JP6310017B2 - マルチレイヤｖｄｒ符号化における知覚量子化ビデオコンテンツのデコーディング - Google Patents

Description

［関連出願の参照］
本願は、米国仮特許出願番号第６１／８０５,３８８号、出願日２０１３年３月２６日、及び米国仮特許出願番号第６１／８６１,５５５号、出願日２０１３年８月２日、の優先権を主張する。これらの米国仮特許出願は参照されることによりその全体が本願明細書に組み込まれる。

本発明は、概して画像処理に関し、より詳細には、知覚的量子化ビデオのエンコーディング、デコーディング、及び提示に関する。

マルチレイヤビデオエンコーダのような上流装置から下流装置へビデオデータを配信するために、複数のレイヤを用いることができる。例えば、ＶＤＲ（visual dynamic range）ビデオデータは、ＶＤＲディスプレイの視覚経験のために、複数のレイヤのうちの基本レイヤ及び拡張レイヤ（enhancement layer：ＥＬ）の組合せで伝達される。

ＢＬ画像データは、ＶＤＲ画像から引き出された低又は部分ダイナミックレンジ画像データでエンコーディングされ得る。低又は部分ダイナミックレンジ画像データでは、ＶＤＲ画像からマッピングされた帯域外コードワードは、目標提示範囲にクリッピングされ得る。ＶＤＲ画像に現れるテクスチャの変化及び画像の詳細は、低又は部分ダイナミックレンジ画像データでは失われ得る。

この章に記載されるアプローチは、達成しようとされた可能性のあるアプローチであるが、必ずしも従前に考案され又は達成されたアプローチではない。したがって、特に示さない限り、この章に記載された如何なるアプローチも、それらが本章に含まれたという理由のみにより従来技術と見なされるべきではない。同様に、１又は複数のアプローチに関して特定される問題は、特に断らない限り、本章に基づいて従来認識されていたと考えられるべきではない。

本発明は、例を用いて説明され、添付の図面に限定されるものではない。図中、同様の参照符号は同様の要素を表すために用いられる。
本発明の一実施形態によるマルチレイヤビデオエンコーダを示す。 本発明の一実施形態によるマルチレイヤビデオデコーダを示す。 本発明の一実施形態に従い実装されたデコーダの中のコンポーザユニットの固定点実装を示す。 本発明の一実施形態に従い実装されたデコーダの中のコンポーザユニットの固定点実装を示す。 本発明の一実施形態による、最適マッピングパラメータ値を探す例示的なアルゴリズムを示す。 本発明の一実施形態による、最適マッピングパラメータ値を探す例示的なアルゴリズムを示す。 本発明の一実施形態による、例示的な処理フローを示す。 本発明の一実施形態による、例示的な処理フローを示す。 本願明細書に記載のコンピュータ又はコンピューティング装置が実装され得る例示的なハードウェアプラットフォームを示す。

マルチレイヤコーデックを用いた知覚的量子化基本レイヤ画像データを含む可変ダイナミックレンジ画像をエンコーディング、デコーディング及び提示することに関する例示的な実施形態を記載する。以下の説明では、説明を目的として、本発明の実施形態の完全な理解を提供するために、多くの詳細事項が説明される。しかしながら、本発明はこれらの詳細事項なしに実施できることが明らかである。他の例では、本発明を不必要に隠し、不明瞭にし、又はないために、混乱させることを回避するために、良く知られた構造及び装置は完全に詳細に記載されない。

