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CN106105177B - 变换方法及变换装置 - Google Patents

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CN106105177B
CN106105177B CN201580014008.6A CN201580014008A CN106105177B CN 106105177 B CN106105177 B CN 106105177B CN 201580014008 A CN201580014008 A CN 201580014008A CN 106105177 B CN106105177 B CN 106105177B
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Abstract

一种对在显示装置显示的影像的亮度进行变换的变换方法，影像的亮度由第1亮度范围的亮度值构成，取得表示通过对影像的亮度值进行量化而得到的代码值的第1亮度信号，将所取得的第1亮度信号表示的代码值变换为与第2亮度范围对应的第2亮度值，该第2亮度范围是根据显示装置的亮度范围决定的范围，该第2亮度范围的最大值比第1亮度范围的最大值小、且大于100nit。由此，提供能够实现进一步改善的变换方法。

Description

变换方法及变换装置
技术领域
本发明涉及有关影像的亮度的变换方法及变换装置。
背景技术
以往，曾公开了用于改善能够显示的亮度电平的图像信号处理装置(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－167418号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的一个方式的变换方法对在显示装置显示的影像的亮度进行变换，所述影像的亮度由第1亮度范围的亮度值构成，取得表示通过对所述影像的亮度值进行量化而得到的代码值的第1亮度信号，将所取得的所述第1亮度信号表示的代码值变换为与第2亮度范围对应的第2亮度值，该第2亮度范围是根据所述显示装置的亮度范围决定的范围，该第2亮度范围的最大值比所述第1亮度范围的最大值小、且大于100nit。
附图说明
图1是用于说明影像技术的发展的图。
图2是用于说明在对内容引入新的影像表现时的影像制作、分发方式及显示装置的关系的图。
图3是用于说明HDR引入时的母版、分发方式及显示装置的关系的图。
图4A是用于说明SDRTV内的SDR显示处理的图。
图4B是用于说明峰值亮度为300nit的SDRTV内的SDR显示处理的图。
图5是用于说明从HDR向SDR的变换的图。
图6A是用于说明在HDR盘中仅存储与HDR对应的HDR信号的情况一的图。
图6B是用于说明在HDR盘中存储与HDR对应的HDR信号以及与SDR对应的SDR信号的情况二的图。
图7是用于说明从HDR向近似HDR的变换处理的图。
图8A是表示与HDR及SDR分别对应的EOTF(Electro-Optical Transfer Function：电光传递函数)的例子的图。
图8B是表示与HDR及SDR分别对应的逆EOTF的例子的图。
图9是在内容中存储的亮度信号的代码值的决定方法、以及在再现时从代码值复原亮度值的流程的说明图。
图10A是表示在HDRTV中对HDR信号进行变换并进行HDR显示的显示处理的一例的图。
图10B是使用HDR适用的再现装置和SDRTV进行HDR显示的显示处理的一例的图。
图10C是表示在通过标准接口相互连接的HDR适用的再现装置和SDRTV进行HDR显示的显示处理的一例的图。
图11是表示实施方式的变换装置和显示装置的结构的框图。
图12是表示通过实施方式的变换装置和显示装置进行的变换方法及显示方法的流程图。
图13A是用于说明第1亮度变换的图。
图13B是用于说明第1亮度变换的另一例的图。
图14是用于说明第2亮度变换的图。
图15是表示显示设定的详细的处理的流程图。
图16是用于说明第3亮度变换的图。
图17是用于说明从HDR向近似HDR的变换处理的图。
图18是用于说明双盘的再现动作的图。
图19是表示双盘的再现动作的流程图。
具体实施方式
(作为本发明的基础的认识)
关于在“背景技术”部分中记载的图像信号处理装置，本发明人发现产生以下的问题。
在专利文献1所公开的图像信号处理装置中，根据由构成被摄体的像素计算出的线性RGB值，对每个像素计算线性亮度，根据线性RGB值和线性亮度，计算每个像素的校正线性亮度以及将包含该像素的多个像素合成得到的合成像素的校正线性RGB值，对校正线性亮度及校正线性RGB值分别进行伽玛校正，并计算显示用亮度及显示用RGB值。这样，通过在图像信号处理装置中根据校正线性RGB值校正线性亮度，实现能够显示的灰度数的增加。
但是，在专利文献1所公开的图像信号处理装置等的亮度校正(变换)中，没有考虑将亮度从第3亮度范围校正(变换)为缩小了亮度范围的第2亮度范围时的亮度的变换方法。
在以上研究的基础上，本发明人研究了下述的改进对策，以便解决上述问题。
本发明的一个方式的变换方法对在显示装置显示的影像的亮度进行变换，所述影像的亮度由第1亮度范围的亮度值构成，取得表示通过对所述影像的亮度值进行量化而得到的代码值的第1亮度信号，将所取得的所述第1亮度信号表示的代码值变换为与第2亮度范围对应的第2亮度值，该第2亮度范围是根据所述显示装置的亮度范围决定的范围，该第2亮度范围的最大值比所述第1亮度范围的最大值小、且大于100nit。
根据该方式，能够适当地将亮度从第1亮度范围变换为缩小了亮度范围的第2亮度范围。
并且，例如也可以是，在向所述第2亮度值的变换中进行如下的第1亮度变换：使用将所述第1亮度范围中的亮度值和多个第1代码值关联起来的EOTF(Electro-OpticalTransfer Function：电光传递函数)，对所取得的所述第1亮度信号表示的所述第1代码值，决定在所述EOTF中与该第1代码值相关联的第1亮度值，对所决定的所述第1亮度值，决定与该第1亮度值预先相关联的、与所述第2亮度范围对应的第2亮度值，将与所述第1亮度范围对应的所述第1亮度值变换为与所述第2亮度范围对应的所述第2亮度值。
并且，例如也可以是，所述第2亮度范围的最大值是所述显示装置的亮度的最大值，在所述第1亮度变换中，在所述第1亮度值是针对构成所述影像的多个图像的亮度值中的最大值即第1最大亮度值的情况下，将所述显示装置的亮度的最大值即第2最大亮度值决定为所述第2亮度值。
并且，例如也可以是，在所述第1亮度变换中，在所述第1亮度值是针对构成所述影像的多个图像的亮度值的平均即平均亮度值以下的情况下，不变换该第1亮度值，将该第1亮度值决定为所述第2亮度值，在该第1亮度值为所述第1最大亮度值以上的情况下，将所述第2最大亮度值决定为所述第2亮度值。
并且，例如也可以是，在所述第1亮度变换中，在所述第1亮度值处于所述平均亮度值和所述第1最大亮度值之间的情况下，使用自然对数决定与该第1亮度值对应的所述第2亮度值。
并且，例如也可以是，进一步，取得亮度信息作为所述影像的元信息，该亮度信息包括所述第1最大亮度值、以及针对构成所述影像的多个图像的亮度值的平均即平均亮度值中的至少一方。
并且，例如也可以是，进一步，从记录介质取得所述第1亮度信号，经由网络取得亮度信息，该亮度信息包括所述第1最大亮度值、以及针对构成所述影像的多个图像的亮度值的平均即平均亮度值中的至少一方。
并且，例如也可以是，进一步，取得与所述影像的多个场景分别对应的亮度信息，即对于该每个场景取得亮度信息，该亮度信息包括针对构成该场景的多个图像的亮度值中的最大值即所述第1最大亮度值、和针对构成该场景的多个图像的亮度值的平均即平均亮度值中的至少一方，在所述第1亮度变换中，对于所述多个场景中的各个场景，根据与该场景对应的所述亮度信息决定所述第2亮度值。
