JP7843778B2 - コンテンツに最適化された周囲光ｈｄｒビデオ適応 - Google Patents

Description

本発明は、ハイダイナミックレンジビデオの画像ピクセル輝度を適応させて、特定の視聴場所の周囲光量下でＨＤＲビデオを表示する状況に対して望ましい外観をもたらすための方法及び装置に関する。

数年前に、特に本出願人によって、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）ビデオコーディングの新規の手法が導入された（例えば、ＷＯ２０１７１５７９７７を参照）。

ビデオのコーディングは、概して、画像を表現するためにカラーコード（例えば、１ピクセルあたりのルマ及び２つのクロマ）に主に関係しているか、又はカラーコードを作成する、若しくはより正確には定義することのみに関係している。これは、ＨＤＲ画像を最適に表示する方法を知っていることとはどこか異なる（例えば、最も単純な方法では、高度に非線形な光電気伝達関数ＯＥＴＦを単に使用して、所望の輝度を、例えば１０ビットのルマコードに変換し、逆の場合も同様に、逆の形の電気光伝達関数ＥＯＴＦを使用して、これらのビデオピクセルルマコードを表示輝度に変換して、１０ビットの電気的ルマコードを表示光学ピクセル輝度にマッピングできるが、特にコード化された画像の特定の使用から、画像のコーディングを切り離すことによって、より複雑な系がいくつかの方向に逸脱する可能性がある）。

ＨＤＲビデオのコーディング及び処理は、従来のビデオ技術の使用方法とは非常に大きく対照的である。従来のビデオ技術によれば、最近まですべてのビデオがエンコードされ、これは、今日では標準ダイナミックレンジ（ＳＤＲ）ビデオコーディング（別名、ローダイナミックレンジビデオコーディング、ＬＤＲ）と呼ばれている。このＳＤＲは、アナログ時代にＰＡＬ又はＮＴＳＣとして始まり、デジタルビデオ時代に、ＭＰＥＧ２圧縮などのＲｅｃ．７０９ベースのコーディングに移行した。

２０世紀には動画を通信するための十分な技術であったが、２０世紀のＣＲＴの電子ビームの物理的限界を超えたディスプレイ技術の進歩、すなわち、グローバル的なＴＬバックライトＬＣＤは、従来のディスプレイに比べてかなり明るい（潜在的には、より暗い）ピクセルで画像を表示することが可能になり、これにより、そのようなＨＤＲ画像をコード化して作成できることが必要になった。

実際、さまざまな理由から、ＳＤＲ規格（８ビットＲｅｃ．７０９）ではコード化できない、はるかに明るく、また、場合によっては、より暗い画像オブジェクトから始めて、これらの増加した輝度レンジのカラーを技術的に表現可能にするやり方が最初に発明された。そこから１つずつビデオ技術のすべてのルールが再考され、しばしば再発明されなければならなかった。

Ｒｅｃ．７０９のＳＤＲのルマコード定義では、そのほぼ平方根のＯＥＴＦ関数形状のルマのため、（８ビット又は１０ビットのルマで）約１０００：１の輝度ダイナミックレンジしかエンコードできなかった：Ｙ＿ｃｏｄｅ＝ｐｏｗｅｒ（２，Ｎ）^＊ｓｑｒｔ（Ｌ＿ｎｏｒｍ）。ここで、Ｎはルマチャネルのビット数であり、Ｌ＿ｎｏｒｍは物理的な輝度の０から１の間で正規化されたバージョンである。

さらに、ＳＤＲ時代には、絶対表示輝度が定義されていなかったため、実際には、平方根ＯＥＴＦを介して、最大相対輝度Ｌ＿ｎｏｒｍ＿ｍａｘ＝１００％又は１を、最大正規化ルマコードＹｎ＝１（例えば、Ｙ＿ｃｏｄｅ＿ｍａｘ＝２５５に相当する）にマッピングしていた。これには、絶対ＨＤＲ画像（すなわち、２００ｎｉｔとして表示されるようにコード化された画像ピクセルは、理想的には（すなわち、可能な場合には）、すべてのディスプレイで２００ｎｉｔとして表示され、かなり異なる表示輝度として表示されない）を作成する場合と比較して、いくつかの技術的な違いがある。相対的なパラダイムでは、２００ｎｉｔのコード化されたピクセル輝度は、より明るいディスプレイ、すなわち、より明るい最大表示可能輝度ＰＬ＿Ｄ（別名、ディスプレイ最大輝度）を有するディスプレイでは３００ｎｉｔで表示され、能力が劣るディスプレイでは、例えば１００ｎｉｔで表示される。なお、絶対エンコーディングも正規化輝度表現や正規化３Ｄ色域でも機能可能であるが、その場合、１．０は、例えば一意に１０００ｎｉｔを意味する。

ディスプレイでは、このような相対的な画像は、通常は、ビデオの最も明るい輝度を最も明るい表示可能ピクセル輝度にマッピングする（これは、最大ルマＹ＿ｃｏｄｅ＿ｍａｘによるディスプレイパネルの電気的駆動を介して、さらなる輝度マッピングを伴うことなく自動的に行われる）ことで、ややヒューリスティックに表示されてきた。したがって、２００ｎｉｔのＰＬ＿Ｄディスプレイを購入した場合、１００ｎｉｔのＰＬ＿Ｄディスプレイ上よりも白が２倍明るく見えるが、同じＳＤＲビデオ画像のより明るく、見てより楽しめる、いくぶんより美しいバージョンを与えることを除いて、あまり重要ではないと考えられていた目の適応といった要因を考えられる。

従来、今日では、（絶対的なフレームワークで）ＳＤＲビデオ画像について話す場合、通常は、ＰＬ＿Ｖ＝１００ｎｉｔのビデオピーク輝度がある（例えば、標準に従って合意されている）。したがって、本出願では、ＳＤＲ画像の最大輝度（又はＳＤＲグレーディング）は正確にそれであるか、又はおおよそその値で一般化されていると考える。

本出願でのグレーディング（ｇｒａｄｉｎｇ）とは、例えば、人間のカラーグレーダー又はオートマトンによってピクセルが必要に応じて輝度を与えられたアクティビティ又は結果の画像のいずれかを意味することを意図している。例えば、画像を見る（例えば、画像を設計する）場合、複数の画像オブジェクトが存在し、理想的には、画像の全体性も考慮して、それらのオブジェクトのピクセルに、そのオブジェクトとシーンとに最適な平均輝度を中心に広がる輝度を与えることが望まれる。例えば、画像の最も明るいコード可能なピクセルが１０００ｎｉｔ（画像又はビデオの最大輝度ＰＬ＿Ｖ）になるような画像能力がある場合、あるグレーダーは８００～１０００ｎｉｔの爆発輝度値のピクセルを与えて、爆発を非常に力強いように見せるよう選択するかもしれないし、別の映画作製者は、例えば、その時点で画像の残りの部分からあまり抑止しないように、５００ｎｉｔ以下の明るさの爆発を選択するかもしれない（当然ながら、技術的には両方の状況に対応可能である）。

ＨＤＲ画像又はビデオの最大輝度は大きく異なる場合があり、通常はＨＤＲビデオ又は画像に関するメタデータとして画像データと共に通信される（一般的な値は、例えば、１０００ｎｉｔ、４０００ｎｉｔ、１０，０００ｎｉｔ（非限定的）であり、典型的には、ＰＬ＿Ｖが少なくとも６００ｎｉｔであるとき、ＨＤＲ画像があると言える）。ビデオ作成者が自分の画像をＰＬ＿Ｖ＝４０００ｎｉｔとして定義することを選択した場合、当然ながらより明るい爆発を作成することを選択できるが、比較的それらはＰＬ＿Ｖの１００％レベルに達しないが、例えば、シーンのこのような高いＰＬ＿Ｖ定義の場合は最大５０％までである。

ＨＤＲディスプレイは、最大能力、すなわち、（よりローエンドのＨＤＲディスプレイから始めて）６００ｎｉｔ、１０００ｎｉｔ、又はＮ×１０００ｎｉｔなどの最高の表示可能ピクセル輝度を有している場合がある。そのディスプレイの最大輝度又はピーク輝度ＰＬ＿Ｄは、ビデオの最大輝度ＰＬ＿Ｖとは別のものであり、これら２つを混同するべきではない。ビデオ作成者は、通常、可能なエンドユーザディスプレイごとに最適なビデオを作成することができない（すなわち、エンドユーザディスプレイの能力はビデオによって最適に使用され、（理想的には）ビデオの最大輝度がディスプレイの最大輝度を超えることはないが、それよりも低い値でもない。すなわち、ビデオ画像の一部には、ピクセル輝度がＬ＿ｐ＝ＰＬ＿Ｖ＝ＰＬ＿Ｄであるピクセルが少なくともいくつかあるべきである）。

作成者はいくつかの決定を行い（例えば、キャプチャするコンテンツ、キャプチャする態様）、通常は、今日の意図する観客、場合によっては、より高いＰＬ＿Ｄディスプレイが出現したときの将来における意図する観客の最高のＰＬ＿Ｄディスプレイに少なくとも対応できるように高いＰＬ＿Ｖを有するビデオを作成する。

次に、ディスプレイ適応と呼ばれる、ディスプレイピーク輝度ＰＬ＿Ｄが（時にははるかに）低いディスプレイで、ピーク輝度ＰＬ＿Ｖを有する画像をどのように最適に表示するかという二次的な質問が出現する。今後も、作成されて、通信媒体を介して受信される、例えば、２０００ｎｉｔのＰＬ＿Ｖ画像よりも低いダイナミックレンジの画像を必要とするディスプレイがあるであろう。理論上は、ディスプレイは常に再グレーディングが可能である。すなわち、画像ピクセルの輝度をマッピングして、内部ヒューリスティックによって表示可能にすることができるが、ビデオ作成者がピクセルの輝度を決定する際に十分な注意を払う場合は、画像をより低いＰＬ＿Ｄ値に合わせて表示する方法を示すこともでき、理想的には、ディスプレイがこれらの技術的なデシデラータに大きく従うことも有益であり得る。

最も暗い表示可能なピクセル輝度ＢＬ＿Ｄに関しては、状況はより複雑である。そのうちの一部は、例えば、ＬＣＤセルリークライトなど、ディスプレイの固定の物理的特性であり得るが、最高のディスプレイであっても、視聴者が最終的に異なる最も暗い黒として判別できるものは、明確に定義された値ではない視聴室の照明にも依存する。この照明は、例えば、ルクス単位で平均照度レベルとして特徴付けられるが、ビデオ表示目的では、最小ピクセル輝度としてより優雅に特徴付けられる。これには、通常、明るい又は中程度の輝度の外観よりも強い態様で人間の目も関係する。人間の目が高い明度のピクセルをたくさん見ていると、より暗いピクセル、特にそれらの絶対輝度の関連性が低下する可能性があるためである。しかし、例えば、大部分が暗いが、ディスプレイ画面の前面にある環境光によってマスクされているシーンの画像を見ているときに、目が制限要因ではないと考えることができる。人間が２％の目立った違いだけを見ることができると仮定するならば、最も暗い駆動レベル（又はルマ）ｂがあり、それを上回ると次の暗いルマレベルを見ることができる（すなわち、もう２％多い輝度レベルを表示する、表示された輝度でＸ％高い）。

ＬＤＲ時代には、最も暗いピクセルについてはまったく気にしていなかった。最大ＰＬ＿Ｖ＝１００ｎｉｔの約１／４である平均輝度を主に重視した。画像がこの値の周りにさらされた場合、１００％最大値を上回るシーンの明るい部分のクリッピングを除いて、シーン内のすべてが明るくカラフルに見えた。シーンの最も暗い部分については、それらが十分に重要である場合には、録音スタジオ又は撮影環境で十分な量のベースライティングでキャプチャされた画像が作成された。シーンの一部がうまく見えなかった場合（例えば、コードＹ＝０に埋もれてしまったために）、それは正常と見なされた。

それゆえに、もしそれ以上何も指定されないならば、最も黒い黒はゼロであるか、実際には０．１又は０．０１ｎｉｔのようなものであると仮定できる。このような状況では、技術者は、コード化され及び／又は表示されたＨＤＲ画像の平均以上のより明るいピクセルをより重視する。

コーディングに関して、ＨＤＲとＳＤＲとの違いは物理的なもの（より多くの異なるピクセル輝度がより大きなダイナミックレンジ能力ディスプレイでは表示される）だけでなく、異なるルマコード割り当て機能（ＯＥＴＦを使用するもの、又は、絶対的な方法ではＥＯＴＦの逆）、例えば、追加の動的に（画像ごと又は時間的に連続する画像のセットごとに）変化するメタデータのようなさらなる技術的概念も潜在的に伴う技術的なものがある。メタデータは、さまざまな画像オブジェクトのピクセル輝度を再グレーディングして、開始画像ダイナミックレンジとは異なる二次ダイナミックレンジの画像を取得する方法を指定する（通常、２つの輝度レンジは、少なくとも１．５倍異なるピーク輝度で終了する）。

単純なＨＤＲコーデックが市場に導入された。ＨＤＲ１０コーデックは、例えば、最近登場したブラックジュエルボックスＨＤＲブルーレイを作成するために使用される。このＨＤＲ１０ビデオコーデックは、ＯＥＴＦ（逆ＥＯＴＦ）として、平方根よりも対数形状の関数、つまり、ＳＭＰＴＥ２０８４で標準化されているいわゆる知覚量子化器（ＰＱ）関数を使用する。Ｒｅｃ．７０９ ＯＥＴＦのように１０００：１に限定されるのではなく、このＰＱ ＯＥＴＦでは、ＨＤＲビデオの実用的な制作に十分なより多くの（理想的には表示される）輝度、つまり、１／１０，０００ｎｉｔ～１０，０００ｎｉｔのルマを定義できる。