例示的な実施形態は、以下の概要に従って本願明細書に記載される。

１．概要
２．ビデオコンテンツのエンコーディング及びデコーディング
３．画像コンテンツに基づく利用可能コードワードの割り当て
４．マルチレイヤビデオエンコーディング
５．マルチレイヤビデオデコーディング
６．ＢＬ画像データの中の視覚的詳細の提示
７．べき関数における指数値の例示的な決定
８．区分線形量子化を含む線形量子化におけるパラメータ値の例示的な決定
９．例示的な処理フロー
１０．実装メカニズム−ハードウェア概要
１１．等価、拡張、代替、及び混合
＜１．概要＞
この概要は、本発明の例示的な実施形態の幾つかの態様の基本的説明を提示する。留意すべきことに、この概要は、例示的な実施形態の態様の広範囲又は包括的な纏めではない。さらに、留意すべきことに、この概要は、例示的な実施形態の任意の特定の重要な態様又は要素を特定するもの、又は特定の例示的な実施形態若しくは概して本発明の範囲の輪郭を描くものと理解されるべきではない。この概要は、単に、例示的な実施形態に関連する幾つかの概念を凝縮し簡略化した形式で提示するものであり、以下の例示的な実施形態の更に詳細な説明の単なる概念的前置きであることが理解されるべきである。

幾つかの実施形態では、マルチレイヤコーデックは、種々のディスプレイ（例えば、ＶＤＲディスプレイ等）のために圧縮画像（例えば、ビデオ画像）を有するメディア信号を生成し又は処理するために用いられ得る。種々の広い及び狭いダイナミックレンジディスプレイで優れた視覚品質を提供するために、下流装置に放出されるべきビデオコンテンツは、本願明細書に記載のような知覚量子化（perceptual quantization：ＰＱ）技術を実装するマルチレイヤコーデックにより量子化及びエンコーディングされ得る。下流装置によりレンダリングされるこのようなビデオコンテンツは、他の技術により示される特性と大きく異なる視覚特性を示す。

本願明細書で用いられるとき、用語「マルチレイヤコーデック」は、オーディオビジュアル信号（例えば、ビットストリーム、ブロードキャスト信号、メディアファイル、等）の中に複数レイヤ構造を実現するマルチレイヤエンコーダ又はデコーダを表し得る。マルチレイヤは、基本レイヤ及び１又は複数の拡張レイヤを有する。基本及び拡張レイヤは、同じ（例えば、知覚エンコードされた、等）ソース画像から引き出された画像データを有する。基本レイヤの画像データは、低又は部分ダイナミックレンジの圧縮画像データを有する。これは、標準的なダイナミックレンジ又はＳＤＲのような比較的狭いダイナミックレンジのディスプレイでのレンダリングのために最適化されていない場合がある。複数のレイヤの画像データの結合は、広いダイナミックレンジの圧縮画像を有する。これは、視覚ダイナミックレンジ又はＶＤＲのような比較的広いダイナミックレンジのディスプレイでデコード又は閲覧できる。用語「ＶＤＲ」又は「視覚ダイナミックレンジ」は、本願明細書で用いられるとき、標準的ダイナミックレンジより広いダイナミックレンジを表し、限定ではなく、最大で瞬間的知覚可能ダイナミックレンジまでの広いダイナミックレンジ及び人間の視覚が瞬間的に知覚できる色域を有しても良い。

本願明細書に記載されるマルチレイヤコーデックは、全体として複数のレイヤでより大きなビット深さ（例えば、１２＋ビット等）の画像をサポートするために、及び基本レイヤでより小さいビット深さ（例えば、８ビット等）をサポートするために、２以下の低いビット深さ（例えば、８ビット等）のコーデック（例えば、ガンマ−ドメインコーデック等）と共に実装されても良い。例えば、１又は複数のガンマ−ドメインエンコーダは、本願明細書に記載のようなマルチレイヤエンコーダのＢＬ信号処理経路の中で及び／又は１又は複数のＥＬ信号処理経路の中で展開できる。幾つかの実施形態では、少なくとも１つのガンマ−ドメインデコーダは、基本レイヤのみのデコーダである下流装置のＢＬ信号処理経路の中で展開できる。