并且，例如也可以是，进一步，进行第2亮度变换，即，对于所决定的所述第2亮度值，决定与该第2亮度值预先相关联的、与以100nit为最大值的第3亮度范围对应的第3亮度值，将与所述第2亮度范围对应的所述第2亮度值变换为与所述第3亮度范围对应的所述第3亮度值，对于所决定的所述第3亮度值，使用将所述第3亮度范围中的亮度值和多个第3代码值关联起来的逆EOTF，对所述第3亮度值进行量化，决定通过量化得到的第3代码值，将与所述第3亮度范围对应的所述第3亮度值变换为表示所述第3代码值的第3亮度信号，将所述第3亮度信号向所述显示装置输出。
并且，例如也可以是，在所述第2亮度变换中，对于所决定的所述第2亮度值，使用与表示所述显示装置的显示特性的信息即显示器特性信息对应的亮度关联信息，将与该第2亮度值相关联的亮度值决定为所述第3亮度值，根据所述显示器特性信息切换亮度变换处理。
并且，例如也可以是，所述显示器特性信息是所述显示装置的显示模式，在所述第2亮度变换中，在所述显示模式是通常模式的情况下，将所述第3亮度值亮度变换为与所述第2亮度值成正比例的正比例值，在所述显示模式是使高亮度像素比所述通常模式亮、而使低亮度像素比所述通常模式暗的动态模式的情况下，将所述低亮度像素的所述第3亮度值亮度变换为比与所述第2亮度值成正比例的正比例值高的值，将所述高亮度像素的所述第3亮度值亮度变换为比与所述第2亮度值成正比例的正比例值低的值。
并且，例如也可以是，在所述第1亮度变换中，使用表示所述显示装置的显示特性的信息即显示器特性信息决定所述第2最大亮度值。
并且，例如也可以是，进一步，从所述显示装置取得所述显示器特性信息。
并且，例如也可以是，所述显示器特性信息的取得是在即将向所述第2亮度值变换之前进行。
并且，例如也可以是，所述显示器特性信息的取得是在最开始与所述显示装置连接的时刻进行。
另外，这些概括性的或具体的方式也可由装置、集成电路、计算机程序或计算机可读取的CD-ROM等记录介质实现，也可通过装置、集成电路、计算机程序或者记录介质的任意组合来实现。
下面，参照附图具体说明本发明的一个方式的显示方法及显示装置。
另外，下面说明的实施方式均用于示出本发明的一个具体示例。在下面的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素的配置位置及连接方式、步骤、步骤的顺序等仅是一例，其主旨不是限定本发明。并且，关于下面的实施方式的构成要素中、没有在表示最上位概念的独立权利要求中记载的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。
(实施方式)
本发明涉及图像变换/再现方法、装置，用于在与最大亮度值为100nit的亮度范围的通常亮度信号即SDR(Standard Dynamic Range：标准动态范围)信号对应的TV、投影仪、平板、智能电话等的显示器装置中，显示亮度范围较高的高亮度信号即HDR(High DynamicRange：高动态范围)信号。
[1-1.背景]
首先，关于影像技术的变迁，使用图1进行说明。图1是用于说明影像技术的发展的图。
在此之前，关于影像的高画质化主要着眼于显示像素数的扩大，从标清(StandardDefinition：SD)的720×480像素的影像到高清(High Definition：HD)的1920×1080像素的所谓2K影像得到普及。
近年来，以影像的进一步的高画质化为目标，开始引入了超高清(Ultra HighDefinition：UHD)的3840像素×1920像素、或者4K的4096×1920像素的所谓4K影像。
并且，也在研究通过引入4K进行影像的高析像度化，并且进行动态范围扩展和色域的扩大或者帧频的追加、提高等，由此使影像高画质化。
其中，关于动态范围，作为维持以往影像中的暗部灰度，并且为了以更接近现实的明亮度表现在现行的TV信号中不能表现的镜面反射光等明亮的光而应对扩大了最大亮度值的亮度范围的方式，HDR(High Dynamic Range：高动态范围)受到关注。具体而言，以前的TV信号所对应的亮度范围的方式被称为SDR(Standard Dynamic Range：标准动态范围)，最大亮度值是100nit，而在HDR中假定将最大亮度值扩大至1000nit以上。关于HDR，SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers：美国电影与电视工程师学会)和ITU-R(International Telecommunications Union Radio Communications Sector：国际电信联盟无线通信委员会)等正在推进标准化。
作为HDR的具体的应用对象，假定与HD和UHD一样在广播和盒装媒介(Blu-ray(注册商标，以下相同)Disc等)、因特网分发等中使用。
另外，以下在与HDR对应的影像中，该影像的亮度由HDR的亮度范围的亮度值构成，将通过对该影像的亮度值进行量化而得到的亮度信号称为HDR信号。在与SDR对应的影像中，该影像的亮度由SDR的亮度范围的亮度值构成，将通过对该影像的亮度值进行量化而得到的亮度信号称为SDR信号。
[1-2.母版生成、分发方式及显示装置的关系]
图2是用于说明在对内容引入新的影像表现时的影像制作、分发方式、及显示装置的关系的图。
在为了影像的高画质化而引入新的影像表现(像素数的增加等)的情况下，如图2所示，(1)需要变更适合影像制作侧的家庭娱乐系统的母版。与其对应，(2)广播、通信、盒装媒介等的分发方式也需要更新，(3)显示该影像的TV、投影仪等的显示装置也需要更新。
[1-3. HDR引入时的母版、分发方式及显示装置的关系]
用户为了在家庭中欣赏与新的影像表现对应的内容(例如高亮度影像内容(HDR内容))，需要重新引入HDR适用分发方式及HDR适用显示装置双方。即，为了在家庭中欣赏与新的影像表现对应的内容，用户需要准备与新的影像表现对应的分发方式及显示装置。这些在引入诸如从SD的影像变为HD的影像、从HD的影像变为3D的影像、从HD的影像变为UHD(4K)的影像时的新的影像表现的情况下，也无法避免。
因此，需要换购高价且尺寸及重量等方面不易置换的TV。向新的影像表现的变更依赖于具有新功能的显示装置(例如TV)的普及。在媒介方面内容方面都无法在最初就进行较大的投资，因而新的影像表现的普及往往推迟。
因此，如图3所示，为了对HDR也能完全地体现HDR本来的影像，预测需要换购适用于与HDR对应的影像的显示(以下称为“HDR显示”)的TV(以下称为“HDRTV”)。
[1-4. SDRTV]
仅适用于与SDR对应的影像的显示(以下称为“SDR显示”)的TV(以下称为“SDRTV”)通常被输入截止到亮度值为100nit的输入信号。因此，SDRTV只要其显示能力是100nit，就足以表现输入信号的亮度值。但是，SDRTV实际上具有按照视听环境(较暗房间：影院模式，较亮房间：动态模式等)再现最佳的亮度值的影像的功能，具备能够再现200nit以上的影像表现的能力的SDRTV比较多。即，这样的SDRTV通过选择与视听环境对应的显示模式，能够显示直至显示能力的最大亮度(例如300nit)的影像。
但是，在输入SDRTV的SDR方式的输入信号中，输入信号的亮度上限被决定为100nit，因而只要是使用如以往那样SDR方式的输入接口，就难以将SDRTV具备的超过100nit的高亮度的影像再现能力用于HDR信号的再现用(参照图4A和图4B)。
[1-5. HDR→SDR变换]
假定通过HDR适用的再现装置(例如通信STB(Set Top Box：机顶盒)、Blu-ray设备、IPTV再现设备)从SDRTV输出了、利用经由HDR适用的广播、通信网络的动态图像分发、或者HDR适用的盒装媒介(例如HDR适用的Blu-ray Disc)等的分发方式而分发的高亮度影像内容(以下也称为“HDR内容”或者“HDR影像”)。当在SDRTV中再现HDR内容的情况下，实现将与HDR对应的HDR信号变换为以100nit为最大值的SDR亮度范围的SDR信号的[HDR→SDR变换]，以便能够在SDRTV中正确地显示影像。由此，SDRTV能够使用被变换后的SDR信号进行通过从HDR影像变换得到的SDR影像的显示(参照图5)。
