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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-28
(45)【発行日】2022-07-06
(54)【発明の名称】信号処理装置、表示装置、撮像装置及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H04N 5/202 20060101AFI20220629BHJP
H04N 9/69 20060101ALI20220629BHJP
G06T 5/00 20060101ALI20220629BHJP
G06T 1/00 20060101ALI20220629BHJP
H04N 5/66 20060101ALI20220629BHJP
【ＦＩ】
H04N5/202
H04N9/69
G06T5/00 740
G06T1/00 510
H04N5/66 A
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2018147230
(22)【出願日】2018-08-03
(65)【公開番号】P2020022147
(43)【公開日】2020-02-06
【審査請求日】2021-06-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(73)【特許権者】
【識別番号】591053926
【氏名又は名称】一般財団法人ＮＨＫエンジニアリングシステム
(74)【代理人】
【識別番号】100121119
【弁理士】
【氏名又は名称】花村 泰伸
(72)【発明者】
【氏名】日下部 裕一
(72)【発明者】
【氏名】金澤 勝
【審査官】西谷 憲人
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０００６２７３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１０－０３９１９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０７６９５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００７２４６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ ５／２０２
Ｈ０４Ｎ ９／６９
Ｇ０６Ｔ ５／００
Ｇ０６Ｔ １／００
Ｈ０４Ｎ ５／６６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
映像信号のＲＧＢ値を入力し、当該ＲＧＢ値を三刺激値に変換する変換処理部と、前記ＲＧＢ値に基づいて、ＨＫ（ヘルムホルツ－コールラウシュ）値を算出し、当該ＨＫ値を１０の値の指数とした演算を行い、第１演算結果を求めるＨＫ算出処理部と、
前記ＨＫ算出処理部により求めた前記第１演算結果に、前記変換処理部により変換された前記三刺激値のうちの輝度を乗算し、等価輝度を求める第１乗算部と、
予め設定されたＳＧ（システムガンマ）値を用いて、前記第１乗算部により求めた前記等価輝度の指数演算を行い、第２演算結果を求めるＳＧ指数演算処理部と、
前記ＳＧ指数演算処理部により求めた前記第２演算結果に、前記ＲＧＢ値を乗算し、システムガンマ処理後のＲＧＢ値を求める第２乗算部と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項2】
被写体を撮影して得られた映像信号のＲＧＢ値を入力してシステムガンマ処理を施し、システムガンマ処理後のＲＧＢ値を出力する信号処理装置を備えた撮像装置と、予め設定されたＳＧ（システムガンマ）値を用いて、前記信号処理装置により出力された前記システムガンマ処理後のＲＧＢ値の輝度の指数演算を行い、指数演算結果に前記システムガンマ処理後のＲＧＢ値を乗算する装置を備えた表示装置と、からなる映像システムにおける前記信号処理装置であって、前記映像信号のＲＧＢ値を入力し、当該ＲＧＢ値に基づいて、ＨＫ（ヘルムホルツ－コールラウシュ）値を算出し、当該ＨＫ値を１０の値の指数とした演算を行い、第１演算結果を求めるＨＫ算出処理部と、
予め設定されたＳＧ値を用いて、前記ＨＫ算出処理部により求めた前記第１演算結果の指数演算を行い、第２演算結果を求めるＳＧ指数演算処理部と、
前記ＳＧ指数演算処理部により求めた前記第２演算結果に、前記ＲＧＢ値を乗算し、前記システムガンマ処理後のＲＧＢ値を求める乗算部と、
を備えたことを特徴とする信号処理装置。
【請求項3】
請求項１または２に記載の信号処理装置において、さらに、前記ＲＧＢ値を複数段階に分けたときのＲＧＢの整数値、及び当該ＲＧＢの整数値に対応するＨＫ設定値が格納されたテーブルを備え、
前記ＨＫ算出処理部は、
前記ＲＧＢ値を複数段階に分けたときのＲＧＢの整数値及び小数値をそれぞれ求め、前記テーブルを用いて、前記整数値に対応する前記ＨＫ設定値をそれぞれ求め、複数の前記ＨＫ設定値に内挿処理を施し、前記ＨＫ値を算出する、ことを特徴とする信号処理装置。
【請求項4】
請求項１に記載の信号処理装置を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項5】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の信号処理装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項6】
コンピュータを、請求項１から３までのいずれか一項に記載の信号処理装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ＨＤＲ（High Dynamic Range：ハイダイナミックレンジ）映像信号にシステムガンマ処理を施す信号処理装置、表示装置、撮像装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ＮＴＳＣ（National Television System Committee：全米テレビジョンシステム委員会）で規定される標準方式等に準拠する映像システムにおいて、入力信号の光の量（厳密にはＣＩＥ（Commission Internationale de l’Eclairage：国際照明委員会）で規定されるＸＹＺ値（三刺激値））は、出力信号を処理する表示装置にて正確に再現されない。
【0003】
このような映像システムには、色再現の問題、再現可能な輝度の範囲の問題等があるが、入力信号及び出力信号が映像システムにおいて取り扱い可能な範囲であるとしても、入力信号のＸＹＺ値及び出力信号のＸＹＺ値は、通常は比例していない。
【0004】
この理由は、入力信号と出力信号との間に、システムガンマと呼ばれる画像の階調の応答特性が存在するためである。システムガンマの値をＳＧとすると、以下の式のとおり、入力の輝度及び出力の輝度は、比例関係ではなく、べき乗の非線形の関係となる。ＳＧ値は、１．２程度である。尚、ここで称する「輝度」は、厳密には相対的な輝度を意味し、入力信号及び出力信号共に最大値を１．０とする。以下、同じ意味で「輝度」と称する。
〔数１〕
（出力の輝度）＝（入力の輝度）SG ・・・（１）
〔数１〕
（出力の輝度）＝（入力の輝度）SG ・・・（１）
【0005】
従来、システムガンマについては、映像システムの特性上の暗黙の了解であったが、ＨＤＲ規格（非特許文献１を参照）においては、システムガンマが国際規格として組み入れられた。さらに、ＨＤＲにおけるシステムガンマの取り扱いについては、ＩＴＵ－Ｒの技術資料（非特許文献２を参照）に記載されている。
【0006】
システムガンマの取り扱いは光の量に関する取り扱いであるため、その説明にはＣＩＥで規定されるＸＹＺ値を用いる必要がある。しかし、ここでは説明を簡単にするため、ＸＹＺ値の代わりにＲＧＢ値を用いる。