本願明細書に記載のＰＱ技術は、ガンマ−ドメインコーデックに元の知覚エンコーディングコンテンツの視覚的詳細を保存させるために用いることができる。ビデオエンコーダ側でＰＱ−ガンマフォーマット変換を及びデコーダ側でガンマ−ＰＱフォーマット変換を必要とする代わりに、本願明細書に記載の技術は、マルチレイヤエンコーダ、マルチレイヤデコーダ、基本レイヤデコーダ等のなかのガンマ−ドメインコーデックに、これらのフォーマット変換無しに、知覚エンコード済みビデオコンテンツの視覚的詳細を直接保存させる。広い及び狭いダイナミックレンジの両方でこれらの視覚的詳細を保存する知覚量子化ビデオ信号は、マルチレイヤエンコーダにより、ＰＱ−ガンマフォーマット変換を用いることなく、下流装置に直接提供できる。同様に、下流装置により受信される知覚的量子化ビデオ信号は、ガンマ−ＰＱフォーマット変換を用いることなく、保存された視覚的詳細と共に、下流装置により直接、デコード及び／又はレンダリングできる。したがって、計算の複雑性、符号化効率、及び知覚的量子化は、全て、本願明細書に記載の技術の元で有意に向上できる。

本願明細書に記載の技術を実施するコーデックは、基本レイヤ（ＢＬ）画像データと元の入力画像データとの間の統計的冗長性を完全に活かすために、レイヤ間予測能力を有するよう更に構成されても良い。ＥＬ画像データは、異なるレイヤの画像データの中の相関及び統計的冗長性を利用することなく、膨大な量の広いダイナミックレンジの画像データを伝達する代わりに、残差（又は差分）画像データ（場合によってはこれだけ）を伝達しても良い。

幾つかの例示的な実施形態では、（限定ではなく、知覚エンコーディング動作に関連するアプリケーション等を含む）他のアプリケーションのために必要なデータは、上流装置から下流装置へ配信されるべき基本レイヤ及び拡張レイヤ画像データと共に含まれても良い。幾つかの例示的な実施形態では、追加特徴及び／又は直交特徴は、本願明細書に記載のように基本レイヤ及び拡張レイヤによりサポートされても良い。

幾つかの例示的な実施形態では、本願明細書に記載のメカニズムは、ハンドヘルドシステム、ゲーム機、テレビジョン、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレットコンピュータ、携帯電話機、電子書籍リーダー、販売点端末（ＰＯＳ）、デスクトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、コンピュータキオスク、又は種々の他の種類の端末及びメディア処理ユニットを含むがこれらに限定されないメディア処理システムの一部を形成する。

好適な実施形態に対する種々の変更及び本願明細書に記載の一般的原理及び特徴は、当業者に直ちに明らかである。したがって、本開示は、示された実施形態に限定されるものではなく、本願明細書に記載の原理及び特徴と整合する最も広い範囲を与えられる。

＜２．ビデオコンテンツのエンコーディング及びデコーディング＞
人間の視覚は、２つの輝度レベルが互いに有意に異ならない場合、２つの輝度レベルの間の差を知覚しない場合がある。代わりに、人間の視覚は、輝度レベルが弁別閾（just noticeable difference：ＪＮＤ）以上異なる場合にだけ、差を知覚できる。人間の視覚の知覚の非線形性により、個々のＪＮＤの量は、輝度レベルの範囲に亘り不均一な大きさ又は尺度ではなく、むしろ、異なる個々の輝度レベルと共に変化する。

本願明細書に記載の技術（例えば、アルゴリズム等）は、ソースビデオコンテンツを、ＢＬ画像データにおける並びにＢＬとＥＬ画像データの組合せにおけるソースビデオコンテンツの視覚的詳細を保存するマルチレイヤビデオ信号にエンコードするために、マルチレイヤエンコーダにより使用できる。幾つかの実施形態では、ソースビデオコンテンツは、知覚エンコーディング技術（例えば、カリフォルニア州サンフランシスコにあるDolby Laboratories等により開発されたＶＤＲエンコーディング技術）に基づき（例えば、ＶＤＲ仕様等により定められる）ソースエンコーディングフォーマットのソースコードワードで始めにエンコードされる。幾つかの実施形態では、ソースエンコーディングフォーマットのソースコードワードは、輝度レベルが人間の視覚の知覚の線形性に合うように最適に間隔を開けられ量子化されるように、分散された複数の輝度レベルを表す。

本願明細書に記載のマルチレイヤエンコーダにより生成されるマルチレイヤビデオ信号は、様々な種類の下流装置へ直接又は間接的に送信され或いはそれらにより受信される。下流装置は、マルチレイヤデコーダを有するディスプレイシステム、基本レイヤデコーダを有するディスプレイシステム、等を含むが、これらに限定されない。