但是，在这种情况下，用户尽管购买了HDR适用的内容(例如Blu-ray盘、HDR、IPTV内容)和HDR适用的再现装置(例如Blu-ray设备、HDR适用的IPTV再现设备)，但在SDRTV中也只能通过SDR的影像表现(SDR表现)来欣赏影像。即，即使是准备了HDR内容和适用于HDR的再现设备，在没有适用于HDR的显示装置(例如HDRTV)、而只有SDRTV的情况下，也不能通过HDR的影像表现(HDR表现)视听影像。
因此，用户如果不能准备HDRTV，即使是购买了HDR内容和传输媒介(再现装置)，也不能了解HDR的价值(即，HDR是高画质因而相对于SDR具有优越性)。这样，用户如果没有HDRTV就不能明白HDR的价值，因而可以说HDR内容和HDR适用分发方式的普及是根据HDRTV的普及速度决定的。
[1-6.实现HDR→SDR变换的两种方式]
在使用Blu-ray盘(BD)向TV发送HDR信号的情况下，假定如下述的图6A及图6B所示的两种情况。图6A是用于说明在HDR适用的BD中仅存储与HDR对应的HDR信号的情况一的图。图6B是用于说明在HDR适用的BD中存储与HDR对应的HDR信号以及与SDR对应的SDR信号的情况二的图。
如图6A所示，在情况一中，在使HDRTV显示通过Blu-ray设备再现BD得到的影像的情况下，无论是再现HDR适用的BD(以下称为“HDRBD”)时还是再现SDR适用的BD(以下称为“SDRBD”)时，Blu-ray设备都不需要对存储于BD中的亮度信号进行变换，而是直接输出给HDRTV。并且，HDRTV对HDR信号和SDR信号都能够进行显示处理，因而进行与所输入的亮度信号对应的显示处理，并显示HDR影像或者SDR影像。
另一方面，在情况一中，在使SDRTV显示通过Blu-ray设备再现BD得到的影像的情况下，在再现HDRBD时，Blu-ray设备进行从HDR信号向SDR信号变换的变换处理，将通过变换处理得到的SDR信号输出给SDRTV。并且，在再现SDRBD时，Blu-ray设备不需对存储于BD中的SDR信号进行变换，而是直接输出给SDRTV。由此，SDRTV显示SDR影像。
并且，如图6B所示，在情况二中，在使HDRTV显示通过Blu-ray设备再现BD得到的影像的情况下，与情况一相同。
另一方面，在情况二中，在使SDRTV显示通过Blu-ray设备再现BD得到的影像的情况下，在再现HDRBD时和再现SDRBD时，Blu-ray设备都不需要对存储于BD中的SDR信号进行变换，而是直接输出给SDRTV。
在情况一和情况二中，都是即使购买了HDRBD和HDR适用的Blu-ray设备，如果没有HDRTV，也只能欣赏SDR影像。因此，用户为了观看HDR影像需要HDRTV，可以预测到HDR适用的Blu-ray设备或者HDRBD的普及需要时间。
[1-7. HDR→近似HDR变换]
根据以上的情况，可以说为了促进HDR的普及，不等待HDRTV的普及即能够推进HDR内容和分发方式的发展很重要。为此，如果能够在已有的SDRTV中将HDR信号不作为SDR影像、而是作为HDR影像或者比SDR影像更接近HDR影像的近似HDR影像进行视听，用户即使不购买HDRTV，也能够视听与SDR影像明显不同的、接近HDR影像的更高画质的影像。即，用户如果能够在SDRTV中视听近似HDR影像，则不需准备HDRTV，仅准备HDR内容和HDR分发设备即可视听比SDR影像更高画质的影像。总之，使能够在SDRTV中视听近似HDR影像，将有可能成为用户购买HDR内容和HDR分发设备的动机(参照图7)。
为了实现在SDRTV显示近似HDR影像，需要实现如下的[HDR→近似HDR变换处理]：在以HDR分发方式连接了SDRTV的结构中，在再现HDR内容时，取代将HDR信号变换为SDR影像信号，而是使用以SDRTV的100nit为最大值的影像信号的输入，生成用于使SDRTV具备的显示能力的最大亮度例如200nit以上的影像显示的近似HDR信号，将所生成的近似HDR信号发送给SDRTV，以便能够在SDRTV中正确显示HDR内容的影像。
[1-8.关于EOTF]
在此，使用图8A和图8B对EOTF进行说明。
图8A是表示与HDR及SDR分别对应的EOTF(Electro-Optical Transfer Function：电光传递函数)的例子的图。
EOTF通常被称为伽玛曲线，表示代码值和亮度值的对应关系，用于将代码值变换为亮度值。即，EOTF是表示多个代码值和亮度值的对应关系的关系信息。
并且，图8B是表示与HDR及SDR分别对应的逆EOTF的例子的图。
逆EOTF表示亮度值和代码值的对应关系，与EOTF相反，是将亮度值进行量化而变换为代码值的信息。即，逆EOTF是表示亮度值和多个代码值的对应关系的关系信息。例如，在用10比特的灰度的代码值表现与HDR对应的影像的亮度值的情况下，截止到10,000nit的HDR的亮度范围中的亮度值被量化，被映射成0～1023这1024个整数值。即，通过根据逆EOTF进行量化，将截止到10,000nit的亮度范围中的亮度值(与HDR对应的影像的亮度值)变换为10比特的代码值的HDR信号。在与HDR对应的EOTF(以下称为“HDR的EOTF”)或者与HDR对应的逆EOTF(以下称为“HDR的逆EOTF”)中，能够表现比与SDR对应的EOTF(以下称为“SDR的EOTF”)或者与SDR对应的逆EOTF(以下称为“SDR的逆EOTF”)高的亮度值，例如在图8(A)及图8(B)中，亮度的最大值(峰值亮度)是10,000nit。即，HDR的亮度范围包括SDR的亮度范围整体，HDR的峰值亮度大于SDR的峰值亮度。HDR的亮度范围是将最大值从SDR的亮度范围的最大值即100nit扩大至10,000nit的亮度范围。
例如，关于HDR的EOTF和HDR的逆EOTF，作为一例可以举出由美国电影与电视工程师学会(SMPTE)标准化的SMPTE 2084。
[1-9. EOTF的使用方法]
图9是存储在内容中的亮度信号的代码值的决定方法、以及在再现时从代码值复原亮度值的流程的说明图。
在本例中表示亮度的亮度信号是与HDR对应的HDR信号。分级后的图像通过HDR的逆EOTF被量化，并决定与该图像的亮度值对应的代码值。根据该代码值进行图像编码等，并生成视频的流。在再现时，根据HDR的EOTF对流的解码结果进行逆量化，由此被变换为线性的信号，每个像素的亮度值被复原。以下，将使用了HDR的逆EOTF的量化称为“逆HDR的EOTF变换”。将使用了HDR的EOTF的逆量化称为“HDR的EOTF变换”。同样地，将使用了SDR的逆EOTF的量化称为“逆SDR的EOTF变换”。将使用了SDR的EOTF的逆量化称为“SDR的EOTF变换”。
[1-10.近似HDR的必要性]
下面，对于近似HDR的必要性，使用图10A～图10C进行说明。
图10A是表示在HDRTV中变换HDR信号并进行HDR显示的显示处理的一例的图。
如图10A所示，在显示HDR影像的情况下，有时即使显示装置是HDRTV，也不能直接显示HDR的亮度范围的最大值(峰值亮度(HPL(HDR Peak Luminance)：例如1500nit))。在这种情况下进行亮度变换，以便使进行使用了HDR的EOTF的逆量化后的线性的信号与该显示装置的亮度范围的最大值(峰值亮度(DPL(Display Peak Luminance)：例如750nit))一致。并且，将通过进行亮度变换而得到的影像信号输入显示装置，由此能够显示与该显示装置的临界即最大值的亮度范围一致的HDR影像。
图10B是表示使用HDR适用的再现装置和SDRTV进行HDR显示的显示处理的一例的图。
