WO2017051612A1 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents

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WO2017051612A1
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display
signal
luminance level
image processing
conversion
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PCT/JP2016/072691
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俊也 浜田
金井　健一
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ソニー株式会社
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    • H04N23/82—Camera processing pipelines; Components thereof for controlling camera response irrespective of the scene brightness, e.g. gamma correction

Definitions

  • the present disclosure relates to an image processing apparatus and an image processing method.
  • ITU-R International Telecommunication Union-Radio communications sector
  • SDR Standard Dynamic Range
  • HDR High Dynamic Range
  • Application-1 is a signal system based on PQ (Perceptual Quantizer) -EOTF (Electro-Optical Transfer Function) for the purpose of expressing the absolute value of the luminance of the shooting environment (see Non-Patent Document 1). ).
  • Application-2 is a signal system that expresses a relative luminance level by an HLG (Hybrid Log-Gamma) curve that combines a gamma curve at a luminance level lower than the reference white and a logarithmic curve at a luminance level higher than the reference white. (See Non-Patent Document 2).
  • Up to the Application-1 can display the absolute luminance of 10,000 cd / m 2, while the relative luminance of 12 times the reference white up to the Application-2 (20-fold when using the headroom) Can be displayed.
  • ITU-R Application-1 is the same method as ST2084 established by SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers), which is a standardization organization different from ITU-R. There are other signal systems similar to SMPTE ST2084 (see Non-Patent Document 3).
  • the peak luminance of the display is often different from the upper limit of the HDR dynamic luminance dynamic range.
  • the luminance of one or more pixels included in the video signal exceeds the peak luminance of the display, so-called overexposure occurs in the reproduced video as a result of clipping. If the maximum brightness is below the peak brightness of the display, the display performance will not be fully utilized.
  • One simple technique for eliminating such a range mismatch is to adjust the brightness level by multiplying gains. However, simple gain multiplication changes even the luminance level of the reference point that should be fixedly handled.
  • the display brightness level of the reference white is maintained by using an image signal based on a signal system that handles the display brightness level of the reference white in a fixed manner using a parameter determined based on the peak brightness level of the display.
  • an image processing apparatus includes a conversion unit that converts into a display signal by performing gamma conversion.
  • an image processing method executed by an image processing apparatus wherein an image signal based on a signal method that handles a reference white display luminance level in a fixed manner is determined based on a peak luminance level of a display.
  • An image processing method is provided that includes performing a gamma conversion so that the display brightness level of the reference white color is maintained using a parameter to be converted into a display signal.
  • the technique according to the present disclosure it is possible to eliminate or at least reduce inconvenience related to the mismatch between the dynamic range of the HDR video signal and the peak luminance of the display.
  • the above effects are not necessarily limited, and any of the effects shown in the present specification, or other effects that can be grasped from the present specification, together with or in place of the above effects. May be played.
  • 11 is a flowchart showing a first example of a flow of RW maintenance gamma conversion processing shown in FIG. 10.
  • 12 is a flowchart illustrating a second example of the flow of the RW maintenance gamma conversion process illustrated in FIG. 10.
  • 11 is a flowchart illustrating a third example of the flow of the RW maintenance gamma conversion process illustrated in FIG. 10. It is a flowchart which shows an example of the flow of the linear transformation process shown in FIG. It is explanatory drawing for demonstrating an example of the method of recording and reproducing
  • FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an outline of conversion characteristics of a video signal.
  • an imaging device 10 a network 20, a recording device 30, and a display device 50 are shown.
  • the photographing device 10 photographs a subject in a photographing environment and generates a video signal.
  • the photographing apparatus 10 has an array of photoelectric conversion elements (image sensors) such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), and converts light incident from the photographing environment into an electrical signal. Convert.
  • the characteristic of conversion from light to an electrical signal is modeled by an OETF (Opto-Electronic Transfer Function).
  • OETF is a linear function
  • the voltage level of the electrical signal is proportional to the amount of light received for each element.
  • BT. which is a standard specification established by ITU-R. 709 or BT.
  • the OETF of 2020 is nonlinear, for example, the overall gamma value is 0.45, and has linearity only in the low luminance region.
  • the imaging device 10 transmits a video signal including a series of frame image signals and control signals to the display device 50 via the network 20 or causes the recording device 30 to record the video signal on a recording medium.
  • the network 20 may be a wired communication network, a wireless communication network, or a simple connection cable.
  • the recording device 30 records the video signal received from the photographing device 10 on a recording medium by a designated recording method.
  • the recording medium may be a removable medium such as a BD (Blu-ray (registered trademark) disk) or a DVD (Digital Versatile Disc), or a built-in medium such as a hard disk.
  • Display device 50 reproduces a video from a video signal received via network 20 or read from a recording medium. More specifically, the display device 50 has an array of display elements that convert an input electrical signal into light (for example, a liquid crystal panel, an organic light emitting diode (OLED) panel, a plasma display panel (PDP), or the like). .
  • the characteristics of conversion from an electric signal to light are modeled by EOTF (Electro-Optical Transfer Function). If EOTF is an inverse function of OETF, the intensity of the displayed light is equal to the intensity of the photographed light.
  • OOTF Opto-Optical Transfer Function
  • OOTF is also called system gamma or total gamma.
  • BT. which is a standard specification formulated by ITU-R.
  • the gamma value of 1886 EOTF is 2.4.
  • the upper limit of the general luminance dynamic range of the existing SDR video signal is 100 cd / m 2 (also referred to as nit).
  • the upper limit of the luminance dynamic range of the HDR video signal is expanded from several hundred to several thousand cd / m 2 .
  • the ITU-R is expected to add two systems, Application-1 and Application-2, as the HDR video signal signal system.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the photoelectric transfer function of ITU-R Application-2.
  • Application-2 is an HLG (Hybrid Log-Gamma) curve that combines a gamma curve at a luminance level lower than the reference white and a logarithmic curve at a luminance level higher than the reference white, and expresses a relative luminance level.
  • the horizontal axis represents the light intensity E normalized so that the luminance level of the reference white is equal to 1
  • the vertical axis represents the signal level E ′ of the corresponding electrical signal.
  • the gamma value is equal to 0.5 in the low luminance region below the reference white, and there is no linear portion. This improves the Weber fraction in dark conditions.
  • the upper limit of the luminance dynamic range is further increased.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the OOTF of ITU-R Application-2.
  • the horizontal axis represents the same normalized light intensity E as in FIG. 2, and the vertical axis represents the luminance level L (cd / m 2 ) after the inverse transformation (OETF ⁇ 1 ) is executed.
  • FIG. 3 shows an example of ITU-R Application-2.
  • the upper limit of the luminance dynamic range is from several hundred to several thousand cd / m 2 . Reach.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining examples of several methods for adapting the luminance dynamic range to the peak luminance of the display.
  • the horizontal axis represents the normalized light intensity E
  • the vertical axis represents the luminance level L.
  • a graph 42 represented by an alternate long and short dash line is a result of hard clipping of the original OOTF (graph 41) with the peak luminance of the display. Such clipping causes over-exposure in a region where the light intensity E is larger than the clipping point P CLP , thereby losing image information.
  • a graph 43 represented by a broken line is a result of soft clipping for giving an inclination to the OOTF in a region where the light intensity E is larger than the clipping point P CLP ′ . Although soft clipping does not cause complete overexposure, since the slope becomes discontinuous at the clipping point P CLP ′ , an unnatural image may be displayed.
  • a graph 44 represented by a two-dot chain line is a result of linear conversion of the original OOTF with a constant gain.
  • the luminance level corresponding to the reference white (E 1) that should be handled fixedly changes (P 1 ⁇ P 1 ′ ).
  • the luminance level of the reference white changes, it becomes difficult to appropriately reproduce the brightness of the shooting environment (or the brightness that the content producer desires to show to the viewer).
  • Such a linear transformation is not consistent with the purpose of, for example, ITU-R Application-2.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the image processing apparatus 100 according to an embodiment.
  • the image processing apparatus 100 may be, for example, a photographing apparatus, a recording apparatus, or a display apparatus as shown in FIG. 1, or may be an image processing module mounted on these apparatuses.
  • the image processing apparatus 100 includes an image acquisition unit 110, a conversion unit 120, and a control unit 130.
  • the image acquisition unit 110 acquires an input image signal from some signal source.
  • the input image signal may be an image signal of each of a series of frames constituting the video signal, or may be an image signal for a still image.
  • the input image signal is based on the HDR signal system, and here, as an example, an image signal based on ITU-R Application-2 (hereinafter referred to as an HLG image signal) is acquired.
  • ITU-R Application-2 is an example of a signal system that handles the display brightness level of the reference white in a fixed manner.
  • the HLG image signal is a signal after normalization at the luminance level of the reference white.
  • the image acquisition unit 110 generates a linear image signal by applying an OETF inverse function (OETF ⁇ 1 ) of the signal method to the acquired input image signal.
  • the linear image signal is a signal that linearly represents the intensity of light at the time of photographing.
  • the calculation of the inverse function here may be implemented as a numerical calculation using calculation parameters stored in advance for each signal system, or implemented using a lookup table that maps the input value and output value of the signal. May be. Then, the image acquisition unit 110 outputs the generated linear image signal to the conversion unit 120.
  • the conversion unit 120 performs gamma conversion on the linear image signal input from the image acquisition unit 110 using parameters determined based on the peak luminance level of the display so that the reference white display luminance level is maintained. To convert to a display signal.
  • the conversion unit 120 uses a conversion method corresponding to one or a combination of two or more of the following three basic conversions to obtain a signal level of an image signal.
  • Convert. ⁇ Standard white (RW) fixed gamma conversion ⁇ Linear conversion ⁇ Peak fixed gamma conversion
  • the RW fixed gamma conversion is a gamma conversion that does not change the luminance level of the reference white.
  • FIG. 6A shows a graph of RW fixed gamma conversion.
  • the luminance level decreases in a range lower than the reference white, and the luminance level increases in a range higher than the reference white.
  • the luminance level increases in a range lower than the reference white, and the luminance level decreases in a range higher than the reference white. The brightness level of the reference white is maintained.
  • the linear transformation is expressed as a function T 2 (E) of the image signal E using the gain value G as follows:
  • FIG. 6B shows a linear transformation graph.
  • the gain value G when the gain value G is larger than 1, the luminance level increases over the entire range, and when the gain value is smaller than 1, the luminance level decreases over the entire range. If the gain value is not 1, the luminance level of the reference white also changes.
  • the peak fixed gamma conversion is a gamma conversion that does not change the upper limit of the dynamic range.
  • the peak fixed gamma conversion can be expressed as a function T 3 (E) of the image signal E as shown in the following equation.
  • FIG. 6C shows a graph of peak fixed gamma conversion.
  • K 12.
  • the luminance level decreases over the entire range
  • the gamma value is smaller than 1
  • the luminance level increases over the entire range.
  • the rate of change of the brightness level is larger as it is closer to the center of the range. If the gamma value is not 1, the luminance level of the reference white also changes.
  • the role of the conversion unit 120 is to match the maximum luminance level that can be expressed by the display signal to the peak luminance level of the display, and to maintain the reference white display luminance level when necessary.
  • the peak luminance level of the display here may be the maximum luminance level in terms of the performance of the display (or display element), or may be smaller than the upper limit in terms of performance, in terms of additional restrictions. It may be the maximum luminance level (for example, user settings or environmental conditions).
  • the display brightness level of the reference white is maintained by the RW fixed gamma conversion.
  • the display brightness level of the reference white is maintained by a combination of linear conversion and peak fixed gamma conversion.
  • the conversion unit 120 determines the first gamma value ⁇ 1 so that the maximum luminance level that can be expressed by the display signal matches the peak luminance level of the display. Then, the linear image signal is gamma-transformed using the determined first gamma value ⁇ 1 .
  • FIG. 7A is a first explanatory diagram showing how OOTF changes according to RW fixed gamma conversion.
  • the peak luminance of the display is assumed to be greater than 2000 cd / m 2 .
  • the maximum luminance level that can be expressed is about 4000 cd / m 2 .
  • the maximum expressible luminance level exceeds 5000 cd / m 2 .
  • the maximum representable luminance level reaches about 9000 cd / m 2 .
  • the brightness level of the reference white is maintained (point P 1 ).
  • FIG. 7B is a second explanatory diagram showing how OOTF changes according to RW fixed gamma conversion.
  • the peak luminance of the display is smaller than 2000 cd / m 2 .
  • the brightness level of the reference white is maintained (point P 1 ).
  • the system gamma in the low luminance region (0 ⁇ E ⁇ 1) is smaller than that in the existing SDR display case, but its visual influence Is not so big.
  • FIG. 7C is a third explanatory diagram illustrating how the OOTF changes according to the RW fixed gamma conversion.
  • the peak luminance of the display is assumed to be smaller than 1200 cd / m 2 .
  • the conversion unit 120 determines the gain value G so that the maximum luminance level that can be expressed by the display signal matches the peak luminance level of the display, and the determined gain The linear image signal is linearly transformed using the value G. Further, the conversion unit 120 determines the second gamma value ⁇ 2 so that the display brightness level of the reference white is restored to the original brightness level, and uses the determined second gamma value ⁇ 2 to perform the above linear operation. Gamma-convert the converted image signal. The conversion unit 120 executes gamma conversion using the second gamma value ⁇ 2 so as not to change the peak luminance level.
  • FIG. 8A is an explanatory diagram showing how OOTF changes in accordance with linear conversion and peak fixed gamma conversion.
  • FIG. 8B is an enlarged view of the low luminance region of FIG. 8A.
  • the upper limit of the luminance dynamic range that is, the maximum representable luminance level is close to the peak luminance of the display. Pulled down to about 1200 cd / m 2 .
  • the occurrence of overexposure is suppressed and the performance of the display can be utilized to the maximum extent.
  • the input value E of the gamma conversion here is divided by the parameter K as shown in the above equation (4).
  • the value of the parameter K may be, for example, 12 when the headroom is not used and 20 when the headroom is used.
  • the conversion unit 120 may support both the first operation mode that maintains the display brightness level of the reference white and the second operation mode that does not maintain the display brightness level of the reference white.
  • the first operation mode and the second operation mode are referred to as an RW maintenance mode and an RW non-maintenance mode, respectively.
  • the conversion unit 120 executes either the first conversion method or the second conversion method described above.
  • the conversion unit 120 outputs a display signal by another method without maintaining the reference white display luminance level.
  • the conversion unit 120 performs ITU-R BT.
  • the image signal may be converted into a display signal.
  • ITU-R BT For display output (SDR display) at 1886, a gamma value of 2.4 is used throughout the range.
  • the conversion unit 120 determines a gain value so that the maximum luminance level that can be expressed by the display signal matches the peak luminance level of the display, and linearizes the image signal using the determined gain value. It may be converted.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram for describing OOTF in SDR display in 1886.
  • the one-dot chain line graph is BT.
  • the maximum luminance level that can be expressed is about 500 cd / m 2 , so when the peak luminance level of the display exceeds about 500 cd / m 2 , Requires linear transformation with large gain.
  • the conversion unit 120 does not have to execute the gain adjustment.
  • the system gamma in the low luminance region (0 ⁇ E ⁇ 1) is maintained at about 1.2.
  • the case of SDR display shows an average luminance level in the middle luminance region (1 ⁇ E ⁇ 8).
  • SDR display can be a visually better option when the peak brightness of the display is low (eg, less than about 600 cd / m 2 ).
  • the control unit 130 controls the operations of the image acquisition unit 110 and the conversion unit 120. For example, the control unit 130 determines the signal method of the input image signal from the control parameter associated with the input image signal, and causes the image acquisition unit 110 and the conversion unit 120 to execute processing corresponding to the determined signal method. Examples of control parameters here will be further described later.
  • the control unit 130 may switch the type of the inverse function of the OETF that the image acquisition unit 110 should apply to the input image signal according to the signal method of the input image signal.
  • the control unit 130 may control the operation mode of the image processing apparatus 100.
  • control unit 130 selects an operation mode to be used by the conversion unit 120 among an RW maintaining mode in which the reference white display luminance level is maintained and an RW non-maintaining mode in which the reference white display luminance level is not maintained. To do.
  • RW maintenance mode the control unit 130 causes the conversion unit 120 to use a conversion method in which the reference white display luminance level is maintained in the conversion process for adjusting the dynamic range.
  • the control unit 130 may select one of the operation modes based on one or more of the following conditions.
  • Signal system type When the signal system of the input image signal is a signal system (for example, ITU-R Application-2) in which the display brightness level of the reference white is fixed, the control unit 130 is in the RW maintenance mode. Select.
  • a signal system for example, ITU-R Application-2
  • the control unit 130 is in the RW maintenance mode. Select.
  • the user sets the RW maintenance mode or the RW non-maintenance mode via the user interface.
  • a user who desires to appropriately reproduce the brightness of the shooting environment can set the RW maintenance mode.
  • the user may set an acceptable peak luminance level for the display.
  • the control unit 130 may select the RW maintenance mode when the allowable peak luminance level is greater than a predetermined threshold, and otherwise select the RW non-maintenance mode.
  • the control unit 130 determines the peak luminance level of the display from the display attribute (for example, device type, model number, or performance value), and the determined peak luminance level is greater than a predefined threshold value.
  • RW maintenance mode may be selected in some cases, and RW non-maintenance mode may be selected otherwise.
  • the control unit 130 determines the recommended peak luminance level of the display from the conditions of the display environment (environmental illuminance, location, etc.) detected via a sensor (not shown), and the determined recommended peak luminance level is defined in advance.
  • the RW maintenance mode may be selected if the threshold value is larger than the threshold value, and the RW non-maintenance mode may be selected otherwise.
  • control unit 130 selectively uses the first conversion method (RW fixed gamma conversion) and the second conversion method (combination of linear conversion and peak fixed gamma conversion) described above for the conversion unit 120. May be used. Similar to the selection of the operation mode described above, the control unit 130 is based on, for example, a mode setting by the user or a comparison between a peak luminance value (which may include a performance value, an allowable value by the user, and a system recommended value) and a threshold value. Any conversion method may be selected.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the flow of the image conversion process executed by the image processing apparatus 100 described above.