【0007】
ＨＤＲが導入された４Ｋ８Ｋの映像システム（非特許文献３を参照）においては、以下の式のとおり、入力信号である光から得られるＸＹＺ値Ｘin，Ｙin，ＺinがＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinに変換される。以降の説明を簡単にするため、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinは最小値０及び最大値１．０に正規化されているとする。
〔数２〕
〔数２〕
【0008】
前述の非特許文献２によれば、映像システムにおけるＨＤＲ方式のうち放送で用いられるＨＬＧ方式の入力信号であるＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinと、システムガンマの応答特性が反映された出力信号であるＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGとの間の関係は、以下の式のとおり、２種類ある。
〔数３〕
ＲSG1＝（Ｒin）SG
ＧSG1＝（Ｇin）SG
ＢSG1＝（Ｂin）SG ・・・（３）
〔数４〕
ＲSG2＝（Ｙin）SG-1・Ｒin
ＧSG2＝（Ｙin）SG-1・Ｇin
ＢSG2＝（Ｙin）SG-1・Ｂin ・・・（４）
前記式（３）（４）では結果が異なるため、出力信号であるＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGの下付き表記に添え字１，２を付してある。
〔数３〕
ＲSG1＝（Ｒin）SG
ＧSG1＝（Ｇin）SG
ＢSG1＝（Ｂin）SG ・・・（３）
〔数４〕
ＲSG2＝（Ｙin）SG-1・Ｒin
ＧSG2＝（Ｙin）SG-1・Ｇin
ＢSG2＝（Ｙin）SG-1・Ｂin ・・・（４）
前記式（３）（４）では結果が異なるため、出力信号であるＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGの下付き表記に添え字１，２を付してある。
【0009】
前記式（３）で表される出力信号は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinのそれぞれにシステムガンマ処理を施した信号である。以下、前記式（３）の演算処理で表される特性を、「ＲＧＢのシステムガンマ」という。また、前記式（４）で表される出力信号は、ＸＹＺ値Ｘin，Ｙin，Ｚinのうちの輝度Ｙinにシステムガンマ処理を施し、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinのそれぞれに割り振った信号である。以下、前記式（４）の演算処理で表される特性を、「輝度Ｙのシステムガンマ」という。
【0010】
図１１は、従来技術におけるＲＧＢのシステムガンマ処理を説明する図である。信号処理装置１００は、前記式（３）の演算を行うシステムガンマ処理部１１０，１１１，１１２を備えている。システムガンマ処理部１１０，１１１，１１２は、入力信号であるＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinをそれぞれ入力し、ＲＧＢのシステムガンマ処理を行うことにより、出力信号であるＲＧＢ値ＲSG1，ＧSG1，ＢSG1を生成して出力する。
【0011】
図１２は、従来技術における輝度Ｙのシステムガンマ処理を説明する図である。信号処理装置１０１は、前記式（４）の演算を行う変換処理部１１３、ＳＧ（システムガンマ）指数演算処理部１１４、乗算部１１５，１１６，１１７を備えている。変換処理部１１３は、入力信号であるＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinをそれぞれ入力し、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，ＢinをＸＹＺ値に変換し、ＸＹＺ値のうちのＹ値を輝度ＹinとしてＳＧ指数演算処理部１１４に出力する。
【0012】
ここで、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinと輝度Ｙinとの関係は、前記式（２）の逆変換の関係となるため、輝度Ｙinは以下の式にて表される。
〔数５〕
Ｙin＝0.2627・Ｒin＋0.6780・Ｇin＋0.0593・Ｂin ・・・（５）
〔数５〕
Ｙin＝0.2627・Ｒin＋0.6780・Ｇin＋0.0593・Ｂin ・・・（５）
【0013】
ＳＧ指数演算処理部１１４は、変換処理部１１３から輝度Ｙinを入力し、輝度Ｙのシステムガンマ処理における第１の演算である指数演算を行うことにより、輝度（Ｙin）SG-1を求める。そして、ＳＧ指数演算処理部１１４は、輝度（Ｙin）SG-1を乗算部１１５，１１６，１１７に出力する。
【0014】
乗算部１１５，１１６，１１７は、輝度（Ｙin）SG-1を入力し、輝度Ｙのシステムガンマ処理における第２の演算である乗算演算を行うことにより、前記式（４）のＲＧＢ値ＲSG2，ＧSG2，ＢSG2をそれぞれ求めて出力する。
【0015】
ＮＴＳＣで規定される標準方式等に準拠する映像システムまたはハイビジョン（登録商標）を扱う映像システムにおけるシステムガンマは、前記式（３）に示すＲＧＢのシステムガンマが想定されていた。
【0016】
しかしながら、前記式（３）に示すＲＧＢのシステムガンマでは、無彩色及び特殊な有彩色（Ｒのみ、Ｇのみ、Ｂのみ等の単色）以外において、以下の式のとおり、入力信号と出力信号との間で比例関係が成立しない。
〔数６〕
ＲSG1：ＧSG1：ＢSG1 ≠ Ｒin：Ｇin：Ｂin ・・・（６）
〔数６〕
ＲSG1：ＧSG1：ＢSG1 ≠ Ｒin：Ｇin：Ｂin ・・・（６）
【0017】
つまり、入力信号であるＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinに対し、前記式（３）によるＲＧＢのシステムガンマ処理が行われると、正しい色が表示されないという問題があった。
【0018】
この問題を解決するために、前記式（３）に示すＲＧＢのシステムガンマに代えて、前述の非特許文献３に記載されている前記式（４）に示す輝度Ｙのシステムガンマが導入された。
【0019】
前記式（４）に示す輝度Ｙのシステムガンマは、以下の式のとおり、入力信号であるＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinと出力信号であるＲＧＢ値ＲSG2，ＧSG2，ＢSG2と間で、ＲＧＢにおける比例関係が成立するため、色相が変化することはない。
〔数７〕
ＲSG2：ＧSG2：ＢSG2 ＝ Ｒin：Ｇin：Ｂin ・・・（７）
〔数７〕
ＲSG2：ＧSG2：ＢSG2 ＝ Ｒin：Ｇin：Ｂin ・・・（７）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0020】
【文献】ITU-R Recommendation BT.2100，“Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange”
【文献】ITU-R Report BT.2390，“High dynamic range television for production and international programme exchange”
【文献】ITU-R Recommendation BT.2020，“Parameter values for ultra-high definition television systems for production and international programme exchange”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
