラムがインストールされたコンピュータであり、制御部２６と、記憶部２７と、データ出力部２９ａ，２９ｂと、ＪＮＤ演算部３１と、出力調整部３３を備える。これらの構成要素は互いに通信可能になっている。制御部２６は、ＣＰＵ及び各種メモリにより構成され、映像変換装置２５の全体を制御する。そして、制御部２６の動作は、プログラムの形式で記録部２７に記憶されており、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することによって所定の処理が行われる。記録部２７には、液晶パネル９に表示させる映像のビデオデータが記憶されている。データ出力部２９は、液晶パネル９に表示させる映像のビデオデータを表示装置３に出力する。なお、記録部２７にビデオデータを記憶させる代わりに、映像変換装置２５に対して外部から入力されたビデオデータをデータ出力部２９に出力させてもよい。また、データ出力部２９にビデオデータを出力させる代わりに、別の装置からビデオデータを表示装置３に入力させてもよい。ＪＮＤ演算部３１は、輝度測定器２１から取得した所定の階調での画面光の輝度に基づいて、各階調に対する目標ＪＮＤインデックスを示す目標ＪＮＤテーブルを作成する。出力調整部３３は、目標ＪＮＤテーブルに基づいて、各階調に対する目標出力値を示す目標出力値テーブルを作成する。出力調整部３３は、この目標出力値テーブルを上映用表示装置３ｂの制御部１７ｂに対して出力する。
　ここで、図４のフローチャートを用いて、本実施形態の映像表示システム１を用いた映像変換方法について説明する。
　ステップＳ１では、ＪＮＤ演算部３１は、表１の（１）の列に示すように、輝度測定器２１ａを通じて制作用表示装置３ａの特定の表示輝度での各階調に対する輝度を測定する。具体的には、データ出力部２９ａが階調０～階調２５５を表す映像を順次出力し、各階調の映像が液晶パネル９ａに表示されているときにＪＮＤ演算部３１が輝度測定器２１ａを通じて液晶パネル９ａに表示されている映像の輝度を測定する。最大階調（階調２５５）での輝度が制作用表示装置３ａの表示輝度であり、約８０ｃｄ／ｍ２となっている。階調０においても漏れ光のために輝度が０にはなっていない。制作用表示装置３ａの階調特性は、図５（ａ）～（ｂ）に示すように、概ねガンマ２．２の関係になっている。具体的には、階調が全階調範囲の中央の値（階調１２８）である場合のガンマが約２．２（２．１～２．３の範囲内）になっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ステップＳ２では、ＪＮＤ演算部３１は、表１の（２）の列に示すように、制作用表示装置３ａの各階調のＪＮＤインデックスを算出する。輝度ＬからＪＮＤインデックスｊ（Ｌ）への変換は、ＤＩＣＯＭ規格で定められている以下の変換式（１）に基づいて行うことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ステップＳ３では、ＪＮＤ演算部３１は、表１の（３）の列に示すように、制作用表示装置３ａの隣接階調間ＪＮＤインデックス差を算出する。例えば階調１の隣接階調間ＪＮＤインデックス差は、階調１のＪＮＤインデックス（１５．７４）－階調０のＪＮＤインデックス（１３．０５）によって算出する。
　ステップＳ４では、ＪＮＤ演算部３１は、表２の（４）の列に示すように、輝度測定器２１ｂを通じて制作用表示装置３ｂの特定の表示輝度での各階調に対する輝度を測定する。具体的には、データ出力部２９ｂが階調０～階調２５５を表す映像を順次出力し、各階調の映像が液晶パネル９ｂに表示されているときにＪＮＤ演算部３１が輝度測定器２１ｂを通じて液晶パネル９ｂに表示されている映像の輝度を測定する。最大階調（階調２５５）での輝度が制作用表示装置３ｂの表示輝度であり、４００ｃｄ／ｍ２となっている。階調０においても漏れ光のために輝度が０にはなっていない。上映用表示装置３ｂの階調特性は、図５（ａ）～（ｂ）に示すように、概ねガンマ２．２の関係になっている。具体的には、階調が全階調範囲の中央の値（階調１２８）である場合のガンマが約２．２（２．１～２．３の範囲内）になっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　ステップＳ５では、ＪＮＤ演算部３１は、表２の（５）の列に示すように、上映用表示装置３ｂの最大階調（階調２５５）と最小階調（階調０）のＪＮＤインデックスを算出する。輝度ＬからＪＮＤインデックスｊ（Ｌ）への変換は、上記の変換式（１）に基づいて行うことができる。なお、表２の（５）の列では、参考のために階調１～５についてのＪＮＤインデックスの算出結果も示している。