  • control unit 130 determines the signal method of the input image signal from the control parameter associated with the input image signal (step S102).
  • the control unit 130 obtains the peak luminance L P of the display (step S104).
  • the control unit 130 selects an operation mode based on a condition such as a signal system type or user setting (step S106).
  • the image conversion process in FIG. 10 branches depending on the signal method determined in step S102 and the operation mode selected in step S106 (steps S110 and S125). For example, when the signal system is not the HDR system, ITU-R BT. In accordance with 1886, a display signal is output from the conversion unit 120 to the display, and the video is displayed in SDR (step S120). On the other hand, if the signal method is the HDR method (for example, the HLG method) and the RW maintenance mode is selected, the process proceeds to step S130. If the signaling method is the HDR method and the RW non-maintaining mode is selected, the process proceeds to step S165.
  • the signal method is the HDR method and the RW non-maintaining mode is selected
  • step S130 the image acquisition unit 110 and the conversion unit 120 execute RW maintenance gamma conversion processing.
  • the display brightness level of the reference white (RW) is maintained.
  • step S165 the display brightness level of the reference white is not necessarily maintained.
  • the control unit 130 determines whether or not to perform SDR display based on, for example, user settings or the peak luminance level of the display determined in step S104 (step S165). If it is determined that the SDR display is to be performed, the process proceeds to step S120, and the ITU-R BT. In accordance with 1886, a display signal is output from the conversion unit 120 to the display. If it is determined not to perform SDR display, the process proceeds to step S170, and linear conversion processing is performed by the image acquisition unit 110 and the conversion unit 120 (step S170). A more detailed flow of the linear conversion process will be further described later.
  • a display signal is output to the display, and the HDR video is displayed on the display (step S190).
  • FIG. 11A is a flowchart showing a first example of the flow of the RW maintenance gamma conversion process shown in FIG.
  • the conversion unit 120 the upper limit L max of the peak luminance level L P and the luminance dynamic range of the display, to compute the gamma value gamma 1 (step S132).
  • the gamma value ⁇ 1 can be calculated so that the maximum luminance level that can be expressed by the display signal is matched with the peak luminance level of the display, for example, through the RW fixed gamma conversion shown in Equation (2).
  • the image acquisition unit 110 acquires an input image signal from some signal source (step S136), and generates a linear image signal by applying an inverse function of OETF (OETF ⁇ 1 ) to the acquired input image signal. (Step S138).
  • the conversion unit 120 uses the gamma value gamma 1 calculated in step S132, a linear image signal inputted from the image acquisition unit 110 by gamma conversion, generates display signals (step S144). Then, the conversion unit 120 outputs the generated display signal to the display (Step S150).
  • FIG. 11B is a flowchart showing a second example of the flow of the RW maintenance gamma conversion process shown in FIG.
  • the conversion unit 120 the upper limit L max of the peak luminance level L P and the luminance dynamic range of the display, to compute the gain G 1 and the gamma value gamma 2 (step S134).
  • Gain G 1 for example, it may be calculated as Equation 3 to a maximum brightness level that can be expressed by the display signal through the linear transformation shown is matched to the peak brightness level of the display.
  • the gamma value ⁇ 2 may be calculated such that the reference white display luminance level is restored to the original luminance level by further applying the peak fixed gamma transformation shown in Equation (4).
  • the image acquisition unit 110 acquires an input image signal from some signal source (step S136), and generates a linear image signal by applying an inverse function of OETF (OETF ⁇ 1 ) to the acquired input image signal. (Step S138).
  • control unit 130 determines whether or not to adjust the system gamma based on, for example, the user setting or the peak luminance level of the display (step S140). If it is determined that the system gamma is to be adjusted, the conversion unit 120 gamma-converts the linear image signal input from the image acquisition unit 110 using a predetermined system gamma value (for example, 1.2). (Step S142).
  • a predetermined system gamma value for example, 1.2
  • the conversion unit 120 uses the gain G 1 calculated in step S134, executes the (system gamma is adjusted as necessary) linear transformation of the linear image signal (step S146).
  • the conversion unit 120 by the gamma converting the image signal after linear transformation by using a gamma value gamma 2 calculated in step S134 generates display signals (step S148).
  • the conversion unit 120 outputs the generated display signal to the display (Step S150).
  • FIG. 11C is a flowchart illustrating a third example of the flow of the RW maintenance gamma conversion process illustrated in FIG. In the third example, selective switching between the first conversion method and the second conversion method is performed.
  • the control unit 130 determines the first based on, for example, a mode setting by the user or a comparison between a peak luminance value (which may include a performance value, an allowable value by the user, and a system recommended value) and a threshold value.
  • the conversion method (RW fixed gamma conversion) and the second conversion method (combination of linear conversion and peak fixed gamma conversion) are selected (step S152).
  • the control unit 130 causes the image acquisition unit 110 and the conversion unit 120 to execute Steps S132 to S150 illustrated in FIG. 11A (Step S154).
  • the control unit 130 causes the image acquisition unit 110 and the conversion unit 120 to execute steps S134 to S150 illustrated in FIG. 11B (step S156).
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of the flow of the linear conversion process illustrated in FIG.
  • Gain G 2 is, for example, may be calculated as Equation (3) to the maximum brightness level that can be expressed by the display signal through the linear transformation shown is matched to the peak brightness level of the display.
  • the image acquisition unit 110 acquires an input image signal from some signal source (step S174), and generates a linear image signal by applying an inverse function of OETF (OETF ⁇ 1 ) to the acquired input image signal. (Step S176).
  • control unit 130 determines whether or not to adjust the system gamma based on, for example, the user setting or the peak luminance level of the display (step S178). If it is determined that the system gamma is to be adjusted, the conversion unit 120 gamma-converts the linear image signal input from the image acquisition unit 110 using a predetermined system gamma value (for example, 1.2). (Step S180).
  • a predetermined system gamma value for example, 1.2
  • the conversion unit 120 uses the gain G 2 calculated in step S172, by performing a linear transformation of the (system gamma is adjusted as necessary) linear image signal to generate a display signal (Step S182). Then, the conversion unit 120 outputs the generated display signal to the display (step S184).
  • HLG image recognition As described with reference to FIG. 5, the signal system of the input image signal is determined based on the control parameter associated with the input image signal.
  • the image signal of a series of frames is usually compressed and encoded according to some video codec, and then recorded on a recording medium or transmitted over a network.
  • Control parameters that identify the signaling scheme are also encoded and associated with the bit stream of the image signal.
  • UHD-BD Ultra HD-Blu-ray Disc
  • HEVC High Efficiency Video Coding
  • VUI Video Usability Information
  • a new value definition for the HLG method is added as the value of this OETF number.
  • the UHD-BD recorder writes the currently permitted value (for example, “1” or “14”) to the OETF number in the VUI, while the signal type in the SEI is for the HLG system.
  • the number “18” may be written.
  • the HDR-compatible player or display can recognize the HLG video without violating the UHD-BD specification by preferentially referring to the parameters in the SEI.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining an example of a method for recording and reproducing HLG video.
  • FIG. 13 shows a recording device 30 that is an HDR-compatible recorder / player, a recording medium 40, a playback device 45 that is an HDR-incompatible player, a display device 50 that is an HDR-compatible display, and an HDR-incompatible type.
  • a display device 55 which is a display of the above is shown.
  • the recording device 30 includes an encoding unit 32, a decoding unit 34, an HLG processing unit 36, and a control unit 38.
  • the encoding unit 32 of the recording device 30 encodes the HLG image signal generated by the HLG processing unit 36 according to HEVC, and records the encoded bit stream on the recording medium 40 according to UHD-BD.
  • the control unit 38 writes a control parameter indicating an OETF number for the HLG method into the VUI or SEI.
  • a VUI or SEI is associated with an encoded bitstream that includes a compressed image signal.
  • the control unit 38 reads the OETF number in the VUI or SEI, thereby recognizing that the video recorded on the recording medium 40 is an HLG video.
  • the decoding unit 34 decodes the HLG image signal according to HEVC.
  • the control unit 38 of the recording device 30 may signal the decoded HLG image signal to an output destination display of the image signal together with an HLG indicator indicating that the image signal is an HLG image signal.
  • the display device 50 that is an HDR-compatible display processes the image signal according to the HLG method and displays an HDR video.
  • the image processing apparatus 100 described above is mounted on the display device 50, for example, and can perform the dynamic range adjustment described above before the HDR video is displayed.
  • the output destination display of the image signal is the HDR non-compliant display device 55
  • the display device 55 displays the video in SDR without noticing the presence of the HLG sign.
  • the HDR non-compliant playback device 45 When playing back video, the HDR non-compliant playback device 45 does not read the OETF number in the VUI or SEI, or ignores it because the read OETF number is an unknown (or contradicts) value. .
  • the playback device 45 outputs the image signal decoded according to HEVC to the display device 50 or the display device 55 without an HLG label.
  • the display device 50 displays the video in SDR since the HLG indicator is not received.
  • the display device 55 also displays the video in SDR.
  • the HLG processing unit 36 of the recording device 30 may have the function of the image processing device 100 described above.
  • the HLG processing unit 36 processes the decoded HLG image signal according to the HLG method to generate a display signal for HDR video having a wide luminance dynamic range.
  • the display signal is output to the display device 50, the display device 50 displays the HDR video.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a recording process executed by the recording apparatus 30 according to an embodiment.
  • the HLG processing unit 36 of the recording device 30 acquires an original image signal that linearly represents the light intensity of the video content (step S202).
  • the HLG processing unit 36 converts the original image signal into an HLG image signal (step S204).
  • the encoding unit 32 encodes the HLG image signal to generate an encoded stream (step S206).
  • the control unit 38 generates a control parameter indicating the OETF number of the HLG method (step S208).
  • the control unit 38 records the encoded stream of the HLG image signal on the recording medium, and writes a control parameter indicating the OLG number of the HLG method to the VUI or SEI associated with the encoded stream (step S210).
  • FIG. 15A is a flowchart illustrating a first example of the flow of a reproduction process according to an embodiment.
  • the control unit 38 of the recording device 30 reads the encoded stream and the associated control parameter from the recording medium (step S222).
  • the decoding unit 34 decodes the image signal from the read encoded stream (step S224).
  • the control unit 38 determines whether or not the signal method of the image signal is the HLG method based on the control parameter read in step S222 (step S226).
  • the process proceeds to step S228, and a non-HLG image signal is output to the display (step S228).
  • the control unit 38 further determines whether or not the output destination display is an HLG compatible type (step S230).
  • the image signal is output to the display without executing the HLG conversion (step S228). If the output destination display is HLG compatible, the HLG processing unit 36 processes the decoded image signal in accordance with the HLG method to generate a display signal having a wide luminance dynamic range (step S232). Then, a display signal is output to the display (step S234).
  • FIG. 15B is a flowchart illustrating a second example of the flow of the reproduction process according to an embodiment.
  • the control unit 38 of the recording device 30 reads the encoded stream and the associated control parameter from the recording medium (step S222).
  • the decoding unit 34 decodes the image signal from the read encoded stream (step S224).
  • the control unit 38 determines whether or not the signal method of the image signal is the HLG method based on the control parameter read in step S222 as in the first example (step S226). If an image signal that is not an HLG image signal is decoded, the process proceeds to step S228, and a non-HLG image signal is output to the display (step S228). When the HLG image signal is decoded, the process proceeds to step S236, and the control unit 38 outputs the HLG image signal to the display together with the HLG indicator signaling (step S236).
  • Video content may also include a supplemental stream containing subtitle information or graphics information in addition to the encoded stream of image signals, audio signals and control signals in a series of frames.
  • the recording device 30 that is an HDR-compatible recorder / player can display the content of the supplementary stream (for example, subtitle, GUI, or other display).
  • appropriate visibility of the content can be ensured by matching the maximum luminance level of the supplemental stream content to the reference white display luminance level of the HDR video.
  • Hardware configuration example The above-described embodiments may be realized using any of software, hardware, and a combination of software and hardware.
  • a program constituting the software is stored in advance in a storage medium (non-transitory media) provided inside or outside the apparatus, for example.
  • Each program is read into a RAM (Random Access Memory) at the time of execution and executed by a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • FIG. 16 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of an apparatus to which the above-described embodiment can be applied.
  • the image processing apparatus 800 includes a system bus 810, an image processing chip 820, and an off-chip memory 890.
  • the image processing chip 820 includes n (n is 1 or more) processing circuits 830-1, 830-2,..., 830-n, a reference buffer 840, a system bus interface 850, and a local bus interface 860.
  • the system bus 810 provides a communication path between the image processing chip 820 and an external module (for example, a central control function, an application function, a communication interface, a user interface, or a display interface).
  • the processing circuits 830-1, 830-2,..., 830-n are connected to the system bus 810 via the system bus interface 850 and to the off-chip memory 890 via the local bus interface 860.
  • the processing circuits 830-1, 830-2,..., 830-n can also access a reference buffer 840 that may correspond to an on-chip memory (eg, SRAM).
  • the off-chip memory 890 may be a frame memory that stores image data processed by the image processing chip 820, for example.
  • the processing circuit 830-1 may be used for adjusting the luminance dynamic range of the HDR image signal
  • the processing circuit 830-2 may be used for encoding or decoding the image signal according to HEVC. Note that these processing circuits may be formed not on the same image processing chip 820 but on separate chips.
  • FIG. 17 illustrates an example of a schematic configuration of a television device to which the above-described embodiment is applied.
  • the television apparatus 900 includes an antenna 901, a tuner 902, a demultiplexer 903, a decoder 904, a video signal processing unit 905, a display unit 906, an audio signal processing unit 907, a speaker 908, an external interface 909, a control unit 910, a user interface 911, And a bus 912.
  • Tuner 902 extracts a signal of a desired channel from a broadcast signal received via antenna 901, and demodulates the extracted signal. Then, the tuner 902 outputs the encoded bit stream obtained by the demodulation to the demultiplexer 903. In other words, the tuner 902 serves as a transmission unit in the television apparatus 900 that receives an encoded stream in which an image is encoded.
  • the demultiplexer 903 separates the video stream and audio stream of the viewing target program from the encoded bit stream, and outputs each separated stream to the decoder 904. In addition, the demultiplexer 903 extracts auxiliary data such as EPG (Electronic Program Guide) from the encoded bit stream, and supplies the extracted data to the control unit 910. Note that the demultiplexer 903 may perform descrambling when the encoded bit stream is scrambled.
  • EPG Electronic Program Guide
  • the decoder 904 decodes the video stream and audio stream input from the demultiplexer 903. Then, the decoder 904 outputs the video data generated by the decoding process to the video signal processing unit 905. In addition, the decoder 904 outputs audio data generated by the decoding process to the audio signal processing unit 907.
  • the video signal processing unit 905 reproduces the video data input from the decoder 904 and causes the display unit 906 to display the video.
  • the video signal processing unit 905 may cause the display unit 906 to display an application screen supplied via a network.
  • the video signal processing unit 905 may perform additional processing such as noise removal on the video data according to the setting.
  • the video signal processing unit 905 may generate a GUI (Graphical User Interface) image such as a menu, a button, or a cursor, and superimpose the generated image on the output image.
  • GUI Graphic User Interface
  • the display unit 906 is driven by a drive signal supplied from the video signal processing unit 905, and displays a video or an image on a video screen of a display device (for example, a liquid crystal display, a plasma display, or an OLED).
  • a display device for example, a liquid crystal display, a plasma display, or an OLED.
  • the audio signal processing unit 907 performs reproduction processing such as D / A conversion and amplification on the audio data input from the decoder 904, and outputs audio from the speaker 908.
  • the audio signal processing unit 907 may perform additional processing such as noise removal on the audio data.
  • the external interface 909 is an interface for connecting the television apparatus 900 to an external device or a network.
  • a video stream or an audio stream received via the external interface 909 may be decoded by the decoder 904. That is, the external interface 909 also has a role as a transmission unit in the television apparatus 900 that receives an encoded stream in which an image is encoded.
  • the control unit 910 has a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory).
  • the memory stores a program executed by the CPU, program data, EPG data, data acquired via a network, and the like.
  • the program stored in the memory is read and executed by the CPU when the television device 900 is activated, for example.
  • the CPU controls the operation of the television device 900 according to an operation signal input from the user interface 911, for example, by executing the program.
  • the user interface 911 is connected to the control unit 910.
  • the user interface 911 includes, for example, buttons and switches for the user to operate the television device 900, a remote control signal receiving unit, and the like.
  • the user interface 911 detects an operation by the user via these components, generates an operation signal, and outputs the generated operation signal to the control unit 910.
  • the bus 912 connects the tuner 902, the demultiplexer 903, the decoder 904, the video signal processing unit 905, the audio signal processing unit 907, the external interface 909, and the control unit 910 to each other.
  • the video signal processing unit 905 has the function of the image processing apparatus 100 according to the above-described embodiment. Therefore, when reproducing the HDR video in the television apparatus 900, it is possible to eliminate or at least reduce inconvenience related to the mismatch between the dynamic range of the video signal and the peak luminance of the display.
  • FIG. 18 shows an example of a schematic configuration of a mobile phone to which the above-described embodiment is applied.
  • a cellular phone 920 includes an antenna 921, a communication unit 922, an audio codec 923, a speaker 924, a microphone 925, a camera unit 926, an image processing unit 927, a demultiplexing unit 928, a recording / reproducing unit 929, a display unit 930, a control unit 931, an operation A portion 932 and a bus 933.
  • the antenna 921 is connected to the communication unit 922.
  • the speaker 924 and the microphone 925 are connected to the audio codec 923.
  • the operation unit 932 is connected to the control unit 931.