前述のとおり、システムガンマは規格に取り入れられ、前記式（４）による輝度Ｙのシステムガンマ処理を行うことにより、色相の変化は生じない。
【0022】
しかしながら、前記式（４）による輝度Ｙのシステムガンマ処理では、明るさ感が低下するため、高画質な表示を実現する点で不十分であるという問題があった。
【0023】
一般に、人間の視覚における明るいまたは暗いの感覚は、輝度Ｙ（ＣＩＥで規定されるＸＹＺ値のうちのＹ値）だけで決まるものではない。色彩工学では、彩度が高い色は、同じ輝度値の無彩色よりも明るく見えることが知られている。
【0024】
これは、Helmholtz-Kohlrausch（ヘルムホルツ－コールラウシュ）効果（以下、ＨＫ効果という。）と呼ばれており、どの色がどの程度のＨＫ効果があるのかについては、以下の非特許文献４，５のとおり、既に定量的に求めることができる。以下、ＨＫ効果を示す値をＨＫ値という。このＨＫ値は輝度とは異なる。
［非特許文献４］ 納谷ほか、「物体色および光源色の Helmholtz-Kohlrausch 効果の予測－Ｉ、無彩色可変法の場合の推定」、照明学会誌、第82巻第2号、pp.131～136（1998）
［非特許文献５］ 納谷ほか、「物体色および光源色の Helmholtz-Kohlrausch 効果の予測－II、有彩色可変法の場合の推定」、照明学会誌、第82巻第2号、pp.137～142（1998）
［非特許文献４］ 納谷ほか、「物体色および光源色の Helmholtz-Kohlrausch 効果の予測－Ｉ、無彩色可変法の場合の推定」、照明学会誌、第82巻第2号、pp.131～136（1998）
［非特許文献５］ 納谷ほか、「物体色および光源色の Helmholtz-Kohlrausch 効果の予測－II、有彩色可変法の場合の推定」、照明学会誌、第82巻第2号、pp.137～142（1998）
【0025】
例えば、元の画像では絵柄Ａの「明るさ」と絵柄Ｂの「明るさ」とが近いと知覚されていたが、何らかの映像信号処理が施されたことにより、絵柄Ａ，Ｂの「明るさ」に違いがあると知覚された場合を想定する。この場合、この映像信号処理の前後では画像の印象が異なるため、映像信号処理後の画像は、映像信号処理前よりも画質が劣化したと感じられてしまう。
【0026】
図１３（１）は、元画像を示す図であり、図１３（２）は、従来技術における輝度Ｙのシステムガンマ処理後の画像を示す図である。図１３（１）（２）において、ａ１，ａ２は赤色の花、ｂ１，ｂ２は黄色の花、ｃ１，ｃ２は白色の花を示す。図１３（１）の元画像において、赤色の花ａ１の輝度Ｙは、黄色の花ｂ１の約１／３である。赤色の花ａ１の代表的な画素値は（240,1,21）であり、黄色の花ｂ１の代表的な画素値は（211,195,133）である。この元画像に電気光変換を行った結果、赤色の花ａ１の輝度Ｙは0.19となり、黄色の花ｂ１の輝度Ｙは0.59となる。
【0027】
元画像における赤色の花ａ１の輝度Ｙ＝0.19が、黄色の花ｂ１の輝度Ｙ＝0.59よりも小さいため、前記式（４）から、元画像の輝度Ｙに応じてＲＧＢ値の変化量が異なることとなる。図１３（２）の画像では、赤色の花ａ２の輝度Ｙはその低下が大きく、黄色の花ｂ２の約１／４となる。
【0028】
つまり、赤色の花ａ２の代表的な画素値は（206,1,16）となり、黄色の花ｂ２の代表的な画素値は（203,188,127）となる。この画像に電気光変換を行った結果、赤色の花ａ２の輝度Ｙは0.136となり、黄色の花ｂ２の輝度Ｙは0.525となる。
【0029】
図１４は、前述の非特許文献５に記載されたＨＫ値を説明する図である。横軸は、三刺激値のうちのｘ値であり、縦軸はｙ値（輝度Ｙ）である。また、４００～７００の数値は波長を示し、－０．１０～０．５０の数値はＨＫ値を示す。図１４から、ＨＫ値は色により異なることがわかる。
【0030】
対象の色の輝度ＹをＹCとし、対象の色の「明るさ」と同じであると感じさせる無彩色の輝度ＹをＹNとすると、ＨＫ値及び輝度ＹC，ＹNは、以下の関係式が成り立つ。
〔数８〕
ＹN ＝ ＹC・１０HK ・・・（８）
〔数８〕
ＹN ＝ ＹC・１０HK ・・・（８）
【0031】
前記式（８）は、対象の色の輝度ＹCに、ＨＫ値を指数とした１０HK値を乗算した場合のその乗算結果が、無彩色の輝度ＹNと等しいことを示す式である。つまり、ＨＫ値は、対象の色と同じ「明るさ」の無彩色を想定した場合に、対象の色の輝度ＹCを、無彩色の輝度ＹNに変換するためのパラメータである。ＨＫ値により、任意の色と同じ「明るさ」に見える無彩色の輝度ＹNを求めることができるため、異なる色で同じ「明るさ」に見える輝度の条件を計算することができる。
【0032】
図１３（１）の元画像において、赤色の花ａ１のＨＫ値は０．５程度であり、黄色の花ｂ１のＨＫ値はほぼ０である。赤色の花ａ１において、これと同じ「明るさ」を感じさせる無彩色の輝度はＹN＝ＹC・１０0.5＝ＹC・３であり、黄色の花ｂ１において、これと同じ「明るさ」を感じさせる無彩色の輝度はＹN＝ＹC・１０0＝ＹC・１である。これは、赤色の花ａ１の輝度ＹCが黄色の花ｂ１の１／３であれば、赤色の花ａ１及び黄色の花ｂ１は、ほぼ同じ「明るさ」に見えることを意味している。
【0033】
前述のとおり、図１３（１）の元画像における赤色の花ａ１の輝度Ｙは0.19であり、黄色の花ｂ１の輝度Ｙは0.59であるため、0.19≒0.59・1/3である。したがって、図１３（１）の元画像において、赤色の花ａ１及び黄色の花ｂ１は、同じ明るさに見える。
【0034】
一方、図１３（２）の画像における赤色の花ａ２の輝度Ｙは0.136であり、黄色の花ｂ２の輝度Ｙは0.525であるため、0.136＜0.525・1/3となる。したがって、図１３（２）の画像において、黄色の花ｂ２は赤色の花ａ２よりも明るく見える。
【0035】
このように、前記式（４）による輝度Ｙのシステムガンマ処理では、色の違いにより明るさが変化するため、画像の印象も変化してしまい、高画質な表示を実現することができない。
【0036】
本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、映像信号にシステムガンマ処理を施す際に、色の違いに応じた明るさの変化を抑制可能な信号処理装置、表示装置、撮像装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0037】
前記課題を解決するために、請求項１の信号処理装置は、映像信号のＲＧＢ値を入力し、当該ＲＧＢ値を三刺激値に変換する変換処理部と、前記ＲＧＢ値に基づいて、ＨＫ（ヘルムホルツ－コールラウシュ）値を算出し、当該ＨＫ値を１０の値の指数とした演算を行い、第１演算結果を求めるＨＫ算出処理部と、前記ＨＫ算出処理部により求めた前記第１演算結果に、前記変換処理部により変換された前記三刺激値のうちの輝度を乗算し、等価輝度を求める第１乗算部と、予め設定されたＳＧ（システムガンマ）値を用いて、前記第１乗算部により求めた前記等価輝度の指数演算を行い、第２演算結果を求めるＳＧ指数演算処理部と、前記ＳＧ指数演算処理部により求めた前記第２演算結果に、前記ＲＧＢ値を乗算し、システムガンマ処理後のＲＧＢ値を求める第２乗算部と、を備えたことを特徴とする。
【0038】
また、請求項２の信号処理装置は、被写体を撮影して得られた映像信号のＲＧＢ値を入力してシステムガンマ処理を施し、システムガンマ処理後のＲＧＢ値を出力する信号処理装置を備えた撮像装置と、予め設定されたＳＧ（システムガンマ）値を用いて、前記信号処理装置により出力された前記システムガンマ処理後のＲＧＢ値の輝度の指数演算を行い、指数演算結果に前記システムガンマ処理後のＲＧＢ値を乗算する装置を備えた表示装置と、からなる映像システムにおける前記信号処理装置であって、前記映像信号のＲＧＢ値を入力し、当該ＲＧＢ値に基づいて、ＨＫ（ヘルムホルツ－コールラウシュ）値を算出し、当該ＨＫ値を１０の値の指数とした演算を行い、第１演算結果を求めるＨＫ算出処理部と、予め設定されたＳＧ値を用いて、前記ＨＫ算出処理部により求めた前記第１演算結果の指数演算を行い、第２演算結果を求めるＳＧ指数演算処理部と、前記ＳＧ指数演算処理部により求めた前記第２演算結果に、前記ＲＧＢ値を乗算し、前記システムガンマ処理後のＲＧＢ値を求める乗算部と、を備えたことを特徴とする。