なお、読者は、ＨＤＲをルマコードワード内の大量のビットと単純化して混同するべきではない。これは、アナログ－デジタル変換器のビット数のような線形システムに当てはまり、実際にビット数はダイナミックレンジの底が２の対数となる。しかし、コード割り当て関数は非常に非線形な形状を持つことができるので、理論上は、どのように望もうとも、１０ビットのルマ（カラー成分ＨＤＲ画像ごとに８ビット）しかないＨＤＲ画像を定義できる。これにより、すでに導入されているシステムの再利用可能性の利点がもたらされる（例えば、ＩＣは特定のビット深度、又はビデオケーブルなどを有する）。

ルマの計算後、ピクセルルマＹ＿ｃｏｄｅの１０ビット平面があり、これにピクセル当たり２つのクロミナンス成分Ｃｂ及びＣｒがクロミナンスピクセル平面として追加される。この画像は、従来、数学的に圧縮された（例えば、ＭＰＥＧ－ＨＥＶＣ圧縮された）ＳＤＲ画像であるかのように、ラインのさらに下方で扱うことができる。圧縮器はピクセルカラーや輝度を考慮する必要はない。しかし、受信装置、例えば、ディスプレイ（又は実際にはそのデコーダ）は通常、｛Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ｝ピクセルカラーの正しい色解釈を行い、例えば、ブリーチカラーを有する画像ではなく、正しく見える画像を表示する必要がある。

これは通常、３つのピクセル化されたカラー成分平面と一緒に、使用されたＥＯＴＦ（ＰＱ ＥＯＴＦ（又はＯＥＴＦ）が使用されたことを限定なく想定する）やＰＬ＿Ｖの値などの指示など、画像コーディングを定義するさらなる画像定義メタデータを共に通信することによって処理される。

より高度なコーデックには、さらなる画像定義メタデータ、例えば、処理メタデータ、例えば、ＰＬ＿Ｖ＝１０００ｎｉｔまでの第１の画像の輝度の正規化されたバージョンをセカンダリ基準画像の正規化された輝度、例えば、ＰＬ＿Ｖ＝１００ｎｉｔのＳＤＲ基準画像にマッピングする態様を指定する関数（図２でより詳細に解明する）が含まれ得る。

明確にするため、基準画像は単一の事前固定の画像ではない。シーンの各画像（例えば、ビデオ内の連続する画像）に対して、１つ以上の基準画像を作成できる。これらは、特定のダイナミックレンジで定義されている（すなわち、前述のＤＲ、特にその最高輝度ＰＬ＿Ｖの場合、さまざまな中間オブジェクト輝度は、レンジに依存する値を有する。それゆえに、基準画像は、画像がさまざまなＤＲについてグレーディングされる態様を表し、また、少なくとも２つの基準画像は、これら２つの画像のうちの１つが、もう１つの画像のＤＲについて輝度が再グレーディングされる態様を示している）。画像の等価性は、通常、それらのピクセルカラーの等価性を意味する。異なるダイナミックレンジのさまざまな画像は、第１の画像のピクセル輝度が、異なるＤＲの対応する画像の異なる輝度にシフトする点で互いに対応し得る。

ＨＤＲについてあまり知識のない読者の理解を深めるために、図１におけるいくつかの興味深い態様を手短に解明する。図１は、将来のＨＤＲシステム（例えば、１０００ｎｉｔのＰＬ＿Ｄのディスプレイに接続されている）が正しく処理できる必要がある多くの可能なＨＤＲシーンの典型的な例をいくつか示している。ピクセルカラーの実際の技術的な処理は、さまざまな態様でさまざまな色空間定義で行われ得るが、再グレーディングのデシデラタムは、異なるダイナミックレンジにまたがる輝度軸間の絶対輝度マッピングとして示される。

例えば、ＩｍＳＣＮ１は、ほとんどが明るい領域である西部劇映画からの晴れた屋外の画像である。誤解してはいけない最初のことは、どの画像のピクセル輝度も、通常、現実世界で実際に測定できる輝度ではないということである。

出力ＨＤＲ画像（スターター画像として機能し、マスターＨＤＲグレーディング又は画像と呼ぶ）の作成に人間がそれ以上関与していない場合でも、１つのパラメータを調整することによってどれほど簡単であっても、カメラは、その虹彩のために、少なくとも常に画像センサ内の相対輝度を測定する。そのため、少なくとも最も明るい画像ピクセルがマスターＨＤＲ画像の利用可能なコーディング輝度レンジに収まるようにするには、常に何らかのステップを伴う。

例えば、保安官の星章に映る太陽の鏡面反射は、実際の世界では１００，０００ｎｉｔを上回るように測定されるが、これは、通常の近い将来のディスプレイで表示できず、また、例えば、夜に薄暗い部屋で映画の画像を見ている視聴者にとって快適でもない。代わりに、ビデオ作成者は、星章のピクセルに対して５０００ｎｉｔが十分に明るいと決定でき、これが映画の中での最も明るいピクセルとする場合、ビデオ作成者は、ＰＬ＿Ｖ＝５０００ｎｉｔのビデオを作成することを決定できる。カメラは、マスターＨＤＲグレーディングの生バージョンのみの相対ピクセル輝度測定デバイスであるが、良好な画像を作成するために十分に高いネイティブダイナミックレンジ（ノイズフロアをはるかに上回るフルピクセル）も有するべきである。グレーディングされた５０００ｎｉｔの画像のピクセルは、通常、カメラでキャプチャされた生画像から非線形に得られる。例えば、カラーグレーダーは、そのような側面を一般的な視聴状況として考慮する。この視聴状況は、実際の撮影場所、すなわち、熱い砂漠に立っているときと同じではない。このシーンＩｍＳＣＮ１に対して作成するために選択される最良の（最高のＰＬ＿Ｖの）画像、すなわち、この例では、５０００ｎｉｔの画像がマスターＨＤＲグレーディングである。これは、作成して通信するために最低限必要なＨＤＲデータであるが、すべてのコーデックで通信される唯一のデータではなく、一部のコーデックでは画像さえまったく通信されない。

このようなエンコード可能な高輝度レンジＤＲ＿１（例えば、０．００１ｎｉｔ～５０００ｎｉｔ）が利用できることで、コンテンツ制作者が、明るい外観のより良い体験を視聴者に提供するが、もちろん、視聴者が対応するハイエンドＰＬ＿Ｄ＝５０００ｎｉｔのディスプレイを持っていることを条件として、夜のシーン（映画全体でうまくグレードされた場合）も薄暗くすることを可能にする。優れたＨＤＲ映画は、１つの画像内だけでなく、映画又は一般的に作成されたビデオ素材（例えば、うまく構成されたＨＤＲサッカー番組）のストーリーの時間の経過にわたっても、さまざまな画像オブジェクトの輝度のバランスを取る。

図１の左端の垂直軸には、理想的には５０００ｎｉｔのＰＬ＿Ｄディスプレイを対象としている５０００ｎｉｔのＰＬ＿ＶマスターＨＤＲグレーディングで見たい（平均的な）オブジェクトの輝度のいくつかが示されている。例えば、映画では、約５００ｎｉｔのピクセル輝度（すなわち、典型的なＬＤＲよりも１０倍明るい。ただし、別の作成者は、３００ｎｉｔなどのやや少ないＨＤＲ印象を望むかもしれない）を持つ明るい太陽の光を浴びたカウボーイを見せたいと思うかもしれない。これは、作成者によれば、最終消費者に可能な限り最高の外観を与える、この西部劇画像を表示するための最良の態様を構成する。

輝度のより高いダイナミックレンジの必要性は、同じ画像内に、洞窟の画像ＩｍＳＣＮ３の影のある隅といったかなり暗い領域を有するが、洞窟の入口を介して見られる太陽の光があたった外側世界のような非常に明るいピクセルの比較的大きな面積も有する画像について考えると、より簡単に理解できる。これは、例えば、街灯だけが高輝度ピクセル領域を含むＩｍＳＣＮ２の夜間画像とは異なる視覚体験を作成する。

ここで、問題は、現時点では、多くの消費者がまだＬＤＲディスプレイを持っており、また、将来においてでも、コーディングごとの典型的な単独のＨＤＲ画像の代わりに、映画の２つのグレーディングを作成する正当な理由があるため、マスターＨＤＲ画像に最適に対応するＰＬ＿Ｖ＿ＳＤＲ＝１００ｎｉｔ ＳＤＲ画像を定義する必要があることである。これは、コーディング自体に関する技術的選択とは別個にある技術的なデシデラタムであり、これは、例えば、マスターＨＤＲ画像の１つともう１つからこの二次画像を（可逆的に）作成する態様を知っている場合、ペアのどちらか１つをコード化して通信することを選択できる（２つの画像を１つの画像の価格で事実上通信する。すなわち、１回のビデオ瞬間に１つの画像のみピクセルカラー成分平面を通信する）ことを証明している。

このような縮小ダイナミックレンジ画像では、当然ながら、本当に明るい太陽のような５０００ｎｉｔのピクセル輝度のオブジェクトを定義できない。最小ピクセル輝度又は最も深い黒も、より好ましい０．００１ｎｉｔではなく０．１ｎｉｔまで高くなる。

したがって、この対応するＳＤＲ画像を、縮小輝度ダイナミックレンジＤＲ＿２で作成する必要がある。

これは受信側ディスプレイの自動アルゴリズムによって行うことができ、例えば、固定輝度マッピング関数を使用してもよいし、ＰＬ＿Ｖ＿ＨＤＲ値のような単純なメタデータや潜在的に１つ以上の他の輝度値によって条件付けされたものであってもよい。

しかし、一般的にはより複雑な輝度マッピングアルゴリズムを使用できる。しかし、本出願では、一般性を失うことなく、マッピングは、あるグローバル輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌ（例えば、画像ごとに１つの関数）によって定義されると仮定する。これは、少なくとも１つの画像に対して、第１の画像で発生する可能性のあるすべての輝度（すなわち、例えば、０．０００１～５０００）を、第２の出力画像の対応する輝度（例えば、ＳＤＲ出力画像の場合は０．１～１００ｎｉｔ）にマッピングする方法を定義する。正規化関数は、両方の軸に沿った輝度をそれぞれの最大値で割ることで得られる。本コンテキストでは、グローバルとは、例えば、画像内の位置といったさらなる条件に関係なく、画像のすべてのピクセルに同じ関数が使用されることを意味する（例えば、いくつかの基準に従って分類可能なピクセルに対していくつかの関数を使用するより一般的なアルゴリズム）。

理想的には、ビデオ作成者が、すべての輝度を二次画像（ＳＤＲ画像）の利用可能なレンジに沿って再分配する方法を決定するべきである。これは、ビデオ作成者が、制限がある中で、ＳＤＲ画像が依然として意図するマスターＨＤＲ画像のように適しているように少なくとも良好に見えるように、縮小ダイナミックレンジに対して準最適化する方法を最もよく知っているためである。読者は、このようなオブジェクト輝度を実際に定義（位置決め）することは、輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌの形状を定義すること（その詳細は本出願の範囲外である）に対応していることを理解できる。

理想的には、関数の形状は、異なるシーンごとに、すなわち、洞窟のシーン対映画の少し後の日当たりの良い西部劇シーン、又は一般的に時間画像ごとに変化するべきである。これを動的メタデータ（Ｆ＿Ｌ（ｔ）と呼び、ｔは画像の瞬間を表す）と呼ぶ。

次に、理想的には、コンテンツ作成者が、各状況、すなわち、潜在的な各エンドユーザディスプレイ、例えば、対応するＰＬ＿Ｖ＿ＭＤＲ＝８００ｎｉｔの画像を必要とするＰＬ＿Ｄ＿ＭＤＲ＝８００ｎｉｔのディスプレイに最適な画像を作成することであるが、これは、通常は、最も高価なオフラインビデオ作成の場合でも、コンテンツ作成者の労力が多すぎる。

ただし、これまでに、シーンの２つ（のみ）の異なるダイナミックレンジ基準グレーディング（通常は両極端のグレーディング。例えば、５０００ｎｉｔが最も高い必要なＰＬ＿Ｖであり、１００ｎｉｔが通常最も低い必要なＰＬ＿Ｖとして十分である）を作成することで十分であることが、出願人によって実証されている。これは、これらの２つの基準グレーディング（ＨＤＲ及びＳＤＲ）から、例えば、２つのグレーディングの情報を受信するエンドユーザディスプレイに適用される（通常は固定、例えば、標準化された）ディスプレイ適応アルゴリズムを介して、他のすべてのグレーディングを自動的に導出できるためである。一般的に、計算は、セットトップボックス、ＴＶ、コンピュータ、映画製作用機器など、任意のビデオ受信機で行うことができる。ＨＤＲ画像の通信チャネルもまた、地上又はケーブルブロードキャスト、ブルーレイディスクといった物理的媒体、インターネット、ポータブルデバイスへの通信チャネル、専門的なサイト間のビデオ通信など、任意の通信技術にできる。

このディスプレイ適応は通常、例えば、マスターＨＤＲ画像のピクセル輝度に輝度マッピング関数を適用する。しかし、ディスプレイ適応アルゴリズムは、Ｆ＿Ｌ＿５０００ｔｏ１００（２つの基準グレーディングの輝度を接続する基準輝度マッピング関数）とは異なる輝度マッピング関数、すなわち、ディスプレイ適応輝度マッピング関数ＦＬ＿ＤＡを決定する必要がある。これは、２つの基準グレーディング間の元のマッピング関数Ｆ＿Ｌと必ずしも自明に関連しているわけではない（ディスプレイ適応アルゴリズムにはいくつかの変形例がある）。５０００ｎｉｔのＰＬ＿Ｖダイナミックレンジで定義されたマスター輝度と、８００ｎｉｔの中間ダイナミックレンジとの間の輝度マッピング関数は、本テキストでは、Ｆ＿Ｌ＿５０００ｔｏ８００と記述する。