  • the bus 933 connects the communication unit 922, the audio codec 923, the camera unit 926, the image processing unit 927, the demultiplexing unit 928, the recording / reproducing unit 929, the display unit 930, and the control unit 931 to each other.
  • the mobile phone 920 has various operation modes including a voice call mode, a data communication mode, a shooting mode, and a videophone mode, and is used for sending and receiving voice signals, sending and receiving e-mail or image data, taking images, and recording data. Perform the action.
  • the analog voice signal generated by the microphone 925 is supplied to the voice codec 923.
  • the audio codec 923 converts an analog audio signal into audio data, A / D converts the compressed audio data, and compresses it. Then, the audio codec 923 outputs the compressed audio data to the communication unit 922.
  • the communication unit 922 encodes and modulates the audio data and generates a transmission signal. Then, the communication unit 922 transmits the generated transmission signal to a base station (not shown) via the antenna 921. In addition, the communication unit 922 amplifies a radio signal received via the antenna 921 and performs frequency conversion to acquire a received signal.
  • the communication unit 922 demodulates and decodes the received signal to generate audio data, and outputs the generated audio data to the audio codec 923.
  • the audio codec 923 expands the audio data and performs D / A conversion to generate an analog audio signal. Then, the audio codec 923 supplies the generated audio signal to the speaker 924 to output audio.
  • the control unit 931 generates character data constituting the e-mail in response to an operation by the user via the operation unit 932.
  • the control unit 931 causes the display unit 930 to display characters.
  • the control unit 931 generates e-mail data in response to a transmission instruction from the user via the operation unit 932, and outputs the generated e-mail data to the communication unit 922.
  • the communication unit 922 encodes and modulates email data and generates a transmission signal. Then, the communication unit 922 transmits the generated transmission signal to a base station (not shown) via the antenna 921.
  • the communication unit 922 amplifies a radio signal received via the antenna 921 and performs frequency conversion to acquire a received signal.
  • the communication unit 922 demodulates and decodes the received signal to restore the email data, and outputs the restored email data to the control unit 931.
  • the control unit 931 displays the content of the electronic mail on the display unit 930 and stores the electronic mail data in the storage medium of the recording / reproducing unit 929.
  • the recording / reproducing unit 929 has an arbitrary readable / writable storage medium.
  • the storage medium may be a built-in storage medium such as a RAM or a flash memory, or an externally mounted storage medium such as a hard disk, a magnetic disk, a magneto-optical disk, an optical disk, a USB memory, or a memory card. May be.
  • the camera unit 926 images a subject to generate image data, and outputs the generated image data to the image processing unit 927.
  • the image processing unit 927 encodes the image data input from the camera unit 926 and stores the encoded stream in the storage medium of the recording / playback unit 929.
  • the demultiplexing unit 928 multiplexes the video stream encoded by the image processing unit 927 and the audio stream input from the audio codec 923, and the multiplexed stream is the communication unit 922. Output to.
  • the communication unit 922 encodes and modulates the stream and generates a transmission signal. Then, the communication unit 922 transmits the generated transmission signal to a base station (not shown) via the antenna 921.
  • the communication unit 922 amplifies a radio signal received via the antenna 921 and performs frequency conversion to acquire a received signal.
  • These transmission signal and reception signal may include an encoded bit stream.
  • the communication unit 922 demodulates and decodes the received signal to restore the stream, and outputs the restored stream to the demultiplexing unit 928.
  • the demultiplexing unit 928 separates the video stream and the audio stream from the input stream, and outputs the video stream to the image processing unit 927 and the audio stream to the audio codec 923.
  • the image processing unit 927 decodes the video stream and generates video data.
  • the video data is supplied to the display unit 930, and a series of images is displayed on the display unit 930.
  • the audio codec 923 decompresses the audio stream and performs D / A conversion to generate an analog audio signal. Then, the audio codec 923 supplies the generated audio signal to the speaker 924 to output audio.
  • the image processing unit 927 has the function of the image processing apparatus 100 according to the above-described embodiment. Therefore, when the mobile phone 920 reproduces the HDR video, it is possible to eliminate or at least reduce the inconvenience related to the mismatch between the dynamic range of the video signal and the peak luminance of the display.
  • FIG. 19 shows an example of a schematic configuration of a recording / reproducing apparatus to which the above-described embodiment is applied.
  • the recording / reproducing device 940 encodes audio data and video data of a received broadcast program and records the encoded data on a recording medium.
  • the recording / reproducing device 940 may encode audio data and video data acquired from another device and record them on a recording medium, for example.
  • the recording / reproducing device 940 reproduces data recorded on the recording medium on a monitor and a speaker, for example, in accordance with a user instruction. At this time, the recording / reproducing device 940 decodes the audio data and the video data.
  • the recording / reproducing apparatus 940 includes a tuner 941, an external interface 942, an encoder 943, an HDD (Hard Disk Drive) 944, a disk drive 945, a selector 946, a decoder 947, an OSD (On-Screen Display) 948, a control unit 949, and a user interface. 950.
  • Tuner 941 extracts a signal of a desired channel from a broadcast signal received via an antenna (not shown), and demodulates the extracted signal. Then, the tuner 941 outputs the encoded bit stream obtained by the demodulation to the selector 946. That is, the tuner 941 has a role as a transmission unit in the recording / reproducing apparatus 940.
  • the external interface 942 is an interface for connecting the recording / reproducing apparatus 940 to an external device or a network.
  • the external interface 942 may be, for example, an IEEE 1394 interface, a network interface, a USB interface, or a flash memory interface.
  • video data and audio data received via the external interface 942 are input to the encoder 943. That is, the external interface 942 serves as a transmission unit in the recording / reproducing device 940.
  • the encoder 943 encodes video data and audio data when the video data and audio data input from the external interface 942 are not encoded. Then, the encoder 943 outputs the encoded bit stream to the selector 946.
  • the HDD 944 records an encoded bit stream in which content data such as video and audio is compressed, various programs, and other data on an internal hard disk. Also, the HDD 944 reads out these data from the hard disk when playing back video and audio.
  • the disk drive 945 performs recording and reading of data to and from the mounted recording medium.
  • the recording medium loaded in the disk drive 945 may be, for example, a DVD disk (DVD-Video, DVD-RAM, DVD-R, DVD-RW, DVD + R, DVD + RW, etc.) or a Blu-ray (registered trademark) disk. .
  • the selector 946 selects an encoded bit stream input from the tuner 941 or the encoder 943 when recording video and audio, and outputs the selected encoded bit stream to the HDD 944 or the disk drive 945. In addition, the selector 946 outputs the encoded bit stream input from the HDD 944 or the disk drive 945 to the decoder 947 during video and audio reproduction.
  • the decoder 947 decodes the encoded bit stream and generates video data and audio data. Then, the decoder 947 outputs the generated video data to the OSD 948. The decoder 904 outputs the generated audio data to an external speaker.
  • the OSD 948 reproduces the video data input from the decoder 947 and displays the video. Further, the OSD 948 may superimpose a GUI image such as a menu, a button, or a cursor on the video to be displayed.
  • a GUI image such as a menu, a button, or a cursor
  • the control unit 949 includes a processor such as a CPU and memories such as a RAM and a ROM.
  • the memory stores a program executed by the CPU, program data, and the like.
  • the program stored in the memory is read and executed by the CPU when the recording / reproducing apparatus 940 is activated, for example.
  • the CPU controls the operation of the recording / reproducing device 940 according to an operation signal input from the user interface 950, for example, by executing the program.
  • the user interface 950 is connected to the control unit 949.
  • the user interface 950 includes, for example, buttons and switches for the user to operate the recording / reproducing device 940, a remote control signal receiving unit, and the like.
  • the user interface 950 detects an operation by the user via these components, generates an operation signal, and outputs the generated operation signal to the control unit 949.
  • the OSD 948 has the function of the image processing apparatus 100 according to the above-described embodiment. Therefore, when the recording / reproducing apparatus 940 reproduces the HDR video, it is possible to eliminate or at least reduce inconvenience related to the mismatch between the dynamic range of the video signal and the peak luminance of the display.
  • FIG. 20 illustrates an example of a schematic configuration of an imaging apparatus to which the above-described embodiment is applied.
  • the imaging device 960 captures an image of a subject, generates an image, encodes the image data, and records the image data on a recording medium.
  • the imaging device 960 includes an optical block 961, an imaging unit 962, a signal processing unit 963, an image processing unit 964, a display unit 965, an external interface 966, a memory 967, a media drive 968, an OSD 969, a control unit 970, a user interface 971, and a bus. 972.
  • the optical block 961 is connected to the imaging unit 962.
  • the imaging unit 962 is connected to the signal processing unit 963.
  • the display unit 965 is connected to the image processing unit 964.
  • the user interface 971 is connected to the control unit 970.
  • the bus 972 connects the image processing unit 964, the external interface 966, the memory 967, the media drive 968, the OSD 969, and the control unit 970 to each other.
  • the optical block 961 includes a focus lens and a diaphragm mechanism.
  • the optical block 961 forms an optical image of the subject on the imaging surface of the imaging unit 962.
  • the imaging unit 962 includes an image sensor such as a CCD or a CMOS, and converts an optical image formed on the imaging surface into an image signal as an electrical signal by photoelectric conversion. Then, the imaging unit 962 outputs the image signal to the signal processing unit 963.
  • the signal processing unit 963 performs various camera signal processing such as knee correction, gamma correction, and color correction on the image signal input from the imaging unit 962.
  • the signal processing unit 963 outputs the image data after the camera signal processing to the image processing unit 964.
  • the image processing unit 964 encodes the image data input from the signal processing unit 963 and generates encoded data. Then, the image processing unit 964 outputs the generated encoded data to the external interface 966 or the media drive 968. The image processing unit 964 also decodes encoded data input from the external interface 966 or the media drive 968 to generate image data. Then, the image processing unit 964 outputs the generated image data to the display unit 965. In addition, the image processing unit 964 may display the image by outputting the image data input from the signal processing unit 963 to the display unit 965. Further, the image processing unit 964 may superimpose display data acquired from the OSD 969 on an image output to the display unit 965.
  • the OSD 969 generates a GUI image such as a menu, a button, or a cursor, for example, and outputs the generated image to the image processing unit 964.
  • the external interface 966 is configured as a USB input / output terminal, for example.
  • the external interface 966 connects the photographing device 960 and a printer, for example, when printing an image.
  • a drive is connected to the external interface 966 as necessary.
  • a removable medium such as a magnetic disk or an optical disk is attached to the drive, and a program read from the removable medium can be installed in the photographing apparatus 960.
  • the external interface 966 may be configured as a network interface connected to a network such as a LAN or the Internet. That is, the external interface 966 has a role as a transmission unit in the photographing apparatus 960.
  • the recording medium mounted on the media drive 968 may be any readable / writable removable medium such as a magnetic disk, a magneto-optical disk, an optical disk, or a semiconductor memory. Further, a recording medium may be fixedly attached to the media drive 968, and a non-portable storage unit such as an internal hard disk drive or an SSD (Solid State Drive) may be configured.
  • a non-portable storage unit such as an internal hard disk drive or an SSD (Solid State Drive) may be configured.
  • the control unit 970 includes a processor such as a CPU and memories such as a RAM and a ROM.
  • the memory stores a program executed by the CPU, program data, and the like.
  • the program stored in the memory is read and executed by the CPU when the photographing apparatus 960 is activated, for example.
  • the CPU controls the operation of the imaging device 960 according to an operation signal input from the user interface 971, for example, by executing the program.
  • the user interface 971 is connected to the control unit 970.
  • the user interface 971 includes, for example, buttons and switches for the user to operate the photographing apparatus 960.
  • the user interface 971 detects an operation by the user via these components, generates an operation signal, and outputs the generated operation signal to the control unit 970.
  • the image processing unit 964 has the function of the image processing apparatus 100 according to the above-described embodiment. Therefore, when the HDR image is played back by the photographing device 960, the inconvenience related to the mismatch between the dynamic range of the video signal and the peak luminance of the display can be eliminated or at least reduced.
  • the image signal based on the signal system that handles the reference white display luminance level in a fixed manner is gamma-converted for conversion into a display signal.
  • the gamma conversion is performed so that the reference white display luminance level is maintained using a parameter determined based on the peak luminance level of the display. Therefore, the occurrence of loss of information (so-called overexposure) in the high-luminance area due to luminance clipping (or excessively strong roll-off) is avoided, and it is used as a reference for brightness during content shooting or production. It is possible to appropriately reproduce the brightness of the reference white color when displaying the content.
  • the luminance level of the reference white does not change due to gamma conversion.
  • the signal after normalization at the reference white luminance level is linear using a gain value determined to match the maximum luminance level that can be represented by the display signal to the peak luminance level of the display.
  • the converted image signal after the linear conversion is gamma-converted using a second gamma value determined so as to restore the reference white display luminance level to the original luminance level.
  • the luminance level of the reference white is finally maintained as the original level (although it changes during the calculation).
  • the gamma conversion using the second gamma value can be executed so as not to change the maximum luminance level that can be expressed by the display signal.
  • the second conversion method may be executed after gamma-converting the image signal using a predetermined system gamma value. For example, by using a system gamma value of 1.2, the luminance gradation in the displayed video is changed to ITU-R BT. A display based on existing specifications such as 1886 can be approached.
  • the first conversion method and the second conversion method described above may be selectively switched. Thereby, it is possible to provide the user with various expressions of the HDR video and to select an optimal expression according to the characteristics of the display.
  • the operation mode is switched between a first operation mode in which the reference white display luminance level is maintained and a second operation mode in which the reference white display luminance level is not maintained.
  • the operating mode may be selected based on the type of signaling. In this case, for example, when the image signal is generated by the HLG method in which the luminance level is relatively expressed with respect to the reference white level, the reference white level is maintained, and otherwise, the reference white level is set. Switching such as not maintaining is possible.
  • the type of the signal method can be determined based on, for example, a control parameter included in VUI (Video Usability Information) or SEI (Supplemental Enhancement Information).
  • VUI Video Usability Information
  • SEI Supplemental Enhancement Information
  • the operation mode may be selected based on user settings. For example, a user who wants to reproduce the brightness of the shooting environment or the content production environment will select the first operation mode. The operation mode may be selected based on other factors such as a peak luminance level as the performance of the display or a peak luminance level that is automatically set based on conditions of the display environment.
  • a simple linear conversion using a gain value may be performed. In this case, occurrence of a loss of information in the high luminance region due to luminance clipping is avoided.
  • ITU-R BT. SDR display according to 1886 may be performed, and in this case, an image with good visibility in the medium luminance region can be obtained.
  • An image processing apparatus comprising: (2) The image signal is a signal after normalization at the luminance level of the reference white, The conversion unit performs gamma conversion on the image signal using a first gamma value. The image processing apparatus according to (1). (3) The image processing apparatus according to (2), wherein the conversion unit determines the first gamma value so that a maximum luminance level that can be expressed by the display signal matches the peak luminance level of the display.
  • the image signal is a signal after normalization at the luminance level of the reference white
  • the conversion unit linearly converts the image signal using a gain value, and uses the second gamma value determined so that the display luminance level of the reference white is restored to the original luminance level. Gamma-convert the converted image signal,
  • the image processing apparatus according to (1).
  • (6) The image according to (4) or (5), wherein the conversion unit executes gamma conversion using the second gamma value so as not to change a maximum luminance level that can be expressed by the display signal. Processing equipment.
  • the conversion unit performs the gamma conversion using the linear conversion and the second gamma value after performing the gamma conversion on the image signal using a predetermined system gamma value, (4) to (6)
  • the image processing apparatus according to any one of the above.
  • the image processing apparatus selects a mode to be used by the conversion unit from a first operation mode in which the display brightness level of the reference white is maintained and a second operation mode in which the display brightness level of the reference white is not maintained Further comprising a control unit, The conversion unit converts the image signal into the display signal so that the display brightness level of the reference white is maintained when the first operation mode is selected by the control unit.
  • the image processing apparatus according to any one of (1) to (7).
  • the control unit may be configured to select the first operation mode and the second operation mode based on one or more of a signaling method type, a user setting, an attribute of the display, and a display environment condition.
  • the image processing apparatus according to (8), wherein one is selected.
  • the converter is A first conversion method for gamma-converting the image signal so that the display brightness level of the reference white does not change;
  • the image signal after linear conversion is performed using a second gamma value that is determined so that the display luminance level of the reference white is restored to the original luminance level by linearly converting the image signal using a gain value.
  • a second conversion method for gamma-converting The image processing device according to any one of (1) to (9), wherein the image processing device is selectively used.
  • the conversion unit is a gain value determined to match the maximum luminance level that can be expressed by the display signal with the peak luminance level of the display when the control unit selects the second operation mode. Linearly transforming the image signal using The image processing apparatus according to (8) or (9). (12) When the second operation mode is selected by the control unit, the conversion unit performs ITU-R BT. The image processing apparatus according to (8) or (9), wherein the image signal is converted into the display signal in accordance with 1886. (13)
  • the signal system is an HLG (Hybrid Log Gamma) system based on a combination of a gamma curve at a luminance level lower than the reference white and a logarithmic curve at a luminance level higher than the reference white.
  • the image processing apparatus according to any one of the above.
  • the image signal is decoded from an encoded stream encoded according to HEVC (High Efficiency Video Coding) system, Based on parameters included in SEI (Supplemental Enhancement Information) associated with the encoded stream, it is determined that the HLG method is used for the image signal.
  • the image processing apparatus according to (13).
  • the image signal includes an encoded stream encoded in accordance with HEVC (High Efficiency Video Coding) system, Based on parameters included in VUI (Video Usability Information) associated with the encoded stream, it is determined that the HLG method is used for the image signal.