比較的広いダイナミックレンジのディスプレイ動作をサポートする下流装置（例えば、マルチレイヤデコーダ等）は、受信したマルチレイヤビデオ信号に基づきソースビデオコンテンツの広いダイナミックレンジバージョンを引き出し及び／又はレンダリングできる。ソースビデオコンテンツのデコードされた広いダイナミックレンジバージョンは、ソースビデオコンテンツの中のソースコードワードにより表される輝度レベルを近似する目標輝度レベル（例えば、装置固有輝度レベル、等）を表す。

比較的狭いダイナミックレンジのディスプレイ動作をサポートする下流装置（例えば、ＢＬデコーダ等）は、受信したマルチレイヤビデオ信号のＢＬ画像データに基づきソースビデオコンテンツの視覚的詳細を有するデコードされた狭いダイナミックレンジバージョンを引き出し及び／又はレンダリングできる。ソースビデオコンテンツのデコードされた狭いダイナミックレンジバージョンは、下流装置によりサポートされる比較的狭いダイナミックレンジの範囲内ではあるが、ソースビデオコンテンツの中のソースコードワードにより表される輝度レベルからマッピングされた目標輝度レベル（例えば、装置固有輝度レベル、等）を表す。

ソースビデオコンテンツのデコードされた狭いダイナミックレンジバージョン及びデコードされた広いダイナミックレンジバージョンは両方とも、ソースビデオコンテンツの中のソースコードワードにより表される輝度レベルからマッピングされる目標輝度レベル（例えば、装置固有輝度レベル、等）を表すが、ソースビデオコンテンツの中のソースコードワードにより表される輝度レベルと比べて、ソースビデオコンテンツのデコードされた狭いダイナミックレンジバージョンは、ソースビデオコンテンツのデコードされた広いダイナミックレンジバージョンより多くのエラーを有し得る（例えば、比較的小さいビット深さ、低い又は高い輝度レベルにおけるクリッピングによる量子化エラー、等）。

＜３．画像コンテンツに基づく利用可能コードワードの割り当て＞
本願明細書に記載の技術を用いないビデオコーデックは、元の知覚エンコード済みソースビデオコンテンツの視覚的詳細を保存しない方法で、特定のビット深さ（例えば８ビット等）で利用可能なコードワードを割り当てる。例えば、本願明細書に記載の技術を用いないガンマドメインコーデックを有するメディア装置は、装置固有ダイナミックレンジの中の高輝度サブレンジ（例えば、明るい部分、ハイライト、等）にコードワードを過剰に割り当て、装置固有ダイナミックレンジの中の低輝度サブレンジ（例えば、暗い部分、暗い領域、等）にコードワードを少なく割り当て得る。結果として、知覚エンコード済みソースビデオコンテンツの視覚的詳細は、これらの他の技術の元で余計に失われてしまう。

本願明細書に記載の技術の下でマルチレイヤコーデックの中のビデオコーデックは、該技術を用いないビデオコーデックと比べて、知覚エンコード済みソースビデオコンテンツの視覚的詳細を保存する方法で、特定のビット深さ（例えば８ビット等）で利用可能なコードワードを割り当てる。その結果、ソースビデオコンテンツの中の知覚的詳細は、本願明細書に記載の技術を用いない他のビデオコーデックよりも、本願明細書に記載のマルチレイヤコーデックの中に良好に保存される。

本願明細書に記載の技術を用いて、マルチレイヤコーデックは、ソースビデオコンテンツの中の（例えば、シーンの中の、等）画像フレームにより伝達される画像コンテンツに基づき、固有パラメータ値（例えば、べき関数の指数値、線形量子化の勾配、区分線形量子化の軸、等）を選択し／決定する。画像コンテンツがより多くのハイライト部分又はより多くの輝度レベルを有する場合、パラメータ値は、高輝度サブレンジの中でより多くの提示される輝度レベルを、エンコーディング又はデコーディング動作のために利用可能にする。画像コンテンツがより少ないハイライト部分又はより少ない輝度レベルを有する場合、パラメータ値は、高輝度サブレンジの中でより少ない提示される輝度レベルを、エンコーディング又はデコーディング動作のために利用可能にする。同様に、画像コンテンツがより多くの暗い部分又はより多くの輝度レベルを有する場合、パラメータは、低輝度サブレンジの中でより多くの提示される輝度レベルを、エンコーディング又はデコーディング動作のために利用可能にする。画像コンテンツがより少ない暗い部分又はより少ない輝度レベルを有する場合、パラメータ値は、低輝度サブレンジの中でより少ない提示される輝度レベルを、エンコーディング又はデコーディング動作のために利用可能にする。