ここでは、Ｆ＿Ｌ＿５０００ｔｏ１００関数が８００ｎｉｔのＭＤＲ画像輝度レンジを超えると「単純に」期待される位置にマッピングしないが、例えば、ややより高い位置（すなわち、そのような画像では、少なくとも選択されたディスプレイ適応アルゴリズムに従って、カウボーイはわずかに明るくなければならない）にマッピングする矢印で、ディスプレイ適応を象徴的に示した（平均的なオブジェクトのピクセル輝度のうちの１つに対してのみ）。そのため、より複雑なディスプレイ適応アルゴリズムによってはカウボーイは示されたより高い位置に配置される場合があるが、５００ｎｉｔのＨＤＲカウボーイと１８ｎｉｔのＳＤＲカウボーイとの間の接続が８００ｎｉｔのＰＬ＿Ｖの輝度レンジを超えるより単純な位置に満足する顧客もいる。

通常、ディスプレイ適応アルゴリズムは、元の輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌ（又は基準輝度マッピング関数、別名、基準再グレーディング関数）の形状に基づいて、ディスプレイ適応輝度マッピング関数ＦＬ＿ＤＡの形状を計算する。

この図１に基づく解明は、ＨＤＲビデオコーディング及び／又は処理システムの技術的なデシデラータを構成し、図２では、本出願人のコーデックアプローチに従って、デシデラータ（非限定）を実現するためのいくつかの模範的な技術システム及びその構成要素を示す。当業者は、これらの構成要素はさまざまなデバイスなどで具体化できることを理解するべきである。当業者は、この例は、さまざまなＨＤＲコーデックフレームワークのためのパルスプロトト（全体に変わるものとして受け取られる部分：ｐａｒｓ ｐｒｏ ｔｏｔｏ）として提示されて、操作のいくつかの原理の背景理解を得るためのものにすぎず、以下に示す革新的な貢献の実施形態のいずれかを特に制限することを意図していないことを理解するべきである。

可能ではあるが、１回の瞬間に２つの実際の異なる画像の技術的な通信（ＨＤＲ及びＳＤＲグレーディングの各々は、それぞれの３つの色平面として通信される）は、特に必要なデータ量に関して高価である。

また、これは必要ではない。対応するすべての二次画像ピクセル輝度が、一次画像の輝度と関数Ｆ＿Ｌに基づいて計算できることがわかっていれば、１回の瞬間に一次画像と関数Ｆ＿Ｌのみをメタデータとして通信することを決定できる（また、マスターＨＤＲ画像又はＳＤＲ画像のどちらかを両方の代表として通信することを選択もできる）ためである。受信機は、その（通常は固定の）ディスプレイ適応アルゴリズムを知っているので、このデータに基づいて、そのエンドでＦＬ＿ＤＡ関数を決定できる（ディスプレイ適応を制御又は誘導するためにさらなるメタデータが通信され得るが、現在は導入されていない）。

瞬間ごとの１つの画像と、関数Ｆ＿Ｌとを通信する２つのモードがある。

第１の後方互換モードでは、ＳＤＲ画像が通信される（「ＳＤＲ通信モード」）。このＳＤＲ画像は、従来のＳＤＲディスプレイに直接（さらなる輝度マッピングを必要とすることなく）表示できるが、ＨＤＲディスプレイは、Ｆ＿Ｌ関数又はＦＬ＿ＤＡ関数を適用して、ＳＤＲ画像からＨＤＲ画像（又は、通信される関数の変形例、すなわち、アップグレーディング変形例かダウングレーディング変形例かに応じて、その逆）を取得する必要がある。興味のある読者は、以下の標準化された本出願人の模範的な第１のモードアプローチのすべての詳細を参照されたい：
ＥＴＳＩ ＴＳ １０３ ４３３－１ Ｖ１．２．１（２０１７－０８）：Ｈｉｇｈ－Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｉｎｇｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｄｅｖｉｃｅｓ；Ｐａｒｔ １：Ｄｉｒｅｃｔｌｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ（ＳＤＲ） Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ＨＤＲ Ｓｙｓｔｅｍ（ＳＬ－ＨＤＲ１）。

別のモードでは、マスターＨＤＲ画像自体、すなわち、例えば、５０００ｎｉｔの画像及びそこから１００ｎｉｔのＳＤＲ画像（又はディスプレイ適応を介して他の低ダイナミックレンジ画像）を計算することを可能にする関数Ｆ＿Ｌを通信する（「ＨＤＲ通信モード」）。マスターＨＤＲ通信された画像自体は、例えば、ＰＱ ＥＯＴＦを使用してエンコードできる。

図２はまた、ビデオ通信システム全体を示している。送信側では、画像源２０１から開始する。例えば、インターネット配信会社からのオフラインで作成されたビデオを有しているか、又は実際のブロードキャストであるかによって、これはハードディスクからテレビスタジオなどからのケーブル出力まであらゆるものであり得る。

これにより、例えば、人間のカラーグレーダーによってカラーグレーディングされた、又はカメラキャプチャの陰影が付けられたバージョン、又は自動輝度再分配アルゴリズムなどによるマスターＨＤＲビデオ（ＭＡＳＴ＿ＨＤＲ）がもたらされる。

マスターＨＤＲ画像のグレーディングに加えて、多くの場合可逆的なカラー変換関数Ｆ＿ｃｔのセットが定義される。一般化を失うことを意図せずに、これは少なくとも１つの輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌを含むと仮定する（ただし、さらなる関数や、例えば、ピクセルの彩度がＨＤＲからＳＤＲグレーディングにどのように変化する方法を指定するデータがあってもよい）。

この輝度マッピング関数は、前述のように、ＨＤＲとＳＤＲの基準グレーディング間のマッピングを定義する（後者は、図２では、受信機に通信されるＳＤＲ画像Ｉｍ＿ＳＤＲであり、例えば、ＭＰＥＧや他のビデオ圧縮アルゴリズムを介してデータを圧縮するかどうか）。

カラー変換器２２０のカラーマッピングを、ここでは既に入力されるものとして仮定されているマスターＨＤＲビデオを取得するために生カメラフィードに適用されたものと混同してはならない。このカラー変換は、通信される画像と、同時に、輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌ内に技術的に定式化されている再グレーディングのデシデラータを取得するためのものであるためである。

模範的なＳＤＲ通信タイプ（すなわち、ＳＤＲ通信モード）の場合、マスターＨＤＲ画像は、カラー変換器２０２に入力される。カラー変換器２０２は、マスターＨＤＲ画像（ＭＡＳＴ＿ＨＤＲ）の輝度にＦ＿Ｌ輝度マッピングを適用して、出力画像Ｉｍ＿ＳＤＲに書き込まれたすべての対応する輝度を取得するように構成されている。解明のために、この関数の形状は、人間のカラーグレーダーによって、カラーグレーディングソフトウェアを使用して、映画の類似シーンの画像のショットごとに調整されていると仮定する。適用された関数Ｆ＿ｃｔ（すなわち、少なくともＦ＿Ｌ）は、画像と共に通信される（動的、処理）メタデータに、ＭＰＥＧ補足強化情報データＳＥＩ（Ｆ＿ｃｔ）の例、又は他の標準化された若しくは標準化されていない通信方法における類似のメタデータメカニズムに書き込まれる。

通信するＨＤＲ画像を対応するＳＤＲ画像Ｉｍ＿ＳＤＲとして正しく再定義した場合、これらの画像は既存のビデオ圧縮手法（例えば、ＭＰＥＧ ＨＥＶＣ、ＶＶＣ、ＡＶ１など）を使用して（少なくとも、例えば、エンドユーザへのブロードキャストのために）圧縮されることが多い。これは、ビデオエンコーダ２２１の一部を形成するビデオ圧縮器２０３で実行される（ビデオエンコーダは、さまざまな形式のビデオ作成装置又はシステム内に含まれ得る）。

圧縮された画像Ｉｍ＿ＣＯＤは、画像通信媒体２０５（例えば、ＡＴＳＣ３．０又はＤＶＢなどに準拠する、例えば、衛星、ケーブル、又はインターネット伝送）を介して少なくとも１つの受信機に送信される（ただし、ＨＤＲビデオ信号は、例えば、２つのビデオ処理装置間のケーブルを介して通信することもできる）。

通常、通信前に、送信フォーマッタ２０４によってさらなる変換が行われる。送信フォーマッタ２０４は、システムに応じて、パケット化、変調、伝送プロトコル制御などの手法を適用する。これは通常、集積回路を適用する。

任意の受信サイトにおいて、対応するビデオ信号アンフォーマッタ２０６が、例えば、圧縮されたＨＥＶＣ画像（すなわち、ＨＥＶＣ画像データ）のセットとして圧縮されたビデオを再取得するために、例えば、変調など、必要なアンフォーマット方法を適用する。

ビデオ解凍器２０７は、例えば、ＨＥＶＣ解凍を行い、ピクセル化された、圧縮されていない画像Ｉｍ＿ＵＳＤＲのストリームを取得する。この例では、画像Ｉｍ＿ＵＳＤＲはＳＤＲ画像であるが、他のモードではＨＤＲ画像である。また、ビデオ解凍器は、例えば、ＳＥＩメッセージから必要な輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌ、又は、一般的には、カラー変換関数Ｆ＿ｃｔをアンパックする。画像及び関数は、（デコーダの）カラー変換器２０８に入力される。カラー変換器２０８は、ＳＤＲ画像を任意の非ＳＤＲダイナミックレンジの画像（すなわち、１００ｎｉｔを超える、通常は、少なくとも数倍、例えば、５倍高いＰＬ＿Ｖの画像）に変換するように配置されている。

例えば、５０００ｎｉｔの再構成されたＨＤＲ画像Ｉｍ＿ＲＨＤＲが、ＭＡＳＴ＿ＨＤＲからＩｍ＿ＬＤＲを作成するためにエンコード側で使用されたカラー変換Ｆ＿ｃｔの逆カラー変換ＩＦ＿ｃｔを適用することにより、マスターＨＤＲ画像（ＭＡＳＴ＿ＨＤＲ）の近い近似として再構成される。次に、この画像は、さらなるディスプレイ適応のために、例えば、ディスプレイ２１０に送られる。しかし、ディスプレイ適応された画像Ｉｍ＿ＤＡ＿ＭＤＲは、Ｆ＿Ｌ関数の代わりに、ＦＬ＿ＤＡ関数（例えば、ファームウェアでは、オフラインループで決定される）をカラー変換器において使用することによって、デコード中に一気に作成できる。したがって、カラー変換器は、ＦＬ＿ＤＡ関数を導出するために、ディスプレイ適応ユニット２０９を含んでいてもよい。

最適化された、例えば、８００ｎｉｔのディスプレイ適応された画像Ｉｍ＿ＤＡ＿ＭＤＲは、ビデオデコーダ２２０が、例えば、セットトップボックスやコンピュータなどに含まれている場合は、例えば、ディスプレイ２１０に送信される。又は、デコーダが、例えば、携帯電話にある場合は、ディスプレイパネルに送信される。又は、デコーダが、例えば、インターネットに接続されたサーバなどにある場合は、映画館のプロジェクタに送信される。

図３は、ＨＤＲデコーダ（又は、通常はほぼ同じトポロジーを有しているが、逆関数を使用し、ただし、通常はディスプレイ適応を含まないエンコーダ）のカラー変換器３００（すなわち、図２の２０８に対応している）の内部処理の有用な変形例を示している。
ピクセルの輝度（この例ではＳＤＲ画像のピクセル）は、対応するルマＹ’ＳＤＲとして入力される。クロミナンス、別名、クロマ成分Ｃｂ及びＣｒは、カラー変換器３００の下側の処理経路に入力される。

ルマＹ’ＳＤＲは、輝度マッピング回路３１０によって、必要な出力輝度Ｌ’＿ＨＤＲ（例えば、マスターＨＤＲ再構成輝度、又は他のＨＤＲ画像輝度）にマッピングされる。輝度マッピング回路３１０は、メタデータと共に通信された基準輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌ（ｔ）を入力として使用するディスプレイ適応関数計算器３５０から得られる、特定の画像及び最大ディスプレイ輝度ＰＬ＿Ｄのための適切な関数、例えば、ディスプレイ適応された輝度マッピング関数ＦＬ＿ＤＡ（ｔ）を適用する。ディスプレイ適応関数計算器３５０は、クロミナンスの処理に適した関数を決定することもできる。ここでは、可能な入力画像ピクセルルマＹの各々の乗算係数ｍＣ［Ｙ］のセットが、例えば、カラーＬＵＴ３０１に保存されていると単に仮定する。

現在カラー変換されている（輝度マッピングされた）ピクセルのルマ値ＹでカラーＬＵＴ３０１をインデックス付けすると、必要な乗法係数ｍＣがＬＵＴ出力としてもたらされる。この乗法係数ｍＣは、乗算器３０２によって使用されて、現在のピクセルの２つのクロミナンス値が乗算される。すなわち、カラー変換された出力クロミナンスがもたらされる
Ｃｂｏ＝ｍＣ^＊Ｃｂ、
Ｃｒｏ＝ｍＣ^＊Ｃｒ