  • VUI Video Usability Information
  • Imaging device 10 Imaging device 20 Network 30 Recording device (HDR compatible type) 40 Recording medium 45 Playback device (non-HDR compatible type) 50 Display device (HDR compatible) 55 Display device (non-HDR compatible type) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Image processing apparatus 110 Image acquisition part 120 Conversion part 130 Control part

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Abstract

ＨＤＲ映像信号のダイナミックレンジとディスプレイのピーク輝度との不一致に関わる不都合を解消し又は少なくとも軽減する。　基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式に基づく画像信号を、ディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて決定されるパラメータを用いて、前記基準白色の表示輝度レベルが維持されるようにガンマ変換することにより、表示用信号へと変換する変換部、を備える画像処理装置を提供する。

Description

画像処理装置及び画像処理方法
　本開示は、画像処理装置及び画像処理方法に関する。
　現在、ＩＴＵ－Ｒ（International　Telecommunication　Union-Radio　communications　sector）では、映像信号の輝度ダイナミックレンジを従来のＳＤＲ（Standard　Dynamic　Range）から拡張するための議論が進められている。拡張後のダイナミックレンジは、ＥＩＤＲＴＶ（Extended　Image　Dynamic　Range　Television）、又はより簡易にＨＤＲ（High　Dynamic　Range）と呼ばれる。ＩＴＵ－Ｒにおける最新のステータスでは、ＨＤＲ映像信号の信号方式として、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－１及びＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２という２つの方式が共に勧告案に含まれる見込みである。
　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－１は、撮影環境の輝度の絶対値を表現できるようにすることを目的とした、ＰＱ（Perceptual　Quantizer）－ＥＯＴＦ（Electro-Optical　Transfer　Function）に基づく信号方式である（非特許文献１参照）。Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２は、基準白色よりも低い輝度レベルにおけるガンマ曲線と、基準白色よりも高い輝度レベルにおける対数曲線とを組合せたＨＬＧ（Hybrid　Log-Gamma）曲線で相対的な輝度レベルを表現する信号方式である（非特許文献２参照）。Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－１では最大で１万ｃｄ/ｍ２の絶対輝度を表示することができ、一方でＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２では最大で基準白色の１２倍（ヘッドルームを使用する場合には２０倍）の相対輝度を表示することができる。
　ＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－１は、ＩＴＵ－Ｒとは異なる標準化団体であるＳＭＰＴＥ（Society　of　Motion　Picture　and　Television　Engineers）により策定されたＳＴ２０８４と同じ方式である。ＳＭＰＴＥ　ＳＴ２０８４に類似する他の信号方式も存在する（非特許文献３参照）。
Society　of　Motion　Picture　and　Television　Engineers，「High　Dynamic　Range　Electro-Optical　Transfer　Function　of　Mastering　Reference　Displays」，ST　2084:2014，2014，［online］，［２０１５年９月９日検索］，インターネット＜URL：　http://standards.smpte.org/content/978-1-61482-829-7/st-2084-2014/SEC1＞ Association　of　Radio　Industries　and　Businesses，「ESSENTIAL　PARAMETER　VALUES　FOR　THE　EXTENDED　IMAGE　DYNAMIC　RANGE　TELEVISION　(EIDRTV)　SYSTEM　FOR　PROGRAMME　PRODUCTION　ARIB　STANDARD」，ARIB　STD-B67　Version　1.0，July　3,　2015，［online］，［２０１５年９月９日検索］，インターネット＜URL：　http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B67v1_0.pdf＞ Philips　International　B.V.，「Philips　HDR　technology-white　paper,　hdr」，Version　0.1，2015-08-21，［online］，［２０１５年９月９日検索］，インターネット＜URL：　http://www.ip.philips.com/data/downloadables/1/9/7/9/philips_hdr_white_paper.pdf＞
　しかしながら、ディスプレイのピーク輝度は、ＨＤＲ信号方式の輝度ダイナミックレンジの上限とは異なることが多い。映像信号に含まれる１つ以上の画素の輝度がディスプレイのピーク輝度を上回る場合には、クリッピングの結果として、再生される映像内でいわゆる白とびが発生する。最大輝度がディスプレイのピーク輝度を下回る場合には、ディスプレイの性能が最大限活用されないことになる。こうしたレンジの不一致を解消するための簡易な手法の１つは、ゲインの乗算によって輝度レベルを調整することである。しかし、単なるゲインの乗算は、固定的に扱われるべき基準点の輝度レベルまでをも変化させてしまう。
　従って、ＨＤＲ映像信号のダイナミックレンジとディスプレイのピーク輝度との不一致に関わる上述した不都合を解消し又は少なくとも軽減する新たな仕組みが提供されることが望ましい。
　本開示によれば、基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式に基づく画像信号を、ディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて決定されるパラメータを用いて、前記基準白色の表示輝度レベルが維持されるようにガンマ変換することにより、表示用信号へと変換する変換部、を備える画像処理装置が提供される。
　また、本開示によれば、画像処理装置により実行される画像処理方法であって、基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式に基づく画像信号を、ディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて決定されるパラメータを用いて、前記基準白色の表示輝度レベルが維持されるようにガンマ変換することにより、表示用信号へと変換すること、を含む画像処理方法が提供される。
　本開示に係る技術によれば、ＨＤＲ映像信号のダイナミックレンジとディスプレイのピーク輝度との不一致に関わる不都合を解消し又は少なくとも軽減することができる。
　なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果と共に、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、又は本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
映像信号の変換特性の概略について説明するための説明図である。 ＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２のＯＥＴＦについて説明するための説明図である。 ＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２のＯＯＴＦについて説明するための説明図である。 輝度ダイナミックレンジをディスプレイのピーク輝度へ適応させるためのいくつかの手法の例について説明するための説明図である。 一実施形態に係る画像処理装置の構成の一例を示すブロック図である。 基準白色（ＲＷ）固定ガンマ変換のグラフを表している。 線形変換のグラフを表している。 ピーク固定ガンマ変換のグラフを表している。 ＲＷ固定ガンマ変換に従ってＯＯＴＦが変化する様子を示す第１の説明図である。 ＲＷ固定ガンマ変換に従ってＯＯＴＦが変化する様子を示す第２の説明図である。 ＲＷ固定ガンマ変換に従ってＯＯＴＦが変化する様子を示す第３の説明図である。 線形変換及びピーク固定ガンマ変換に従ってＯＯＴＦが変化する様子を示す説明図である。 図８Ａの低輝度領域を拡大した図である。 ＢＴ．１８８６でのＳＤＲ表示におけるＯＯＴＦについて説明するための説明図である。 一実施形態に係る画像変換処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図１０に示したＲＷ維持ガンマ変換処理の流れの第１の例を示すフローチャートである。 図１０に示したＲＷ維持ガンマ変換処理の流れの第２の例を示すフローチャートである。 図１０に示したＲＷ維持ガンマ変換処理の流れの第３の例を示すフローチャートである。 図１０に示した線形変換処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ＨＬＧ映像を記録し及び再生する手法の一例について説明するための説明図である。 一実施形態に係る記録処理の流れの一例を示すフローチャートである。 一実施形態に係る再生処理の流れの第１の例を示すフローチャートである。 一実施形態に係る再生処理の流れの第２の例を示すフローチャートである。 装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 テレビジョン装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。 携帯電話機の概略的な構成の一例を示すブロック図である。 記録再生装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。 撮像装置の概略的な構成の一例を示すブロック図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　また、以下の順序で説明を行う。
　　１．関連技術の説明
　　　１－１．映像信号の変換特性
　　　１－２．ＨＤＲ映像信号の信号方式の例
　　　１－３．ディスプレイピークへの適応
　　２．画像処理装置の構成例
　　　２－１．画像取得部
　　　２－２．変換部
　　　２－３．制御部
　　３．処理の流れ
　　　３－１．画像変換処理
　　　３－２．ＲＷ維持ガンマ変換処理
　　　３－３．線形変換処理
　　４．ＨＬＧ映像の記録及び再生
　　　４－１．ＨＬＧ映像の認識
　　　４－２．処理の流れ
　　　４－３．補足的なストリームの扱い
　　５．ハードウェア構成例
　　６．応用例
　　７．まとめ
　＜１．関連技術の説明＞
　まず、図１～図４を用いて、本開示に関連する技術について説明する。
　　［１－１．映像信号の変換特性］
　図１は、映像信号の変換特性の概略について説明するための説明図である。図１には、撮影装置１０、ネットワーク２０、記録装置３０及び表示装置５０が示されている。撮影装置１０は、撮影環境において被写体を撮影して、映像信号を生成する。より具体的には、撮影装置１０は、ＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）又はＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）といった光電変換素子（イメージセンサ）の配列を有し、撮影環境から入射する光を電気信号へと変換する。光から電気信号への変換の特性は、ＯＥＴＦ（Opto-Electronic　Transfer　Function；光電気伝達関数）でモデル化される。ＯＥＴＦが線形関数であれば、電気信号の電圧レベルは素子ごとの受光量に比例する。但し、ＩＴＵ－Ｒにより策定された標準仕様であるＢＴ．７０９又はＢＴ．２０２０のＯＥＴＦは非線形であり、例えば全体的なガンマ値が０．４５で、低輝度領域においてのみ線形性を有する。
　撮影装置１０は、一連のフレームの画像信号と制御信号とを含む映像信号を、ネットワーク２０を介して表示装置５０へと伝送し、又は記録装置３０により記録媒体へと記録させる。ネットワーク２０は、有線通信ネットワーク若しくは無線通信ネットワークであってもよく、又は簡易な接続ケーブルであってもよい。記録装置３０は、撮影装置１０から受信される映像信号を、指定された記録方式で記録媒体へと記録する。記録媒体は、ＢＤ（Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスク）若しくはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）のようなリムーバブルな媒体であってもよく、又はハードディスクのような内蔵型の媒体であってもよい。
　表示装置５０は、ネットワーク２０を介して受信され又は記録媒体から読み出される映像信号から、映像を再生する。より具体的には、表示装置５０は、入力される電気信号を光へと変換する表示素子の配列を有する（例えば、液晶パネル、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）パネル又はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）など）。電気信号から光への変換の特性は、ＥＯＴＦ（Electro-Optical　Transfer　Function；電気光伝達関数）でモデル化される。ＥＯＴＦがＯＥＴＦの逆関数であれば、表示される光の強さは、撮影された光の強さに等しい。ＯＥＴＦとＥＯＴＦとを包括するエンドツーエンドの撮影光から表示光への変換の特性を、ＯＯＴＦ（Opto-Optical　Transfer　Function；光光伝達関数）という。ＯＯＴＦは、システムガンマ又はトータルガンマとも呼ばれる。ＩＴＵ－Ｒにより策定された標準仕様であるＢＴ．１８８６のＥＯＴＦのガンマ値は２．４であり、例えばＯＥＴＦのガンマ値が０．５であるとすると、システムガンマ値は（０．５×２．４＝）１．２である。
　　［１－２．ＨＤＲ映像信号の信号方式の例］
　既存のＳＤＲ映像信号の一般的な輝度ダイナミックレンジの上限は、１００ｃｄ／ｍ２（ｎｉｔともいう）である。一方、ＨＤＲ映像信号の輝度ダイナミックレンジの上限は、数百から数千ｃｄ／ｍ２へと拡張される。上述したように、ＩＴＵ－Ｒは、ＨＤＲ映像信号の信号方式として、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－１及びＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２という２つの方式を勧告案に併記するものと見込まれている。
　図２は、ＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２の光電気伝達関数について説明するための説明図である。Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２は、基準白色よりも低い輝度レベルにおけるガンマ曲線と、基準白色よりも高い輝度レベルにおける対数曲線とを組合せたＨＬＧ（Hybrid　Log-Gamma）曲線で、相対的な輝度レベルを表現する。図２において、横軸は基準白色の輝度レベルが１に等しくなるように正規化された光の強度Ｅを表し、縦軸は対応する電気信号の信号レベルＥ´を表す。Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２のＯＥＴＦは、次の条件Ｃ１～Ｃ３を満たすように設計されており、式（１）で表現される：
　　Ｃ１）基準白色（Ｅ＝１）でＥ´＝０．５
　　Ｃ２）基準白色の１２倍の光強度（Ｅ＝１２）でＥ´＝１
　　Ｃ３）基準白色（Ｅ＝１）において傾き０．２５でガンマ曲線と対数曲線とが滑らかに接続する
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）から理解されるように、基準白色未満の低輝度領域ではガンマ値が０．５に等しく、線形部分が存在しない。これにより、暗い状況でのウェーバー比（Weber　fraction）を改善される。Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２の輝度ダイナミックレンジの上限は、ヘッドルームを使用しない場合には基準白色の１２倍（Ｅ＝１２）であり、これは基準白色を１００ｃｄ／ｍ２とすると１２００ｃｄ／ｍ２に相当する。ヘッドルームを使用する場合には、輝度ダイナミックレンジの上限は、Ｅ＝２０に対応する２０００ｃｄ／ｍ２に達する。但し、１よりも大きいシステムガンマが使用される場合には、輝度ダイナミックレンジの上限はさらに大きくなる。
　図３は、ＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２のＯＯＴＦについて説明するための説明図である。図３において、横軸は図２と同じ正規化された光の強度Ｅを表し、縦軸は逆変換（ＯＥＴＦ－１）を実行した後の輝度のレベルＬ（ｃｄ／ｍ２）を表す。点線は、システムガンマγＳ＝１．０の場合のＯＯＴＦを表し、Ｅ＝１のときＬ＝１００（点Ｐ１）、Ｅ＝１２のときＬ＝１２００（点Ｐ３１）である。実線は、システムガンマγＳ＝１．２の場合のＯＯＴＦを表し、Ｅ＝１のときＬ＝１００（点Ｐ１）、Ｅ＝１２のときＬ＝１２００１．２≒２０００（点Ｐ３２）である。システムガンマγＳ＝１．２は、既存のＳＤＲ表示において典型的に用いられており、視覚的に自然な映像を実現する値として知られている。
　図３ではＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２の例が示されているが、ＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－１などの他のＨＤＲ信号方式でも、輝度ダイナミックレンジの上限は、数百から数千ｃｄ／ｍ２へ達する。