＜４．マルチレイヤビデオエンコーディング＞
前述のように、基本レイヤ及び１又は複数の拡張レイヤを有するマルチレイヤビデオ信号（例えば、符号化ビットストリーム、等）は、符号化ビデオコンテンツを下流装置（そのうちの１つは、例えば、図１Ｂのマルチレイヤデコーダ１５２、等であっても良い）へ配信するために、上流装置（例えば、図１Ａのマルチレイヤエンコーダ１０２）により用いることができる。幾つかの実施形態では、複数のレイヤにより配信されるビデオコンテンツは、比較的低ビット深さのＢＬ画像データ（例えば、図１Ａ、１Ｂの１０６、等）、及びＢＬ画像データに対して相補的であるＥＬ画像データ（例えば、図１Ａ、１Ｂの１０８、等）を有する。ＢＬ画像データ（１０６）及びＥＬ画像データ（１０８）の両者は、比較的高ビット深さ（例えば、１２＋ビットＶＤＲ、等）のソースビデオコンテンツ（１０４）から引き出され／量子化される。

幾つかの実施形態では、ＢＬ画像データ（１０６）は、基本レイヤコンテナ（例えば、８ビットＹＣｂＣｒ ４：２：０、等）の中に配置される。幾つかの実施形態では、ＥＬ画像データ（１０８）は、ＢＬ画像データ（１０６）から生成された予測画像データに対する、ソースビデオコンテンツ（１０４）（例えばＶＤＲ等）の残差画像データを有する。幾つかの実施形態では、ＥＬ画像データ（１０８）は、１又は複数の拡張レイヤコンテナ（例えば、１又は複数の８ビット残差データコンテナ、等）の中に置かれる。ＢＬ画像データ（１０６）及びＥＬ画像データ（１０８）は、下流装置（例えば、図１Ｂの１５２等）により受信され、ソースビデオコンテンツ（１０４）（例えばＶＤＲ等）の比較的高ビット深さ（例えば、１２＋ビット、等）のデコード済みバージョン（例えば、知覚デコード済みＶＤＲバージョン、等）を再構成するために使用されても良い。

本願明細書で用いられるとき、用語「ビット深さ」は、画像データをエンコード又は量子化するために利用可能なコードワードを提供する符号化空間の中で提供されるビット数を表す。低ビット深さの一例は８ビットであり、高ビット深さの一例は１２ビット以上である。特に、用語「低ビット深さ」又は「高ビット深さ」は、コードワードの最下位ビット又は最上位ビットを表さない。

例示的な一実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、入力ＶＤＲ画像のシーケンスを有するソースビデオコンテンツ（１０４）（例えば、ＶＤＲ等）を受信するよう構成される。入力ＶＤＲ画像のシーケンスは、１又は複数のシーンを表す。各シーンは、ＶＤＲ画像のシーケンスの中の複数の入力画像を有する。本願明細書で用いられるとき、「入力ＶＤＲ画像」は、通常、ソース画像のＶＤＲバージョン（例えば、ハイエンド画像取得装置によりキャプチャされたシーン参照画像）を得るために用いられ得る広又は高ダイナミックレンジ画像データを表す。入力ＶＤＲ画像は、高ダイナミックレンジ色域をサポートする任意の色空間の中にあっても良い。幾つかの実施形態では、入力ＶＤＲ画像は、ＶＤＲ画像エンコーダ（１０２）にエンコードのための画像データを提供する、ソース画像に関する唯一の入力である。本願明細書に記載の技術の下で基本レイヤ処理のためのソース画像に関する入力画像データは、知覚量子化技術を用いて、入力ＶＤＲ画像に基づき生成されても良い。