如图10B所示，在显示HDR影像的情况下，如果显示装置是SDRTV，利用要显示的SDRTV的亮度范围的最大值(峰值亮度(DPL：例如300nit))超过100nit的情况，在图10B的HDR适用的再现装置(Blu-ray设备)内的“HDR→近似HDR变换处理”中，进行在HDRTV内进行的“HDR的EOTF变换”和使用了SDRTV的亮度范围的最大值即DPL(例如300nit)的“亮度变换”，如果将通过进行“亮度变换”得到的信号直接输入SDRTV的“显示装置”，即使是使用SDRTV时也能够实现与HDRTV相同的效果。
但是，在SDRTV中不存在用于从外部直接输入这种信号的单元，因而不能实现。
图10C是表示使用通过标准接口相互连接的HDR适用的再现装置和SDRTV进行HDR显示的显示处理的一例的图。
如图10C所示，通常需要使用SDRTV具备的输入接口(HDMI(注册商标)等)将诸如能够得到图10B的效果的信号输入SDRTV。在SDRTV中，通过输入接口输入的信号顺序地经过“SDR的EOTF变换”、“每个模式的亮度变换”和“显示装置”，显示与该显示装置的最大值的亮度范围一致的影像。因此，在HDR适用的Blu-ray设备中生成诸如能够抵消在SDRTV中于输入接口紧后面通过的、“SDR的EOTF变换”和“每个模式的亮度变换”的信号(近似HDR信号)。即，在HDR适用的Blu-ray设备中，在“HDR的EOTF变换”和使用了SDRTV的峰值亮度(DPL)的“亮度变换”的紧后面，进行“每个模式的逆亮度变换”和“逆SDR的EOTF变换”，由此近似实现与将刚刚“亮度变换”后的信号输入“显示装置”时(图10C的虚线箭头)相同的效果。
[1-11.变换装置及显示装置]
图11是表示实施方式的变换装置及显示装置的结构的框图。图12是表示通过实施方式的变换装置及显示装置进行的变换方法及显示方法的流程图。
如图11所示，变换装置100具有HDR的EOTF变换部101、亮度变换部102、逆亮度变换部103、及逆SDR的EOTF变换部104。并且，显示装置200具有显示设定部201、SDR的EOTF变换部202、亮度变换部203、及显示部204。
有关变换装置100及显示装置200的各构成要素的详细说明，在变换方法及显示方法的说明中进行。
下面，将HDR的亮度范围(0～HPL[nit])表示为“第1亮度范围”。将显示器的亮度范围(0～DPL[nit])表示为“第2亮度范围”。将SDR的亮度范围(0～100[nit])表示为“第3亮度范围”。
[1-12.变换方法及显示方法]
关于变换装置100进行的变换方法，使用图12进行说明。另外，变换方法包括以下说明的步骤S101～步骤S104。
首先，变换装置100的HDR的EOTF变换部101取得被实施了逆HDR的EOTF变换的HDR影像。变换装置100的HDR的EOTF变换部101对所取得的HDR影像的HDR信号进行HDR的EOTF变换(S101)。由此，HDR的EOTF变换部101将所取得的HDR信号变换为表示亮度值的线性的信号。HDR的EOTF例如有SMPTE 2084。
然后，变换装置100的亮度变换部102进行第1亮度变换，使用显示器特性信息和内容亮度信息对通过HDR的EOTF变换部101被变换后的线性的信号进行变换(S102)。在第1亮度变换中，将与第1亮度范围即HDR的亮度范围对应的亮度值(以下称为“HDR的亮度值”)变换为与第2亮度范围即显示器的亮度范围对应的亮度值(以下称为“显示器亮度值”)。详情后述。
通过上述的变换，HDR的EOTF变换部101作为取得作为第1亮度信号的HDR信号的取得部发挥作用，第1亮度信号表示通过将影像的亮度值进行量化而得到的代码值。并且，HDR的EOTF变换部101及亮度变换部102作为变换部发挥作用，将由取得部取得的HDR信号所表示的代码值变换为显示器亮度值，该显示器亮度值与根据显示器(显示装置200)的亮度范围决定的显示器的亮度范围对应，该显示器的亮度范围的最大值(DPL)比HDR的亮度范围的最大值(HPL)小、且比100nit大。
更具体地讲，HDR的EOTF变换部101在步骤S101使用所取得的HDR信号和HDR的EOTF，对于作为所取得的HDR信号所表示的第1代码值的HDR的代码值，决定在HDR的EOTF中与HDR的代码值相关联的HDR的亮度值。另外，HDR信号表示通过使用将HDR的亮度范围中的亮度值和多个HDR的代码值关联起来的HDR的逆EOTF，将影像(内容)的亮度值进行量化而得到的HDR的代码值。
并且，亮度变换部102在步骤S102，对于在步骤S101决定的HDR的亮度值，决定与该HDR的亮度值预先相关联的与显示器的亮度范围对应的显示器亮度值，并进行将与HDR的亮度范围对应的HDR的亮度值变换为与显示器的亮度范围对应的显示器亮度值的第1亮度变换。
并且，变换装置100在步骤S102之前取得包括影像(内容)的亮度的最大值(CPL：Content Peak Luminance)及影像的平均亮度值(CAL：Content Average Luminance)至少一方的内容亮度信息，作为与HDR信号相关的信息。CPL(第1最大亮度值)例如是针对构成HDR影像的多个图像的亮度值中的最大值。并且，CAL例如是针对构成HDR影像的多个图像的亮度值的平均即平均亮度值。
并且，变换装置100在步骤S102之前从显示装置200取得显示装置200的显示器特性信息。另外，显示器特性信息是表示显示装置200的显示特性的信息，如显示装置200能够显示的亮度的最大值(DPL)、显示装置200的显示模式(参照后述)、输入输出特性(显示装置对应的EOTF)等。
并且，变换装置100也可以向显示装置200发送推荐显示设定信息(参照后述，以下也称为“设定信息”)。
然后，变换装置100的逆亮度变换部103进行与显示装置200的显示模式对应的逆亮度变换。因此，逆亮度变换部103进行如下的第2亮度变换，将与作为第2亮度范围的显示器的亮度范围对应的亮度值变换为与作为第3亮度范围的SDR的亮度范围对应的亮度值(S103)。详情后述。即，逆亮度变换部103对于在步骤S102得到的显示器亮度值，决定与该显示器亮度值预先相关联的、与作为第3亮度值的SDR对应的亮度值(以下称为“SDR亮度值”)的SDR的亮度值，该第3亮度值与以100nit为最大值的SDR的亮度范围对应，然后进行将与显示器的亮度范围对应的显示器亮度值变换为与SDR的亮度范围对应的SDR的亮度值的第2亮度变换。
并且，变换装置100的逆SDR的EOTF变换部104进行逆SDR的EOTF变换，由此生成近似HDR影像(S104)。即，逆SDR的EOTF变换部104使用将HDR的亮度范围中的亮度值和多个第3代码值关联起来的第3关联信息即SDR(Standard Dynamic Range)的逆EOTF(Electro-Optical Transfer Function)，对所决定的SDR的亮度值进行量化，并决定通过量化而得到的第3代码值，将与SDR的亮度范围对应的SDR的亮度值变换为作为表示第3代码值的第3亮度信号的SDR信号，由此生成近似HDR信号。另外，第3代码值是与SDR对应的代码值，以下称为“SDR的代码值”。即，SDR信号利用通过使用将SDR的亮度范围中的亮度值和多个SDR的代码值关联起来的SDR的逆EOTF、对影像的亮度值进行量化而得到的SDR的代码值表示。并且，变换装置100将在步骤S104生成的近似HDR信号(SDR信号)输出给显示装置200。
变换装置100通过对将HDR信号逆量化而得到的HDR的亮度值进行第1亮度变换和第2亮度变换，生成与近似HDR对应的SDR的亮度值，使用SDR的EOTF对SDR的亮度值进行量化，由此生成与近似HDR对应的SDR信号。另外，SDR的亮度值是与SDR对应的0～100nit的亮度范围内的数值，但由于进行基于显示器的亮度范围的变换，因而是与通过对HDR的亮度值进行使用了HDR的EOTF和SDR的EOTF的亮度变换得到的SDR对应的0～100nit的亮度范围内的亮度值不同的数值。
下面，关于显示装置200进行的显示方法，使用图12进行说明。另外，显示方法包括以下说明的步骤S105～步骤S108。