　　［１－３．ディスプレイピークへの適応］
　ＨＤＲ信号方式により輝度ダイナミックレンジの上限が拡張されたとしても、ディスプレイのピーク輝度が必ずその上限に一致するわけではない。映像信号に含まれる１つ以上の画素の輝度がディスプレイのピーク輝度を上回る場合には、クリッピングの結果として、再生される映像内でいわゆる白とびが発生する。最大輝度がディスプレイのピーク輝度を下回る場合には、ディスプレイの性能が最大限活用されないことになる。こうしたレンジの不一致を解消するために、いくつかの手法が考えられる。
　図４は、輝度ダイナミックレンジをディスプレイのピーク輝度へ適応させるためのいくつかの手法の例について説明するための説明図である。図３と同様、横軸は正規化された光の強度Ｅを表し、縦軸は輝度レベルＬを表す。実線で表されるグラフ４１は、システムガンマγＳ＝１．２の場合のピーク輝度への適応前のＯＯＴＦである。
　１点鎖線で表されるグラフ４２は、元のＯＯＴＦ（グラフ４１）をディスプレイのピーク輝度でハードクリッピングした結果である。こうしたクリッピングは、クリッピング点ＰＣＬＰよりも光強度Ｅが大きい領域で白とびを生じさせ、画像情報を欠損させる。破線で表されるグラフ４３は、クリッピング点ＰＣＬＰ ´よりも光強度Ｅが大きい領域でＯＯＴＦに傾きを持たせるためのソフトクリッピングの結果である。ソフトクリッピングは完全な白とびを生じさせないものの、クリッピング点ＰＣＬＰ ´において傾きが不連続となるため、不自然な映像の表示をもたらすことがある。
　２点鎖線により表されるグラフ４４は、元のＯＯＴＦを一定のゲインで線形変換した結果である。例えば、ディスプレイのピーク輝度が１２００ｃｄ／ｍ２である場合に、ゲインＧ＝１２００／２０００での線形変換を適用することで、Ｅ＝１２に対応する輝度レベルを約２０００から約１２００へと引き下げることができる（Ｐ４１→Ｐ４４）。しかし、この場合、固定的に扱われるべき基準白色（Ｅ＝１）に対応する輝度レベルまでが変化してしまう（Ｐ１→Ｐ１ ´）。基準白色の輝度レベルが変化すると、撮影環境の明るさ（又はコンテンツ製作者が視聴者へ見せようと望む明るさ）を適切に再現することが難しくなる。こうした線形変換は、例えばＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２の目的に整合しない。
　次節以降で説明する本開示に係る技術の実施形態は、ＨＤＲ映像信号のダイナミックレンジとディスプレイのピーク輝度との不一致に関わる上述した不都合を解消し又は少なくとも軽減するための仕組を提供する。
　＜２．画像処理装置の構成例＞
　図５は、一実施形態に係る画像処理装置１００の構成の一例を示すブロック図である。画像処理装置１００は、例えば、図１に示したような撮影装置、記録装置若しくは表示装置であってもよく、又はこれら装置に搭載される画像処理モジュールであってもよい。図５を参照すると、画像処理装置１００は、画像取得部１１０、変換部１２０及び制御部１３０を備える。
　　［２－１．画像取得部］
　画像取得部１１０は、何らかの信号源から入力画像信号を取得する。入力画像信号は、映像信号を構成する一連のフレームの各々の画像信号であってもよく、又は静止画のための画像信号であってもよい。入力画像信号はＨＤＲ信号方式に基づいており、ここでは一例として、ＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２に基づく画像信号（以下、ＨＬＧ画像信号という）が取得されるものとする。ＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２は、基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式の一例である。ＨＬＧ画像信号は、基準白色の輝度レベルでの正規化後の信号である。
　画像取得部１１０は、取得した入力画像信号にその信号方式のＯＥＴＦの逆関数（ＯＥＴＦ－１）を適用することにより、線形画像信号を生成する。線形画像信号は、撮影時の光の強度を線形的に表現する信号である。ここでの逆関数の演算は、信号方式ごとに予め記憶される演算パラメータを用いた数値演算として実装されてもよく、又は信号の入力値と出力値とをマッピングするルックアップテーブルを用いて実装されてもよい。そして、画像取得部１１０は、生成した線形画像信号を変換部１２０へ出力する。
　　［２－２．変換部］
　変換部１２０は、画像取得部１１０から入力される線形画像信号を、ディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて決定されるパラメータを用いて、基準白色の表示輝度レベルが維持されるようにガンマ変換することにより、表示用信号へと変換する。
　　　（１）３通りの基本変換
　本実施形態において、変換部１２０は、次の３通りの基本変換のうちの１つ又は２つ以上の組合せに相当する変換法を用いて、画像信号の信号レベルを変換する。
　　・基準白色（ＲＷ）固定ガンマ変換
　　・線形変換
　　・ピーク固定ガンマ変換
　ＲＷ固定ガンマ変換は、基準白色の輝度レベルを変化させないガンマ変換である。ＨＬＧ画像の場合、画像信号は基準白色の輝度レベルで正規化されており、即ち基準白色においてＥ＝１である。よって、ＲＷ固定ガンマ変換を、次式のような画像信号Ｅの関数Ｔ１（Ｅ）として表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　図６Ａは、ＲＷ固定ガンマ変換のグラフを表している。ＲＷ固定ガンマ変換では、ガンマ値が１より大きい場合、基準白色よりも低いレンジで輝度レベルは減少し、基準白色よりも高いレンジで輝度レベルは増加する。ガンマ値が１より小さい場合、基準白色よりも低いレンジで輝度レベルは増加し、基準白色よりも高いレンジで輝度レベルは減少する。基準白色の輝度レベルは維持される。
　線形変換は、ゲイン値Ｇを用いて、画像信号Ｅの関数Ｔ２（Ｅ）として次式のように表現される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　図６Ｂは、線形変換のグラフを表している。線形変換では、ゲイン値Ｇが１より大きい場合、全てのレンジにわたって輝度レベルは増加し、ゲイン値が１より小さい場合、全てのレンジにわたって輝度レベルは減少する。ゲイン値が１でなければ、基準白色の輝度レベルもまた変化する。
　ピーク固定ガンマ変換は、ダイナミックレンジの上限を変化させないガンマ変換である。入力値の上限に相当するパラメータＫを用いて、ピーク固定ガンマ変換を、次式のような画像信号Ｅの関数Ｔ３（Ｅ）として表現することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　図６Ｃは、ピーク固定ガンマ変換のグラフを表している。ここでは、Ｋ＝１２である。ピーク固定ガンマ変換では、ガンマ値が１より大きい場合、全てのレンジにわたって輝度レベルは減少し、ガンマ値が１より小さい場合、全てのレンジにわたって輝度レベルは増加する。輝度レベルの変化の割合は、レンジの中央に近いほどより大きい。ガンマ値が１でなければ、基準白色の輝度レベルもまた変化する。
　変換部１２０の役割は、表示用信号により表現可能な最大輝度レベルをディスプレイのピーク輝度レベルに合わせること、及び、必要とされる場合に基準白色の表示輝度レベルを維持することである。ここでのディスプレイのピーク輝度レベルとは、ディスプレイ（若しくは表示素子）の性能の観点での最大輝度レベルであってもよく、又は、性能の観点での上限よりも小さい、追加的な制約の観点（例えば、ユーザ設定若しくは環境条件など）での最大輝度レベルであってもよい。以下に詳しく説明する第１の変換法では、基準白色の表示輝度レベルは、ＲＷ固定ガンマ変換によって維持される。第２の変換法では、基準白色の表示輝度レベルは、線形変換及びピーク固定ガンマ変換の組合せによって維持される。
　　　（２）第１の変換法
　第１の変換法において、変換部１２０は、表示用信号により表現可能な最大輝度レベルをディスプレイのピーク輝度レベルに合わせるように第１のガンマ値γ１を決定し、決定した第１のガンマ値γ１を用いて線形画像信号をガンマ変換する。
　図７Ａは、ＲＷ固定ガンマ変換に従ってＯＯＴＦが変化する様子を示す第１の説明図である。図７Ａの例では、ディスプレイのピーク輝度が２０００ｃｄ／ｍ２よりも大きいものとする。実線のグラフはγ１＝１．２、破線のグラフはγ１＝１．５、２点鎖線のグラフはγ１＝１．６のケースをそれぞれ示している。γ１＝１．２かつヘッドルーム不使用の場合の輝度ダイナミックレンジの上限は約２０００ｃｄ／ｍ２である。ガンマ値γ１を１．５まで引き上げると、表現可能な最大輝度レベルは約４０００ｃｄ／ｍ２となる。ガンマ値γ１を１．６まで引き上げると、表現可能な最大輝度レベルは５０００ｃｄ／ｍ２を上回る。γ１＝１．２かつヘッドルームが使用される場合の輝度ダイナミックレンジの上限は約３６００ｃｄ／ｍ２である。ガンマ値γ１を１．５まで引き上げると、表現可能な最大輝度レベルは約９０００ｃｄ／ｍ２に達する。基準白色の輝度レベルは維持される（点Ｐ１）。
　図７Ｂは、ＲＷ固定ガンマ変換に従ってＯＯＴＦが変化する様子を示す第２の説明図である。図７Ｂの例では、ディスプレイのピーク輝度が２０００ｃｄ／ｍ２よりも小さいものとする。実線のグラフはγ１＝１．２、破線のグラフはγ１＝１．０のケースをそれぞれ示している。γ１＝１．２かつヘッドルーム不使用の場合の輝度ダイナミックレンジの上限は約２０００ｃｄ／ｍ２である。γ１＝１．０かつヘッドルーム不使用の場合の輝度ダイナミックレンジの上限は１２００ｃｄ／ｍ２である。基準白色の輝度レベルは維持される（点Ｐ１）。ガンマ値γ１が１．０≦γ１＜１．２を満たす場合、低輝度領域（０＜Ｅ＜１）のシステムガンマは既存のＳＤＲ表示のケースよりも小さくなるが、その視覚上の影響はそれほど大きくない。
　図７Ｃは、ＲＷ固定ガンマ変換に従ってＯＯＴＦが変化する様子を示す第３の説明図である。図７Ｃの例では、ディスプレイのピーク輝度が１２００ｃｄ／ｍ２よりも小さいものとする。実線のグラフはγ１＝１．２、破線のグラフはγ１＝１．０、点線のグラフはγ１＝０．９、１点鎖線のグラフはγ１＝０．７のケースをそれぞれ示している。γ１＝０．９かつヘッドルーム不使用の場合に表現可能な最大輝度レベルは約１０００ｃｄ／ｍ２を下回る。γ１＝０．７かつヘッドルーム不使用の場合に表現可能な最大輝度レベルは約６００ｃｄ／ｍ２を下回る。これらケースにおいて、基準白色の輝度レベルは維持されるが、低輝度領域（０＜Ｅ＜１）において本来は暗いはずの被写体がグレーがかって浮かび上がって見えるようになり、主観的な画質が劣化する。
　　　（３）第２の変換法
　第２の変換法において、変換部１２０は、表示用信号により表現可能な最大輝度レベルをディスプレイのピーク輝度レベルに合わせるようにゲイン値Ｇを決定し、決定したゲイン値Ｇを用いて線形画像信号を線形変換する。さらに、変換部１２０は、基準白色の表示輝度レベルが元の輝度レベルへと復元されるように第２のガンマ値γ２を決定し、決定した第２のガンマ値γ２を用いて上記線形変換後の画像信号をガンマ変換する。変換部１２０は、第２のガンマ値γ２を用いたガンマ変換を、ピーク輝度レベルを変化させないように実行する。変換部１２０は、線形画像信号の代わりに、線形画像信号を所定のシステムガンマ値γＳ（例えば、γＳ＝１．２）を用いてガンマ変換することにより得られる中間画像信号を、第２の変換法への入力信号として扱ってもよい。
　図８Ａは、線形変換及びピーク固定ガンマ変換に従ってＯＯＴＦが変化する様子を示す説明図である。図８Ｂは、図８Ａの低輝度領域を拡大した図である。これら図において、実線のグラフは、γＳ＝１．２であって第２の変換法の適用前のケースを示している。破線のグラフは、γＳ＝１．２であってゲインＧ＝０．６での線形変換のみを適用した後のケースを示している。点線のグラフは、γＳ＝１．２であってゲインＧ＝０．６での線形変換と第２のガンマ値γＳ＝０．８２９５とを適用した後のケースを示している。図８Ａから理解されるように、γ１＝１．２かつヘッドルーム不使用の場合の輝度ダイナミックレンジの上限は約２０００ｃｄ／ｍ２である。例えばディスプレイのピーク輝度が１２００ｃｄ／ｍ２である場合に、ゲインＧ＝０．６での線形変換を実行すると、輝度ダイナミックレンジの上限、即ち表現可能な最大輝度レベルは、ディスプレイのピーク輝度に近い約１２００ｃｄ／ｍ２にまで引き下げられる。その結果、白とびの発生が抑制され、かつディスプレイの性能を最大限活用することが可能となる。しかし、図８Ｂから理解されるように、固定的に扱われるべき基準白色の輝度レベルまでが引き下げられる（点Ｐ１→点Ｐ１´）。そこで、さらに第２のガンマ値γ２＝０．８２９５でのガンマ変換が実行される。但し、ピーク輝度レベルを変化させないために、ここでのガンマ変換の入力値Ｅは、上に示した式（４）のようにパラメータＫで除算される。パラメータＫの値は、例えば、ヘッドルームが使用されない場合には１２、ヘッドルームが使用される場合には２０であってよい。第２のガンマ値γ２でのガンマ変換の結果、基準白色の表示輝度レベルは元の輝度レベルへと復元される（点Ｐ１´→点Ｐ１）。
　　　（４）他の手法
　変換部１２０は、基準白色の表示輝度レベルを維持する第１の動作モード及び基準白色の表示輝度レベルを維持しない第２の動作モードの双方をサポートしてもよい。ここでは一例として、第１の動作モード及び第２の動作モードをそれぞれＲＷ維持モード及びＲＷ非維持モードという。変換部１２０は、ＲＷ維持モードが選択された場合には、上述した第１の変換法又は第２の変換法のいずれかを実行する。一方、変換部１２０は、ＲＷ非維持モードが選択された場合には、基準白色の表示輝度レベルを維持することなく、他の手法で表示用信号を出力する。
　変換部１２０は、例えば、ＲＷ非維持モードが選択された場合に、ＩＴＵ－Ｒ　ＢＴ．１８８６に従って画像信号を表示用信号へと変換してもよい。ＩＴＵ－Ｒ　ＢＴ．１８８６でのディスプレイ出力（ＳＤＲ表示）では、レンジの全体にわたってガンマ値２．４が用いられる。その代わりに又はそれに加えて、変換部１２０は、表示用信号により表現可能な最大輝度レベルをディスプレイのピーク輝度レベルに合わせるようにゲイン値を決定し、決定したゲイン値を用いて画像信号を線形変換してもよい。
　図９は、ＢＴ．１８８６でのＳＤＲ表示におけるＯＯＴＦについて説明するための説明図である。図９において、実線及び破線のグラフは、それぞれγＳ＝１．２及びγＳ＝０．７のケースを示している（ＳＤＲ表示ではない）。１点鎖線のグラフは、ＢＴ．１８８６でのＳＤＲ表示におけるＯＯＴＦを示しており、点線のグラフはそのＳＤＲ表示のＯＯＴＦにゲインＧ＝１．５での線形変換を適用した結果を示している。ゲイン無しでのＳＤＲ表示（１点鎖線）では、表現可能な最大輝度レベルは約５００ｃｄ／ｍ２程度であるため、ディスプレイのピーク輝度レベルが約５００ｃｄ／ｍ２を上回る場合には、１よりも大きいゲインでの線形変換を要する。ＳＤＲ対応型のディスプレイがこうしたゲイン調整の機能を有する場合には、変換部１２０はゲイン調整を実行しなくてもよい。ＳＤＲ表示では、低輝度領域（０＜Ｅ＜１）でのシステムガンマが約１．２に維持される。システムガンマγＳを１．０よりも低い値に設定したケース（点線）と比較して、ＳＤＲ表示のケース（１点鎖線）は中輝度領域（１＜Ｅ＜８）の輝度レベルを平均的に高める作用を有することから、ＳＤＲ表示は、ディスプレイのピーク輝度が低い場合（例えば、約６００ｃｄ／ｍ２未満）の、視覚的により良好な選択肢であり得る。
　　［２－３．制御部］
　制御部１３０は、画像取得部１１０及び変換部１２０の動作を制御する。例えば、制御部１３０は、入力画像信号に関連付けられる制御パラメータから入力画像信号の信号方式を判定し、判定した信号方式に対応する処理を画像取得部１１０及び変換部１２０に実行させる。ここでの制御パラメータの例について、後にさらに説明する。制御部１３０は、入力画像信号の信号方式に応じて、画像取得部１１０が入力画像信号に適用すべきＯＥＴＦの逆関数の種類を切り替えさせてもよい。また、制御部１３０は、画像処理装置１００の動作モードを制御してもよい。
　ある実施例において、制御部１３０は、基準白色の表示輝度レベルが維持されるＲＷ維持モード及び基準白色の表示輝度レベルが維持されないＲＷ非維持モードのうち変換部１２０が使用すべき動作モードを選択する。制御部１３０は、ＲＷ維持モードを選択した場合には、ダイナミックレンジの調整のための変換処理において、基準白色の表示輝度レベルが維持される変換法を変換部１２０に使用させる。制御部１３０は、例えば、次の条件のうちの１つ以上に基づいて、いずれかの動作モードを選択してよい。
　　１）信号方式のタイプ：制御部１３０は、入力画像信号の信号方式が基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式（例えば、ＩＴＵ－Ｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－２）である場合に、ＲＷ維持モードを選択する。
　　２）ユーザ設定：ＲＷ維持モード又はＲＷ非維持モードを、ユーザインタフェースを介してユーザが設定する。撮影環境の明るさを適切に再現することを望むユーザは、ＲＷ維持モードを設定し得る。その代わりに、ユーザは、ディスプレイの許容ピーク輝度レベルを設定してもよい。制御部１３０は、許容ピーク輝度レベルが予め定義される閾値よりも大きい場合にはＲＷ維持モードを、そうでない場合にはＲＷ非維持モードを選択し得る。
　　３）ディスプレイの属性：制御部１３０は、ディスプレイの属性（例えば、デバイスタイプ、モデル番号又は性能値）からディスプレイのピーク輝度レベルを判定し、判定したピーク輝度レベルが予め定義される閾値よりも大きい場合にはＲＷ維持モードを、そうでない場合にはＲＷ非維持モードを選択し得る。
　　４）表示環境：制御部１３０は、図示しないセンサを介して検知される表示環境の条件（環境照度又はロケーションなど）からディスプレイの推奨ピーク輝度レベルを決定し、決定した推奨ピーク輝度レベルが予め定義される閾値よりも大きい場合にはＲＷ維持モードを、そうでない場合にはＲＷ非維持モードを選択し得る。
　他の実施例において、制御部１３０は、上述した第１の変換法（ＲＷ固定ガンマ変換）と第２の変換法（線形変換及びピーク固定ガンマ変換の組合せ）とを、変換部１２０に選択的に使用させてもよい。制御部１３０は、上述した動作モードの選択と同様に、例えばユーザによるモード設定、又はピーク輝度値（性能上の値、ユーザによる許容値及びシステム推奨値を含み得る）と閾値との比較に基づいて、いずれかの変換法を選択してよい。
　＜３．処理の流れ＞
　　［３－１．画像変換処理］
　図１０は、上述した画像処理装置１００により実行される画像変換処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　図１０を参照すると、まず、制御部１３０は、入力画像信号に関連付けられる制御パラメータから、入力画像信号の信号方式を判定する（ステップＳ１０２）。また、制御部１３０は、ディスプレイのピーク輝度ＬＰを取得する（ステップＳ１０４）。次に、制御部１３０は、信号方式のタイプ又はユーザ設定といった条件に基づいて、動作モードを選択する（ステップＳ１０６）。