例示的な一実施形態では、ソースビデオコンテンツ（１０４）（例えば、ＶＤＲ等）からデコードされた入力ＶＤＲ画像は、ＹＣｂＣｒ色空間の１２＋ビットＹＣｂＣｒ画像である。一例では、入力ＶＤＲ画像の中に提示される各ピクセルは、色空間（例えば、ＹＣｂＣｒ色空間）について定められた全てのチャネル（例えば、輝度チャネルＹ、クロマチャネルＣｂ及びＣｒ、等）についてコードワードを有する。各コードワードは、色空間の中のチャネルのうちの１又は複数についてアップサンプリング又はダウンサンプリング済みコードワードを有する。

例示的な一実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、入力ＶＤＲ画像のコードワードを、第１の色空間（例えば、ＲＧＢ色空間、等）から第２の異なる色空間（例えば、ＹＣｂＣｒ色空間、等）へ変換するよう構成される。

例示的な一実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、第１のサンプリングフォーマット（例えば、４：４：４サンプリングフォーマット等）の入力ＶＤＲ画像を、第２の異なるサンプリングフォーマット（例えば、４：２：０サンプリングフォーマット等）にダウンサンプリング又はアップサンプリングするよう構成される。

例示的な一実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、（例えば、８ビット等の）ＢＬ画像データ（１０６）を生成するために、ソースビデオコンテンツ（１０４）に対して知覚量子化に関する動作を実行するよう構成される。知覚量子化に関する動作は、マッピング動作（１１４）、クリッピング動作（１１６）、ＢＬエンコーディング動作（１１８）、等のうちの１又は複数を含むが、これらに限定されない。

マッピング動作（１１４）では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、マッピング関数を用いて、（例えば、ＶＤＲ等の）ソースビデオコンテンツ（１０４）の中の１又は複数の入力ＶＤＲ画像の中の（例えば、１２ビット＋等の）入力ＶＤＲコードワード（例えば、ＶＤＲ輝度コードｖ^Ｙ、ＶＤＲクロマコードワードｖ^Ｃ、等）を、１又は複数のＶＤＲ画像に対応する１又は複数のマッピング済み画像の中のマッピング済みコードワード（例えば、マッピング済み輝度コードワードｃ^Ｙ、マッピング済みクロマコードワードｃ^Ｃ、等）にマッピングするよう構成される。

クリッピング動作（１１６）では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、最小値より低い又は最大値より高いマッピング済みコードワードをクリッピングするよう構成される。ＢＬ画像データ（１０６）のビット深さで利用可能なコードワードの数（例えば、８ビットのビット深さで＜＝２５６、等）は、未低下（undipped）のマッピング済みコードワードの数値範囲全体に適合するほど十分に大きくない場合がある。したがって、１又は複数のマッピング済み画像の中の最高マッピング済みコードワード及び／又は最低マッピング済みコードワードの一部は、クリッピング動作（１１６）において、最大値及び／又は最小値にクリッピングされても良い。マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、１又は複数のマッピング済み画像及び１又は複数の因子に基づき、最適な最小及び最大値を決定し／選択するよう構成される。１又は複数の因子は、クリッピングされる必要のあるマッピング済みコードワードの数を最小化すること、クリッピング動作の後に１又は複数のマッピング済み画像の１又は複数の（例えば、目立った、中央、等）部分の提示された／知覚詳細を最大化すること、等を含むが、これらに限定されない。

ＢＬエンコーディング動作（１１８）では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ソースコードワード（例えば、ｖ、等）を色空間（例えば、ＹＣｂＣｒ色空間、等）の固有チャネル（例えば、輝度チャネル又はＹチャネル、等）の中の対応するマッピング済みコードワード（例えば、ｃ、等）にマッピングするために、マルチレイヤエンコーダ（１０２）の中のＢＬコーデックにより用いられるべき関数の最適な指数値を決定するよう構成される。幾つかの実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ソースコードワード（例えば、ｖ、等）を色空間（例えば、ＹＣｂＣｒ色空間、等）の固有チャネル（例えば、輝度チャネル又はＹチャネル、等）の中の対応するマッピング済みコードワード（例えば、ｃ、等）にマッピングするために、ＢＬコーデックにより用いられる区分線形（piecewise−linear：ＰＷＬ）マッピング関数のパラメータ値を決定するよう構成される。