標準測色計算を適用する固定カラーマトリキシングプロセッサ３０３を介して、クロミナンスを明度のない正規化された非線形のＲ’Ｇ’Ｂ’座標Ｒ’／Ｌ’、Ｇ’／Ｌ’、及びＢ’／Ｌ’に変換できる。

出力画像に適切な輝度を与えるＲ’Ｇ’Ｂ’座標は、乗算器３１１によって得られる。乗算器３１１は次を計算する：
Ｒ’＿ＨＤＲ＝（Ｒ’／Ｌ’）^＊Ｌ’＿ＨＤＲ、
Ｇ’＿ＨＤＲ＝（Ｇ’／Ｌ’）^＊Ｌ’＿ＨＤＲ、
Ｂ’＿ＨＤＲ＝（Ｂ’／Ｌ’）^＊Ｌ’＿ＨＤＲ、
これは、カラートリプレットＲ’Ｇ’Ｂ’＿ＨＤＲにまとめることができる。

最後に、ディスプレイマッピング回路３２０によって、ディスプレイに必要なフォーマットへのさらなるマッピングがあってもよい。これにより、ディスプレイ駆動カラーＤ＿Ｃがもたらされる。これは、ディスプレイに望まれる測色（例えば、ＨＬＧ ＯＥＦＴフォーマットでも）で定式化されるだけではなく、このディスプレイマッピング回路３２０は、いくつかの変形例では、ディスプレイ用の特定のカラー処理を行うために配置されることがある。すなわち、ディスプレイマッピング回路３２０は、例えば、ピクセル輝度の一部をさらに再マッピングできる。

作成側のグレーダーが決定した可能性のある任意の可能なＦ＿Ｌ関数に対応するＦＬ＿ＤＡ関数を導出するための適切なディスプレイ適応アルゴリズムを解明するいくつかの例は、ＷＯ２０１６／０９１４０６又はＥＴＳＩ ＴＳ １０３ ４３３－２ Ｖ１．１．１（２０１８－０１）に教示されている。

ただし、これらのアルゴリズムは、エンドユーザのディスプレイに表示可能な最小の黒をあまり考慮しない。

実際、ゼロと言えるほど最小輝度ＢＬ＿Ｄが小さいと見せかけると言えるかもしれない。したがって、ディスプレイ適応は、ビデオの最大輝度ＰＬ＿Ｖと比較して、さまざまなディスプレイの最大輝度ＰＬ＿Ｄの違いを主に考慮する。

先願のＷＯ２０１６／０９１４０６の図１８からわかるように、任意の入力関数（解明例では、２つの線形セグメントから形成される単純な関数）は、通常、１．０の入力及び出力輝度に正規化されたプロットにおける入力輝度の水平軸から開始して１３５度の角度に沿って配置されたメトリックに基づいて対角線に向かってスケーリングされる。これは、ディスプレイ適応アルゴリズムの全クラスのディスプレイ適応の一例に過ぎず、新規のディスプレイ適応概念の適用可能性を限定することを意図した態様では言及されていないことが理解されるべきである。例えば、具体的には、メトリック方向の角度は他の値であってもよい。

しかし、このメトリックと、再成形されたＦ＿Ｌ関数、すなわち、決定されたＦＬ＿ＤＡ関数に対するそのアクションは、最大輝度ＰＬ＿Ｖと、最適に再グレーディングされた中間ダイナミックレンジ画像が提供されるディスプレイの最大輝度ＰＬ＿Ｄとにのみ依存する。例えば、５０００ｎｉｔの位置は、対角線上にあるゼロメトリック点に対応し（対角線上にある任意の位置は入力画像の可能なピクセル輝度に対応する）、１００ｎｉｔの位置（ＰＢＥとマークされる）は元のＦ＿Ｌ関数の点である。

この方法の有用な変形例としてのディスプレイ適応は、可能な正規化された入力輝度Ｌｎ＿ｉｎ対正規化された出力輝度Ｌｎ＿ｏｕｔ（これらは、正規化された輝度に関連付けられたディスプレイの最大輝度（すなわち、ＰＬ＿Ｖ値）による乗算によって実際の輝度に変換される）のプロットに対するそのアクションを示すことによって、図４にまとめられている。

例えば、ビデオ作成者は、図１で説明したように、２つの基準グレーディング間の輝度マッピング戦略を設計した。それゆえに、入力画像Ｌｎ＿ｉｎ、例えば、マスターＨＤＲ画像のピクセルの任意の可能な正規化された輝度について、この正規化された入力輝度は、出力画像である第２の基準グレーディングの正規化された出力輝度Ｌｎ＿ｏｕｔにマッピングされなければならない。すべての輝度のこの再グレーディングは、人間のグレーダー又はグレーディングオートマトンによって決定される多くの異なる形状を有することができる関数Ｆ＿Ｌに対応しており、この関数の形状は動的メタデータとして共に通信される。

ここで問題となるのは、この単純なディスプレイ適応プロトコルにおいて、中間ダイナミックレンジディスプレイのために（基準ＳＤＲ画像ではなく）ＭＤＲ画像にマッピングするために、Ｆ＿Ｌ関数の導出された二次バージョンが有するべき形状である（ここでも入力画像としてＨＤＲ基準グレーディング画像から始まるマッピングを仮定する）。例えば、メトリックでは、例えば、８００ｎｉｔのディスプレイでは、５０％のグレーディング効果があるべきであることを計算できる。フルの１００％はマスターＨＤＲ画像から１００ｎｉｔのＰＬ＿Ｖ ＳＤＲ画像への再グレーディングである。一般に、メトリックを使用して、ディスプレイ適応された輝度Ｌ＿Ｐ＿ｎとして示されるピクセルの任意の可能な正規化された入力輝度（Ｌｎ＿ｉｎ＿ｐｉｘ）について、再グレーディングがない点と、第２の基準画像への完全な再グレーディングがある点との間の任意の点を決定できる。ディスプレイ適応された輝度Ｌ＿Ｐ＿ｎの位置は、当然ながら、入力された正規化された輝度に依存するが、出力画像に関連付けられた最大輝度の値（ＰＬ＿Ｖ＿ｏｕｔ）にも依存する。

対応するディスプレイ適応された輝度マッピングＦＬ＿ＤＡを以下のように決定できる（図４ａを参照）。すべての入力輝度のうちのいずれか１つを選択する（例えば、Ｌｎ＿ｉｎ＿ｐｉｘ）。これは、正規化された輝度の入力軸及び出力軸に対して等しい角度を有する対角線上の開始位置（正方形として示す）に対応する。対角線上の各点に、メトリックのスケーリングされたバージョン（スケーリングされたメトリックＳＭ）を、それが対角線に対して直交し（又は入力軸から反時計回りに１３５度）、対角線において開始し、Ｆ＿Ｌ曲線上の点、つまり、Ｆ＿Ｌ曲線と直交するスケーリングされたメトリックＳＭとの交点（五角形で示す）で、その１００％のレベルで終了するように配置する。メトリックの５０％レベル、すなわち、中間［なお、この場合、出力画像のＰＬ＿Ｖ値は、ディスプレイ最適化された画像を供給する必要のあるディスプレイのＰＬ＿Ｄ値に設定される］に点を配置する（この例では、画像を計算する必要のあるディスプレイのこのＰＬ＿Ｄ値の場合）。すべてのＬｎ＿ｉｎ値に対応する対角線上のすべての点に対してこれを行うことで、ＦＬ＿ＤＡ曲線が得られ、これは元の曲線と同様に成形されており、すなわち、同じ再グレーディングを行うが、最大輝度は再スケーリング／調整されている。この関数は、Ｌｎ＿ｉｎの任意の入力ＨＤＲ輝度値を所与として、必要な対応する最適に再グレーディングされた／ディスプレイ適応された８００ｎｉｔのＰＬ＿Ｖピクセル輝度を計算するために適用する準備が整う。この関数ＦＬ＿ＤＡは輝度マッピング回路３１０によって適用される。

一般的に、このディスプレイ適応のプロパティは次のとおりである（具体的により限定的であることを意図していない）。メトリックの向きは、技術的に望ましいように事前に固定されている。図４ｂは、別のスケーリングされたメトリック、すなわち、垂直方向に向けられたスケールされたメトリックＳＭＶ（すなわち、正規化された入力輝度Ｌｎ＿ｉｎの軸に直交している）を示している。ここでも、０％及び１００％（又は１．０）は、それぞれ、再グレーディングなし（すなわち、入力画像輝度への恒等変換）及び２つの基準グレーディング画像のうちの第２の画像への再グレーディング（この例では、異なる形状の輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌ２によって関連付けられている）に対応している。

メトリック上の測定点の位置、すなわち、１０％、２０％などの値が存在する位置も正確に言えば変動するが、通常は非線形である。

これは、テレビディスプレイなどの技術において事前に設計されている。例えば、ＷＯ２０１５００７５０５で説明されている関数を使用できる。また、ａ^＊（ｌｏｇ（ＰＬ＿Ｖ）＋ｂ）がＰＬ＿Ｖ＿ＨＤＲ値（例えば、５０００ｎｉｔ）の１．０に等しく、０．０点が１００ｎｉｔのＰＬ＿Ｖ＿ＳＤＲ基準レベルに対応し、また、その逆も同様であるように、対数関数を設計することもできる。画像輝度を計算する必要がある任意のＰＬ＿Ｖ＿ＭＤＲの位置は、メトリックの設計された数学的処理から得られる。

図５に、このようなメトリックの作用をまとめる。

例えば、テレビ、又はセットトップボックス内のディスプレイ適応回路５１０は、構成プロセッサ５１１を含む。構成プロセッサ５１１は、画像処理用の値を設定してから、入ってくる処理対象の画像のピクセルカラーを実行する。例えば、ディスプレイに最適化された出力画像ＰＬ＿Ｖ＿ｏｕｔの最大輝度値は、接続されたディスプレイからポーリングされることによってセットトップボックス内で１回設定される（すなわち、ディスプレイはその最大表示可能輝度ＰＬ＿Ｄをセットトップボックスに通信する）。又は、回路がテレビ内にある場合は、製造業者などによって設定される。

いくつかの実施形態では、輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌは、入力画像ごとに異なり（他の変形例では、多数の画像に対して固定されている）、メタデータ情報源５１２から入力される（例えば、ＳＥＩメッセージとしてブロードキャストされたり、ブルーレイディスクといったメモリのセクタから読み取られたりする）。このデータは、正規化されたメトリック（Ｓｍ１、Ｓｍ２など）の正規化された高さを確立し、その上でＰＬ＿Ｄ値の望ましい位置をメトリックの数学的方程式から見つけることができる。

画像５１３が入力されると、連続するピクセル輝度（例えば、Ｌｎ＿ｉｎ＿ｐｉｘ＿３３、Ｌｎ＿ｉｎ＿ｐｉｘ＿３４などは、ディスプレイ適応を適用するカラー処理パイプラインを通過し、Ｌｎ＿ｏｕｔ＿ｐｉｘ＿３３などの対応する出力輝度が生じる。

なお、このアプローチでは、最小の黒の輝度に特に対応するものが何もない。

これは、通常のアプローチが次のようになるためである。黒レベルは実際の視聴状況に大きく依存し、ディスプレイ特性（すなわち、最上位のＰＬ＿Ｄ）よりもさらに変動する。物理的な照明側面から人間の目の感光分子の最適な構成へと多岐にわたるあらゆる種類の効果が生じる。

したがって、「ディスプレイ用」の優れた画像を作成し、それだけである（つまり、意図したＨＤＲディスプレイが通常のＳＤＲディスプレイよりも明度に関してどれほど優れているかについて）。その後、必要に応じて、後で視聴状況に合わせて修正できる。これはディスプレイに委ねられる（未定義の）アドホックタスクである。

それゆえに、通常、ディスプレイは、その可変高輝度能力、すなわち、ＰＬ＿Ｄまで、画像（ここでは、既にＰＬ＿Ｄ値に最適化されたＭＤＲ画像、すなわち、通常、ＰＬ＿Ｄまで上昇する画像内の少なくともいくつかのピクセル領域を有する画像であると仮定する）内にコード化されたすべての必要なピクセル輝度を表示できると仮定する。これは一般的には白のクリッピングという厳しい結果に苦しむことを望んでいないためであるが、前述のように画像の黒はそれほど興味深くないことがよくある。

いずれにせよ、黒は「ほとんど」見えているので、そのうちの一部がややよく見えなくても、それは重要なことではない。少なくとも、マスターＨＤＲグレーディングの潜在的に非常に明るいピクセル輝度をディスプレイの限られた上限範囲、例えば、２００ｎｉｔ超、例えば、２００～ＰＬ＿Ｄ＝６００ｎｉｔ（例えば、５０００ｎｉｔまでのマスターＨＤＲ輝度の場合）に最適に入れることができる。

これは、すべての画像及び（少なくともほぼ）すべてのディスプレイについて、黒が常にゼロｎｉｔであると仮定することと似ている。白のクリッピングは、黒の一部を失うこと（この場合、あまり快適ではないにせよ、何かは依然として見える）よりもはるかに視覚的に不快なプロパティである。

しかし、このアプローチは不十分な場合がある。視聴室内でかなりの環境光（例えば、日中に、大きな窓がある、消費者テレビの視聴者がいるリビングルーム）の下では、最も暗い輝度のかなりのサブレンジが見えなくなるか、少なくとも可視性に欠ける場合があるからである。これは、薄暗いか暗い場合さえもある、ビデオが作成されるビデオ編集室の環境光の状況とは異なる。