首先，显示装置200的显示设定部201使用从变换装置100取得的设定信息，设定显示装置200的显示设定(S105)。其中，显示装置200是SDRTV。设定信息是表示对显示装置推荐的显示设定的信息，是表示怎样对近似HDR影像进行EOTF、以哪种设定进行显示能够显示美丽的影像的信息(即，用于将显示装置200的显示设定切换为最佳的显示设定的信息)。设定信息例如包括显示装置的输出时的伽玛曲线特性、回看模式(通常模式)和动态模式等显示模式、背照灯(明亮度)的数值等。并且，也可以在显示装置200(以下也称为“SDR显示器”)显示诸如催促用户通过手动操作变更显示装置200的显示设定的消息。详情后述。
另外，显示装置200在步骤S105之前，取得SDR信号(近似HDR信号)、和表示在显示影像时对显示装置200推荐的显示设定的设定信息。
并且，显示装置200只要在步骤S106之前进行SDR信号(近似HDR信号)的取得即可，也可以在步骤S105之后进行。
然后，显示装置200的SDR的EOTF变换部202对所取得的近似HDR信号进行SDR的EOTF变换(S106)。即，SDR的EOTF变换部202使用SDR的EOTF对SDR信号(近似HDR信号)进行逆量化。由此，SDR的EOTF变换部202将SDR信号所表示的SDR的代码值变换为SDR的亮度值。
并且，显示装置200的亮度变换部203进行与对显示装置200设定的显示模式对应的亮度变换。由此，亮度变换部203进行将与SDR的亮度范围(0～100[nit])对应的SDR的亮度值、变换为与显示器的亮度范围(0～DPL[nit])对应的显示器亮度值的第3亮度变换(S107)。详情后述。
通过上述的处理，显示装置200在步骤S106及步骤S107中，使用在步骤S105取得的设定信息将所取得的SDR信号(近似HDR信号)所表示的第3代码值、变换为与显示器的亮度范围(0～DPL[nit])对应的显示器亮度值。
更具体地讲，在从SDR信号(近似HDR信号)向显示器亮度值的变换中，在步骤S106，使用将SDR的亮度范围中的亮度值和多个第3代码值关联起来的EOTF，对于所取得的SDR信号所表示的SDR的代码值，决定在SDR的EOTF中与SDR的代码值相关联的SDR的亮度值。
并且，在向显示器亮度值的变换中，在步骤S107，决定与所决定的SDR的亮度值预先相关联的、与显示器的亮度范围对应的显示器亮度值，进行将与SDR的亮度范围对应的SDR的亮度值变换为与显示器的亮度范围对应的显示器亮度值的第3亮度变换。
最后，显示装置200的显示部204根据变换后的显示器亮度值，在显示装置200显示近似HDR影像(S108)。
[1-13.第1亮度变换]
下面，关于步骤S102的第1亮度变换(HPL→DPL)的详细情况，使用图13A进行说明。图13A是用于说明第1亮度变换的一例的图。
变换装置100的亮度变换部102进行第1亮度变换，使用显示器特性信息和HDR影像的内容亮度信息对在步骤S101得到的线性的信号(HDR的亮度值)进行变换。第1亮度变换是将HDR的亮度值(输入亮度值)变换为不超过显示器峰值亮度(DPL)的显示器亮度值(输出亮度值)。DPL是使用显示器特性信息即SDR显示器的最大亮度和显示模式决定的。显示模式例如是在SDR显示器进行偏暗的显示的影院模式、和进行偏明亮的显示的动态模式等的模式信息。显示模式例如在SDR显示器的最大亮度是1,500nit、而且显示模式是最大亮度的50％的明亮度的模式的情况下，DPL达到750nit。其中，DPL(第2最大亮度值)是SDR显示器在当前设定的显示模式中能够显示的亮度的最大值。即，在第1亮度变换中，使用表示SDR显示器的显示特性的信息即显示器特性信息，决定作为第2最大亮度值的DPL。
并且，在第1亮度变换中，使用内容亮度信息中的CAL和CPL，CAL附近以下的亮度值在变换的前后相同，仅对CPL附近以上的亮度值变更亮度值。即，如图13A所示，在第1亮度变换中，在该HDR的亮度值为CAL以下的情况下，不变换该HDR的亮度值，将该HDR的亮度值决定为显示器亮度值，在该HDR的亮度值为CPL以上的情况下，将作为第2最大亮度值的DPL决定为显示器亮度值。
并且，在第1亮度变换中，使用亮度信息中的HDR影像的峰值亮度(CPL)，在HDR的亮度值为CPL的情况下，将DPL决定为显示器亮度值。
另外，在第1亮度变换中，也可以进行如图13B所示，将在步骤S101得到的线性的信号(HDR的亮度值)以剪取(cliping)为不超过DPL的值的方式进行变换。通过进行这样的亮度变换，能够简化在变换装置100中的处理，实现装置的小型化、低功耗化、处理的高速化。另外，图13B是用于说明第1亮度变换的另一例的图
[1-14.第2亮度变换]
下面，关于步骤S103的第2亮度变换(DPL→100[nit])的详细情况，使用图14进行说明。图14是用于说明第2亮度变换的图。
变换装置100的逆亮度变换部103对通过步骤S102的第1亮度变换被变换后的显示器的亮度范围(0～DPL[nit])的显示器亮度值，进行与显示模式对应的逆亮度变换。逆亮度变换是指在进行了与SDR显示器的显示模式对应的亮度变换处理(步骤S107)的情况下，取得步骤S102的处理后的显示器的亮度范围(0～DPL[nit])的显示器亮度值的处理。即，第2亮度变换是第3亮度变换的逆亮度变换。
通过上述的处理，第2亮度变换将第2亮度范围即显示器的亮度范围的显示器亮度值(输入亮度值)、变换为第3亮度范围即SDR的亮度范围的SDR的亮度值(输出亮度值)。
在第2亮度变换中，根据SDR显示器的显示模式切换变换式。例如，在SDR显示器的显示模式是通常模式的情况下，将亮度变换为与显示器亮度值成正比例的正比例值。并且，在第2亮度变换中，在SDR显示器的显示模式是使高亮度像素比通常模式更明亮、使低亮度像素更暗的动态模式的情况下，通过使用其反函数，将低亮度像素的SDR的亮度值变换为比与显示器亮度值成正比例的正比例值高的亮度值，将高亮度像素的SDR的亮度值亮度变换为比与显示器亮度值成正比例的正比例值低的亮度值。即，在第2亮度变换中，对于在步骤S102决定的显示器亮度值，使用与表示SDR显示器的显示特性的信息即显示器特性信息对应的亮度关联信息，将与该显示器亮度值相关联的亮度值决定为SDR的亮度值，并按照显示器特性信息切换亮度变换处理。其中，与显示器特性信息对应的亮度关联信息是例如图14所示的、将对SDR显示器的每个显示参数(显示模式)设定的显示器亮度值(输入亮度值)和SDR的亮度值(输出亮度值)关联起来形成的信息。
[1-15.显示设定]
下面，关于步骤S105的显示设定的详细情况，使用图15进行说明。图15是表示显示设定的具体处理的流程图。
SDR显示器的显示设定部201在步骤S105进行下述的步骤S201～步骤S208的处理。
首先，显示设定部201使用设定信息，判定对SDR显示器设定的EOTF(SDR显示器用EOTF)是否与在生成近似HDR影像(SDR信号)时假定的EOTF整合(S201)。
在判定为对SDR显示器设定的EOTF与设定信息所表示的EOTF(与近似HDR影像整合的EOTF)不同的情况下(S201：是)，显示设定部201判定是否能够在系统侧切换SDR显示器用EOTF(S202)。
显示设定部201在判定为能够切换的情况下，使用设定信息将SDR显示器用EOTF切换为适合的EOTF(S203)。
根据步骤S201～步骤S203，在显示设定的设定(S105)中，将对SDR显示器设定的EOTF设定为与所取得的设定信息对应的推荐EOTF。并且，通过这样设定，在继步骤S105之后进行的步骤S106中，能够使用推荐EOTF决定SDR的亮度值。
在判定为不能在系统侧进行切换的情况下(S202：否)，在画面中显示催促用户通过手动操作变更EOTF的消息(S204)。例如，在画面中显示“请将显示伽玛设定为2.4”的消息。即，显示设定部201当在显示设定的设定(S105)中不能切换对SDR显示器设定的EOTF的情况下，在SDR显示器中显示催促用户将对SDR显示器设定的EOTF(SDR显示器用EOTF)切换为推荐EOTF的消息。