　次に、図１０の画像変換処理は、ステップＳ１０２において判定された信号方式及びステップＳ１０６において選択された動作モードに依存して分岐する（ステップＳ１１０、Ｓ１２５）。例えば、信号方式がＨＤＲ方式ではない場合には、ＩＴＵ－Ｒ　ＢＴ．１８８６に従って変換部１２０からディスプレイへと表示用信号が出力され、映像がＳＤＲ表示される（ステップＳ１２０）。一方、信号方式がＨＤＲ方式（例えば、ＨＬＧ方式）であって、ＲＷ維持モードが選択された場合には、処理はステップＳ１３０へ進む。信号方式がＨＤＲ方式であって、ＲＷ非維持モードが選択された場合には、処理はステップＳ１６５へ進む。
　ステップＳ１３０において、画像取得部１１０及び変換部１２０は、ＲＷ維持ガンマ変換処理を実行する。ＲＷ維持ガンマ変換処理では、基準白色（ＲＷ）の表示輝度レベルが維持される。ＲＷ維持ガンマ変換処理のより詳細な流れについて、後にさらに説明する。
　処理がステップＳ１６５へと遷移した場合、基準白色の表示輝度レベルは必ずしも維持されない。制御部１３０は、例えばユーザ設定又はステップＳ１０４において判定したディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて、ＳＤＲ表示を行うか否かを判定する（ステップＳ１６５）。ＳＤＲ表示を行うと判定された場合には、処理はステップＳ１２０へ進み、ＩＴＵ－Ｒ　ＢＴ．１８８６に従って変換部１２０からディスプレイへと表示用信号が出力される。ＳＤＲ表示を行わないと判定された場合には、処理はステップＳ１７０へと進み、画像取得部１１０及び変換部１２０により線形変換処理が行われる（ステップＳ１７０）。線形変換処理のより詳細な流れについて、後にさらに説明する。
　ＲＷ維持ガンマ変換処理又は線形変換処理が実行されると、表示用信号がディスプレイへと出力され、ＨＤＲ映像がディスプレイにより表示される（ステップＳ１９０）。
　　［３－２．ＲＷ維持ガンマ変換処理］
　　　（１）第１の例
　図１１Ａは、図１０に示したＲＷ維持ガンマ変換処理の流れの第１の例を示すフローチャートである。
　図１１Ａを参照すると、まず、変換部１２０は、ディスプレイのピーク輝度レベルＬＰ及び輝度ダイナミックレンジの上限値Ｌｍａｘから、ガンマ値γ１を計算する（ステップＳ１３２）。ガンマ値γ１は、例えば、式（２）に示したＲＷ固定ガンマ変換を通じて、表示用信号により表現可能な最大輝度レベルがディスプレイのピーク輝度レベルに合わせられるように計算され得る。
　また、画像取得部１１０は、何らかの信号源から入力画像信号を取得し（ステップＳ１３６）、取得した入力画像信号にＯＥＴＦの逆関数（ＯＥＴＦ－１）を適用することにより、線形画像信号を生成する（ステップＳ１３８）。
　次に、変換部１２０は、ステップＳ１３２において計算したガンマ値γ１を用いて、画像取得部１１０から入力される線形画像信号をガンマ変換することにより、表示用信号を生成する（ステップＳ１４４）。そして、変換部１２０は、生成した表示用信号をディスプレイへ出力する（ステップＳ１５０）。
　　　（２）第２の例
　図１１Ｂは、図１０に示したＲＷ維持ガンマ変換処理の流れの第２の例を示すフローチャートである。
　図１１Ｂを参照すると、まず、変換部１２０は、ディスプレイのピーク輝度レベルＬＰ及び輝度ダイナミックレンジの上限値Ｌｍａｘから、ゲインＧ１及びガンマ値γ２を計算する（ステップＳ１３４）。ゲインＧ１は、例えば、式（３）に示した線形変換を通じて表示用信号により表現可能な最大輝度レベルがディスプレイのピーク輝度レベルに合わせられるように計算され得る。ガンマ値γ２は、式（４）に示したピーク固定ガンマ変換をさらに適用することによって、基準白色の表示輝度レベルが元の輝度レベルへと復元されるように計算され得る。
　また、画像取得部１１０は、何らかの信号源から入力画像信号を取得し（ステップＳ１３６）、取得した入力画像信号にＯＥＴＦの逆関数（ＯＥＴＦ－１）を適用することにより、線形画像信号を生成する（ステップＳ１３８）。
　次に、制御部１３０は、例えばユーザ設定又はディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて、システムガンマを調整するか否かを判定する（ステップＳ１４０）。ここでシステムガンマを調整すると判定された場合には、変換部１２０は、画像取得部１１０から入力される線形画像信号を、所定のシステムガンマ値（例えば、１．２）を用いてガンマ変換する（ステップＳ１４２）。
　次に、変換部１２０は、ステップＳ１３４において計算したゲインＧ１を用いて、（必要に応じてシステムガンマが調整された）線形画像信号の線形変換を実行する（ステップＳ１４６）。次に、変換部１２０は、ステップＳ１３４において計算したガンマ値γ２を用いて線形変換後の画像信号をガンマ変換することにより、表示用信号を生成する（ステップＳ１４８）。そして、変換部１２０は、生成した表示用信号をディスプレイへ出力する（ステップＳ１５０）。
　　　（３）第３の例
　図１１Ｃは、図１０に示したＲＷ維持ガンマ変換処理の流れの第３の例を示すフローチャートである。第３の例では、第１の変換法と第２の変換法との間の選択的な切替えが行われる。
　図１１Ｃを参照すると、制御部１３０は、例えばユーザによるモード設定、又はピーク輝度値（性能上の値、ユーザによる許容値及びシステム推奨値を含み得る）と閾値との比較に基づいて、第１の変換法（ＲＷ固定ガンマ変換）と第２の変換法（線形変換及びピーク固定ガンマ変換の組合せ）のうちのいずれかを選択する（ステップＳ１５２）。そして、制御部１３０は、第１の変換法を選択した場合には、図１１Ａに示したステップＳ１３２～ステップＳ１５０を画像取得部１１０及び変換部１２０に実行させる（ステップＳ１５４）。一方、制御部１３０は、第２の変換法を選択した場合には、図１１Ｂに示したステップＳ１３４～ステップＳ１５０を画像取得部１１０及び変換部１２０に実行させる（ステップＳ１５６）。
　　［３－３．線形変換処理］
　図１２は、図１０に示した線形変換処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　図１２を参照すると、まず、変換部１２０は、ディスプレイのピーク輝度レベルＬＰ及び輝度ダイナミックレンジの上限値Ｌｍａｘから、ゲインＧ２を計算する（ステップＳ１７２）。ゲインＧ２は、例えば、式（３）に示した線形変換を通じて表示用信号により表現可能な最大輝度レベルがディスプレイのピーク輝度レベルに合わせられるように計算され得る。
　また、画像取得部１１０は、何らかの信号源から入力画像信号を取得し（ステップＳ１７４）、取得した入力画像信号にＯＥＴＦの逆関数（ＯＥＴＦ－１）を適用することにより、線形画像信号を生成する（ステップＳ１７６）。
　次に、制御部１３０は、例えばユーザ設定又はディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて、システムガンマを調整するか否かを判定する（ステップＳ１７８）。ここでシステムガンマを調整すると判定された場合には、変換部１２０は、画像取得部１１０から入力される線形画像信号を、所定のシステムガンマ値（例えば、１．２）を用いてガンマ変換する（ステップＳ１８０）。
　次に、変換部１２０は、ステップＳ１７２において計算したゲインＧ２を用いて、（必要に応じてシステムガンマが調整された）線形画像信号の線形変換を実行することにより、表示用信号を生成する（ステップＳ１８２）。そして、変換部１２０は、生成した表示用信号をディスプレイへ出力する（ステップＳ１８４）。
　＜４．ＨＬＧ映像の記録及び再生＞
　　［４－１．ＨＬＧ映像の認識］
　図５に関連して説明したように、入力画像信号の信号方式は、入力画像信号に関連付けられる制御パラメータに基づいて判定される。一連のフレームの画像信号は、通常、何らかの映像コーデックに従って圧縮符号化された上で、記録媒体に記録され又はネットワーク上で伝送される。信号方式を識別する制御パラメータもまた符号化され、画像信号のビットストリームに関連付けられる。
　一例として、ＨＤＲ映像を記録することの可能な次世代の映像記録方式であるＵＨＤ－ＢＤ（Ultra　HD　-　Blu-ray　Disc）は、映像コーデックとしてＨＥＶＣ（High　Efficiency　Video　Coding）を採用している。ＨＥＶＣでは、符号化された画像信号のＯＥＴＦを特定するためのＯＥＴＦ番号をＶＵＩ（Video　Usability　Information）に含めることができ、このＯＥＴＦ番号の値として、ＨＬＧ方式用の新たな値の定義を追加することが提案されている（Y.　Nishida,　T.　Yamashita,　and　A.　Ichigaya,　“Proposed　addition　of　transfer　characteristics　in　VUI”,　JCTVC-U0032,　JCTVC　21st　Meeting,　Warsaw,　June　19-26,　2015）。但し、ＵＨＤ－ＢＤでは、現在のところＶＵＩにおけるＯＥＴＦ番号に値の制約が課せられており、新たなＨＬＧ方式用の番号“１８”を使用することは許可されていない。また、ＨＥＶＣのＳＥＩにおいてＨＤＲ映像信号の信号方式のタイプをシグナリングすることも提案されている（Matteo　Naccari,　et.　al,　“High　dynamic　range　compatibility　information　SEI　message”,　JCTVC-U0033,　JCTVC　21st　Meeting,　Warsaw,　June　19-26,　2015）。ここでの信号方式のタイプの定義は、ＶＵＩのＯＥＴＦ番号の定義から再利用され、よって値“１８”がＨＬＧ方式を識別する。これらＶＵＩ又はＳＥＩに含まれるＯＥＴＦ番号が、信号方式を識別する制御パラメータとして利用されてよい。例えば、ＵＨＤ－ＢＤレコーダは、ＶＵＩ内のＯＥＴＦ番号には現在のところ許可されている値（例えば、“１”又は“１４”）を書き込みつつ、ＳＥＩ内の信号方式のタイプにＨＬＧ方式用の番号“１８”を書き込んでもよい。この場合、ＨＤＲ対応型のプレーヤ又はディスプレイは、ＳＥＩ内のパラメータを優先的に参照することで、ＵＨＤ－ＢＤの仕様に違反することなく、ＨＬＧ映像を認識することができる。
　図１３は、ＨＬＧ映像を記録し及び再生する手法の一例について説明するための説明図である。図１３には、ＨＤＲ対応型のレコーダ／プレーヤである記録装置３０、記録媒体４０、ＨＤＲ非対応型のプレーヤである再生装置４５、ＨＤＲ対応型のディスプレイである表示装置５０、及びＨＤＲ非対応型のディスプレイである表示装置５５が示されている。記録装置３０は、符号化部３２、復号部３４、ＨＬＧ処理部３６及び制御部３８を備える。
　記録装置３０の符号化部３２は、例えば、ＨＬＧ処理部３６によって生成されるＨＬＧ画像信号をＨＥＶＣに従って符号化し、符号化ビットストリームをＵＨＤ－ＢＤに従って記録媒体４０へ記録する。制御部３８は、記録媒体４０への記録の際に、ＶＵＩ又はＳＥＩへ、ＨＬＧ方式用のＯＥＴＦ番号を示す制御パラメータを書き込む。ＶＵＩ又はＳＥＩは、圧縮された画像信号を含む符号化ビットストリームに関連付けられる。制御部３８は、記録装置３０が映像を再生しようとする際、ＶＵＩ又はＳＥＩ内のＯＥＴＦ番号を読み取ることにより、記録媒体４０に記録されている映像がＨＬＧ映像であることを認識する。復号部３４は、ＨＥＶＣに従ってＨＬＧ画像信号を復号する。
　記録装置３０の制御部３８は、復号されたＨＬＧ画像信号を、当該画像信号がＨＬＧ画像信号であることを示すＨＬＧ標識と共に、画像信号の出力先のディスプレイへとシグナリングしてよい。ＨＤＲ対応型のディスプレイである表示装置５０は、ＨＬＧ標識を受信すると、ＨＬＧ方式に従って画像信号を処理して、ＨＤＲ映像を表示する。上で説明した画像処理装置１００は、例えば表示装置５０に搭載され、ＨＤＲ映像が表示される前に上述したダイナミックレンジの調整を実行し得る。画像信号の出力先のディスプレイがＨＤＲ非対応型の表示装置５５である場合、表示装置５５は、ＨＬＧ標識の存在に気付くことなく、映像をＳＤＲ表示する。
　ＨＤＲ非対応型の再生装置４５は、映像を再生する際、ＶＵＩ又はＳＥＩ内のＯＥＴＦ番号を読み取らず、又は読み取ったＯＥＴＦ番号が未知の（若しくは制約に反する）値であるためにこれを無視する。再生装置４５は、ＨＥＶＣに従って復号した画像信号を、ＨＬＧ標識を伴うことなく表示装置５０又は表示装置５５へ出力する。表示装置５０は、ＨＬＧ標識が受信されないため、映像をＳＤＲ表示する。表示装置５５もまた映像をＳＤＲ表示する。
　表示装置５０の代わりに、記録装置３０のＨＬＧ処理部３６が上で説明した画像処理装置１００の機能を有していてもよい。この場合、ＨＬＧ処理部３６は、復号されたＨＬＧ画像信号をＨＬＧ方式に従って処理して、広い輝度ダイナミックレンジを有するＨＤＲ映像のための表示用信号を生成する。そして、表示用信号が表示装置５０へ出力されると、表示装置５０によりＨＤＲ映像が表示される。
　　［４－２．処理の流れ］
　　　（１）記録処理
　図１４は、一実施形態に係る記録装置３０により実行される記録処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１４を参照すると、まず、記録装置３０のＨＬＧ処理部３６は、映像コンテンツの光強度を線形的に表現する原画像信号を取得する（ステップＳ２０２）。次に、ＨＬＧ処理部３６は、原画像信号をＨＬＧ画像信号に変換する（ステップＳ２０４）。次に、符号化部３２は、ＨＬＧ画像信号を符号化して、符号化ストリームを生成する（ステップＳ２０６）。次に、制御部３８は、ＨＬＧ方式のＯＥＴＦ番号を示す制御パラメータを生成する（ステップＳ２０８）。そして、制御部３８は、ＨＬＧ画像信号の符号化ストリームを記録媒体へ記録すると共に、当該符号化ストリームに関連付けられるＶＵＩ又はＳＥＩへ、ＨＬＧ方式のＯＥＴＦ番号を示す制御パラメータを書き込む（ステップＳ２１０）。
　　　（２）再生処理－第１の例
　図１５Ａは、一実施形態に係る再生処理の流れの第１の例を示すフローチャートである。図１５Ａを参照すると、まず、記録装置３０の制御部３８は、符号化ストリーム及び関連付けられている制御パラメータを記録媒体から読み出す（ステップＳ２２２）。次に、復号部３４は、読み出された符号化ストリームから画像信号を復号する（ステップＳ２２４）。制御部３８は、画像信号の信号方式がＨＬＧ方式であるか否かを、ステップＳ２２２において読み出した制御パラメータに基づいて判定する（ステップＳ２２６）。例えば、ＨＬＧ方式用のＯＥＴＦ番号“１８”がＶＵＩに含まれる場合、又は他のＯＥＴＦ番号がＶＵＩに含まれているとしてもＳＥＩにおいてＯＥＴＦ番号が値“１８”で上書きされている場合には、画像信号の信号方式はＨＬＧ方式であると判定され得る。ＨＬＧ画像信号ではない画像信号が復号された場合には、処理はステップＳ２２８へ進み、非ＨＬＧ画像信号がディスプレイへ出力される（ステップＳ２２８）。ＨＬＧ画像信号が復号された場合には、処理はステップＳ２３０へ進み、制御部３８は、出力先のディスプレイがＨＬＧ対応型であるか否かをさらに判定する（ステップＳ２３０）。出力先のディスプレイがＨＬＧ対応型ではない場合には、ＨＬＧ変換が実行されることなく、画像信号がディスプレイへ出力される（ステップＳ２２８）。出力先のディスプレイがＨＬＧ対応型である場合、ＨＬＧ処理部３６は、復号された画像信号をＨＬＧ方式に従って処理して、広い輝度ダイナミックレンジを有する表示用信号を生成する（ステップＳ２３２）。そして、表示用信号がディスプレイへ出力される（ステップＳ２３４）。
　　　（３）再生処理－第２の例
　図１５Ｂは、一実施形態に係る再生処理の流れの第２の例を示すフローチャートである。図１５Ｂを参照すると、まず、記録装置３０の制御部３８は、符号化ストリーム及び関連付けられている制御パラメータを記録媒体から読み出す（ステップＳ２２２）。次に、復号部３４は、読み出された符号化ストリームから画像信号を復号する（ステップＳ２２４）。制御部３８は、画像信号の信号方式がＨＬＧ方式であるか否かを、第１の例と同様に、ステップＳ２２２において読み出した制御パラメータに基づいて判定する（ステップＳ２２６）。ＨＬＧ画像信号ではない画像信号が復号された場合には、処理はステップＳ２２８へ進み、非ＨＬＧ画像信号がディスプレイへ出力される（ステップＳ２２８）。ＨＬＧ画像信号が復号された場合には、処理はステップＳ２３６へ進み、制御部３８は、ＨＬＧ標識のシグナリングと共に、ＨＬＧ画像信号をディスプレイへ出力する（ステップＳ２３６）。
　　［４－３．補足的なストリームの扱い］
　映像コンテンツは、一連のフレームの画像信号、音声信号及び制御信号の符号化ストリームに加えて、字幕情報又はグラフィックス情報を含む補足的なストリームをも有し得る。ＨＤＲ対応型のレコーダ／プレーヤである記録装置３０は、こうした補足的なストリームが画像信号の符号化ストリームに関連付けられている場合に、当該補足的なストリームのコンテンツ（例えば字幕、ＧＵＩ又はその他の表示オブジェクト）の最大輝度レベルが基準白色の表示輝度レベル（図２におけるＥ´＝０．５）に一致するように、コンテンツの輝度を調整する。これは、ＨＤＲ非対応型の再生装置４５又は表示装置５５がＳＤＲ映像の最大輝度レベルと補足的なストリームのコンテンツの最大輝度レベルとを一致させることとは対照的である。例えば字幕又はＧＵＩの白色がＨＤＲ映像の最大輝度レベル（ヘッドルーム不使用の場合、図２におけるＥ´＝１．０）で表示されてしまうと、その白色は明る過ぎて却って視認性を損なう。しかし、上述したように、補足的なストリームのコンテンツの最大輝度レベルをＨＤＲ映像の基準白色の表示輝度レベルに合わせることで、コンテンツの適切な視認性を確保することができる。
　本節では、主にＨＬＧ方式で表現される信号の記録及び再生について説明したが、ここで説明した手法は、ＨＤＲ映像のためのＨＬＧ方式以外の信号方式が使用されるケースにも適用されてよい。
　＜５．ハードウェア構成例＞
　上述した実施形態は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアが使用される場合、ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、装置の内部又は外部に設けられる記憶媒体（非一時的な媒体：non-transitory　media）に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、実行時にＲＡＭ（Random　Access　Memory）に読み込まれ、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）などのプロセッサにより実行される。
　図１６は、上述した実施形態を適用可能な装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図１６を参照すると、画像処理装置８００は、システムバス８１０、画像処理チップ８２０及びオフチップメモリ８９０を備える。画像処理チップ８２０は、ｎ個（ｎは１以上）の処理回路８３０－１、８３０－２、…、８３０－ｎ、参照バッファ８４０、システムバスインタフェース８５０及びローカルバスインタフェース８６０を含む。