【0039】
また、請求項３の信号処理装置は、請求項１または２に記載の信号処理装置において、さらに、前記ＲＧＢ値を複数段階に分けたときのＲＧＢの整数値、及び当該ＲＧＢの整数値に対応するＨＫ設定値が格納されたテーブルを備え、前記ＨＫ算出処理部が、前記ＲＧＢ値を複数段階に分けたときのＲＧＢの整数値及び小数値をそれぞれ求め、前記テーブルを用いて、前記整数値に対応する前記ＨＫ設定値をそれぞれ求め、複数の前記ＨＫ設定値に内挿処理を施し、前記ＨＫ値を算出する、ことを特徴とする。
【0040】
さらに、請求項４の表示装置は、請求項１に記載の信号処理装置を備えたことを特徴とする。
【0041】
さらに、請求項５の撮像装置は、請求項１から３までのいずれか一項に記載の信号処理装置を備えたことを特徴とする。
【0042】
さらに、請求項６のプログラムは、コンピュータを、請求項１から３までのいずれか一項に記載の信号処理装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0043】
以上のように、本発明によれば、映像信号にシステムガンマ処理を施す際に、色の違いに応じた明るさの変化を抑制することができる。したがって、画像に対する印象の変化が少なくなり、結果として、高画質な表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】実施例１の信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】実施例１の信号処理装置の処理例を示すフローチャートである。
【図3】ＨＫ算出処理部の処理例を示すフローチャートである。
【図4】テーブルのデータ構成例を示す図である。
【図5】（１）は元画像を示す図である。（２）は実施例１における明るさのシステムガンマ処理後の画像を示す図である。
【図6】実施例１の信号処理装置を表示装置に組み込んだ例を示す映像システムの概略図である。
【図7】実施例１の信号処理装置をカメラに組み込んだ例を示す映像システムの概略図である。
【図8】実施例２の信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図9】実施例２の信号処理装置の処理例を示すフローチャートである。
【図10】実施例２の信号処理装置をカメラに組み込んだ例を示す映像システムの概略図である。
【図11】従来技術におけるＲＧＢのシステムガンマ処理を説明する図である。
【図12】従来技術における輝度Ｙのシステムガンマ処理を説明する図である。
【図13】（１）は元画像を示す図である。（２）は従来技術における輝度Ｙのシステムガンマ処理後の画像を示す図である。
【図14】非特許文献５に記載されたＨＫ値を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。実施例１は、入力した映像信号の輝度を、当該色のＨＫ値を用いて同じ明るさの無彩色の等価輝度に補正し、補正後の等価輝度を基準としたシステムガンマ処理、すなわちＨＫ値を用いて明るさの感覚を基準としたシステムガンマ処理を行う例である。以下、ＨＫ値を用いて明るさの感覚を基準としたシステムガンマ処理を、明るさのシステムガンマ処理という。
【0046】
実施例２は、従来のシステムガンマ処理を行う信号処理装置１０１を備えた表示装置をそのまま用いることを前提に、従来のシステムガンマ処理と新たなシステムガンマ処理とを組み合わせることで、全体として、実施例１と同様の明るさのシステムガンマ処理を行う例である。
【0047】
〔実施例１〕
まず、実施例１について説明する。前述のとおり、実施例１は、明るさのシステムガンマ処理を行う例である。
まず、実施例１について説明する。前述のとおり、実施例１は、明るさのシステムガンマ処理を行う例である。
【0048】
図１は、実施例１の信号処理装置の構成例を示すブロック図であり、図２は、実施例１の信号処理装置の処理例を示すフローチャートである。この信号処理装置１は、変換処理部１１３、ＨＫ（ヘルムホルツ－コールラウシュ）算出処理部１１、テーブル１２、乗算部１３、ＳＧ指数演算処理部１４及び乗算部１５，１６，１７を備えている。
【0049】
信号処理装置１は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinに対して明るさのシステムガンマ処理を施し、ＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGを求める。
【0050】
信号処理装置１がＨＤＲ映像信号のＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを入力すると（ステップＳ２０１）、変換処理部１１３は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，ＢinをＸＹＺ値に変換し、ＸＹＺ値のうちのＹ値を輝度Ｙinとする（ステップＳ２０２）。変換処理部１１３は、輝度Ｙinを乗算部１３に出力する。
【0051】
ＨＫ算出処理部１１は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinに基づいてＨＫ値を算出する（ステップＳ２０３）。ＨＫ算出処理部１１は、ＨＫ値を１０の値の指数とした演算を行い、１０HK値を求め、１０HK値を乗算部１３に出力する。
【0052】
前述の非特許文献４，５には、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，ＢinからＨＫ値を求める具体的な計算方法が記載されている。ＨＫ値は、色及び輝度により決定することができるからである。
【0053】
しかしながら、前述の非特許文献４，５に記載された計算方法は、図１４に示した波長及びＨＫ値の等高線を推定する等の複雑な計算を行う必要があることから、映像信号をリアルタイムに処理する場合には適していない。一方で、図１４から、ＨＫ値は色の変化に対して滑らかに変化していることがわかる。
【0054】
そこで、ＨＫ算出処理部１１は、ステップＳ２０３において、３次元ルックアップテーブルであるテーブル１２及び内挿処理により、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinに対応するＨＫ値を、簡易な処理により求める。
【0055】
図３は、ＨＫ算出処理部１１の処理例を示すフローチャートであり、この処理例は、図２に示したステップＳ２０３の具体的な処理に相当する。ＨＫ算出処理部１１は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを入力する（ステップＳ３０１）。
【0056】
ＨＫ算出処理部１１は、以下の式のとおり、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，ＢinのそれぞれをＮ段階に分けたときの整数値ｎR，ｎG，ｎB及び小数値ΔR，ΔG，ΔBを求める（ステップＳ３０２）。
〔数９〕
ｎR ＝［Ｎ・Ｒin］
ΔR ＝Ｎ・Ｒin－ｎR
ｎG ＝［Ｎ・Ｇin］
ΔG ＝Ｎ・Ｇin－ｎG
ｎB ＝［Ｎ・Ｂin］
ΔB ＝Ｎ・Ｂin－ｎB ・・・（９）
〔数９〕
ｎR ＝［Ｎ・Ｒin］
ΔR ＝Ｎ・Ｒin－ｎR
ｎG ＝［Ｎ・Ｇin］
ΔG ＝Ｎ・Ｇin－ｎG
ｎB ＝［Ｎ・Ｂin］
ΔB ＝Ｎ・Ｂin－ｎB ・・・（９）
【0057】