然后，在SDR显示器中显示近似HDR影像(SDR信号)，但在显示之前使用设定信息判定SDR显示器的显示参数是否与设定信息一致(S205)。
显示设定部201在判定为对SDR显示器设定的显示参数与设定信息不同的情况下(S205：是)，判定是否能够切换SDR显示器的显示参数(S206)。
显示设定部201在判定为能够切换SDR显示器的显示参数的情况下(S206：是)，按照设定信息切换SDR显示器的显示参数(S207)。
根据步骤S204～步骤S207，在显示设定的设定(S105)中，将对SDR显示器设定的显示参数设定为与所取得的设定信息对应的推荐显示参数。
在判定为不能在系统侧进行切换的情况下(S206：否)，在画面中显示催促用户通过手动操作变更对SDR显示器设定的显示参数的消息(S208)。例如，在画面中显示“请将显示模式设为动态模式，将背照灯设为最大”的消息。即，当在设定(S105)中不能切换对SDR显示器设定的显示参数的情况下，在SDR显示器中显示催促用户将对SDR显示器设定的显示参数切换为推荐显示参数的消息。
[1-16.第3亮度变换]
下面，关于步骤S107的第3亮度变换(100→DPL[nit])的详细情况，使用图16进行说明。图16是用于说明第3亮度变换的图。
显示装置200的亮度变换部203按照在步骤S105设定的显示模式，将SDR的亮度范围(0～100[nit])的SDR的亮度值变换为(0～DPL[nit])。本处理是使成为S103的每个模式的逆亮度变换的反函数的处理。
在第3亮度变换中，根据SDR显示器的显示模式切换变换式。例如，在SDR显示器的显示模式是通常模式的情况下(即，所设定的显示参数是对应通常模式的参数的情况下)，将显示器亮度值亮度变换为与SDR的亮度值成正比例的正比例值。并且，在第3亮度变换中，在SDR显示器的显示模式是使高亮度像素比通常模式更明亮、而且使低亮度像素更暗淡的动态模式的情况下，将低亮度像素的显示器亮度值变换为比与SDR的亮度值成正比例的正比例值低的亮度值，将高亮度像素的显示器亮度值变换为比与SDR的亮度值成正比例的正比例值高的亮度值。即，在第3亮度变换中，对于在步骤S106决定的SDR的亮度值，使用与表示SDR显示器的显示设定的显示参数对应的亮度关联信息，将与该SDR的亮度值预先相关联的亮度值决定为显示器亮度值，并按照显示参数切换亮度变换处理。其中，与显示参数对应的亮度关联信息是例如图16所示的、将对SDR显示器的每个显示参数(显示模式)设定的SDR的亮度值(输入亮度值)和显示器亮度值(输出亮度值)关联起来形成的信息。
[1-17.效果等]
通常的SDRTV虽然输入信号是100nit，但是具备能够按照视听环境(暗室：影院模式，明亮房间：动态模式等)实现200nit以上的影像表现的能力。但是，针对SDRTV的输入信号的亮度上限被设定为100nit，因而不能直接利用该能力。
当在SDRTV中显示HDR影像的情况下，利用要显示的SDRTV的峰值亮度超过100nit(通常200nit以上)的特点，不将HDR影像变换为100nit以下的SDR影像，而以在某种程度上保持超过100nit的亮度范围的灰度的方式进行“HDR→近似HDR变换处理”。因此，能够在SDRTV中显示与原来的HDR接近的近似HDR影像。
在将该“HDR→近似HDR变换处理”技术应用于Blu-ray的情况下，如图17所示，在HDR盘中仅存储HDR信号，在Blu-ray设备与SDRTV连接的情况下，Blu-ray设备进行“HDR→近似HDR变换处理”，将HDR信号变换为近似HDR信号发送给SDRTV。由此，SDRTV通过从接收到的近似HDR信号变换为亮度值，能够显示具备近似的HDR效果的影像。这样，在没有HDR适用TV的情况下，只要准备了HDR适用的BD和HDR适用的Blu-ray设备，即使是SDRTV也能够显示比SDR影像高画质的近似HDR影像。
因此，虽然认为观看HDR影像需要HDR适用TV，但是能够在已有的SDRTV中观看能够实际感觉到HDR的效果的近似HDR影像。
对通过广播、Blu-ray等盒装媒介、OTT等因特网分发而发送的HDR信号进行HDR→近似HDR变换处理，由此变换为近似HDR信号。因此，能够将HDR信号作为近似HDR信号在已有的SDRTV中显示。
[其它实施方式]
如上所述，作为本申请中公开的技术的例示，已说明了实施方式。但是，本申请中的技术不限于此，也能够适用于进行了适当变更、置换、附加、省略等的实施方式。并且，也可以组合在上述实施方式中说明的各结构要素，构成新的实施方式。
因此，以下例示其他实施方式。
HDR影像例如是蓝光盘、DVD、因特网的动态图像分发站点、广播、HDD内的影像。
变换装置100(HDR→近似HDR变换处理部)也可以存在于盘播放器，盘录制器、机顶盒、电视、个人计算机、智能电话的内部。变换装置100也可以存在于因特网内的服务器装置的内部。
显示装置200(SDR显示部)例如是电视、个人计算机、智能电话。
变换装置100取得的显示器特性信息可以使用HDMI或其他通信协议经由HDMI电缆或LAN电缆从显示装置200取得。变换装置100取得的显示器特性信息49也可以经由因特网取得显示装置200的机型信息等中包含的显示器特性信息。并且，用户进行手动操作，将显示器特性信息设定于变换装置100。并且，变换装置100的显示器特性信息的取得可以是在即将进行近似HDR影像生成(步骤S101～S104)时之前，也可以是在设备的初期设定时或显示器连接时的定时。例如，显示器特性信息的取得可以是在即将进行向显示器亮度值的变换之前，也可以是在变换装置100通过HDMI电缆最初连接在显示装置200上的定时进行。
并且，HDR影像的CPL或CAL可以针对一个内容存在一个，也可以按照每个场景存在。即，在变换方法中，作为与影像的多个场景中的每个场景对应的亮度信息，可以按照每个该场景，取得包含与作为构成该场景的多个图像相对的亮度值中的最大值即第1最大亮度值、和与构成该场景的多个图像相对的亮度值的平均即平均亮度值中的至少一方的亮度信息(CPL、CAL)，在第1亮度变换中，针对多个场景中的每个场景，根据与该场景对应的亮度信息决定显示器亮度值。
并且，CPL以及CAL可以与HDR影像相同捆绑在介质(Blu-ray Disc，DVD等)中，也可以是由变换装置100从因特网取得等从与HDR影像不同的场所取得。即，可以将包含CPL以及CAL中的至少一方的亮度信息作为影像的元信息取得，也可以经由因特网取得。
并且，在变换装置100的第1亮度变换(HPL→DPL)中，可以不使用CPL、CAL以及显示器峰值亮度(DPL)，而使用固定值。并且，也可以从外部使该固定值变更。并且，CPL、CAL以及DPL也可以在数个种类间切换，例如，DPL可以仅是200nit、400nit、800nit这三个种类，也可以使用与显示器特性信息最接近的值。
并且，HDR的EOTF可以不是SMPTE 2084，也可以使用其他种类的HDR的EOTF。并且，HDR影像的最大亮度(HPL)也可以不是10，000nit，例如可以是4，000nit或1，000nit。
并且，代码值的比特宽度可以是例如16、14、12、10、8bit。
并且，逆SDR的EOTF变换根据显示器特性信息而决定，但也可以使用(能够从外部进行改变)固定的变换函数。逆SDR的EOTF变换例如可以使用由Rec.ITU-R BT.1886规定的函数。并且，也可以将逆SDR的EOTF变换的种类圈定为几个种类，选择与显示装置200的输入输出特性最接近的种类来使用。
并且，显示模式可以使用固定的模式，也可以不包含在显示器特性信息中。
并且，变换装置100可以不发送设定信息，也可以在显示装置200作为固定的显示设定，也可以不改变显示设定。在该情况下，不需要显示设定部201。并且，设定信息可以是是否为近似HDR影像的标志信息，例如，在是近似HDR影像的情况下，变更为进行最明亮显示的设定。即，在显示设定的设定(S105)中，在取得的设定信息表示是使用DPL进行变换后的近似HDR影像的信号的情况下，将显示装置200的明亮度设定切换为进行最明亮的显示的设定。