ＢＬエンコーディング動作（１１８）では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、べき関数の指数値及び／又はＰＷＬマッピング関数のパラメータ値に基づき、ソースビデオコンテンツ（１０４）からデコードしたソースコードワードを、マッピング済みコードワードにマッピングし／圧縮し、及びマッピング済みコードワードをフォーマットするよう構成される。マッピング済みコードワードのうちの一部はクリッピングされる。マッピング済みコードワードのうちの一部又は全部は、高ビット深さＶＤＲコードワードを低ビット深さマッピング済みコードワードにマッピングすることにより生じる量子化エラーを含む。マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、（例えば、８ビット、等の）ＢＬ画像データ（１０６）を、（例えば４：２：０等の）サンプリングフォーマットの１又は複数の（例えば、８ビット、等の）ＢＬ画像コンテナにフォーマット化するよう更に構成される。

一実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ＢＬ画像コンテナの中のＢＬ画像データ（１０６）を、マルチレイヤビデオ信号の一部として下流装置（例えば、図１Ｂのマルチレイヤデコーダ１５２、等）へ出力する。

例示的な一実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、１又は複数のＥＬ動作を実行するよう構成される。１又は複数のＥＬ動作は、ＢＬデコーディング動作（１２０）、逆マッピング動作（１２２）、減算動作（１２４）、非線形量子化動作（１２６）、ＥＬエンコーディング動作（１２８）、等のうちの任意のものを含むが、これらに限定されない。

ＢＬデコーディング動作（１２０）では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、（例えば、８ビット、等の）ＢＬ画像コンテナの中の（例えば、８ビット、等の）ＢＬ画像データ（１０６）を、１又は複数の入力ＶＤＲ画像に対応する１又は複数のマッピング済み画像の中のマッピング済みコードワードにデコードして戻すよう構成される。

逆マッピング動作（１２２）では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、１又は複数のルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づき、マッピング済みコードワードをＶＤＲコードワードに逆にマッピングするよう構成される。逆マッピングのために用いられるＬＵＴは、分析的に又は数値的に、予め決定された指数値を有するべき関数、及び／又は予め決定されたパラメータ値を有するＰＷＬマッピング関数から導出できる。

幾つかの実施形態では、これらのＬＵＴの一部又は全部は、ルックアップキー（例えば、マッピング済みコードワード、等）及び該ルックアップキーに対応するルックアップ値（例えば、ＶＤＲコードワード、等）を有する。例えば、単に説明を目的として、マッピング済みコードワードをＶＤＲコードワードに逆マッピングするために用いられる逆ＩＤ ＬＵＴは、次式にｓ_ｉ＝［０，１，２，．．．，２５５］を代入することにより構築できる。

ここで、ｃ_Ｌ及びｃ_Ｈは、それぞれ、マッピング動作及び／又はクリッピング動作で決定された輝度チャネルのマッピング済みコードワードの最小値及び最大値である。ｖ_Ｌ及びｖ_Ｈは、それぞれ、マッピング動作及び／又はクリッピング動作で決定された輝度チャネルのＶＤＲコードワードの最小値及び最大値である。ｃｌｉｐ（．．．）は、不可逆圧縮（例えば、ＢＬエンコーディング動作、等で生じ得る）の後の任意の範囲外（例えば、［ｃ_Ｌ，ｃ_Ｈ］の範囲外、等）が最近有効ＶＤＲコードワードに依然として逆マッピングできることを保証するためのクリッピング関数である。

他の種類のＬＵＴ（例えば、ＰＷＬに基づく、等）も、同様の方法で数値的に構築できる。本願明細書に記載のＬＵＴの各々は、ＢＬ画像データ（１０６）からデコードされたコードワードを、適用可能な色空間の１又は複数の固有チャネルの中の対応するＶＤＲコードワードに逆マッピングするために用いられても良い。