したがって、例えば、ディスプレイに通常ある制御ボタン（いわゆる明度ボタン）を使用して、これらのピクセルの輝度を上げる必要がある。

Ｒｅｃ．ＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．８１４－４（０７／２０１８）にあるようなテレビの電子挙動モデルを例にとると、ＨＤＲシナリオのテレビは、ルマ＋クロマピクセルカラー（実際にはディスプレイを駆動している）を取得し、これらを、そのパネルを駆動するための非線形Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’非線形駆動値に（標準的な測色計算に従って）変換する。次に、ディスプレイは、これらのＲ’、Ｇ’、Ｂ’非線形駆動値をＰＱ ＥＯＴＦで処理して、表示するフロントスクリーンピクセル輝度（すなわち、例えば、ＰＬＥＤパネルピクセル又はＬＣＤピクセルの駆動方法、通常、ＬＣＤ材料の電気光学的物理的挙動を説明する内部処理がまだあるが、その側面は本議論とは無関係である）を把握する。

例えば、ディスプレイの前面にある制御ノブは、ルマオフセット値ｂ（ここでは、ＰＬＵＧＥ又は他のテストパターンの２％上回る最小の黒のパッチが見えるようになる一方で、－２％の黒が見えないとき）を与えることができる。

元の修正されていないディスプレイ挙動は、例えば、次のとおりである：
ＬＲ＿Ｄ＝ＥＯＴＦ［ｍａｘ（０，Ｒ’）］＝ＰＱ［ｍａｘ（０，Ｒ’）］
ＬＧ＿Ｄ＝ＥＯＴＦ［ｍａｘ（０，Ｇ’）］＝ＰＱ［ｍａｘ（０，Ｇ’）］
ＬＢ＿Ｄ＝ＥＯＴＦ［ｍａｘ（０，Ｂ’）］＝ＰＱ［ｍａｘ（０，Ｂ’）］ ［式１］

この方程式では、ＬＲ＿Ｄは、特定の輝度（（部分）ｎｉｔ）を有する特定のピクセルカラーを作成するために表示される赤色の寄与の（線形）量であり、Ｒ’は、非線形ルマコード値（例えば、１０ビットコーディングでは１０２３の値のうちの４１９）である。

青成分及び緑成分についても同じことが起こる。例えば、ある特定の無彩色を１ｎｉｔ（目に対するその色の総輝度）にする必要がある場合、例えば、１単位の青を必要とし、赤と緑についても同様である。その同じ色の１００ｎｉｔを作る必要がある場合、ＬＲ＿Ｄ＝１００ｎｉｔと言うことができる（その赤の視覚的重みは方程式から外される）。

次に、ルマオフセットノブを介して、このディスプレイ駆動モデルを制御すると、一般方程式は次のようになる：
ＬＲ＿Ｄ＿ｃ＝ＥＯＴＦ［ｍａｘ（０，ａ^＊Ｒ’＋ｂ）］、ここで、ａ＝１－ｂ／ｉｎｖ＿ＥＯＴＦ［ＰＬ＿Ｄ］などである。 ［式２］
ｉｎｖ＿ＥＯＴＦ［ ］は、ＥＯＴＦ［ ］の数学的逆方程式である。

このアプローチでは、目に見えないディスプレイの黒に隠れたどこかに画像のゼロの黒を表示するのではなく、黒が十分に区別可能になるレベルまで上げられる（なお、消費者ディスプレイでは、ＰＬＵＧＥ以外のメカニズムを使用できる。例えば、視聴者の好みを使用でき、潜在的には、別の、場合によっては準最適ではあるが、視聴者が好んで使用可能なルマオフセットの値ｂがもたらされる）。

これは、最適に再グレーディングされた画像を作成した後のディスプレイの後処理ステップである。すなわち、最初に、最適に理論的に再グレーディングされた画像（例えば、再構成されたマスターＨＤＲ画像への最初のマッピング）がデコーダによって計算され、次に、例えば、５５０ｎｉｔのＰＬ＿ＶのＭＤＲ画像への輝度の再マッピング、すなわち、ディスプレイの明度能力ＰＬ＿Ｄを考慮した輝度の再マッピングが計算される。

そして、この最適な画像は、映画作成者の理想的なビジョンに従って決定された後、画像内の黒の期待される視認性を考慮して、ディスプレイによってさらにマッピングされる。

本発明者によると、問題は、これが慎重に作成されたかもしれないグレーディングのむしろ粗い操作であるということである、それゆえに、より良く見える画像を与えるより良い代替案を発明する機会があり得る。

米国特許出願公開第２０１９／０３０４３７９号は、ディスプレイに最適化された輝度の再グレーディングを作成するための別の技術的アプローチであり、これも環境光の量を考慮する。

システムは、ＬＣＤディスプレイパネル（例えば、閉じたピクセルが開いたピクセルの光の１０００分の１に相当する量の暗いリークライトを送信している場合）のネイティブで達成可能なダイナミックレンジと組み合わせて、平均バックライト設定の適切な量（ローカルの調光によって変化し得る）を決定することに基づいている。

ディスプレイマッピングは、最適なＳ字形曲線の設計に基づいており、この曲線は、入力画像を記述する１つ以上の、通常は、３つのメタデータ値によって定義され、メタデータ値と共に、最適なＳ字形曲線は画像の受信器によって決定される。このＳ字形曲線のアプローチは、湿式写真撮影術時代に、より大きなダイナミックレンジのネガキャプチャからＬＤＲプリントを作成するときにうまく機能し、デジタル時代でもうまく機能することがわかった。

例えば、中点輝度値と呼ばれる平均輝度（又は、ルマ領域で方法が適用される場合は、ルマ）を指定するメタデータは、Ｓ字形曲線の線形の傾きの形状及び位置を決定できる。入力画像がかなり暗い画像（例えば、建物があまりよく照らされていない夜間）である場合、ＨＤＲ入力レンジの低い輝度を出力レンジ（例えば、ＬＤＲでは２０～６０ｎｉｔ）の中央にマッピングして、より低いダイナミックレンジのディスプレイできれいに見えるようにすることを読者は理解できる。同様に、入力画像の最大輝度メタデータは、Ｓ字形曲線が上端で安定状態を開始する必要がある場所を決定するのに役立る。最大値が平均値よりもはるかに高い場合（最終的には最大６０ｎｉｔまで表示する必要がある）、ハイライト用に使用可能である４０ｎｉｔしか残っていない場合は、輝度の入力レンジの早い段階でＳ字形曲線の上部のソフトクリッピングを開始する必要がある（これは、非常に明るいピクセルがあまり多くない場合、例えば、金属オブジェクトのシーン照明を反射するいくつかの光沢のあるパッチがある場合に特にうまく機能する）。

同様の種類のテーパリングが、輝度マッピングのＳ字形曲線の下端（Ｓ字形曲線のフット又はトウと呼ばれることもある）の段階的なクリッピングを決定することによって、利用可能なより低いレンジ、つまり、２０ｎｉｔ未満の出力輝度に対して行われる。

したがって、このディスプレイ適応方法（又は、米国第’３７９号で呼ばれるようにディスプレイ管理方法）は、あらゆる種類の入力画像でうまく機能するが、入力画像が作成されたのと同じ視聴環境で、ダイナミックレンジがより小さいディスプレイのために画像がダウングレードされていることを前提としている（例えば、グレーディングブースの周囲光／環境光において、すなわち、制御された低い照明で暗くされて、４０００ｎｉｔのグレーディングディスプレイでグレーディングされる）。

任意の視聴環境に対しても一般化するという考えは、グレーディングされたマスター入力ＨＤＲ画像を、グレーディングブースが異なる態様で（例えば、日中の電車内の光の量で）照らされた場合に、それがグレーディングされるべきであったように変更することに基づく戦略を設計することである。このグレーディングされたマスター画像の再定義は、仮想画像と呼ぶ。

ここでも、これは単なる画像なので、まったく同じディスプレイ適応を使用できる。

そのマスター／入力画像は、より明るい環境のために明るくされる（最も暗いものから最大のものまで、すべての輝度が高くなる）。それゆえに、標準のＳ字形曲線のディスプレイ管理後も、環境光レベルが基準の薄暗い光レベルのままの場合、ダイナミックレンジがより小さいエンドディスプレイでは明るすぎるように見える。しかし、両方とも新しい光のレベルでは良く見える。アプローチの再定義された明るくされた（仮想）入力画像の新しいメタデータ（最小、中点、最大）を計算することを忘れてはならない。

このアプローチは、正確に言えば、必要に応じてほとんどすべての形状のメタデータで指定可能な基準輝度マッピング関数のさまざまな点に沿って配置できる、メトリックに沿った位置決めを可能にする、単一の制御値を使用するシステムとは異なるため、メトリックのこれらの点で新しい（調整された）曲線の点を見つけることができ、黒の値で再定義しながら、最大輝度に基づく制御値ではない。

「Ｈｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｅｘｃｈａｎｇｅ」（質問ＩＴＵ－Ｒ１４２－２／６）と名付けられたＩＴＵ無線通信研究委員会の２０１７年３月２７日の文書６／１１５－Ｅ（報告書ＢＴ．２３９０－１の作業部会６Ｃの改訂）には、次のように教示されている。

基準ディスプレイに表示される基準視聴環境の画像は、基準ＯＯＴＦを芸術的な調整（クリエイティブな意図）で変化させることによって作成される。受信側の画像は、非基準視聴環境における非基準ディスプレイ用にディスプレイ調整される。基準ＯＯＴＦは、直接カメラキャプチャを最適化する。このカメラキャプチャは、シーンの相対的な輝度測定にすぎないが、典型的なディスプレイ用の良い画像の外観としては最適ではない。このアプローチは、知覚量子化器ＨＤＲコーディングシステムに適用できる。つまり、芸術的に最適化されたピクセル輝度は、ＨＤＲ画像（／ビデオ）通信の前にＰＱルマとしてエンコードできる。

カメラ画像の大まかな平均グレーディングを行うカメラ側のＯＯＴＦに加えて、ハイダイナミックレンジで作成された画像をより小さいダイナミックレンジのディスプレイに適応させるために適用されるＥＥＴＦが定義される（輝度マッピングを計算するためのルマからルマへのマッピングとして）。コード化可能なＰＱレンジは、１／１００００ｎｉｔほどの暗さ及び潜在的に１０，０００ｎｉｔほどの明るさのピクセル輝度を有する画像をコード化することを可能にし、典型的なＨＤＲディスプレイは現在０．０１～１０００ｎｉｔで表示するため、固定された再マッピング曲線が提示される。しかし、０．０１ｎｉｔがそのようなディスプレイ（例えば、購入可能な消費者テレビ）の黒を特徴付けるのに対し、さまざまな環境光レベルと画面反射の前面の下では、最小達成可能な黒は、例えば、０．１ｎｉｔとなる。したがって、さまざまな最小黒レベルから開始するシナリオに対して同じＳ字形曲線を計算できる。利用可能なディスプレイレンジに特定の曲線をマッピングすることは、正確に言えば、ディスプレイ適応アルゴリズムに続くメトリックベースの関数形状の制御パラメータの変更とは非常に異なる。

さまざまな環境照明レベルに対して視覚的により良く見える画像は、それを、入力画像を処理して出力画像を取得する方法で計算すると、取得することができる。
入力画像は、第１の輝度ダイナミックレンジ（ＤＲ＿１）内にある入力輝度を有するピクセルを有し、第１の輝度ダイナミックレンジは、第１の最大輝度（ＰＬ＿Ｖ＿ＨＤＲ）を有し、
基準輝度マッピング関数（Ｆ＿Ｌ）が、入力画像に関連付けられたメタデータとして受信され、
基準輝度マッピング関数は、第１の基準画像の輝度と第２の基準画像の輝度との関係を指定し、
第１の基準画像は第１の基準最大輝度を有し、第２の基準画像は第２の基準最大輝度を有し、
入力画像は、第１の基準画像及び第２の基準画像のうちの１つに等しく、
出力画像は、第１の基準画像にも、第２の基準画像にも等しくなく、
上記の処理は、適応された輝度マッピング関数（ＦＬ＿ＤＡ）を入力ピクセル輝度に適用して、出力輝度を取得することを含み、
適応された輝度マッピング関数（ＦＬ＿ＤＡ）は、基準輝度マッピング関数（Ｆ＿Ｌ）と、適応された輝度マッピング関数が基準輝度マッピング関数から逸脱する程度を指定する制御パラメータとして、最大輝度値（ＰＬＡ）と、に基づいて計算され、
適応された輝度マッピング関数の上記の計算には、最大輝度値（ＰＬＡ）に対応するメトリック上の位置を見つけることが含まれ、
メトリックの第１の端点は、第１の最大輝度（ＰＬ＿Ｖ＿ＨＤＲ）に対応し、メトリックの第２の端点は、入力画像に等しくない第１の基準画像及び第２の基準画像のうちの１つの最大輝度に対応し、
最大輝度値（ＰＬＡ）は、出力画像が供給されるディスプレイの最大輝度（ＰＬ＿Ｄ）と、ディスプレイの黒レベル値（ｂ）と、に基づいて計算され、
上記の計算は、電気光伝達関数の逆関数を最大輝度（ＰＬ＿Ｄ）に適用し、結果として得られる値から黒レベル値（ｂ）を差し引き、電気光伝達関数を減算に適用して、適応された輝度関数の上記の計算に使用される最大輝度値（ＰＬＡ）を取得することを含むことを特徴とする。

ピクセル輝度のダイナミックレンジを主に特徴付けるものは、最大輝度である。すなわち、このようなダイナミックレンジに従って作成（エンコード）された画像のすべてのピクセルは、必ずこの最大輝度より明るくてはならない。なお、よく使用される合意は、成分の輝度は、単純化のために、視覚的な重みで予めスケーリングされていることであり、したがって、１ｎｉｔの赤、緑、及び青が無彩色の１ｎｉｔの灰色のピクセルカラーを与える（この場合、同じＯＥＴＦ又はＥＯＴＦ方程式を使用できる）。画像が一連の画像（別名、ビデオ）のうちの画像である場合、すべての画像に、最大輝度に等しいピクセル輝度を有するピクセルが含まれている必要は必ずしもないが、この一連の画像はこの最大値によって定義される。