　ステップＳ６では、ＪＮＤ演算部３１は、補正係数Ｃを算出する。補正係数Ｃは、上映用表示装置３ｂの離間階調間ＪＮＤインデックス差／制作用表示装置３ａの離間階調間ＪＮＤインデックス差によって算出される。離間階調間ＪＮＤインデックス差は、離れた階調（好ましくは全階調範囲の５０％以上離れた階調、さらに好ましくは、全階調範囲の７５％以上離れた階調）間でのＪＮＤインデックスの差であり、好ましくは、（最大階調でのＪＮＤインデックス）－（最小階調でのＪＮＤインデックス）によって算出される値である。この場合、補正係数Ｃは、(672.80-38.87)/(447.61-13.05)≒1.46と算出される。なお、補正係数Ｃは、ここで示した方法以外の方法で決定してもよい。例えば、表示装置３ａ，３ｂに表示される映像を実際に見ながら補正係数Ｃを変更して、これらの映像の見え方が近くなった値を採用してもよい。また、補正係数Ｃは、全階調範囲において一定でなくてもよい。例えば、全階調範囲の０～２５％の階調範囲で補正係数Ｃを１．２、２５～５０％では、１．３，５０～１００％では１．４というように、異なる階調範囲に対して異なる補正係数Ｃを設定してもよい。この場合、階調が小さくなるにつれて補正係数Ｃが小さくなるようにしてもよい。この場合、低い階調範囲での表示装置３ａ，３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差がより近くなり、見え方の改善に特に効果的である。また補正係数Ｃが１となる階調範囲があってもよい。その場合、その階調範囲においては、表示装置３ａ，３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差が一致する。
　ステップＳ７では、ＪＮＤ演算部３１は、表２の（７）の列に示すように、目標隣接階調間ＪＮＤインデックス差を算出する。目標隣接階調間ＪＮＤインデックス差は、制作用表示装置３ａの隣接階調間ＪＮＤインデックス差×補正係数Ｃによって算出される。
　ステップＳ８では、ＪＮＤ演算部３１は、表２の（８）の列に示すように、上映用表示装置３ｂの各階調の目標ＪＮＤインデックスを算出して、各階調に対する目標ＪＮＤインデックスを示す目標ＪＮＤテーブルを作成する。目標ＪＮＤインデックスは、最大階調のＪＮＤインデックス（６７２．８０）から目標隣接階調間ＪＮＤインデックス差を引くことによって算出することができる。
　ステップＳ９では、出力調整部３３は、表２の（９）の列に示すように、目標ＪＮＤテーブル中の各階調のＪＮＤインデックスを輝度に変換して、上映用表示装置３ｂの各階調の目標輝度を示す目標輝度テーブルを作成する。ＪＮＤインデックスｊから輝度Ｌ（ｊ）への変換は、ＤＩＣＯＭ規格で定められている以下の変換式（２）に基づいて行うことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ステップＳ１０では、出力調整部３３は、目標輝度テーブル中の各階調の輝度を目標出力値に変換して、上映用表示装置３ｂの各階調の目標出力値を示す目標出力値テーブルを作成し、上映用表示装置３ｂの制御部１７ｂに対して出力する。制御部１７ｂは、目標出力値テーブルを用いて上映用表示装置３ｂに内蔵されているＬＵＴ（ルックアップテーブル）（各階調に対応する出力信号値を示すテーブル）を変更することによって、上映用表示装置３ｂで表示される映像の見え方が制作用表示装置３ａで表示される映像の見え方に近づくように、上映用表示装置３ｂの階調特性を変更する。
　ＬＵＴを変更することによって各階調に対応する出力輝度値が変化し、その結果、上映用表示装置３ｂの各階調に対する輝度又はガンマを示すグラフが図６中の「上映用表示装置(変更前）」から「上映用表示装置(変更後）」のように変化する。また、上映用表示装置３ｂの各階調に対する隣接階調間ＪＮＤインデックス差も図７（ａ）中の「上映用表示装置(変更前）」から図７（ｂ）中の「上映用表示装置(変更後）」のように変化する。
　図７（ａ）～（ｂ）に示すような、制作用表示装置３ａと上映用表示装置３ｂについての、階調－隣接階調間ＪＮＤインデックス差のグラフが似ているほど、制作用表示装置３ａと上映用表示装置３ｂに表示した映像の見え方が近くなる。