ここで、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinの範囲をそれぞれ０．０～１．０とする。また、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，ＢinをＮ段階に分けたときの整数値ｎR，ｎG，ｎBの範囲をそれぞれ０～Ｎとし、同様に、小数値ΔR，ΔG，ΔBの範囲をそれぞれ０．０～１．０（０．０から１．０未満まで）とする。前記式（９）の［ｘ］は、ｘ以下で最大の整数を示す。
【0058】
ＨＫ算出処理部１１は、以下のステップＳ３０３～Ｓ３０８の処理において、以下の式のとおり、テーブル１２を用いて、整数値ｎR，ｎG，ｎBに基づいて複数のＨＫの設定値を求める。そして、ＨＫ算出処理部１１は、複数のＨＫの設定値に内挿処理を施し、具体的なＨＫ値を求め、１０HKの値を求める。
〔数１０〕
〔数１０〕
【0059】
このように、ＨＫ値は、テーブル１２及び内挿処理により求めることができるため、複雑な処理を行うことなく、簡易な処理にて得ることができる。
【0060】
ＨＫ算出処理部１１は、パラメータｉR，ｉG，ｉBを初期化する（ステップＳ３０３：ｉR，ｉG，ｉB＝０）。そして、ＨＫ算出処理部１１は、テーブル１２から、整数値ｎR，ｎG，ｎBに対応するＨＫ（ｎR，ｎG，ｎB）であるＨＫの設定値を読み出す（ステップＳ３０４）。
【0061】
図４は、テーブル１２のデータ構成例を示す図である。このテーブル１２は、Ｒ値成分の整数値ｎR、Ｇ値成分の整数値ｎG、Ｂ値成分の整数値ｎB、及びこれらの整数値ｎR，ｎG，ｎBに対応するＨＫ（ｎR，ｎG，ｎB）から構成される。
【0062】
これらのデータは、ユーザにより、図１４に示した波長、ｘ値、ｙ値及びＨＫ値を参照して予め設定される。ＨＫ（ｎR，ｎG，ｎB）は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinに対応するＨＫ値を求めるために用いる代表的なＨＫ値である。
【0063】
つまり、テーブル１２には、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinにより特定される波長、ｘ値及びｙ値に対応する全てのＨＫ値のうち、一部のＨＫ値がＨＫ（ｎR，ｎG，ｎB）として格納される。このため、テーブル１２には、一部のＨＫ値が格納されていればよく、ユーザによるテーブル１２を設定する負荷を低減することができる。
【0064】
図３に戻って、ＨＫ算出処理部１１は、パラメータｉR，ｉG，ｉB＝１であり、ＨＫ（ｎR，ｎG，ｎB）を読み出す処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ３０５）。
【0065】
ＨＫ算出処理部１１は、ステップＳ３０５において、パラメータｉR，ｉG，ｉB＝１でない場合、すなわちＨＫ（ｎR，ｎG，ｎB）を読み出す処理が完了していないと判定した場合（ステップＳ３０５：Ｎ）、ステップＳ３０６へ移行する。一方、ＨＫ算出処理部１１は、ステップＳ３０５において、パラメータｉR，ｉG，ｉB＝１である場合、すなわちＨＫ（ｎR，ｎG，ｎB）を読み出す処理が完了していると判定した場合（ステップＳ３０５：Ｙ）、ステップＳ３０８へ移行する。
【0066】
ＨＫ算出処理部１１は、ステップＳ３０５（Ｎ）から移行して、パラメータｉR，ｉG，ｉBを順番にインクリメントする（ステップＳ３０６）。最初の処理では、パラメータ（ｉR，ｉG，ｉB）＝（０，０，０）が（０，０，１）となり、ステップＳ３０４～Ｓ３０７のループ処理毎に、（０，１，０）（０，１，１）・・・（１，１，１）となる。
【0067】
ＨＫ算出処理部１１は、整数値ｎR，ｎG，ｎBにパラメータｉR，ｉG，ｉBをそれぞれ加算し、整数値ｎR，ｎG，ｎBを更新する（ステップＳ３０７：ｎR＝ｎR＋ｉR，ｎG＝ｎG＋ｉG，ｎB＝ｎB＋ｉB）。そして、ＨＫ算出処理部１１は、ステップＳ３０４へ移行し、更新した整数値ｎR，ｎG，ｎBを用いて、テーブル１２からＨＫ（ｎR，ｎG，ｎB）を読み出す。
【0068】
ＨＫ算出処理部１１は、ステップＳ３０５（Ｙ）から移行して、テーブル１２から読み出したＨＫ（ｎR，ｎG，ｎB）であるＨＫの設定値を用いて内挿処理を行い、具体的なＨＫ値を求める（ステップＳ３０８）。
【0069】
ＨＫ算出処理部１１は、ＨＫ値から１０HK値を求め、１０HK値を乗算部１３に出力する（ステップＳ３０９）。
【0070】
図２に戻って、乗算部１３は、変換処理部１１３から輝度Ｙinを入力すると共に、ＨＫ算出処理部１１から１０HK値を入力し、１０HK値に輝度Ｙinを乗算して等価輝度（１０HK・Ｙin）を求める（ステップＳ２０４）。そして、乗算部１３は、等価輝度（１０HK・Ｙin）をＳＧ指数演算処理部１４に出力する。
【0071】
等価輝度（１０HK・Ｙin）は、前記式（８）のとおり、当該等価輝度（１０HK・Ｙin）を有する無彩色の映像信号の明るさの感覚と、輝度Ｙinを有する映像信号の明るさの感覚とが同じであるという意味において、等価である。
【0072】
これにより、当該信号処理装置１が入力したＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinの輝度Ｙinに対し、当該色のＨＫ値を用いて同じ明るさの無彩色の等価輝度（１０HK・Ｙin）が得られる。そして、後段のＳＧ指数演算処理部１４により、等価輝度（１０HK・Ｙin）に対し、システムガンマ値ＳＧを用いた指数演算が行われる。
【0073】
ＳＧ指数演算処理部１４は、乗算部１３から等価輝度（１０HK・Ｙin）を入力する。ＳＧ指数演算処理部１４は、予め設定されたシステムガンマ値ＳＧから１を減算して減算結果（ＳＧ－１）を求める。そして、ＳＧ指数演算処理部１４は、減算結果（ＳＧ－１）を等価輝度（１０HK・Ｙin）の指数としたシステムガンマの指数演算を行い、指数演算結果（１０HK・Ｙin）SG-1を求める（ステップＳ２０５）。ＳＧ指数演算処理部１４は、指数演算結果（１０HK・Ｙin）SG-1を乗算部１５，１６，１７にそれぞれ出力する。
【0074】
ここで、本発明の実施形態では、等価輝度（１０HK・Ｙin）に対し、システムガンマ値ＳＧを用いた指数演算が行われるが、図１２に示した従来の信号処理装置１０１では、輝度Ｙinに対し、システムガンマ値ＳＧを用いた指数演算が行われる。
【0075】
乗算部１５，１６，１７は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを入力すると共に、ＳＧ指数演算処理部１４から指数演算結果（１０HK・Ｙin）SG-1を入力する。そして、乗算部１５，１６，１７は、以下の式のとおり、指数演算結果（１０HK・Ｙin）SG-1にＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを乗算し（ステップＳ２０６）、ＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGをそれぞれ求めて出力する（ステップＳ２０７）。
〔数１１〕
ＲSG＝（１０HK・Ｙin）SG-1・Ｒin
ＧSG＝（１０HK・Ｙin）SG-1・Ｇin
ＢSG＝（１０HK・Ｙin）SG-1・Ｂin ・・・（１１）
〔数１１〕
ＲSG＝（１０HK・Ｙin）SG-1・Ｒin
ＧSG＝（１０HK・Ｙin）SG-1・Ｇin
ＢSG＝（１０HK・Ｙin）SG-1・Ｂin ・・・（１１）
【0076】
このように、信号処理装置１において、明るさのシステムガンマ処理によりＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGが算出される際に、等価輝度（１０HK・Ｙin）に対して、システムガンマ値ＳＧによる指数演算が行われる。
【0077】