并且，变换装置100的第1亮度变换(HPL→DPL)利用例如下面的算式进行变换。
【数学式1】
这里，L表示正规化为0～1的亮度值，S1、S2、a、b、M是基于CAL、CPL以及DPL设定的值。ln是自然对数。V是正规化为0～1的变换后的亮度值。如图8A的例子所示，将CAL设为300nit，将CPL设为2，000nit，将DPL设为750nit，设到CAL+50nit为止不变换，而对350nit以上进行变换的情况下，各个值成为例如下述的值。
S1＝350/10000
S2＝2000/10000
M＝750/10000
a＝0.023
b＝S1-a*ln(S1)＝0.112105
即，在第1亮度变换中，在SDR的亮度值是平均亮度值(CAL)与第1最大亮度值(CPL)之间的情况下，使用自然对数，决定与该HDR的亮度值对应的显示器亮度值。
使用HDR影像的内容峰值亮度或内容平均亮度等的信息变换HDR影像，由此，根据内容改变变换式，以尽可能保持HDR的灰度的方式进行变换。并且，能够抑制过暗、过亮的恶劣影响。具体来说，通过将HDR影像的内容峰值亮度映射到显示器峰值亮度，而尽可能地保持灰度。并且，通过不改变平均亮度附近以下的像素值，全体的明亮度不改变。
并且，使用SDR显示器的峰值亮度值以及显示模式变换HDR影像，能够根据SDR显示器的显示环境改变变换式，并能够与SDR显示器的性能一致地，将具有HDR感的影像(近似HDR影像)以与原来的HDR影像同样的灰度或明亮度进行显示。具体来说，通过SDR显示器的最大亮度以及显示模式来决定显示器峰值亮度，通过以不超过其峰值亮度值的方式变换HDR影像，直到SDR显示器所能够显示的明亮度为止不减少HDR影像的灰度地进行显示，所不能显示的明亮度下降了亮度值直到所能够显示的明亮度为止。
以上，削减了所不能显示的明亮度信息，不降低所能够显示的明亮度的灰度，能够以接近于原HDR影像的形式进行显示。例如，在峰值亮度为1，000nit的显示器用时，通过变换为控制到峰值亮度1，000nit的近似HDR影像，维持全体的明亮度，根据显示器的显示模式改变亮度值。因此，根据显示器的显示模式，改变亮度的变换式。如果，当在近似HDR影像中允许比显示器的峰值亮度大的亮度时，有时将该大的亮度置换为显示器侧的峰值亮度进行显示，该情况下全体比原HDR影像暗。相反，当将比显示器的峰值亮度小的亮度变换为最大亮度时，将该小的亮度置换为显示器侧中的峰值亮度，全体变得比原HDR影像明亮。而且，由于比显示器侧的峰值亮度小，而变得不能最大限度地使用与显示器的灰度相关的性能。
并且，在显示器侧，通过使用设定信息来切换显示设定，能够更好地显示近似HDR影像。例如，在将明亮度设定地较暗的情况下，由于不能进行高亮度显示，因此损害了HDR感。在该情况下，通过变更显示设定，或者显示催促进行变更的消息，能够最大限度地展现显示器的性能，显示高灰度的影像。
在Blu-ray等的内容中，视频信号及字幕和菜单等图形信号作为独立的数据被复用。在再现时，对它们进行单独解码，将解码结果进行合成并显示。具体而言，将字幕和菜单的平面叠加在视频的平面上。
其中，即使在视频信号是HDR时，字幕和菜单等图形信号有时成为SDR。在视频信号的HPL→DPL变换中，能够进行下述的(a)和(b)这两种变换。
(a)在图形合成后实施HPL→DPL变换的情况
1.将图形的EOTF从SDR的EOTF变换为HDR的EOTF。
2.将EOTF变换后的图形与视频进行合成。
3.对合成结果实施HPL→DPL变换。
(b)在图形合成前实施HPL→DPL变换的情况
1.将图形的EOTF从SDR的EOTF变换为HDR的EOTF。
2.对视频实施HPL→DPL变换。
3.将EOTF变换后的图形与DPL变换后的视频进行合成。
另外，也可以更换情况(b)时的1和2的顺序。
在方式(a)和(b)中图形的峰值亮度都是100nit，但例如在DPL是如1000nit那样的高亮度的情况下，在图形的亮度维持100nit的状态下，相对于HPL→DPL变换后的视频，图形的亮度有时降低。特别能想到被叠加在视频上的字幕变暗等弊端。因此，对于图形，也可以按照DPL的值变换亮度。例如，对于字幕的亮度，也可以预先规定设定为DPL值的百分之多少的值等，根据设定值进行变换。对于菜单等字幕以外的图形也能够同样进行处理。
以上对仅存储了HDR信号的HDR盘的再现动作进行了说明。
下面，使用图18对在图6B的情况二中示出的存储在双盘中的复用数据进行说明，在该双盘中存储有HDR信号和SDR信号双方。图18是用于说明在双盘(Dual Disc)中存储的复用数据的图。
在双盘中，如图18所示，将HDR信号和SDR信号存储为彼此不同的复用流。例如，在Blu-ray等光盘中，按照被称为M2TS的MPEG-2TS基础的复用方式，将视频和音频、字幕、图形等多种媒介的数据存储为一条复用流。这些复用流被播放列表等再现控制用的元数据所参照，在再现时播放器分析元数据，由此选择要再现的复用流或者被存储在复用流中的独立的语言的数据。在本例中示出独立地存储HDR用和SDR用的播放列表，各个播放列表参照HDR信号或者SDR信号的情况。并且，也可以另外示出表示存储有HDR信号和SDR信号双方的识别信息等。
虽然也能够在同一条复用流中复用HDR信号和SDR信号双方，但是需要以使满足在MPEG-2TS中规定的T-STD(System Target Decoder)等缓冲模型的方式进行复用，在预先设定的数据的读出速率的范围内复用两条比特率较高的视频特别困难。因此，期望将复用流分离。
需要对各条复用流存储音频、字幕或者图形等数据，与在一条中复用时相比，数据量增加。但是，关于数据量的增加，能够使用压缩率较高的视频编码方式削减视频的数据量。例如，通过将在以往的Blu-ray中使用的MPEG-4AVC变更为HEVC(High EfficiencyVideo Coding)，可预想压缩率提高1.6～2倍。并且，存储在双盘中的也可以是2K的HDR与SDR的组合、4K的SDR与2K的HDR的组合等，即设为两条2K的组合或者2K和4K的组合等，禁止存储两条4K，由此仅允许被控制在光盘的容量内的组合。
图19是表示双盘的再现动作的流程图。
首先，再现装置判定再现对象的光盘是否是双盘(S301)。并且，在判定是双盘的情况下(S301：是)，判定输出对象的TV是HDRTV还是SDRTV(S302)。在判定是HDRTV的情况下(S302：是)，进入步骤S303，在判定是SDRTV的情况下(S302：否)，进入步骤S304。在步骤S303，从包含双盘内的HDR信号的复用流中取得HDR的视频信号，并进行解码后输出给HDRTV。在步骤S304，从包含双盘内的SDR信号的复用流中取得SDR的视频信号，并进行解码后输出给SDRTV。另外，当在步骤S301判定再现对象不是双盘的情况下(S301：否)，根据规定的方法进行可否再现的判定，根据判定结果决定再现方法(S305)。
在本发明的变换方法中，当在SDRTV中显示HDR影像的情况下，利用要显示的SDRTV的峰值亮度超过100nit(通常200nit以上)的情况，不是将HDR影像变换为100nit以下的SDR影像，而是进行如下的“HDR→近似HDR变换处理”，即能够以在某种程度上保持超过100nit的区域的灰度的方式进行变换，使变换为接近原来的HDR的近似HDR影像并显示在SDRTV中。
并且，在变换方法中，也可以根据SDRTV的显示器特性(最高亮度、输入输出特性及显示模式)切换“HDR→近似HDR变换处理”的变换方法。
作为显示器特性信息的取得方法，可以考虑(1)通过HDMI和网络自动取得，(2)通过让用户输入制造商名称、型号等信息而生成，以及(3)使用制造商名称和型号等信息从云端等取得。
并且，作为变换装置100的显示器特性信息的取得定时，可以考虑(1)在即将进行近似HDR变换之前取得，以及(2)在首次与显示装置200(SDRTV等)连接时(连接确立时)取得。
另外，在变换方法中，也可以根据HDR影像的亮度信息(CAL、CPL)切换变换方法。