　図７（ａ）に示すように、階調特性を変更する前の上映用表示装置３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差は、特に階調３２（最大階調の１２．５％）以下の階調範囲において、制作用表示装置３ａの隣接階調間ＪＮＤインデックス差と大きくずれており、このために、図１（ａ）～（ｂ）に示すように同一のビデオデータから得られる映像の見え方が大きく異なっていた。一方、図７（ｂ）に示すように、階調特性を変更した後の上映用表示装置３ｂの階調－隣接階調間ＪＮＤインデックス差のグラフは、特に階調３２以下の階調範囲において、制作用表示装置３ａのグラフに大幅に近づいている。その結果、図１（ａ）～（ｃ）に示すように、上映用表示装置３ｂで表示される映像の見え方を、階調特性の変更前よりも、制作用表示装置３ａに表示される映像の見え方に近づけることができた。　なお、図７（ａ）～（ｂ）を比較すると、階調６４（最大階調の２５％）以上の階調範囲では、階調特性の変更によって、制作用表示装置３ａと上映用表示装置３ｂの間の隣接階調間ＪＮＤインデックス差が全体的に広がっているが、その広がりの幅は小さいので、見え方に対する悪影響は無視できる程度である。
　以上のように、本実施形態では、上映用表示装置３ｂの各階調に対応する出力輝度値を変更することによって、上映用表示装置３ｂに表示される映像を変換することが可能になっている。
　本実施形態による映像変換方法の利点の一つは、制作用表示装置３ａとして、ＤＩＣＯＭ規格準拠した表示装置のような特殊な表示装置を使用する必要がなく、パソコン用モニタとして市販されている一般な表示装置を使用可能であることである。ＤＩＣＯＭ規格準拠の表示装置は、全階調範囲において、隣接階調間ＪＮＤインデックス差が一定であり、階調－隣接階調間ＪＮＤインデックス差のグラフは図８に示すようになる。これに対して、一般な表示装置では、ガンマ２．２がデファクト・スタンダードであり、図７に示すように、全階調範囲内での隣接階調間ＪＮＤインデックス差の最大値／最小値の比の値が１．５以上になっているのが通常である。また、ＤＩＣＯＭ規格準拠の表示装置は、コントラスト応答がＤＩＣＯＭ３．１４表示輝度応答カーブに対するズレが通常は２０％以内に入っているが、一般な表示装置は、そのような範囲内には入らない。本実施形態の方法は、このようなＤＩＣＯＭ規格（より詳細には、GSDF（DICOM 3.0 Part14で規定されているグレイスケール標準表示関数））に準拠していない表示装置にも適用可能である。
　本発明は、以下の態様でも実施可能である。
　上記実施形態では、出力調整部３３が出力した目標出力値テーブルに基づいて、制御部１７ｂがＬＵＴの変更を行ったが、出力調整部３３が、上映用表示装置３ｂの各階調の目標輝度を示す目標輝度テーブルを出力し、この目標輝度テーブルに基づいて、制御部１７ｂがキャリブレーションを行ってＬＵＴの変更を行うようにしてもよい。
　上記実施形態では、全階調範囲において同じ補正係数Ｃを用いて上映用表示装置３ｂの階調特性の設定を行ったが、表示する映像によっては、低階調域での見え方を特に重視して図９（ａ）に示すように低階調域での表示装置３ａ，３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差の差異が特に小さくなるようにしたり、高階調域での見え方を特に重視して図９（ｂ）に示すように高階調域での表示装置３ａ，３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差の差異が特に小さくなるようにしたり、低階調域及び高階調域での見え方を特に重視して図９（ｃ）に示すように低階調域及び高階調域での表示装置３ａ，３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差の差異が特に小さくなるようにしたりしてもよい。上映用表示装置３ｂの最大階調でのＪＮＤインデックス－最小階調でのＪＮＤインデックスの差は変わらないので、重視した階調範囲において表示装置３ａ，３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差を近づけた分だけ、重視しない階調範囲においては表示装置３ａ，３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差の差異が大きくなる。