先行技術のディスプレイ適応では、最大輝度（ＰＬ＿Ｖ）は、接続されている又は接続されるディスプレイ（例えば、５００ｎｉｔディスプレイ）から得られた最大輝度（ＰＬ＿Ｄ）である。コンテンツ自体は、入力画像の明るいピクセル輝度で表されるコンテンツと比較して、ディスプレイの通常はより低い最大表示可能輝度に合わせて最適化される。このアプローチでは、優れた適用可能性が見出され、ビデオ作成者は、自身が作成した画像（通常は、あらゆるディスプレイに適している最高品質のマスター画像であるが、特定の関連付けられたターゲットディスプレイに合わせて最適であるように指定される。画像はこのディスプレイに対して具体的にカラーグレーディングされている）が、任意の利用可能なエンドポイント（例えば、消費者視聴者）ディスプレイ上で最終的にどのように見えるべきであるかを適切に制御する手段が得られる。

一般的には、画像が視聴されるエンドディスプレイに関連するＰＬ＿Ｖ制御値を使用したいが、この概念を再定義できる。

これで、最大輝度の調整された値が決定され、これは特にディスプレイの黒レベル（すなわち、ディスプレイ上で可視である）を考慮する。これにより、受信した画像のターゲットディスプレイとは異なる、通常はより小さいダイナミックレンジのディスプレイの再グレーディングに対する異なるレベルの制御が可能になる。これは、発明者が見出したように、環境明度適応再グレーディングの視聴に適している。

任意のＨＤＲ電気光伝達関数をこの方法に選択できる（通常は技術の設計者によって事前に固定されている）。電気光伝達関数（ＥＯＴＦ）は、いわゆるルマコードに対応する表示ピクセル輝度を定義する関数である。これらのルマコードは、例えば、８ビットワード、１０ビットワード、又は１２ビットワードであり、各ワード（ルマレベル）は特定の輝度を指定する。

本革新の限定因子ではないが、うまく機能するＥＯＴＦは、ＳＭＰＴＥ ＳＴ．２０８４規格で定義されている既知の知覚量子化器である。これは、他の大部分は知覚的に均一なＨＤＲ ＥＯＴＦと同様に、知覚精神的にうまく機能する。

黒レベルは、前述のように、ＰＬＵＧＥなどの暗いブラックテストパッチを用いた標準テストパターンで決定できるが、一般的には、任意の選択可能な値ｂであり、任意の視聴室制約（例えば、周辺で点灯するランプ）を所与として、ディスプレイ上で依然として判別できる最も暗い黒を厳密に又はほぼ表している。すなわち、これは、すべてのより暗いピクセルを埋もれさせる完全な黒よりもわずかに明るく見える黒色である。これは、本特許出願の解明教示において限定の意図なく、知覚量子化器ルマの領域で表される（当業者が理解しているのは、対応する輝度を表現できるルマのセットであり、これは、輝度の領域自体でも表現でき、技術的に有利である場合には領域間を切り替える）。

通常、基準画像は入力画像と出力画像の両方と異なるが、入力画像は基準画像のうちの１つ（例えば、ＨＤＲ／ＳＤＲペアの基準画像のうちのＨＤＲ画像）（と同一）であると仮定する。出力画像は基準画像のうちの１つと同一ではなく、通常は、特定のディスプレイの中間ダイナミックレンジ（例えば、２０００ｎｉｔの受信ＨＤＲ画像よりも低い、例えば、９００ｎｉｔの中間最大輝度を有する）の画像である。この特定のディスプレイに対して、受信画像が最適化される。

そのため、方法（又は装置）は典型的には次のようになる：
入力画像を処理して出力画像を取得する方法であって、
入力画像は、第１の輝度ダイナミックレンジ（ＤＲ＿１）内にある入力輝度を有するピクセルを有し、第１の輝度ダイナミックレンジは、第１の最大輝度（ＰＬ＿Ｖ＿ＨＤＲ）を有し、
基準輝度マッピング関数（Ｆ＿Ｌ）が、入力画像に関連付けられたメタデータとして受信され、
基準輝度マッピング関数は、入力画像の輝度を、入力画像とは異なるダイナミックレンジを有する第２の画像の輝度にマッピングする方法を指定し、
第２の画像は、基準最大輝度を有し、
出力画像は、入力画像にも、基準画像にも等しくなく、第１の最大輝度及び基準最大輝度とは異なる出力最大輝度（例えば、これらの値の間、これらの２つの値のうちの低い方の値より下、又は高い方の値よりも上）有し、
上記の処理は、適応された輝度マッピング関数（ＦＬ＿ＤＡ）を入力ピクセル輝度に適用して、出力輝度を取得することを含み、
適応された輝度マッピング関数（ＦＬ＿ＤＡ）は、基準輝度マッピング関数（Ｆ＿Ｌ）と、適応された輝度マッピング関数が基準輝度マッピング関数から逸脱する程度を指定する制御パラメータとして、制御最大輝度値（ＰＬＡ）と、に基づいて計算され、
適応された輝度マッピング関数の上記の計算には、最大輝度値（ＰＬＡ）に対応するメトリック上の位置を見つけることが含まれ、
メトリックの第１の端点は、第１の最大輝度（ＰＬ＿Ｖ＿ＨＤＲ）に対応し、メトリックの第２の端点は、基準最大輝度に対応し、
最大輝度値（ＰＬＡ）は、出力画像が供給されるディスプレイの最大輝度（ＰＬ＿Ｄ）と、ディスプレイの黒レベル値（ｂ）と、に基づいて計算されることを特徴とし、
上記の計算は、電気光伝達関数の逆関数を最大輝度（ＰＬ＿Ｄ）に適用し、結果として得られる値から黒レベル値（ｂ）を差し引き、電気光伝達関数を減算に適用して、適応された輝度マッピング関数の計算に使用される最大輝度値（ＰＬＡ）を取得することを含む。

制御最大輝度は、出力画像の出力最大輝度と混同するべきではない。制御最大輝度は、最適な再グレーディング挙動を有するように機能し、黒レベルを考慮することを含む。一方、出力最大輝度は、通常、生成された出力画像に発生する最大ピクセル輝度（又は、時間的に連続した画像のビデオでは、通常、ビデオ画像のうちの少なくとも１つのビデオ画像のピクセルの少なくとも１つ又はいくつかの最大輝度）である。ＰＬＡは、入力輝度を表す対角線と基準関数の曲線の軌跡との間のメトリックの位置を決定し、配置されたメトリック上のすべての位置は、出力輝度を取得するために必要な調整済み関数を定義する。

多くの場合、入力画像はハイダイナミックレンジ画像（例えば、５０００ｎｉｔのＰＬ＿Ｖ画像など、最良の予測可能なダイナミックレンジ品質に従ってカラーグレーディングされたマスター画像）である。多くの場合、基準輝度マッピング関数が定義されている基準画像は、ＬＤＲ画像、すなわち、通常は、ＰＬ＿Ｖ＿ＬＤＲ＝１００ｎｉｔの画像である（しかし、例えば、入力画像がＬＤＲ画像である、又は中間ダイナミックレンジ画像など、他の変形例も可能である）。ターゲットディスプレイには、従来のＬＤＲディスプレイ（ほぼ１００ｎｉｔ、すなわち、あらゆる実用的な目的のために１００ｎｉｔに近似する／１００ｎｉｔであると仮定できるＰＬ＿Ｄ）から、７００ｎｉｔのディスプレイといったローエンドＨＤＲディスプレイを介して、１０００ｎｉｔ以上のＰＬ＿Ｄの高品質ＨＤＲディスプレイまで、ハイエンドＨＤＲディスプレイまで、例えば、３０００ｎｉｔを上回るさらにハイエンドのＨＤＲディスプレイまで、５０００ｎｉｔを上回るディスプレイまで及ぶあらゆる能力がある。視聴条件は、非常に暗いリビングルーム（例えば、テレビ以外の照明が点灯していない）から、かすかに点灯している、日中の屋内、屋外までさまざまである。

「輝度を有する画像」と記載されている場合、読者はピクセル輝度は通常（１０ビットなど）ルマとしてエンコードされることを理解するべきである。しかし、ルマは絶対輝度を定義するＥＯＴＦ（例えば、単一ＥＯＴＦコーディングシステムでの事前合意によって受信機が知っているか、可変である場合はメタデータを介して通知義務がある）を介して対応する輝度に一意に変換できる。同様に、輝度処理は、実際にはルマ領域におけるルマ処理として実行され得るが、少なくとも、エンドディスプレイが特定の輝度（例えば最大７５０ｎｉｔの最大ディスプレイ能力）を表示するので、最終的には輝度処理である。

本再グレーディング形式の単一制御パラメータのアプローチは、例えば、単純に最小の黒に基づいて変換を行う（すなわち、特に再定義された最大輝度を介して行わない）方法と混同するべきではない。

重要なのは、ディスプレイ適応アプローチ（アルゴリズム）を再利用するだけでなく、ビデオ作成者によって慎重に設計されており、任意の特定のＨＤＲシーン画像のさまざまなオブジェクトの輝度の特定の輝度の再グレーディングニーズを示している基準輝度マッピング関数の形状に大きく従うようにすることである。

なお、このアプローチは、固定のディスプレイ適応戦略に依存するのではなく、基準輝度マッピング関数の任意の非減少形状に使用できる。また、本ディスプレイ適応アプローチは、出力ディスプレイのダイナミックレンジをそのＰＬ＿Ｄまで最適に考慮した数学的処理において、どのディスプレイにも自動的に適しているという点を特徴としている。

ディスプレイ適応のこの数学的処理を、既存のディスプレイ適応と同じように、より低いディスプレイ最大輝度に合わせて最適化するために使用できるが、本アプローチでは、このディスプレイ適応で使用される最大輝度、すなわち、ディスプレイ適応された輝度マッピング関数（ＦＬ＿ＤＡ）の点が位置するメトリック上の位置を決定する最大輝度は、入力画像のディスプレイ最適された画像が供給されるディスプレイの最大輝度ＰＬ＿Ｄで常にあることとはまったく異なって定義される。

好ましくは、ＰＬ＿Ｄに等しくない調整された最大輝度ＰＬＡでディスプレイ適応が実行された後、ディスプレイ適応によって得られた出力輝度（好ましくは、これらの出力輝度は、知覚量子化器のルマ領域におけるルマとして表現されている）に黒レベル値（ｂ）が追加される。

有利には、本発明は、カラー変換回路（６００）として具現化でき、このカラー変換回路（６００）は、
入力画像を受信する入力コネクタ（６０１）と、
入力画像に基づいてカラー変換回路によって計算された出力画像を出力する出力コネクタ（６９９）と、
入力画像に関連付けられたメタデータである基準輝度マッピング関数（Ｆ＿Ｌ）を受信するメタデータ入力部（６０２）と、
を備え、
入力画像は、第１の輝度ダイナミックレンジ（ＤＲ＿１）内にある入力輝度を有するピクセルを有し、第１の輝度ダイナミックレンジは、第１の最大輝度（ＰＬ＿Ｖ＿ＨＤＲ）を有し、
基準輝度マッピング関数は、第１の基準画像の輝度と第２の基準画像の輝度との関係を指定し、
第１の基準画像は第１の基準最大輝度を有し、第２の基準画像は第２の基準最大輝度を有し、
入力画像は、第１の基準画像及び第２の基準画像のうちの１つに等しく、
出力画像は、第１の基準画像にも、第２の基準画像にも等しくなく、
カラー変換回路（６００）は、適応された輝度マッピング関数（ＦＬ＿ＤＡ）を入力ピクセル輝度に適用して、出力輝度を取得する輝度マッピング回路（３１０）を備え、
カラー変換回路（６００）は、基準輝度マッピング関数（Ｆ＿Ｌ）と、適応された輝度マッピング関数が基準輝度マッピング関数から逸脱する程度を指定する制御パラメータとして、最大輝度値（ＰＬＡ）と、に基づいて、適応された輝度マッピング関数（ＦＬ＿ＤＡ）を計算する輝度マッピング関数計算回路（６１１）を備え、
上記の計算には、最大輝度値（ＰＬＡ）に対応するメトリック上の位置を見つけることが含まれ、
メトリックの第１の端点は、第１の最大輝度（ＰＬ＿Ｖ＿ＨＤＲ）に対応し、メトリックの第２の端点は、入力画像に等しくない第１の基準画像及び第２の基準画像のうちの１つの最大輝度に対応し、
輝度マッピング関数計算回路（６１１）は、出力画像が供給されるディスプレイの最大輝度（ＰＬ＿Ｄ）と、ディスプレイの黒レベル値（ｂ）とを受信することを特徴とし、
輝度マッピング関数計算回路（６１１）は、電気光伝達関数の逆関数を最大輝度（ＰＬ＿Ｄ）に適用し、結果として得られる値から黒レベル値（ｂ）を差し引き、電気光伝達関数を減算に適用して、最大輝度値（ＰＬＡ）を取得することで、最大輝度値（ＰＬＡ）を計算する。

有利には、カラー変換回路（６００）は、電気光伝達関数として知覚量子化器関数を適用する輝度マッピング関数計算回路（６１１）を有する。

有利には、カラー変換回路（６００）は、知覚量子化器のルマ領域において、黒レベル値（ｂ）を、知覚量子化器のルマ領域において表される出力輝度のルマ値に追加するディスプレイマッピング回路（３２０）を備える。