例如，作为变换装置100的HDR影像的亮度信息的取得方法，可以考虑(1)作为HDR影像附带的元信息来取得，(2)通过让用户输入内容的题目信息来取得，以及(3)使用对用户有利的输入信息从云端等取得等。
并且，作为变换方法的详细情况，(1)以不超过DPL的方式进行变换，(2)以使CPL达到DPL的方式进行变换，(3)不变更CAL及其周边以下的亮度，(4)使用自然对数进行变换，(5)在DPL中进行剪辑处理。
并且，在变换方法中，为了提高近似HDR的效果，能够将SDRTV的显示模式、显示参数等的显示设定发送给显示装置200而进行切换，例如，也可以将促使用户进行显示设定的消息显示到画面上。
另外，在上述各实施方式中，各结构要素也可以通过由专用的硬件来构成，或者通过执行与各结构要素相应的软件程序来实现。各结构要素可以通过CPU或者处理器等程序执行部读出记录在硬盘或者半导体存储器等存储介质中的软件程序来实现。
以上，对本申请的一个或者多个实施方式的显示方法以及显示装置，基于实施方式进行了说明，本申请不限定于该实施方式。只要不脱离本申请的主旨，也可以对本实施方式实施本领域技术人员能够想到的各种变形，组合不同实施方式中的结构要素而构成的方式也包含在本申请的一个或者多个范围内。
产业上的可利用性
本发明应用于能够适当地将亮度从第1亮度范围变换为缩小了亮度范围的第2亮度范围等的变换方法、变换装置等。
标号说明
100变换装置；101变换部；102亮度变换部；103逆亮度变换部；104逆SDR的EOTF变换部；200显示装置；201显示设定部；202SDR的EOTF变换部；203亮度变换部；204显示部。

Claims (14)

1.一种对在显示装置显示的影像的亮度进行变换的变换方法，
所述影像的亮度由第1亮度范围的亮度值构成，
取得表示通过对所述影像的亮度值进行量化而得到的代码值的第1亮度信号，
将所取得的所述第1亮度信号表示的代码值变换为与第2亮度范围对应的第2亮度值，该第2亮度范围是根据所述显示装置的亮度范围决定的范围，该第2亮度范围的最大值比所述第1亮度范围的最大值小、且大于100nit，
在向所述第2亮度值的变换中进行如下的第1亮度变换：
使用将所述第1亮度范围中的亮度值和多个第1代码值关联起来的EOTF电光传递函数，对所取得的所述第1亮度信号表示的所述第1代码值，决定在所述EOTF中与该第1代码值相关联的第1亮度值，
对所决定的所述第1亮度值，决定与该第1亮度值预先相关联的、与所述第2亮度范围对应的第2亮度值，将与所述第1亮度范围对应的所述第1亮度值变换为与所述第2亮度范围对应的所述第2亮度值，
进行第2亮度变换，即，对于所决定的所述第2亮度值，决定与该第2亮度值预先相关联的、与以100nit为最大值的第3亮度范围对应的第3亮度值，将与所述第2亮度范围对应的所述第2亮度值变换为与所述第3亮度范围对应的所述第3亮度值，
对于所决定的所述第3亮度值，使用将所述第3亮度范围中的亮度值和多个第3代码值关联起来的逆EOTF，对所述第3亮度值进行量化，决定通过量化得到的第3代码值，将与所述第3亮度范围对应的所述第3亮度值变换为表示所述第3代码值的第3亮度信号，
将所述第3亮度信号向所述显示装置输出。
2.根据权利要求1所述的变换方法，
所述第2亮度范围的最大值是所述显示装置的亮度的最大值，
在所述第1亮度变换中，在所述第1亮度值是针对构成所述影像的多个图像的亮度值中的最大值即第1最大亮度值的情况下，将所述显示装置的亮度的最大值即第2最大亮度值决定为所述第2亮度值。
3.根据权利要求2所述的变换方法，
在所述第1亮度变换中，
在所述第1亮度值是针对构成所述影像的多个图像的亮度值的平均即平均亮度值以下的情况下，不变换该第1亮度值，将该第1亮度值决定为所述第2亮度值，
在该第1亮度值为所述第1最大亮度值以上的情况下，将所述第2最大亮度值决定为所述第2亮度值。
4.根据权利要求3所述的变换方法，
在所述第1亮度变换中，在所述第1亮度值处于所述平均亮度值和所述第1最大亮度值之间的情况下，使用自然对数决定与该第1亮度值对应的所述第2亮度值。
5.根据权利要求2所述的变换方法，进一步，
取得亮度信息作为所述影像的元信息，该亮度信息包括所述第1最大亮度值、以及针对构成所述影像的多个图像的亮度值的平均即平均亮度值中的至少一方。
6.根据权利要求2所述的变换方法，进一步，
从记录介质取得所述第1亮度信号，经由网络取得亮度信息，该亮度信息包括所述第1最大亮度值、以及针对构成所述影像的多个图像的亮度值的平均即平均亮度值中的至少一方。
7.根据权利要求2所述的变换方法，进一步，
取得与所述影像的多个场景分别对应的亮度信息，即对于该每个场景取得亮度信息，该亮度信息包括针对构成该场景的多个图像的亮度值中的最大值即所述第1最大亮度值、和针对构成该场景的多个图像的亮度值的平均即平均亮度值中的至少一方，
在所述第1亮度变换中，对于所述多个场景中的各个场景，根据与该场景对应的所述亮度信息决定所述第2亮度值。
8.根据权利要求1所述的变换方法，
在所述第2亮度变换中，对于所决定的所述第2亮度值，使用与表示所述显示装置的显示特性的信息即显示器特性信息对应的亮度关联信息，将与该第2亮度值相关联的亮度值决定为所述第3亮度值，根据所述显示器特性信息切换亮度变换处理。
9.根据权利要求8所述的变换方法，
所述显示器特性信息是所述显示装置的显示模式，
在所述第2亮度变换中，
在所述显示模式是通常模式的情况下，将所述第3亮度值亮度变换为与所述第2亮度值成正比例的正比例值，
在所述显示模式是使高亮度像素比所述通常模式亮、而使低亮度像素比所述通常模式暗的动态模式的情况下，将所述低亮度像素的所述第3亮度值亮度变换为比与所述第2亮度值成正比例的正比例值高的值，将所述高亮度像素的所述第3亮度值亮度变换为比与所述第2亮度值成正比例的正比例值低的值。
10.根据权利要求2所述的变换方法，
在所述第1亮度变换中，使用表示所述显示装置的显示特性的信息即显示器特性信息决定所述第2最大亮度值。
11.根据权利要求10所述的变换方法，进一步，
从所述显示装置取得所述显示器特性信息。
12.根据权利要求11所述的变换方法，
所述显示器特性信息的取得是在即将向所述第2亮度值变换之前进行。
13.根据权利要求11所述的变换方法，
所述显示器特性信息的取得是在最开始与所述显示装置连接的时刻进行。
14.一种对在显示装置显示的影像的亮度进行变换的变换装置，
所述影像的亮度由第1亮度范围的亮度值构成，
所述变换装置具有：
取得部，取得表示通过对所述影像的亮度值进行量化而得到的代码值的第1亮度信号；以及
变换部，将所取得的所述第1亮度信号表示的代码值变换为与第2亮度范围对应的第2亮度值，该第2亮度范围是根据所述显示装置的亮度范围决定的范围，该第2亮度范围的最大值比所述第1亮度范围的最大值小、且大于100nit，
在向所述第2亮度值的变换中进行如下的第1亮度变换：
使用将所述第1亮度范围中的亮度值和多个第1代码值关联起来的EOTF电光传递函数，对所取得的所述第1亮度信号表示的所述第1代码值，决定在所述EOTF中与该第1代码值相关联的第1亮度值，
对所决定的所述第1亮度值，决定与该第1亮度值预先相关联的、与所述第2亮度范围对应的第2亮度值，将与所述第1亮度范围对应的所述第1亮度值变换为与所述第2亮度范围对应的所述第2亮度值，
进行第2亮度变换，即，对于所决定的所述第2亮度值，决定与该第2亮度值预先相关联的、与以100nit为最大值的第3亮度范围对应的第3亮度值，将与所述第2亮度范围对应的所述第2亮度值变换为与所述第3亮度范围对应的所述第3亮度值，
对于所决定的所述第3亮度值，使用将所述第3亮度范围中的亮度值和多个第3代码值关联起来的逆EOTF，对所述第3亮度值进行量化，决定通过量化得到的第3代码值，将与所述第3亮度范围对应的所述第3亮度值变换为表示所述第3代码值的第3亮度信号，
将所述第3亮度信号向所述显示装置输出。
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