　上記実施形態では、表示装置３ａ，３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差を算出したが、隣接する階調間でなくても、表示装置３ａ，３ｂの近接した階調間のＪＮＤインデックス差（近接階調間ＪＮＤインデックス差）を算出して、近接階調間ＪＮＤインデックス差を近づけるように階調特性の設定を行ってもよい。この場合でも、精度は落ちるが、表示装置３ａ，３ｂに表示される映像の見え方を近づけることは可能である。なお、近接した階調間とは、例えば階調の差が５以内、好ましくは３以内、さらに好ましくは２以内の階調間を意味する。
　上記実施形態では、制作用表示装置３ａと上映用表示装置３ｂは、別々の表示装置であったが、１台の表示装置を、表示輝度を変えて制作用と上映用に使用してもよい。つまり、ある表示装置の表示輝度を例えば８０ｃｄ／ｍ２に設定して制作用表示装置３ａとして使用し、同じ表示装置の表示輝度を例えば４００ｃｄ／ｍ２に設定して上映用表示装置３ｂとして使用することが可能であり、この場合でも、制作用表示装置３ａと上映用表示装置３ｂが別々の表示装置である場合と同様の課題が発生し、この課題は、本発明の映像変換方法によって解決可能である。
　上記実施形態では、各階調についての輝度を実測したが、実測する代わりに、輝度設定値（例えば４００ｃｄ／ｍ２）とコントラスト値（例えば１０００：１）と設定ガンマ値（例えば２．２）とから最小階調を含む各階調の輝度を算出し、そこからＪＮＤインデックスを求めることも可能である。このような方法によれば、精度は落ちるものの、システムの簡略化が可能である。また、輝度設定値が相対値で与えられる場合（８０％など）はスペック上の最大輝度から輝度設定値を推定することが可能である。コントラスト値もスペック値を用いることができる。
　上記実施形態では、液晶パネルを用いた表示装置を用いたが、有機ＥＬパネルなどの別の種類の表示パネルを有する表示装置や、プロジェクタのような投影型の表示装置を用いることも可能である。また、制作用表示装置と上映用表示装置は、互いに異なる種類の表示装置であってもよい。
　上記実施形態では、制作用表示装置３ａの隣接階調間ＪＮＤインデックス差×補正係数Ｃによって目標隣接階調間ＪＮＤインデックス差を算出することによって、上映用表示装置３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差を制作用表示装置３ａの隣接階調間ＪＮＤインデックス差に近づけているが、別の方法によって、上映用表示装置３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差を制作用表示装置３ａの隣接階調間ＪＮＤインデックス差に近づけるようにしてもよい。例えば、補正係数Ｃを用いる代わりに、階調を引数とする補正関数Ｆ（階調）を設定し、制作用表示装置３ａの隣接階調間ＪＮＤインデックス差×補正関数Ｆ（階調）によって目標隣接階調間ＪＮＤインデックス差を算出してもよい。この際、最大階調の１２．５％以下の階調範囲を含む階調範囲において、上映用表示装置３ｂの隣接階調間ＪＮＤインデックス差を制作用表示装置３ａの隣接階調間ＪＮＤインデックス差に近づけるようにすることが見え方を近づける上で特に効果的である。
　上記実施形態では、液晶パネル９からの画面光による輝度を測定して、その輝度をそのままＪＮＤインデックスに変換したが、表示装置３が設置される場所の環境光による輝度を考慮してＪＮＤインデックスを算出してもよい。この場合、例えば、（液晶パネル９表面での環境光の照度）×（液晶パネル９表面の拡散反射係数）によって環境光による輝度を算出し、画面光による輝度と環境光による輝度の合計輝度をＪＮＤインデックスに変換すればよい。この場合、表示輝度とは、画面光による輝度と環境光による輝度の合計輝度を意味する。
　上記実施形態では、映像変換装置２５に設けられた制御部２６によって制御されて上映用表示装置３ｂの階調特性の設定が行われるが、表示装置３に設けられた制御部１７に同様の機能を実行させることも可能である。
　上記実施形態では、映像変換装置２５は、１台の装置であるが、２台以上の装置に分割して同様の機能を実現してもよい。表示装置３ａ，３ｂは、通常は、別々の場所に配置されるので、それぞれの表示装置に近接させて映像変換装置を配置して必要な機能を持たせればよい。映像変換装置２５は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの汎用コンピュータであってもよく、汎用コンピュータと表示装置の間に配置される専用デバイスであってもよい。
２．第２実施形態