　システムバス８１０は、画像処理チップ８２０と外部モジュール（例えば、中央制御機能、アプリケーション機能、通信インタフェース、ユーザインタフェース又はディスプレイインタフェースなど）との間の通信路を提供する。処理回路８３０－１、８３０－２、…、８３０－ｎは、システムバスインタフェース８５０を介してシステムバス８１０と接続され、及びローカルバスインタフェース８６０を介してオフチップメモリ８９０と接続される。処理回路８３０－１、８３０－２、…、８３０－ｎは、オンチップメモリ（例えば、ＳＲＡＭ）に相当し得る参照バッファ８４０にもアクセスすることができる。オフチップメモリ８９０は、例えば、画像処理チップ８２０により処理される画像データを記憶するフレームメモリであってよい。一例として、処理回路８３０－１はＨＤＲ画像信号の輝度ダイナミックレンジの調整のために利用され、処理回路８３０－２はＨＥＶＣに従った画像信号の符号化又は復号のために利用され得る。なお、これら処理回路は、同一の画像処理チップ８２０ではなく、別個のチップ上に形成されてもよい。
　＜６．応用例＞
　上述した実施形態は、様々な電子機器に応用され得る。以下、４つの応用例について説明する。
　　　（１）第１の応用例
　図１７は、上述した実施形態を適用したテレビジョン装置の概略的な構成の一例を示している。テレビジョン装置９００は、アンテナ９０１、チューナ９０２、デマルチプレクサ９０３、デコーダ９０４、映像信号処理部９０５、表示部９０６、音声信号処理部９０７、スピーカ９０８、外部インタフェース９０９、制御部９１０、ユーザインタフェース９１１、及びバス９１２を備える。
　チューナ９０２は、アンテナ９０１を介して受信される放送信号から所望のチャンネルの信号を抽出し、抽出した信号を復調する。そして、チューナ９０２は、復調により得られた符号化ビットストリームをデマルチプレクサ９０３へ出力する。即ち、チューナ９０２は、画像が符号化されている符号化ストリームを受信する、テレビジョン装置９００における伝送手段としての役割を有する。
　デマルチプレクサ９０３は、符号化ビットストリームから視聴対象の番組の映像ストリーム及び音声ストリームを分離し、分離した各ストリームをデコーダ９０４へ出力する。また、デマルチプレクサ９０３は、符号化ビットストリームからＥＰＧ（Electronic　Program　Guide）などの補助的なデータを抽出し、抽出したデータを制御部９１０に供給する。なお、デマルチプレクサ９０３は、符号化ビットストリームがスクランブルされている場合には、デスクランブルを行ってもよい。
　デコーダ９０４は、デマルチプレクサ９０３から入力される映像ストリーム及び音声ストリームを復号する。そして、デコーダ９０４は、復号処理により生成される映像データを映像信号処理部９０５へ出力する。また、デコーダ９０４は、復号処理により生成される音声データを音声信号処理部９０７へ出力する。
　映像信号処理部９０５は、デコーダ９０４から入力される映像データを再生し、表示部９０６に映像を表示させる。また、映像信号処理部９０５は、ネットワークを介して供給されるアプリケーション画面を表示部９０６に表示させてもよい。また、映像信号処理部９０５は、映像データについて、設定に応じて、例えばノイズ除去などの追加的な処理を行ってもよい。さらに、映像信号処理部９０５は、例えばメニュー、ボタン又はカーソルなどのＧＵＩ（Graphical　User　Interface）の画像を生成し、生成した画像を出力画像に重畳してもよい。
　表示部９０６は、映像信号処理部９０５から供給される駆動信号により駆動され、表示デバイス（例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ又はＯＬＥＤなど）の映像面上に映像又は画像を表示する。
　音声信号処理部９０７は、デコーダ９０４から入力される音声データについてＤ／Ａ変換及び増幅などの再生処理を行い、スピーカ９０８から音声を出力させる。また、音声信号処理部９０７は、音声データについてノイズ除去などの追加的な処理を行ってもよい。
　外部インタフェース９０９は、テレビジョン装置９００と外部機器又はネットワークとを接続するためのインタフェースである。例えば、外部インタフェース９０９を介して受信される映像ストリーム又は音声ストリームが、デコーダ９０４により復号されてもよい。即ち、外部インタフェース９０９もまた、画像が符号化されている符号化ストリームを受信する、テレビジョン装置９００における伝送手段としての役割を有する。
　制御部９１０は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）などのプロセッサ、並びにＲＡＭ（Random　Access　Memory）及びＲＯＭ（Read　Only　Memory）などのメモリを有する。メモリは、ＣＰＵにより実行されるプログラム、プログラムデータ、ＥＰＧデータ、及びネットワークを介して取得されるデータなどを記憶する。メモリにより記憶されるプログラムは、例えば、テレビジョン装置９００の起動時にＣＰＵにより読み込まれ、実行される。ＣＰＵは、プログラムを実行することにより、例えばユーザインタフェース９１１から入力される操作信号に応じて、テレビジョン装置９００の動作を制御する。
　ユーザインタフェース９１１は、制御部９１０と接続される。ユーザインタフェース９１１は、例えば、ユーザがテレビジョン装置９００を操作するためのボタン及びスイッチ、並びに遠隔制御信号の受信部などを有する。ユーザインタフェース９１１は、これら構成要素を介してユーザによる操作を検出して操作信号を生成し、生成した操作信号を制御部９１０へ出力する。
　バス９１２は、チューナ９０２、デマルチプレクサ９０３、デコーダ９０４、映像信号処理部９０５、音声信号処理部９０７、外部インタフェース９０９及び制御部９１０を相互に接続する。
　このように構成されたテレビジョン装置９００において、映像信号処理部９０５は、上述した実施形態に係る画像処理装置１００の機能を有する。従って、テレビジョン装置９００において、ＨＤＲ映像を再生する際に、映像信号のダイナミックレンジとディスプレイのピーク輝度との不一致に関わる不都合を解消し又は少なくとも軽減することができる。
　　　（２）第２の応用例
　図１８は、上述した実施形態を適用した携帯電話機の概略的な構成の一例を示している。携帯電話機９２０は、アンテナ９２１、通信部９２２、音声コーデック９２３、スピーカ９２４、マイクロホン９２５、カメラ部９２６、画像処理部９２７、多重分離部９２８、記録再生部９２９、表示部９３０、制御部９３１、操作部９３２、及びバス９３３を備える。
　アンテナ９２１は、通信部９２２に接続される。スピーカ９２４及びマイクロホン９２５は、音声コーデック９２３に接続される。操作部９３２は、制御部９３１に接続される。バス９３３は、通信部９２２、音声コーデック９２３、カメラ部９２６、画像処理部９２７、多重分離部９２８、記録再生部９２９、表示部９３０、及び制御部９３１を相互に接続する。
　携帯電話機９２０は、音声通話モード、データ通信モード、撮影モード及びテレビ電話モードを含む様々な動作モードで、音声信号の送受信、電子メール又は画像データの送受信、画像の撮像、及びデータの記録などの動作を行う。
　音声通話モードにおいて、マイクロホン９２５により生成されるアナログ音声信号は、音声コーデック９２３に供給される。音声コーデック９２３は、アナログ音声信号を音声データへ変換し、変換された音声データをＡ／Ｄ変換し圧縮する。そして、音声コーデック９２３は、圧縮後の音声データを通信部９２２へ出力する。通信部９２２は、音声データを符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、通信部９２２は、生成した送信信号をアンテナ９２１を介して基地局（図示せず）へ送信する。また、通信部９２２は、アンテナ９２１を介して受信される無線信号を増幅し及び周波数変換し、受信信号を取得する。そして、通信部９２２は、受信信号を復調及び復号して音声データを生成し、生成した音声データを音声コーデック９２３へ出力する。音声コーデック９２３は、音声データを伸張し及びＤ／Ａ変換し、アナログ音声信号を生成する。そして、音声コーデック９２３は、生成した音声信号をスピーカ９２４に供給して音声を出力させる。
　また、データ通信モードにおいて、例えば、制御部９３１は、操作部９３２を介するユーザによる操作に応じて、電子メールを構成する文字データを生成する。また、制御部９３１は、文字を表示部９３０に表示させる。また、制御部９３１は、操作部９３２を介するユーザからの送信指示に応じて電子メールデータを生成し、生成した電子メールデータを通信部９２２へ出力する。通信部９２２は、電子メールデータを符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、通信部９２２は、生成した送信信号をアンテナ９２１を介して基地局（図示せず）へ送信する。また、通信部９２２は、アンテナ９２１を介して受信される無線信号を増幅し及び周波数変換し、受信信号を取得する。そして、通信部９２２は、受信信号を復調及び復号して電子メールデータを復元し、復元した電子メールデータを制御部９３１へ出力する。制御部９３１は、表示部９３０に電子メールの内容を表示させると共に、電子メールデータを記録再生部９２９の記憶媒体に記憶させる。
　記録再生部９２９は、読み書き可能な任意の記憶媒体を有する。例えば、記憶媒体は、ＲＡＭ又はフラッシュメモリなどの内蔵型の記憶媒体であってもよく、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、ＵＳＢメモリ、又はメモリカードなどの外部装着型の記憶媒体であってもよい。
　また、撮影モードにおいて、例えば、カメラ部９２６は、被写体を撮像して画像データを生成し、生成した画像データを画像処理部９２７へ出力する。画像処理部９２７は、カメラ部９２６から入力される画像データを符号化し、符号化ストリームを記録再生部９２９の記憶媒体に記憶させる。
　また、テレビ電話モードにおいて、例えば、多重分離部９２８は、画像処理部９２７により符号化された映像ストリームと、音声コーデック９２３から入力される音声ストリームとを多重化し、多重化したストリームを通信部９２２へ出力する。通信部９２２は、ストリームを符号化及び変調し、送信信号を生成する。そして、通信部９２２は、生成した送信信号をアンテナ９２１を介して基地局（図示せず）へ送信する。また、通信部９２２は、アンテナ９２１を介して受信される無線信号を増幅し及び周波数変換し、受信信号を取得する。これら送信信号及び受信信号には、符号化ビットストリームが含まれ得る。そして、通信部９２２は、受信信号を復調及び復号してストリームを復元し、復元したストリームを多重分離部９２８へ出力する。多重分離部９２８は、入力されるストリームから映像ストリーム及び音声ストリームを分離し、映像ストリームを画像処理部９２７、音声ストリームを音声コーデック９２３へ出力する。画像処理部９２７は、映像ストリームを復号し、映像データを生成する。映像データは、表示部９３０に供給され、表示部９３０により一連の画像が表示される。音声コーデック９２３は、音声ストリームを伸張し及びＤ／Ａ変換し、アナログ音声信号を生成する。そして、音声コーデック９２３は、生成した音声信号をスピーカ９２４に供給して音声を出力させる。
　このように構成された携帯電話機９２０において、画像処理部９２７は、上述した実施形態に係る画像処理装置１００の機能を有する。従って、携帯電話機９２０において、ＨＤＲ映像を再生する際に、映像信号のダイナミックレンジとディスプレイのピーク輝度との不一致に関わる不都合を解消し又は少なくとも軽減することができる。
　　　（３）第３の応用例
　図１９は、上述した実施形態を適用した記録再生装置の概略的な構成の一例を示している。記録再生装置９４０は、例えば、受信した放送番組の音声データ及び映像データを符号化して記録媒体に記録する。また、記録再生装置９４０は、例えば、他の装置から取得される音声データ及び映像データを符号化して記録媒体に記録してもよい。また、記録再生装置９４０は、例えば、ユーザの指示に応じて、記録媒体に記録されているデータをモニタ及びスピーカ上で再生する。このとき、記録再生装置９４０は、音声データ及び映像データを復号する。
　記録再生装置９４０は、チューナ９４１、外部インタフェース９４２、エンコーダ９４３、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）９４４、ディスクドライブ９４５、セレクタ９４６、デコーダ９４７、ＯＳＤ（On-Screen　Display）９４８、制御部９４９、及びユーザインタフェース９５０を備える。
　チューナ９４１は、アンテナ（図示せず）を介して受信される放送信号から所望のチャンネルの信号を抽出し、抽出した信号を復調する。そして、チューナ９４１は、復調により得られた符号化ビットストリームをセレクタ９４６へ出力する。即ち、チューナ９４１は、記録再生装置９４０における伝送手段としての役割を有する。
　外部インタフェース９４２は、記録再生装置９４０と外部機器又はネットワークとを接続するためのインタフェースである。外部インタフェース９４２は、例えば、ＩＥＥＥ１３９４インタフェース、ネットワークインタフェース、ＵＳＢインタフェース、又はフラッシュメモリインタフェースなどであってよい。例えば、外部インタフェース９４２を介して受信される映像データ及び音声データは、エンコーダ９４３へ入力される。即ち、外部インタフェース９４２は、記録再生装置９４０における伝送手段としての役割を有する。
　エンコーダ９４３は、外部インタフェース９４２から入力される映像データ及び音声データが符号化されていない場合に、映像データ及び音声データを符号化する。そして、エンコーダ９４３は、符号化ビットストリームをセレクタ９４６へ出力する。
　ＨＤＤ９４４は、映像及び音声などのコンテンツデータが圧縮された符号化ビットストリーム、各種プログラム及びその他のデータを内部のハードディスクに記録する。また、ＨＤＤ９４４は、映像及び音声の再生時に、これらデータをハードディスクから読み出す。
　ディスクドライブ９４５は、装着されている記録媒体へのデータの記録及び読み出しを行う。ディスクドライブ９４５に装着される記録媒体は、例えばＤＶＤディスク（ＤＶＤ－Ｖｉｄｅｏ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＤＶＤ－Ｒ、ＤＶＤ－ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷ等）又はＢｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスクなどであってよい。
　セレクタ９４６は、映像及び音声の記録時には、チューナ９４１又はエンコーダ９４３から入力される符号化ビットストリームを選択し、選択した符号化ビットストリームをＨＤＤ９４４又はディスクドライブ９４５へ出力する。また、セレクタ９４６は、映像及び音声の再生時には、ＨＤＤ９４４又はディスクドライブ９４５から入力される符号化ビットストリームをデコーダ９４７へ出力する。
　デコーダ９４７は、符号化ビットストリームを復号し、映像データ及び音声データを生成する。そして、デコーダ９４７は、生成した映像データをＯＳＤ９４８へ出力する。また、デコーダ９０４は、生成した音声データを外部のスピーカへ出力する。
　ＯＳＤ９４８は、デコーダ９４７から入力される映像データを再生し、映像を表示する。また、ＯＳＤ９４８は、表示する映像に、例えばメニュー、ボタン又はカーソルなどのＧＵＩの画像を重畳してもよい。
　制御部９４９は、ＣＰＵなどのプロセッサ、並びにＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリを有する。メモリは、ＣＰＵにより実行されるプログラム、及びプログラムデータなどを記憶する。メモリにより記憶されるプログラムは、例えば、記録再生装置９４０の起動時にＣＰＵにより読み込まれ、実行される。ＣＰＵは、プログラムを実行することにより、例えばユーザインタフェース９５０から入力される操作信号に応じて、記録再生装置９４０の動作を制御する。
　ユーザインタフェース９５０は、制御部９４９と接続される。ユーザインタフェース９５０は、例えば、ユーザが記録再生装置９４０を操作するためのボタン及びスイッチ、並びに遠隔制御信号の受信部などを有する。ユーザインタフェース９５０は、これら構成要素を介してユーザによる操作を検出して操作信号を生成し、生成した操作信号を制御部９４９へ出力する。
　このように構成された記録再生装置９４０において、ＯＳＤ９４８は、上述した実施形態に係る画像処理装置１００の機能を有する。従って、記録再生装置９４０において、ＨＤＲ映像を再生する際に、映像信号のダイナミックレンジとディスプレイのピーク輝度との不一致に関わる不都合を解消し又は少なくとも軽減することができる。
　　　（４）第４の応用例
　図２０は、上述した実施形態を適用した撮像装置の概略的な構成の一例を示している。撮影装置９６０は、被写体を撮像して画像を生成し、画像データを符号化して記録媒体に記録する。
　撮影装置９６０は、光学ブロック９６１、撮像部９６２、信号処理部９６３、画像処理部９６４、表示部９６５、外部インタフェース９６６、メモリ９６７、メディアドライブ９６８、ＯＳＤ９６９、制御部９７０、ユーザインタフェース９７１、及びバス９７２を備える。
　光学ブロック９６１は、撮像部９６２に接続される。撮像部９６２は、信号処理部９６３に接続される。表示部９６５は、画像処理部９６４に接続される。ユーザインタフェース９７１は、制御部９７０に接続される。バス９７２は、画像処理部９６４、外部インタフェース９６６、メモリ９６７、メディアドライブ９６８、ＯＳＤ９６９、及び制御部９７０を相互に接続する。
　光学ブロック９６１は、フォーカスレンズ及び絞り機構などを有する。光学ブロック９６１は、被写体の光学像を撮像部９６２の撮像面に結像させる。撮像部９６２は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳなどのイメージセンサを有し、撮像面に結像した光学像を光電変換によって電気信号としての画像信号に変換する。そして、撮像部９６２は、画像信号を信号処理部９６３へ出力する。
　信号処理部９６３は、撮像部９６２から入力される画像信号に対してニー補正、ガンマ補正、色補正などの種々のカメラ信号処理を行う。信号処理部９６３は、カメラ信号処理後の画像データを画像処理部９６４へ出力する。
　画像処理部９６４は、信号処理部９６３から入力される画像データを符号化し、符号化データを生成する。そして、画像処理部９６４は、生成した符号化データを外部インタフェース９６６又はメディアドライブ９６８へ出力する。また、画像処理部９６４は、外部インタフェース９６６又はメディアドライブ９６８から入力される符号化データを復号し、画像データを生成する。そして、画像処理部９６４は、生成した画像データを表示部９６５へ出力する。また、画像処理部９６４は、信号処理部９６３から入力される画像データを表示部９６５へ出力して画像を表示させてもよい。また、画像処理部９６４は、ＯＳＤ９６９から取得される表示用データを、表示部９６５へ出力する画像に重畳してもよい。