この等価輝度（１０HK・Ｙin）は、前記式（８）に示したとおり、入力したＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinの輝度Ｙinを、当該色のＨＫ値を用いて同じ明るさの無彩色の輝度に補正した値であり、ＨＫ値を用いた明るさの感覚を表す値である。
【0078】
つまり、信号処理装置１が入力した第１のＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinによる色の明るさの感覚と、第２のＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinによる色の明るさの感覚との間の相対的な印象を第１の印象とし、明るさのシステムガンマ処理により得られる、第１のＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinに対応する第１のＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGによる色の明るさの感覚と、第２のＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinに対応する第２のＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGによる色の明るさの感覚との間の相対的な印象を第２の印象とする。そうすると、明るさのシステムガンマ処理前の第１の印象と、明るさのシステムガンマ処理後の第２の印象は同じとなる。
【0079】
図５（１）は、元画像を示す図であり、図５（２）は、実施例１における明るさのシステムガンマ処理後の画像を示す図である。図５（１）（２）において、ａ１，ａ３は赤色の花、ｂ１，ｂ３は黄色の花、ｃ１，ｃ３は白色の花を示す。図５（１）の元画像は、図１３（１）の元画像と同じであり、赤色の花ａ１の輝度Ｙは、黄色の花ｂ１の約１／３であり、両花ａ１，ｂ１の明るさは同じである。
【0080】
図５（２）の画像は、赤色の花ａ３の代表的な画素値が（230,1,19）となり、黄色の花ｂ３の代表的な画素値が（201,186,126）となる。赤色の花ａ３の輝度Ｙは0.175となり、黄色の花ｂ３の輝度Ｙは0.532となる。この場合の赤色の花ａ３の輝度Ｙは、黄色の花ｂ３の約１／３であり、両花ａ３，ｂ３の明るさは同じである。
【0081】
したがって、明るさのシステムガンマ処理前の図５（１）の画像において、赤色の花ａ１及び黄色の花ｂ１は同じ明るさに見え、明るさのシステムガンマ処理後の図５（２）の画像においても、赤色の花ａ３及び黄色の花ｂ３は同じ明るさに見える。
【0082】
尚、システムガンマ処理前において両花ａ１，ｂ１の明るさの感覚が異なる場合には、明るさのシステムガンマ処理後においても、同じ程度で明るさの感覚が異なることとなり、明るさの違いの程度はそのまま反映される。
【0083】
以上のように、実施例１の信号処理装置１によれば、変換処理部１１３は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，ＢinをＸＹＺ値に変換し、Ｙ値を輝度Ｙinとする。
【0084】
ＨＫ算出処理部１１は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，ＢinのそれぞれをＮ段階に分けたときの整数値ｎR，ｎG，ｎB及び小数値ΔR，ΔG，ΔBを求め、テーブル１２を用いて、整数値ｎR，ｎG，ｎBに基づいて複数のＨＫの設定値を求める。そして、ＨＫ算出処理部１１は、複数のＨＫの設定値に内挿処理を施し、具体的なＨＫ値を求め、１０HK値を求める。
【0085】
乗算部１３は、１０HK値に輝度Ｙinを乗算して等価輝度（１０HK・Ｙin）を求める。ＳＧ指数演算処理部１４は、減算結果（ＳＧ－１）を等価輝度（１０HK・Ｙin）の指数としたシステムガンマの指数演算を行い、指数演算結果（１０HK・Ｙin）SG-1を求める。
【0086】
乗算部１５，１６，１７は、指数演算結果（１０HK・Ｙin）SG-1にＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを乗算し、前記式（１１）に示したＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGをそれぞれ求める。
【0087】
このように、信号処理装置１における明るさのシステムガンマ処理により、等価輝度（１０HK・Ｙin）である明るさを基準として、ＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGが生成される。この等価輝度（１０HK・Ｙin）は、前記式（８）に示したとおり、入力したＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinの輝度Ｙinを、当該色のＨＫ値を用いて同じ明るさの無彩色の輝度に補正した値であり、ＨＫ値を用いた明るさの感覚を表す値である。
【0088】
これにより、明るさのシステムガンマ処理前における複数の色に対する相対的な明るさの感覚と、当該システムガンマ処理後における複数の色に対する相対的な明るさの感覚とが、同じとなる。
【0089】
したがって、映像信号にシステムガンマ処理を施す際に、色の違いに応じた明るさの変化を抑制することができる。このため、画像に対する印象の変化が少なくなり、結果として、高画質な表示を実現することができる。
【0090】
〔実施例１の第１適用例／表示装置に適用した例〕
次に、図１に示した実施例１の信号処理装置１の第１適用例について説明する。図６は、実施例１の信号処理装置１を表示装置に組み込んだ例を示す映像システムの概略図である。この映像システムは、被写体２０を撮影するカメラ２１、及び表示装置２２を備えて構成される。カメラ２１及び表示装置２２は、伝送路２３を介して接続される。
次に、図１に示した実施例１の信号処理装置１の第１適用例について説明する。図６は、実施例１の信号処理装置１を表示装置に組み込んだ例を示す映像システムの概略図である。この映像システムは、被写体２０を撮影するカメラ２１、及び表示装置２２を備えて構成される。カメラ２１及び表示装置２２は、伝送路２３を介して接続される。
【0091】
カメラ２１は撮像装置であり、光／電気変換部（ＯＥ部）３０を備えている。ＯＥは、光量の信号を電気信号に変換する関数を示している。光／電気変換部３０は、被写体２０を撮影することで得られるＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを入力し、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinの光量の信号をＲＧＢ値Ｒ’in，Ｇ’in，Ｂ’inの電気信号である映像信号に変換する。そして、光／電気変換部３０は、ＲＧＢ値Ｒ’in，Ｇ’in，Ｂ’inを、伝送路２３を介して表示装置２２に出力する。
【0092】
ここで、光量の信号をＥ（Ｒin，Ｇin，Ｂin）とし、変換後の映像信号をＥ’とすると、光／電気変換部３０による演算は、以下の式で表される。
〔数１２〕
ａ＝0.17883277，ｂ＝1-4・a，ｃ＝0.5-a・ln(4・a)である。
〔数１２〕
【0093】
表示装置２２は、電気／光変換部（ＯＥ-1部）３１及び信号処理装置１を備えている。ＯＥ-1は、電気信号を光量の信号に変換する関数を示している。電気／光変換部３１は、カメラ２１から伝送路２３を介してＲＧＢ値Ｒ’in，Ｇ’in，Ｂ’inを入力し、ＲＧＢ値Ｒ’in，Ｇ’in，Ｂ’inの映像信号をＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinの光量の信号に変換する。そして、電気／光変換部３１は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを信号処理装置１に出力する。
【0094】
ここで、電気／光変換部３１による演算は、以下の式で表される。