　図１０～図１１を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は第１実施形態に類似しており、出力調整部３３の代わりにデータ変換部３５を備える点が主な相違点である。第１実施形態では、階調特性の設定は、図６に示すように、上映用表示装置３ｂの階調－輝度特性を変更することによって行ったが、本実施形態では、上映用表示装置３ｂの階調－輝度特性は変更せずに、データ変換部３５がビデオデータの輝度階調値を変更することによって上映用表示装置３ｂに映像を表示する際の階調特性の設定を行っている。
　図１０に示すように、ＪＮＤ演算部３１からデータ変換部３５に、上映用表示装置３ｂの各階調に対する目標ＪＮＤインデックスを示す目標ＪＮＤテーブルと、上映用表示装置３ｂの階調－輝度特性が入力される。目標ＪＮＤインデックスは、上述した変換式（２）によって上映用表示装置３ｂの各階調の目標輝度を示す目標輝度テーブルに変換される。階調－輝度特性と目標輝度テーブルを用いて図１１に示すグラフを作成ことができる。
　データ変換部３５にはビデオデータも入力される。ビデオデータに含まれるある画素Ｐの輝度階調値がＡ（例：階調１９２）だとすると、このビデオデータをそのまま上映用表示装置３ｂに入力すると、図１１の階調－輝度特性に従って、画素Ｐは輝度ＬＡで発光する。表示装置３ａ，３ｂに表示される映像の見え方を近づけるためには、輝度階調値Ａの画素は、目標輝度テーブルに従って画素Ｐを輝度ＴＬＡで発光させる必要がある。画素Ｐを輝度ＴＬＡで発光させるためには、階調－輝度特性での輝度ＴＬＡに対応した階調ＴＡを上映用表示装置３ｂに入力すればよい。まとめると、ビデオデータに含まれるある画素Ｐの輝度階調値ＡをＴＡに変更すれば、目標輝度テーブルに従って画素Ｐを輝度ＴＬＡで発光させることができる。このように、データ変換部３５は、ビデオデータに含まれる各画素が目標輝度テーブルに従った輝度で発光するように、各画素の輝度階調値を変更する。
　データ出力部２９ｂは、データ変換部３５において変換された後のビデオデータを映像処理回路１１ｂに出力する。
　本実施形態では、上映用表示装置３ｂの階調－輝度特性を変更することなく、ビデオデータの輝度階調値を変更することによって、表示装置３ａ，３ｂに表示される映像の見え方を近づけることを可能にしている。
３．第３実施形態
　図１２を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は第２実施形態に類似しており、変換後のビデオデータが記憶部２７に記憶され、変換後のビデオデータが記憶部２７からデータ出力部２９ｂに送られるという点が相違点である。
　第２実施形態では映像の表示を行う度にビデオデータの変換を行うので、変換処理の負荷が大きかったが、本実施形態によれば、ビデオデータの変換を一度行えば、以後は、変換済みのビデオデータを用いて、映像の表示を行うことができる。また、本実施形態では、映像の変換と表示を別々に行うことができるので、映像の変換だけを行って変換後のビデオデータを記憶部２７に記憶しておいて、必要なタイミングで、変換後のビデオデータを記憶部２７から読みだして、上映用表示装置３ｂに表示させることが可能である。
４．第４実施形態
　図１３を用いて、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は第２実施形態に類似しており、ビデオデータを照明光成分と反射率成分に一旦分離して、照明光成分に対して第２実施形態で説明したデータ変換を行っている点が主な相違点である。
　本実施形態では、ビデオデータは、まず、データ分離部３７において、レティネックス理論に基づいて照射光成分と反射率成分に分離される。この分離の方法としては、特許５２４７９１０号や特許５４７０４１５号に開示されている方法が挙げられる。次に、照明光成分変換部３５ａは、照明光成分において第２実施形態と同様のデータ変換を行い、変換後の照明光成分を出力する。一方、反射率成分変換部３５ｂは、光沢強調度決定部３９が決定した値だけ反射率成分を強調する変換を行って、変換後の反射率成分を出力する。なお、反射率成分変換部３５ｂを省略して反射率成分をそのままにしてもよい。
　次に、データ合成部４１は、変換後の照明光成分及び反射率成分を合成して、合成後のビデオデータを出力する。次に、データ出力部２９ｂは、データ合成部４１において合成された後のビデオデータを映像処理回路１１ｂに出力する。
　第２実施形態の方法では、ビデオデータの全成分に対して目標輝度テーブルに合わせるようにデータ変換を行っていたので、物体の光沢に関係する反射率成分も変換されてしまって、物体の光沢感が変化してしまう場合があるという問題があるが、本実施形態では、ビデオデータを照射光成分と反射率成分に分離した後で、照射光成分についてのみ、目標輝度テーブルに合わせるようにデータ変換を行っているので、物体の光沢感を維持することが可能である。