　ＯＳＤ９６９は、例えばメニュー、ボタン又はカーソルなどのＧＵＩの画像を生成して、生成した画像を画像処理部９６４へ出力する。
　外部インタフェース９６６は、例えばＵＳＢ入出力端子として構成される。外部インタフェース９６６は、例えば、画像の印刷時に、撮影装置９６０とプリンタとを接続する。また、外部インタフェース９６６には、必要に応じてドライブが接続される。ドライブには、例えば、磁気ディスク又は光ディスクなどのリムーバブルメディアが装着され、リムーバブルメディアから読み出されるプログラムが、撮影装置９６０にインストールされ得る。さらに、外部インタフェース９６６は、ＬＡＮ又はインターネットなどのネットワークに接続されるネットワークインタフェースとして構成されてもよい。即ち、外部インタフェース９６６は、撮影装置９６０における伝送手段としての役割を有する。
　メディアドライブ９６８に装着される記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、又は半導体メモリなどの、読み書き可能な任意のリムーバブルメディアであってよい。また、メディアドライブ９６８に記録媒体が固定的に装着され、例えば、内蔵型ハードディスクドライブ又はＳＳＤ（Solid　State　Drive）のような非可搬性の記憶部が構成されてもよい。
　制御部９７０は、ＣＰＵなどのプロセッサ、並びにＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリを有する。メモリは、ＣＰＵにより実行されるプログラム、及びプログラムデータなどを記憶する。メモリにより記憶されるプログラムは、例えば、撮影装置９６０の起動時にＣＰＵにより読み込まれ、実行される。ＣＰＵは、プログラムを実行することにより、例えばユーザインタフェース９７１から入力される操作信号に応じて、撮影装置９６０の動作を制御する。
　ユーザインタフェース９７１は、制御部９７０と接続される。ユーザインタフェース９７１は、例えば、ユーザが撮影装置９６０を操作するためのボタン及びスイッチなどを有する。ユーザインタフェース９７１は、これら構成要素を介してユーザによる操作を検出して操作信号を生成し、生成した操作信号を制御部９７０へ出力する。
　このように構成された撮影装置９６０において、画像処理部９６４は、上述した実施形態に係る画像処理装置１００の機能を有する。従って、撮影装置９６０において、ＨＤＲ映像を再生する際に、映像信号のダイナミックレンジとディスプレイのピーク輝度との不一致に関わる不都合を解消し又は少なくとも軽減することができる。
　＜７．まとめ＞
　ここまで、図１～図２０を用いて、本開示に係る技術の実施形態について詳細に説明した。上述した実施形態によれば、基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式に基づく画像信号が、表示用信号への変換のためにガンマ変換される。そのガンマ変換は、ディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて決定されるパラメータを用いて、基準白色の表示輝度レベルが維持されるように実行される。従って、輝度のクリッピング（又は過剰に強いロールオフ）に起因する高輝度領域の情報の欠損（いわゆる白とび）の発生が回避されると共に、コンテンツの撮影又は制作の際に明るさの基準とされる基準白色の輝度を、コンテンツの表示の際にも適切に再現することが可能となる。
　ある実施例によれば、表示用信号により表現可能な最大輝度レベルをディスプレイのピーク輝度レベルに合わせるように決定される第１のガンマ値を用いて、基準白色の輝度レベルでの正規化後の信号がガンマ変換される。この場合、ガンマ変換によって基準白色の輝度レベルは変化しない。このような第１の変換法により、高輝度領域の情報の欠損が回避され、かつディスプレイのピーク輝度までのレンジを無駄なく使い切ることができる。
　ある実施例によれば、表示用信号により表現可能な最大輝度レベルをディスプレイのピーク輝度レベルに合わせるように決定されるゲイン値を用いて、基準白色の輝度レベルでの正規化後の信号が線形変換され、当該線形変換後の画像信号が、基準白色の表示輝度レベルを元の輝度レベルへと復元するように決定される第２のガンマ値を用いてガンマ変換される。この場合、基準白色の輝度レベルは、（演算の途中で変化はするものの）最終的には元のレベルの通り維持される。第２のガンマ値を用いたガンマ変換は、表示用信号により表現可能な最大輝度レベルを変化させないように実行され得る。ゲイン値を用いた線形変換及びダイナミックレンジの両端を固定したガンマ変換は、汎用的な演算機能として個々に既に実装されていることが多い。そのため、このような第２の変換法は、新たな演算機能の追加的な実装を要することなく、比較的低いコストで実現されることができる。第２の変換法は、画像信号を所定のシステムガンマ値を用いてガンマ変換した後に実行されてもよい。例えば、１．２というシステムガンマ値を用いることで、表示される映像における輝度の階調を、ＩＴＵ－Ｒ　ＢＴ．１８８６などの既存の仕様に基づく表示に近付けることができる。上述した第１の変換法と第２の変換法とが選択的に切り替えられてもよい。それにより、ＨＤＲ映像の多様な表現をユーザに提供すること、及びディスプレイの特性に応じて最適な表現を選択することが可能となる。
　ある実施例によれば、基準白色の表示輝度レベルが維持される第１の動作モードと、基準白色の表示輝度レベルが維持されない第２の動作モードとの間で、動作モードが切り替えられる。これら動作モードが提供されることにより、基準白色の輝度をＨＤＲ映像の表示の際に再現することを優先するか否かをユーザ又はデバイスが適応的に選択することが可能となる。例えば、動作モードは、信号方式のタイプに基づいて選択されてもよい。この場合、例えば基準白色のレベルを基準として輝度レベルが相対的に表現されるＨＬＧ方式で画像信号が生成されているときにはその基準白色のレベルを維持する一方で、そうでないときには基準白色のレベルを維持しないといった切替えが可能である。ＨＥＶＣ方式で符号化された符号化ストリームから画像信号が復号される場合、信号方式のタイプは、例えばＶＵＩ（Video　Usability　Information）又はＳＥＩ（Supplemental　Enhancement　Information）に含まれる制御パラメータに基づいて判定され得る。動作モードは、ユーザ設定に基づいて選択されてもよい。例えば、撮影環境又はコンテンツ制作環境の明るさが再現されることを望むユーザは、第１の動作モードを選択するであろう。動作モードは、ディスプレイの性能としてのピーク輝度レベル又は表示環境の条件から自動的に設定されるピーク輝度レベルといった他の要因に基づいて選択されてもよい。
　第２の動作モードが選択された場合には、ゲイン値を用いた単純な線形変換が実行されてもよく、この場合、輝度のクリッピングに起因する高輝度領域の情報の欠損の発生が回避される。また、特にディスプレイのピーク輝度が低いケースではＩＴＵ－Ｒ　ＢＴ．１８８６に従ったＳＤＲ表示が行われてもよく、この場合、中輝度領域において視認性の良好な映像を得ることができる。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果と共に、又は上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏し得る。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式に基づく画像信号を、ディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて決定されるパラメータを用いて、前記基準白色の表示輝度レベルが維持されるようにガンマ変換することにより、表示用信号へと変換する変換部、
　を備える画像処理装置。
（２）
　前記画像信号は、前記基準白色の輝度レベルでの正規化後の信号であり、
　前記変換部は、第１のガンマ値を用いて前記画像信号をガンマ変換する、
　前記（１）に記載の画像処理装置。
（３）
　前記変換部は、前記表示用信号により表現可能な最大輝度レベルを前記ディスプレイの前記ピーク輝度レベルに合わせるように前記第１のガンマ値を決定する、前記（２）に記載の画像処理装置。
（４）
　前記画像信号は、前記基準白色の輝度レベルでの正規化後の信号であり、
　前記変換部は、前記画像信号をゲイン値を用いて線形変換し、前記基準白色の表示輝度レベルが元の輝度レベルへと復元されるように決定される第２のガンマ値を用いて前記線形変換後の画像信号をガンマ変換する、
　前記（１）に記載の画像処理装置。
（５）
　前記変換部は、前記表示用信号により表現可能な最大輝度レベルを前記ディスプレイの前記ピーク輝度レベルに合わせるように前記ゲイン値を決定する、前記（４）に記載の画像処理装置。
（６）
　前記変換部は、前記第２のガンマ値を用いたガンマ変換を、前記表示用信号により表現可能な最大輝度レベルを変化させないように実行する、前記（４）又は前記（５）に記載の画像処理装置。
（７）
　前記変換部は、前記画像信号を所定のシステムガンマ値を用いてガンマ変換した後に、前記線形変換及び前記第２のガンマ値を用いた前記ガンマ変換を実行する、前記（４）～（６）のいずれか１項に記載の画像処理装置。
（８）
　前記画像処理装置は、前記基準白色の表示輝度レベルが維持される第１の動作モード及び前記基準白色の表示輝度レベルが維持されない第２の動作モードのうち前記変換部が使用すべきモードを選択する制御部、をさらに備え、
　前記変換部は、前記制御部により前記第１の動作モードが選択された場合に、前記基準白色の表示輝度レベルが維持されるように、前記画像信号を前記表示用信号へと変換する、
　前記（１）～（７）のいずれか１項に記載の画像処理装置。
（９）
　前記制御部は、信号方式のタイプ、ユーザ設定、前記ディスプレイの属性及び表示環境の条件のうちの１つ以上に基づいて、前記第１の動作モード及び前記第２の動作モードのうちの前記１つを選択する、前記（８）に記載の画像処理装置。
（１０）
　前記変換部は、
　前記画像信号を前記基準白色の表示輝度レベルが変化しないようにガンマ変換する第１の変換法と、
　前記画像信号をゲイン値を用いて線形変換し、前記基準白色の表示輝度レベルが元の輝度レベルへと復元されるように決定される第２のガンマ値を用いて前記線形変換後の画像信号をガンマ変換する第２の変換法と、
　を選択的に使用する、前記（１）～（９）のいずれか１項に記載の画像処理装置。
（１１）
　前記変換部は、前記制御部により前記第２の動作モードが選択された場合に、前記表示用信号により表現可能な最大輝度レベルを前記ディスプレイの前記ピーク輝度レベルに合わせるように決定されるゲイン値を用いて前記画像信号を線形変換する、
　前記（８）又は前記（９）に記載の画像処理装置。
（１２）
　前記変換部は、前記制御部により前記第２の動作モードが選択された場合に、ＩＴＵ－Ｒ　ＢＴ．１８８６に従って前記画像信号を前記表示用信号へと変換する、前記（８）又は前記（９）に記載の画像処理装置。
（１３）
　前記信号方式は、基準白色よりも低い輝度レベルにおけるガンマ曲線と、基準白色よりも高い輝度レベルにおける対数曲線との組合せに基づくＨＬＧ（Hybrid　Log　Gamma）方式である、前記（１）～（１２）のいずれか１項に記載の画像処理装置。
（１４）
　前記画像信号は、ＨＥＶＣ（High　Efficiency　Video　Coding）方式に従って符号化された符号化ストリームから復号され、
　前記符号化ストリームに関連付けられるＳＥＩ（Supplemental　Enhancement　Information）に含まれるパラメータに基づいて、前記画像信号について前記ＨＬＧ方式が使用されたことが判定される、
　前記（１３）に記載の画像処理装置。
（１５）
　前記画像信号は、ＨＥＶＣ（High　Efficiency　Video　Coding）方式に従って符号化された符号化ストリームを含み、
　前記符号化ストリームに関連付けられるＶＵＩ（Video　Usability　Information）に含まれるパラメータに基づいて、前記画像信号について前記ＨＬＧ方式が使用されたことが判定される、
　前記（１３）に記載の画像処理装置。
（１６）
　前記符号化ストリームに字幕情報又はグラフィックス情報を含む補足的なストリームが関連付けられている場合に、当該補足的なストリームのコンテンツの最大輝度レベルは、前記基準白色の表示輝度レベルに合うように調整される、前記（１４）又は前記（１５）に記載の画像処理装置。
（１７）
　画像処理装置により実行される画像処理方法であって、
　基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式に基づく画像信号を、ディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて決定されるパラメータを用いて、前記基準白色の表示輝度レベルが維持されるようにガンマ変換することにより、表示用信号へと変換すること、
　を含む画像処理方法。
　１０　　　撮影装置
　２０　　　ネットワーク
　３０　　　記録装置（ＨＤＲ対応型）
　４０　　　記録媒体
　４５　　　再生装置（ＨＤＲ非対応型）
　５０　　　表示装置（ＨＤＲ対応型）
　５５　　　表示装置（ＨＤＲ非対応型）
　１００　　画像処理装置
　１１０　　画像取得部
　１２０　　変換部
　１３０　　制御部

Claims (17)

  1. 　基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式に基づく画像信号を、ディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて決定されるパラメータを用いて、前記基準白色の表示輝度レベルが維持されるようにガンマ変換することにより、表示用信号へと変換する変換部、
    　を備える画像処理装置。
  2. 　前記画像信号は、前記基準白色の輝度レベルでの正規化後の信号であり、
    　前記変換部は、第１のガンマ値を用いて前記画像信号をガンマ変換する、
    　請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 　前記変換部は、前記表示用信号により表現可能な最大輝度レベルを前記ディスプレイの前記ピーク輝度レベルに合わせるように前記第１のガンマ値を決定する、請求項２に記載の画像処理装置。
  4. 　前記画像信号は、前記基準白色の輝度レベルでの正規化後の信号であり、
    　前記変換部は、前記画像信号をゲイン値を用いて線形変換し、前記基準白色の表示輝度レベルが元の輝度レベルへと復元されるように決定される第２のガンマ値を用いて前記線形変換後の画像信号をガンマ変換する、
    　請求項１に記載の画像処理装置。
  5. 　前記変換部は、前記表示用信号により表現可能な最大輝度レベルを前記ディスプレイの前記ピーク輝度レベルに合わせるように前記ゲイン値を決定する、請求項４に記載の画像処理装置。
  6. 　前記変換部は、前記第２のガンマ値を用いたガンマ変換を、前記表示用信号により表現可能な最大輝度レベルを変化させないように実行する、請求項４に記載の画像処理装置。
  7. 　前記変換部は、前記画像信号を所定のシステムガンマ値を用いてガンマ変換した後に、前記線形変換及び前記第２のガンマ値を用いた前記ガンマ変換を実行する、請求項４に記載の画像処理装置。
  8. 　前記画像処理装置は、前記基準白色の表示輝度レベルが維持される第１の動作モード及び前記基準白色の表示輝度レベルが維持されない第２の動作モードのうち前記変換部が使用すべきモードを選択する制御部、をさらに備え、
    　前記変換部は、前記制御部により前記第１の動作モードが選択された場合に、前記基準白色の表示輝度レベルが維持されるように、前記画像信号を前記表示用信号へと変換する、
    　請求項１に記載の画像処理装置。
  9. 　前記制御部は、信号方式のタイプ、ユーザ設定、前記ディスプレイの属性及び表示環境の条件のうちの１つ以上に基づいて、前記第１の動作モード及び前記第２の動作モードのうちの前記１つを選択する、請求項８に記載の画像処理装置。
  10. 　前記変換部は、
    　前記画像信号を前記基準白色の表示輝度レベルが変化しないようにガンマ変換する第１の変換法と、
    　前記画像信号をゲイン値を用いて線形変換し、前記基準白色の表示輝度レベルが元の輝度レベルへと復元されるように決定される第２のガンマ値を用いて前記線形変換後の画像信号をガンマ変換する第２の変換法と、
    　を選択的に使用する、請求項１に記載の画像処理装置。
  11. 　前記変換部は、前記制御部により前記第２の動作モードが選択された場合に、前記表示用信号により表現可能な最大輝度レベルを前記ディスプレイの前記ピーク輝度レベルに合わせるように決定されるゲイン値を用いて前記画像信号を線形変換する、
    　請求項８に記載の画像処理装置。
  12. 　前記変換部は、前記制御部により前記第２の動作モードが選択された場合に、ＩＴＵ－Ｒ　ＢＴ．１８８６に従って前記画像信号を前記表示用信号へと変換する、請求項８に記載の画像処理装置。
  13. 　前記信号方式は、基準白色よりも低い輝度レベルにおけるガンマ曲線と、基準白色よりも高い輝度レベルにおける対数曲線との組合せに基づくＨＬＧ（Hybrid　Log　Gamma）方式である、請求項１に記載の画像処理装置。
  14. 　前記画像信号は、ＨＥＶＣ（High　Efficiency　Video　Coding）方式に従って符号化された符号化ストリームから復号され、
    　前記符号化ストリームに関連付けられるＳＥＩ（Supplemental　Enhancement　Information）に含まれるパラメータに基づいて、前記画像信号について前記ＨＬＧ方式が使用されたことが判定される、
    　請求項１３に記載の画像処理装置。
  15. 　前記画像信号は、ＨＥＶＣ（High　Efficiency　Video　Coding）方式に従って符号化された符号化ストリームを含み、
    　前記符号化ストリームに関連付けられるＶＵＩ（Video　Usability　Information）に含まれるパラメータに基づいて、前記画像信号について前記ＨＬＧ方式が使用されたことが判定される、
    　請求項１３に記載の画像処理装置。
  16. 　前記符号化ストリームに字幕情報又はグラフィックス情報を含む補足的なストリームが関連付けられている場合に、当該補足的なストリームのコンテンツの最大輝度レベルは、前記基準白色の表示輝度レベルに合うように調整される、請求項１４に記載の画像処理装置。
  17. 　画像処理装置により実行される画像処理方法であって、
    　基準白色の表示輝度レベルを固定的に扱う信号方式に基づく画像信号を、ディスプレイのピーク輝度レベルに基づいて決定されるパラメータを用いて、前記基準白色の表示輝度レベルが維持されるようにガンマ変換することにより、表示用信号へと変換すること、
    　を含む画像処理方法。
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