本発明による方法及び装置のこれら及び他の態様は、以下に説明する実装形態及び実施形態を参照して、また、添付の図面を参照して明らかにされ解明される。添付の図面は、より一般的な概念を例証する非限定的な特定の例示としてのみ機能し、また、図面中、破線を使用して、構成要素が任意選択的であることを示している。破線で示されていない構成要素は必ずしも必須ではない。また、破線は、要素が必須であると説明したが、物体の内部に隠れていることを示すために、又は、物体／領域の選択などといった無形のもののためにも使用される。

ハイダイナミックレンジ画像を、最適なカラーグレーディングされて、類似して見える（第１のダイナミックレンジＤＲ＿１と第２のダイナミックレンジＤＲ＿２との違いを所与として、希望通りに類似しかつ実現可能である）より低いダイナミックレンジの対応する画像（例えば、１００ｎｉｔの最大輝度の標準ダイナミックレンジ画像）に最適にマッピングするときに発生する、いくつかの典型的なカラー変換を概略的に示す。これは、可逆性の場合は、実際にはＨＤＲシーンをエンコードしている受信したＳＤＲ画像の、そのシーンの再構成されたＨＤＲ画像へのマッピングにも対応する。輝度は、最も暗い黒から最大輝度ＰＬ＿Ｖまでの垂直軸上の位置として示されている。輝度マッピング関数は、平均オブジェクト輝度を第１のダイナミックレンジの輝度から第２のダイナミックレンジにマッピングする矢印で象徴的に示されている（当業者は、これを従来の関数（例えば、それぞれの最大輝度で割ることによって正規化される、１に正規化された軸）として等価に描画する方法を理解する）。 出願人が最近開発したハイダイナミックレンジ画像（すなわち、通常は、少なくとも６００ｎｉｔ又はそれ以上（通常は、１０００ｎｉｔ以上）の輝度を有することができる画像）をエンコードする技術のハイレベル図の例を概略的に示す。これは、ＨＤＲ画像を、それ自体で、又は対応する輝度が再グレーディングされたＳＤＲ画像に、受信したＳＤＲ画像をＨＤＲ画像に変換するためにデコーダによって使用される、ピクセルカラーに適切に決定された輝度マッピング関数（Ｆ＿Ｌ）を少なくとも含むカラー変換関数をエンコードしたメタデータを足したもののいずれかで実際に通信可能である。 （非限定的な）好ましい実施形態として、画像デコーダの内部、特にピクセルカラー処理エンジンの詳細を示す。 部分画像図４ａ及び図４ｂで構成されており、２つの基準画像間の輝度再グレーディングのニーズを体系化する基準輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌから、特定のディスプレイ能力（ＰＬ＿Ｄ）について、入力画像の最適にディスプレイ適応されたバージョンを計算するために使用される最終ディスプレイ適応された輝度マッピング関数ＦＬ＿ＤＡを取得するための、ディスプレイ適応の２つの可能な変形例を示す。 本実施形態の定式化及び特許請求の範囲における構成要素としてより理解し易くするためにディスプレイ適応の原理をより一般的にまとめたものである。 本発明の一実施形態による受信機（特に、カラー処理回路）を示す。 特に線形領域（有利であり得るため、必要に応じて、線形処理内の視覚心理的に均一な領域にさらにマッピングされ得る）と知覚量子化器領域との間の処理の分配を解明し、また、特にディスプレイに黒レベルｂを追加する有利な態様を解明するさらなる実施形態を解明する。 部分図８ａ、８ｂ、及び８ｃで構成されており、本処理を適用した結果もたらされるいくつかの効果を示す。図８ａは、警察車の下のタイヤや、円形の屋根裏部屋の窓といった窓を通して見た家の内部といった暗いピクセル領域と、警察車の車体や人といった中間レンジの平均明度のピクセル領域と、警察車の上の点滅するライトといった明るいＨＤＲピクセル領域とを有する模範的な画像を示す。図８ｂは、これらのオブジェクトと、模範的なＨＤＲ画像輝度レンジを中心に広がるそれらの平均輝度とを示し、また、同じ最大輝度の２倍である（出力画像ＭＬ＿Ｖ＿ｏｕｔの最大輝度）が２つの異なる方法による輝度マッピングによって取得されるＭＤＲ画像輝度レンジを示す。図８ｃは、輝度ヒストグラムを使用した２つの方法の同じ効果を示す。

図６は、カラー変換回路６００に具現化された環境光レベル適応処理を示している。このような回路は通常、テレビ信号受信機のＨＤＲビデオデコーダ内にある（例えば、ブロードキャスト、インターネット経由のビデオ配信など）。物理的には、テレビのディスプレイ、携帯電話、受信装置（セットトップボックスなど）などにあってもよい。画像ピクセルカラーは、１つずつで現れ、ＰＱ領域では、ルマＹ’とクロマＣｂ、Ｃｒでエンコードされていると仮定する（すなわち、ルマは、知覚量子化器の逆ＥＯＴＦを適用することで、非線形の赤色、緑色、及び青色の成分から計算され、クロマはビデオカラーの通常の測色定義に従って計算される）。

ルマ成分Ｙ’（図１の左端の軸上のようにＨＤＲ画像のルマであると仮定する）は、輝度マッピング回路（３１０）によって処理される。

メタデータ入力として、基準輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌを取得する。これは、二次基準画像を生成する必要がある場合、また、環境光レベル、すなわち、ディスプレイ上の最小の判別可能な黒について補正がない場合、適用する関数である。

輝度マッピング関数計算回路（６１１）の目的は、適切なディスプレイ及び環境適応マッピング関数（ＦＬ＿ＤＡ（ｔ））を決定することである。ここで、時間ｔは、ディスプレイ又は視聴環境が変化するためではなく、ビデオ画像のコンテンツが、輝度分布に関して変化する（次に続く画像について異なる輝度再グレーディング関数が通常必要となる）ため、通常は、時間の経過と共に変化し得ることを示す。

この関数ＦＬ＿ＤＡ（ｔ）は、正しい領域で指定されている場合（例えば、ＰＱルマ上の同等の関数として）、輝度マッピング回路（３１０）によって入力ルマＹ’に直接適用して、必要な出力ルマ、すなわち、輝度Ｌ’＿ＨＤＲを生成できる。すなわち、輝度マッピング関数計算回路（６１１）から輝度マッピング回路（３１０）に通信され、後者のメモリに、通常はカラー処理される新しい画像の始まりに保存され、その前に新しい関数が保存される。

輝度マッピング関数計算回路（６１１）は、その計算を実行するためには、次のデータが必要である。すなわち、基準輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌ、接続されているディスプレイの最大輝度（ＰＬ＿Ｄ）、及び黒レベル値（ｂ）が必要である。黒レベル値（ｂ）は、ＰＱルマコード値か、ＰＱルマに変換可能なｎｉｔ単位での輝度として通信される。後者の２つはメタデータメモリ６０２から来る。例えば、接続されたディスプレイから直接来る。カラー処理の残りの部分は、この既に説明した、解明しているにすぎない実施形態では、上述のとおりである（例えば、本革新は主に輝度部分に関係しているため、異なるカラー処理トラックがあり得る）。

輝度マッピング関数計算回路（６１１）は、Ｆ＿Ｌ関数に基づいてＦＬ＿ＤＡ関数を導出するために構成されたディスプレイマッピングアルゴリズムを実行する前に、新しい（調整された）最大輝度値（ＰＬＡ）を計算する必要がある。明確にすると、これはディスプレイの実際の最大値（すなわち、ＰＬ＿Ｄ）ではなく、（図４及び図５で説明したように）他の点では変化のないディスプレイ適応アルゴリズムにおいて、ＰＬ＿Ｄ値であるかのように機能する値にすぎない。

輝度マッピング関数計算回路（６１１）は以下を計算する：
ＰＬＡ＝ＥＯＴＦ（ｉｎｖｅｒｓｅ＿ＥＯＴＦ（ＰＬ＿Ｄ）－ｂ） ［式３］

前述のように、好ましくは、適用されるＥＯＴＦは知覚量子化器ＥＯＴＦ（ＥＯＴＦ＿ＰＱ）である。しかし、他のＥＯＴＦも、特にそれらが視覚心理的に合理的に均一である場合、すなわち、ｋ個のルマコードのステップが、このステップが適用される開始ルマレベルｌに関係なく、ある程度の視覚的差異としてほぼ示すならば、同様に機能する。

その後、好ましい実施形態では、さらなる処理、すなわち、黒レベル値ｂへの再位置決めが実行される。これを達成するために、ディスプレイマッピング回路３２０もディスプレイ黒レベル値ｂ、すなわち、この視聴環境状況のために受信する。ディスプレイマッピング回路３２０は、一般的に特定のディスプレイに必要なピクセルカラー出力信号（すなわち、ディスプレイ駆動カラーＤ＿Ｃ）を準備するため、いくつかの処理機能を有し得る。実現のための有用な態様は、ＰＱ領域で機能することである。すなわち、ディスプレイは、例えば、ＰＱタイプのＲ‘Ｇ’Ｂ’値（又はそこから派生するＹ’ＣｂＣｒ値）を取得することを望む。したがって、この構成要素は内部でＰＱ領域でも機能する。Ｒ’Ｇ’Ｂ’＿ＨＤＲ値は別の領域にあってもよく（例えば、それらは線形であってもよい）、その場合、ディスプレイマッピング回路３２０は内部でＰＱへの変換（前述のように、ＳＭＰＴＥで指定された標準化された手法で行われる）を行う。

次の３つのＰＱ領域カラー成分に対して追加を行う：
Ｒ’＿ｏｕｔ＝ａ^＊Ｒ’＋ｂ；
Ｇ’＿ｏｕｔ＝ａ^＊Ｇ’＋ｂ；
Ｂ’＿ｏｕｔ＝ａ^＊Ｂ’＋ｂ； ［式４］

ここでも、定数ａは、信号の白を表示可能な白にするために、スケーリング係数であり得るが、クリッピングや非線形方程式などの他のアプローチも使用できる（なお、Ｙ’は、標準の合意された定義では、Ｒ’Ｇ’Ｂ’カラー成分と、合計が１になる３つの重みとの線形結合であるため、Ｙ’＿ｏｕｔ＝Ｙ’＋ｂも有する）。

次に、これらの出力信号は、Ｄ＿Ｃ出力を構成する。例えば、：
Ｄ＿Ｃ＝｛Ｒ’＿ｏｕｔ，Ｇ’＿ｏｕｔ，Ｂ’＿ｏｕｔ｝。

ｂを追加するこのアプローチには、最も暗い色が視認性閾値から始まるという利点があるが、この方法はまた、式３のみ（すなわち、異なる白設定調整のみ）を適用する場合にも有用である。これはすでに特に画像のコントラストを高めるためである。

図７は、処理における異なるカラー領域を解明するのにさらに役立つ。

通常、カラーがＰＱ領域で表現される場合、処理の最初の部分はＰＱ領域にある（注：彩色処理、すなわち、輝度ではなく、適切なカラータイプ（例えば、飽和黄色）は、独立して構成可能な処理パスであるが、それはＰＱ領域でも行われ得る）。図７では、カラー空間変換回路７１１を明示的に含めた。これは、ＰＱルマを線形輝度Ｙｌｉｎに変換する。これは、通常、内部で他のカラー空間変換をいずれにせよ行い得るため、輝度マッピング回路３１０の関数でもすぐに実行できる（出願人は、ディスプレイ最適な視覚心理的に均一化されたカラー空間で、再グレーディング関数定義を指定することが有用であることを見出しており、他のすべての処理も従う）が、その態様は本革新に必須ではなく、それゆえに、これをさらに掘り下げて調べることによって混乱しないようにする。サブ回路（又は処理部）７０１において処理がＰＱで始まり、サブ回路７０２においてＲ’Ｇ’Ｂ’＿ＨＤＲに対するＹｌｉｎとＬ’＿ＨＤＲとの間でエンドツーエンドが線形であり、ディスプレイマッピング回路３２０に対してサブ回路７０３においてＰＱ領域に再変換されると仮定する。ここで必要な出力フォーマットが生成され、本革新によれば、黒レベルの追加の補正がＰＱ領域で行われる（当業者は、この好ましい解明実施形態以外の領域でもこの原理を適用できることを理解する）。

最後に、最適化された画像とそのピクセルカラーを通信するための出力コネクタ６９９がある。画像入力コネクタ６０１と同様に、出力コネクタは、例えば、ＨＤＭＩ（登録商標）ケーブル、ワイヤレスチャネルアンテナへの接続など、画像を通信するために利用可能なさまざまな技術に物理的に及ぶ。メタデータ入力は別個の入力であってもよいが、有利には、このメタデータは、画像カラーデータ、すなわち、例えば、ＭＰＥＧビデオに組み込まれたＳＥＩメッセージと共に、インターネット接続を介して、又はＨＤＭＩ（登録商標）ケーブル経由の別個のデータパッケージなどを介して通信される。

図８は、輝度マッピングの本方法がどのように機能するかと、既存の方法と比べて優れている利点とについて解明する。

図８ｂの左端の輝度軸上には、５０００ｎｉｔのＨＤＲ画像内に表されたときのさまざまな画像オブジェクトの平均輝度が示されている。画像の幾何学的構造は、図８ａに示されている。これは、マスターグレーディング画像、すなわち、シーンの最高品質画像であり、通常は第１の基準画像として２倍になり得、また、それを入力画像であると仮定できる（入力画像は、例えば、放送局によって通信され、本例では、６００ｎｉｔのＰＬ＿Ｄのディスプレイに合わせて最適化された６００ｎｉｔのＭＤＲ画像へのカラー変換を実行するテレビディスプレイで受信される。６００ｎｉｔのＰＬ＿Ｄのディスプレイに対して出力画像が出力される）。