〔数１３〕
ａ，ｂ，ｃは、前記式（１２）に示したとおりである。
〔数１３〕
【0095】
信号処理装置１は、図１に示した信号処理装置１であり、電気／光変換部３１からＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを入力し、図１に示した構成にて図２に示した処理例のように、明るさのシステムガンマ処理を行う。そして、信号処理装置１は、明るさのシステムガンマ処理後のＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGをそれぞれ求めて出力する。
【0096】
以上のように、図１に示した実施例１の信号処理装置１を表示装置２２に組み込むことにより、明るさのシステムガンマ処理を表示装置２２において行うことができ、色の違いに応じた明るさの変化を抑制することができる。したがって、画像に対する印象の変化が少なくなり、結果として、高画質な表示を実現することができる。
【0097】
〔実施例１の第２適用例／カメラに適用した例〕
次に、図１に示した実施例１の信号処理装置１の第２適用例について説明する。図７は、実施例１の信号処理装置１をカメラに組み込んだ例を示す映像システムの概略図である。この映像システムは、被写体２０を撮影するカメラ２４、及び表示装置２５を備えて構成される。カメラ２４及び表示装置２５は、伝送路２３を介して接続される。
次に、図１に示した実施例１の信号処理装置１の第２適用例について説明する。図７は、実施例１の信号処理装置１をカメラに組み込んだ例を示す映像システムの概略図である。この映像システムは、被写体２０を撮影するカメラ２４、及び表示装置２５を備えて構成される。カメラ２４及び表示装置２５は、伝送路２３を介して接続される。
【0098】
カメラ２４は撮像装置であり、信号処理装置１及び光／電気変換部３０を備えている。信号処理装置１は、被写体２０を撮影することで得られるＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを入力し、図１に示した構成にて図２に示した処理例のように、明るさのシステムガンマ処理を行う。そして、信号処理装置１は、明るさのシステムガンマ処理後のＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGをそれぞれ求めて光／電気変換部３０に出力する。
【0099】
光／電気変換部３０は、信号処理装置１からＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGを入力し、図６に示した光／電気変換部３０と同様の処理を行い、ＲＧＢ値Ｒ’SG，Ｇ’SG，Ｂ’SGを、伝送路２３を介して表示装置２５に出力する。
【0100】
表示装置２５は、電気／光変換部３１を備えている。電気／光変換部３１は、カメラ２４から伝送路２３を介してＲＧＢ値Ｒ’SG，Ｇ’SG，Ｂ’SGを入力し、図６に示した電気／光変換部３１と同様の処理を行う。そして、電気／光変換部３１は、電気／光変換にて求めたＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGを、明るさのシステムガンマ処理後のＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGとして出力する。
【0101】
以上のように、図１に示した実施例１の信号処理装置１をカメラ２４に組み込むことにより、明るさのシステムガンマ処理をカメラ２４において行うことができ、色の違いに応じた明るさの変化を抑制することができる。したがって、画像に対する印象の変化が少なくなり、結果として、表示装置２５において高画質な表示を実現することができる。
【0102】
〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。前述のとおり、実施例２は、従来のシステムガンマ処理を行う信号処理装置１０１を備えた表示装置をそのまま用いることを前提に、従来のシステムガンマ処理と新たなシステムガンマ処理とを組み合わせることで、全体として、実施例１と同様の明るさのシステムガンマ処理を行う例である。
次に、実施例２について説明する。前述のとおり、実施例２は、従来のシステムガンマ処理を行う信号処理装置１０１を備えた表示装置をそのまま用いることを前提に、従来のシステムガンマ処理と新たなシステムガンマ処理とを組み合わせることで、全体として、実施例１と同様の明るさのシステムガンマ処理を行う例である。
【0103】
図８は、実施例２の信号処理装置の構成例を示すブロック図であり、図９は、実施例２の信号処理装置の処理例を示すフローチャートである。この信号処理装置２は、ＨＫ算出処理部１１、テーブル１２、ＳＧ指数演算処理部１８及び乗算部１５，１６，１７を備えている。
【0104】
信号処理装置２を備えたカメラ、及び表示装置からなる映像システムにおいて、表示装置が従来の輝度Ｙのシステムガンマ処理を行うことを前提に、全体として明るさのシステムガンマ処理を行うように、信号処理装置２は、所定のシステムガンマ処理を行う。
【0105】
信号処理装置２がＨＤＲ映像信号のＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを入力する（ステップＳ９０１）。ＨＫ算出処理部１１は、図１のＨＫ算出処理部１１及び図２のステップＳ２０３の処理と同様に、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinに基づいてＨＫ値を算出する（ステップＳ９０２）。ＨＫ算出処理部１１は、ＨＫ値から１０HK値を求め、１０HK値をＳＧ指数演算処理部１８に出力する。
【0106】
ＳＧ指数演算処理部１８は、ＨＫ算出処理部１１から１０HK値を入力する。ＳＧ指数演算処理部１８は、予め設定されたシステムガンマ値ＳＧから１を減算して減算結果（ＳＧ－１）を求め、減算結果（ＳＧ－１）をシステムガンマ値ＳＧで除算し、除算結果（ＳＧ－１）／ＳＧを求める。
【0107】
ＳＧ指数演算処理部１８は、除算結果（ＳＧ－１）／ＳＧを輝度１０HKの指数とした指数演算を行い、指数演算結果１０HK・(SG-1)/SGを求める（ステップＳ９０３）。ＳＧ指数演算処理部１８は、指数演算結果１０HK・(SG-1)/SGを乗算部１５，１６，１７にそれぞれ出力する。
【0108】
乗算部１５，１６，１７は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを入力すると共に、ＳＧ指数演算処理部１８から指数演算結果１０HK・(SG-1)/SGを入力する。そして、乗算部１５，１６，１７は、以下の式のとおり、指数演算結果１０HK・(SG-1)/SGにＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを乗算し（ステップＳ９０４）、ＲＧＢ値Ｒm，Ｇm，Ｂmをそれぞれ求めて出力する（ステップＳ９０５）。
〔数１４〕
〔数１４〕
【0109】
以上のように、実施例２の信号処理装置２によれば、ＨＫ算出処理部１１は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，ＢinのそれぞれをＮ段階に分けたときの整数値ｎR，ｎG，ｎB及び小数値ΔR，ΔG，ΔBを求め、テーブル１２を用いて、整数値ｎR，ｎG，ｎBに基づいて複数のＨＫの設定値を求める。そして、ＨＫ算出処理部１１は、複数のＨＫの設定値に内挿処理を施し、具体的なＨＫ値を求め、１０HK値を求める。
【0110】
ＳＧ指数演算処理部１８は、除算結果（ＨＫ・（ＳＧ－１）／ＳＧ）を輝度１０HKの指数とした指数演算を行い、指数演算結果１０HK・(SG-1)/SGを求める。
【0111】
乗算部１５，１６，１７は、指数演算結果１０HK・(SG-1)/SGにＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを乗算し、前記式（１４）に示したＲＧＢ値Ｒm，Ｇm，Ｂmをそれぞれ求める。