Claims (17)

  1. 同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換する映像変換方法であって、
    全階調範囲の少なくとも一部である対象階調範囲内において、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に近づくように、第２表示輝度で前記映像を表示させる際の階調特性を設定して前記映像を変換する工程を備える、映像変換方法。
  2. 前記階調特性は、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に補正係数を乗じた値になるように設定される、請求項１に記載の映像変換方法。
  3. 前記対象階調範囲は、最大階調の１２．５％以下の階調範囲を含む、請求項１に記載の映像変換方法。
  4. 前記近接階調間ＪＮＤ対応値差は、隣接階調間ＪＮＤ対応値差である、請求項１に記載の映像変換方法。
  5. 第２表示輝度は、第１表示輝度よりも大きい、請求項１に記載の映像変換方法。
  6. 前記補正係数は、第２表示輝度での離間階調間ＪＮＤ対応値差／第１表示輝度での離間階調間ＪＮＤ対応値差によって算出される、請求項１に記載の映像変換方法。
  7. 前記離間階調間ＪＮＤ対応値差は、（最大階調でのＪＮＤ対応値）－（最小階調でのＪＮＤ対応値）によって算出される、請求項６に記載の映像変換方法。
  8. 前記近接階調間ＪＮＤ対応値差は、近接階調間ＪＮＤインデックス差である、請求項１に記載の映像変換方法。
  9. 前記階調特性の設定は、前記表示装置の各階調に対応する出力輝度値を変更することによって行われる、請求項１に記載の映像変換方法。
  10. 前記階調特性の設定は、前記ビデオデータの輝度階調値を変更することによって行われる、請求項１に記載の映像変換方法。
  11. 前記階調特性の設定は、前記ビデオデータの照明光成分の輝度階調値を変更することによって行われる、請求項１に記載の映像変換方法。
  12. 前記表示装置として、第１表示輝度で前記映像を表示させる第１表示装置と、第２表示輝度で前記映像を表示させる第２表示装置を備える、請求項１に記載の映像変換方法。
  13. 同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換する映像変換装置であって、
    全階調範囲の少なくとも一部である対象階調範囲内において、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に近づくように第２表示輝度で前記映像を表示させる際の階調特性を設定して前記映像を変換するように制御する制御部を備える、映像変換装置。
  14. 同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を変換するためのコンピュータプログラムであって、
    コンピュータに、
    全階調範囲の少なくとも一部である対象階調範囲内において、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に近づくように第２表示輝度で前記映像を表示させる際の階調特性を設定して前記映像を変換する工程を実行させる、コンピュータプログラム。
  15. 同一のビデオデータから得られる映像を異なる表示輝度で表示装置に表示させる際に前記映像の見え方が視覚的に近接するように前記映像を表示させる映像表示システムであって、
    全階調範囲の少なくとも一部である対象階調範囲内において、第２表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差が第１表示輝度での近接階調間ＪＮＤ対応値差に近づくように第２表示輝度で前記映像を表示させる際の階調特性を設定して前記映像を前記表示装置に表示するように制御する制御部を備える、映像表示システム。
  16. 前記制御部は、前記表示装置に設けられる、請求項１５に記載の映像表示システム。
  17. 前記制御部は、前記表示装置とは別に設けられた映像変換装置に設けられる、請求項１５に記載の映像表示システム。
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