画像（又はビデオ／映画）作成者は、警察車の懐中電灯を、４０００ｎｉｔなど、非常に明るくすることを決定できる。（例えば、夜間のシーンの）家の窓から見える照明のない内部部分を、外の街灯によってのみ照らされていることでかなり薄暗くすることができる。マスター画像を作成するとき、マスター画像は、消費者の薄暗いリビングルームなど、小型のランプしかない最良の視聴環境用に作られている。このような状況下では、視聴者は多くの異なる暗い色を見ることができるため、理想的には、マスター画像には、これらの屋内ピクセルすべての情報が含まれているべきである。したがって、屋内のオブジェクト構造は、例えば、２ｎｉｔの平均値（場合によっては０．０１ｎｉｔまで下げられてもよい）の周辺でマスター画像内にエンコードされる。次に、問題は、隣人が同じ映画、すなわち、同じ暗いピクセルを含む、同じ通信された５０００マスターＨＤＲ画像を、非常に明るい部屋で、場合によっては日中に観ることである。この隣人は、最も暗いピクセルを見ることができないかもしれないが、場合によっては、おそらく７ｎｉｔより暗いものは何も見えない。

図８ｂの右側は、受信した基準画像をＭＤＲ画像に適応させる方法を示している。このＭＤＲ画像は、最大輝度が低いだけでなく、より重要なことには、本教示では、（ＭＤＲ画像が同じ５０００ｎｉｔの最大値を有していても）、黒レベル値ｂがより高い、例えば、７ｎｉｔである。

方法ＭＥＴＨ１は、式２を用いて上で説明した方法であり、当業者が通常問題を解決し得る方法である。つまり、見えない暗いピクセルがいくつかあることを確認し、それゆえに、すべてを黒レベルｂより上の可視レンジ内に入れる。

これがどのように機能するかは、２０ｎｉｔの窓と、さらに、図８ｃの第１のヒストグラム８１０とで示されている。２０ｎｉｔへのシフトはやや大きく、結果として得られるＭＤＲ画像の視覚的コントラストが準最適になる。さらに、この補正方法では、暗いレベルのオフセット補正をかなり遠くまで広げ、実際にはレンジ全体にわたって広げ、そのため、例えば、人の中間輝度もより明るい値に大幅にシフトする（これは、これらの領域（すなわち、画像のコントラスト全体）に準最適な影響を与える可能性もある）。これは、従来の方法のヒストグラムにおける暗いオブジェクト及び中間の明るさのオブジェクトのヒストグラムローブの第２のヒストグラム８２０に対するシフトからわかる。第２のヒストグラム８２０は、ＭＥＴＨ２とラベルされた輝度軸と共に、新しい本アプローチを表している。

画像が、概して、より現実的なコントラストでより良く見えるだけでなく、この方法をディスプレイ適応プロセスに適用することで、映画作成者のデシデラータにより現実的に従うことができる。すなわち、特に、基準再グレーディング輝度マッピング関数Ｆ＿Ｌに表されるように従うことができる。例えば、グレーダーはこの関数を指定でき、したがって、最も暗い輝度のサブレンジ、例えば、屋内ピクセルは、より低い最大輝度にマッピングされるときに大幅にブーストされる。一方で、車の輝度が収まるＨＤＲ輝度サブレンジにおけるマッピングの局所の傾きは低いままであることが可能である。グレーダーは、このストーリーでは、家の内部が重要であることを示すことができる（内部が重要ではなく、目に見えない黒に単に埋もれているシナリオと比較して）。そのため、輝度マッピングが徐々に低くなる最大輝度画像に行われるたびに、利用可能な輝度の徐々に大きくなる正規化されたサブレンジが、最も暗い屋内ピクセルに使用されるため、薄暗いディスプレイでも比較的よく見えるようになる（この場合は、より明るいディスプレイでも比較的よく見えるが、暗いピクセルの視認性は低くなる）。本アプローチは、可能な限り正確にこれらの技術的なデシデラータに従うことができる。理想的な利用可能な状況へのマッピング、すなわち、０ｎｉｔからＰＬ＿Ｄｎｉｔの再分配は行わないが、実際に利用可能な輝度ｂ ｎｉｔからＰＬ＿Ｄｎｉｔへの再分配は行い、そして、Ｆ＿Ｌ関数において通信されるこのレンジを、コンテンツ作成者が意図したとおりにできるだけ良好に最適に使用する。これは通常、視聴者にとっては満足できるものである。これは少なくともエレガントで難しくはない実用的な方法である。

ＥＯＴＦ＿ＰＱの非線形性の側面を示す数値例が示されている。最も低いルマは、かなり高い値まで、非常に薄暗い輝度に対応する。したがって、比較的明るい暗いレベルは、通常、比較的高いルマ値に対応する。したがって、ＰＬＡ値はＰＬ＿Ｄ値と比較して大幅に低くなるが、本方法では依然として最適に使用する。例えば、ＰＬ＿Ｄ＝１０００ｎｉｔ、ＥＯＴＦ＿ＰＱ（ｂ）＝０．３ｎｉｔとする。この場合、ＰＱルマとしてのｂは、０．０９７^＊１０２３＝９９となる。Ｉｎｖｅｒｓｅ＿ＥＯＴＦ（１０００）は０．７５^＊１０２３＝７６７となる。これら２つの差は６６８になる。

ここで問題となるのは、このルマレベルが、ディスプレイ適応を制御するために調整されたどの白レベルに対応しているかである。

ＥＯＴＦ＿ＰＱ（６６８／１０２３）＝ＥＯＴＦ＿ＰＱ（０．６５）＝４０８ｎｉｔ。それゆえに、このようなディスプレイ及び視聴環境の明度のＰＬＡ値（ディスプレイ画面上の最小視認性として定量化された）は４０８ｎｉｔである。この値は、輝度マッピング関数計算回路（６１１）が使用するディスプレイ適応のいずれかの実施形態に入力され、正しいディスプレイ適応された輝度マッピング関数ＦＬ＿ＤＡが生成される。この関数は、ディスプレイに最適化されているだけでなく、視聴環境にも最適化されている。

本テキストに開示されているアルゴリズム構成要素は、実際にはハードウェア（例えば、特定用途向けＩＣの一部）として、又は特殊なデジタル信号プロセッサ若しくは汎用プロセッサなどで動作するソフトウェアとして（全体的又は部分的に）実現され得る。

当業者は、どの構成要素が任意選択の改良点であり、他の構成要素と組み合わせて実現できるか、また、方法の（任意選択の）ステップが装置のそれぞれの手段にどのように対応しているか、又は同様にその逆も本提案説明から理解可能であるべきである。本出願における単語「装置」は、最も広い意味で使用される。つまり、特定の目的を実現することを可能にする手段のグループであり、したがって、例えば、ＩＣ若しくは専用の機器（例えば、ディスプレイ付きの機器）（の小さな回路部分）であっても、ネットワーク化されたシステムの一部などであってもよい。「配置」も最も広い意味で使用されることを意図しているため、特に単一の装置、装置の一部、協力する装置（の一部）の集合などを含み得る。

コンピュータプログラム製品の明示的意味は、一連のロードステップ（中間言語及び最終プロセッサ言語への翻訳などの中間変換ステップを含み得る）後に、汎用又は特殊目的プロセッサが、プロセッサにコマンドを入力し、本発明の特徴的な機能のいずれかを実行することを可能にするコマンドの集合の任意の物理的な具現化を包含すると理解されるべきである。特に、コンピュータプログラム製品は、例えば、ディスクやテープなどの担体上のデータ、メモリ内に存在するデータ、ネットワーク接続（有線又は無線）経由のデータ、又は紙に記載されたプログラムコードとして実現される。プログラムコードとは別に、プログラムに必要な特性データもコンピュータプログラム製品として具現化され得る。

方法の操作に必要なステップの一部は、データ入力ステップやデータ出力ステップなど、コンピュータプログラム製品に記述されているのではなく、プロセッサの機能にすでに存在している場合がある。

なお、上記の実施形態は、本発明を限定するものではなく、例示するものである。当業者が、提示された実施例の、特許請求の範囲の他の領域へのマッピングを容易に実現することができる場合は、簡潔さのためにこれらのオプションのすべてを掘り下げては言及していない。特許請求の範囲において組み合わされた本発明の要素の組み合わせ以外にも、要素の他の組み合わせが可能である。要素の任意の組み合わせは、単一の専用要素において実現できる。

特許請求の範囲における括弧間の任意の参照記号は、請求項を限定することを目的としたものではない。単語「含む」は、請求項に列挙されていない要素又は態様の存在を排除するものではない。単数形の要素は、当該要素が複数存在することを排除するものではない。

Claims (6)

1. 入力画像を処理して出力画像を取得する方法であって、
   前記入力画像は、第１の輝度ダイナミックレンジ内にある入力輝度を有するピクセルを有し、前記第１の輝度ダイナミックレンジは、第１の最大輝度を有し、
   基準輝度マッピング関数が、前記入力画像に関連付けられたメタデータとして受信され、
   前記基準輝度マッピング関数は、第１の基準画像の輝度と第２の基準画像の輝度との関係を指定し、
   前記第１の基準画像は第１の基準最大輝度を有し、前記第２の基準画像は第２の基準最大輝度を有し、
   前記入力画像は、前記第１の基準画像及び前記第２の基準画像のうちの１つに等しく、
   前記出力画像は、前記第１の基準画像にも、前記第２の基準画像にも等しくなく、
   前記処理は、適応された輝度マッピング関数を入力ピクセル輝度に適用して、出力輝度を取得することを含み、
   前記適応された輝度マッピング関数は、前記基準輝度マッピング関数と、前記適応された輝度マッピング関数が前記基準輝度マッピング関数から逸脱する程度を指定する制御パラメータとして、最大輝度値と、に基づいて計算され、
   前記適応された輝度マッピング関数の前記計算には、前記最大輝度値に対応するメトリック上の位置を見つけることが含まれ、
   前記メトリックの第１の端点は、前記第１の最大輝度に対応し、前記メトリックの第２の端点は、前記入力画像に等しくない前記第１の基準画像及び前記第２の基準画像のうちの１つの最大輝度に対応し、
   最大輝度値は、前記出力画像が供給されるディスプレイの最大輝度と、前記ディスプレイの黒レベル値と、に基づいて計算されることを特徴とし、
   前記計算は、電気光伝達関数の逆関数を前記最大輝度に適用し、結果として得られる値から前記黒レベル値を差し引き、前記電気光伝達関数を減算に適用して、前記適応された輝度マッピング関数の前記計算に使用される前記最大輝度値を取得することを含む、方法。
2. 電気光伝達関数として、知覚量子化器関数が使用される、請求項１に記載の方法。
3. 前記黒レベル値は、知覚量子化器のルマ領域においてルマとして表される前記出力輝度に追加される、請求項１又は２に記載の方法。
4. 入力画像を受信する入力コネクタと、
   前記入力画像に基づいてカラー変換回路によって計算された出力画像を出力する出力コネクタと、
   前記入力画像に関連付けられたメタデータである基準輝度マッピング関数を受信するメタデータ入力部と、
   を備える、当該カラー変換回路であって、
   前記入力画像は、第１の輝度ダイナミックレンジ内にある入力輝度を有するピクセルを有し、前記第１の輝度ダイナミックレンジは、第１の最大輝度を有し、
   前記基準輝度マッピング関数は、第１の基準画像の輝度と第２の基準画像の輝度との関係を指定し、
   前記第１の基準画像は第１の基準最大輝度を有し、前記第２の基準画像は第２の基準最大輝度を有し、
   前記入力画像は、前記第１の基準画像及び前記第２の基準画像のうちの１つに等しく、
   前記出力画像は、前記第１の基準画像にも、前記第２の基準画像にも等しくなく、
   適応された輝度マッピング関数を入力ピクセル輝度に適用して、出力輝度を取得する輝度マッピング回路を備えるカラー変換回路において、
   前記カラー変換回路は、前記基準輝度マッピング関数と、前記適応された輝度マッピング関数が前記基準輝度マッピング関数から逸脱する程度を指定する制御パラメータとして、最大輝度値と、に基づいて、前記適応された輝度マッピング関数を計算する輝度マッピング関数計算回路を備え、
   前記計算には、前記最大輝度値に対応するメトリック上の位置を見つけることが含まれ、
   前記メトリックの第１の端点は、前記第１の最大輝度に対応し、前記メトリックの第２の端点は、前記入力画像に等しくない前記第１の基準画像及び前記第２の基準画像のうちの１つの最大輝度に対応し、
   前記輝度マッピング関数計算回路は、前記出力画像が供給されるディスプレイの最大輝度と、前記ディスプレイの黒レベル値とを受信し、
   前記輝度マッピング関数計算回路は、電気光伝達関数の逆関数を前記最大輝度に適用し、結果として得られる値から前記黒レベル値を差し引き、前記電気光伝達関数を減算に適用して、前記最大輝度値を取得することで、前記最大輝度値を計算することを特徴とする、カラー変換回路。
5. 前記輝度マッピング関数計算回路は、前記電気光伝達関数として知覚量子化器関数を適用する、請求項４に記載のカラー変換回路。
6. 知覚量子化器のルマ領域において、前記黒レベル値を、前記知覚量子化器の前記ルマ領域において表される前記出力輝度のルマ値に追加するディスプレイマッピング回路を備える、請求項４又は５に記載のカラー変換回路。