【0112】
【0113】
したがって、映像信号にシステムガンマ処理を施す際に、色の違いに応じた明るさの変化を抑制することができる。このため、画像に対する印象の変化が少なくなり、結果として、高画質な表示を実現することができる。
【0114】
また、従来のシステムガンマ処理を行う信号処理装置１０１を備えた表示装置２７をそのまま用いることができるから、表示装置２７の回路等を変更する手間を省くことができる。
【0115】
〔実施例２の適用例／カメラに適用した例〕
次に、図８に示した実施例２の信号処理装置２の適用例について説明する。図１０は、実施例２の信号処理装置２をカメラに組み込んだ例を示す映像システムの概略図である。この映像システムは、被写体２０を撮影するカメラ２６、及び表示装置２７を備えて構成される。カメラ２６及び表示装置２７は、伝送路２３を介して接続される。
次に、図８に示した実施例２の信号処理装置２の適用例について説明する。図１０は、実施例２の信号処理装置２をカメラに組み込んだ例を示す映像システムの概略図である。この映像システムは、被写体２０を撮影するカメラ２６、及び表示装置２７を備えて構成される。カメラ２６及び表示装置２７は、伝送路２３を介して接続される。
【0116】
カメラ２６は撮像装置であり、信号処理装置２及び光／電気変換部３０を備えている。信号処理装置２は、被写体２０を撮影することで得られるＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，Ｂinを入力する。そして、信号処理装置２は、図８に示した構成にて図９に示した処理例のとおり、映像システム全体で明るさのシステムガンマ処理が行われるように、システムガンマ処理を行う。信号処理装置２は、システムガンマ処理後のＲＧＢ値Ｒm，Ｇm，Ｂmをそれぞれ求めて光／電気変換部３０に出力する。
【0117】
光／電気変換部３０は、信号処理装置２からＲＧＢ値Ｒm，Ｇm，Ｂmを入力し、図６に示した光／電気変換部３０と同様の処理を行い、ＲＧＢ値Ｒ’ m，Ｇ’ m，Ｂ’ mを、伝送路２３を介して表示装置２７に出力する。
【0118】
表示装置２７は、電気／光変換部３１、及び図１２に示した従来の信号処理装置１０１を備えている。電気／光変換部３１は、カメラ２６から伝送路２３を介してＲＧＢ値Ｒ’ m，Ｇ’ m，Ｂ’ mを入力し、図６に示した電気／光変換部３１と同様の処理を行う。そして、電気／光変換部３１は、電気／光変換にて求めたＲＧＢ値Ｒm，Ｇm，Ｂmを、信号処理装置２によるシステムガンマ処理後のＲＧＢ値Ｒm，Ｇm，Ｂmとして信号処理装置１０１に出力する。
【0119】
信号処理装置１０１は、電気／光変換部３１からＲＧＢ値Ｒm，Ｇm，Ｂmを入力し、図１２に示した信号処理装置１０１と同様の処理を行い、以下の式のとおり、ＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGを求める。
〔数１５〕
ＲSG＝（Ｙm）SG-1・Ｒm
ＧSG＝（Ｙm）SG-1・Ｇm
ＢSG＝（Ｙm）SG-1・Ｂm ・・・（１５）
〔数１５〕
ＲSG＝（Ｙm）SG-1・Ｒm
ＧSG＝（Ｙm）SG-1・Ｇm
ＢSG＝（Ｙm）SG-1・Ｂm ・・・（１５）
【0120】
信号処理装置１０１は、ＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGを、明るさのシステムガンマ処理後のＲＧＢ値ＲSG，ＧSG，ＢSGとして出力する。
【0121】
ここで、信号処理装置２によるシステムガンマ処理を示す前記式（１４）と、信号処理装置１０１による従来の輝度Ｙのシステムガンマ処理を示す前記式（１５）とを組み合わせると、明るさのシステムガンマ処理を示す前記式（１１）となることを説明する。
【0122】
前記式（１４）から、輝度Ｙm及び輝度Ｙinの関係は、以下のとおりとなる。
〔数１６〕
〔数１６〕
【0123】
前記式（１５）の右辺の輝度Ｙmに前記式（１６）を代入し、前記式（１５）の右辺のＲＧＢ値Ｒm，Ｇm，Ｂmに前記式（１４）を代入することにより、前記式（１１）を得ることができる。
【0124】
以上のように、従来の信号処理装置１０１を備えた表示装置２７を含む映像システムにおいて、図８に示した実施例２の信号処理装置２をカメラ２６に組み込むことにより、信号処理装置１０１による従来のシステムガンマ処理と、信号処理装置２によるシステムガンマ処理とを組み合わせることができる。その結果、明るさのシステムガンマ処理を、映像システム全体において行うことができ、色の違いに応じた明るさの変化を抑制することができる。
【0125】
したがって、画像に対する印象の変化が少なくなり、結果として、表示装置２７において高画質な表示を実現することができる。また、表示装置２７をそのまま用いることができるから、表示装置２７の回路等を変更する手間を省くことができる。
【0126】
以上、実施例１，２を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例１，２に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば前記実施例１では、ＨＫ算出処理部１１は、ＲＧＢ値Ｒin，Ｇin，ＢinからＨＫ値を求める際に、テーブル１２及び内挿処理により、前記式（１０）にてＨＫ値を求めるようにした。本発明は、ＨＫの算出処理を限定するものではなく、前述の非特許文献４，５等に記載された他の処理を用いるようにしてもよい。
【0127】
尚、本発明の実施例１による信号処理装置１及び実施例２による信号処理装置２のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。信号処理装置１，２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。
【0128】
信号処理装置１に備えた変換処理部１１３、ＨＫ算出処理部１１、テーブル１２、乗算部１３、ＳＧ指数演算処理部１４及び乗算部１５，１６，１７の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、信号処理装置２に備えたＨＫ算出処理部１１、テーブル１２、ＳＧ指数演算処理部１８及び乗算部１５，１６，１７の各機能も、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。
【0129】
これらのプログラムは、前記記憶媒体に格納されており、ＣＰＵに読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもでき、ネットワークを介して送受信することもできる。
【符号の説明】
【0130】
１，２，１００，１０１ 信号処理装置
１１ ＨＫ（ヘルムホルツ－コールラウシュ）算出処理部
１２ テーブル
１３，１５，１６，１７，１１５，１１６，１１７ 乗算部
１４，１８，１１４ ＳＧ（システムガンマ）指数演算処理部
２０ 被写体
２１，２４，２６ カメラ
２２，２５，２７ 表示装置
２３ 伝送路
３０ 光／電気変換部（ＯＥ部）
３１ 電気／光変換部（ＯＥ-1部）
１１０，１１１，１１２ システムガンマ処理部
１１３ 変換処理部
１１ ＨＫ（ヘルムホルツ－コールラウシュ）算出処理部
１２ テーブル
１３，１５，１６，１７，１１５，１１６，１１７ 乗算部
１４，１８，１１４ ＳＧ（システムガンマ）指数演算処理部
２０ 被写体
２１，２４，２６ カメラ
２２，２５，２７ 表示装置
２３ 伝送路
３０ 光／電気変換部（ＯＥ部）
３１ 電気／光変換部（ＯＥ-1部）
１１０，１１１，１１２ システムガンマ処理部
１１３ 変換処理部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】