幾つかの実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、下流装置（例えば、図１Ｂのマルチレイヤデコーダ１５２、等）によりＶＤＲ画像を再構成するためにＥＬレイヤで伝達される必要のあるＥＬ画像データの量を低減するために、ＢＬ−ＥＬ予測（例えば、イントラ及び／又はインター予測、等）を実施するよう構成される。マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、逆マッピング動作（１２２）を通じて得られたＶＤＲコードワードに少なくとも部分的に基づき、予測画像データを生成できる。

減算動作（１２４）では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ソースビデオコンテンツ（１０４）からデコードされたＶＤＲコードワードと、予測画像データの中で提示されるＶＤＲコードワードとの間の残差値を生成するよう構成される。固有チャネル（例えば、輝度チャネル、Ｙチャネル、等）の中の残差値は、対数ドメイン又は線形ドメインの中で減算動作（１２４）により生成される差であっても良い。

非線形量子化動作（１２６）では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、第１のデジタル表現（例えば、１２＋ビット等）の残差値を、１又は複数のＮＬＱパラメータを用いて色空間（例えば、ＹＣｂＣｒ等）の第２のデジタル表現（例えば、８ビット等）に量子化するよう構成される。

ＥＬエンコーディング動作（１２８）では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、非線形量子化動作により生成された（例えば、８ビット等の）残差値を、（例えば４：２：０等の）サンプリングフォーマットで（例えば、８ビット等の）ＥＬ画像コンテナの中のＥＬ画像データ（１０８）にエンコードするよう構成される。拡張レイヤＥＬ画像コンテナ及び基本レイヤＢＬ画像コンテナの両者ともが単一のデジタルビデオ信号に同時に含まれ得るとしても（例えば、単一の符号化ビットストリーム、単一のメディアファイル、単一のブロードキャスト、等）、拡張レイヤのＥＬ画像コンテナは、基本レイヤのＢＬ画像コンテナと論理的に別個であっても良い。

一実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ＥＬ画像コンテナの中のＥＬ画像データ（１０８）を、マルチレイヤビデオ信号の一部として下流装置（例えば、図１Ｂのマルチレイヤデコーダ１５２、等）へ出力する。

一実施形態では、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、マルチレイヤエンコーダ（１０２）の動作で用いられる動作パラメータのうちの一部又は全部を有するメタデータ（１３０）を、マルチレイヤビデオ信号の一部として、下流装置（例えば、図１Ｂのマルチレイヤデコーダ１５２、等）へ出力する。下流装置へ送信されるメタデータ（１３０）の中の動作パラメータは、マッピングパラメータ（１３４）及びＮＬＱパラメータ（１３２）等による、１又は複数のマッピングパラメータ、クリッピングパラメータ、ガンマ圧縮のためのべき関数で用いられる指数値、逆マッピングパラメータ、ＬＵＴ、ＰＷＬ関数のピボット値、非線形量子化パラメータ、等のうちの任意のものを含むが、これらに限定されない。メタデータ（１３０）は、ＥＬレイヤ及び／又はＢＬレイヤの中で、又は例えばビデオビットストリームの中で利用可能な相補的拡張情報（supplemental enhancement information：ＳＥＩ）若しくは他の同様のメタデータキャリッジの一部としてビデオビットストリーム全体のうちの別個のサブビットストリームの中で伝達されるデータの一部であっても良い。例示的なサブビットストリームは、Dolby Laboratories, Incにより開発された参照処理ユニット（reference processing unit：ＲＰＵ）であっても良い。

例えば、逆マッピング動作（１２２）で用いられるＬＵＴは、メタデータ（１３０）の一部として下流装置へ送信されても良い。幾つかの実施形態では、ＬＵＴの中のルックアップキー及び該ルックアップキーに対応する値は、メタデータ（１３０）の一部として、下流装置へ送信される。幾つかの実施形態では、少なくとも１つのＬＵＴは、分析的関数又はマルチセグメント分析的関数により表現できる。ＬＵＴの中のルックアップキー及び該ルックアップキーに対応する値を下流装置へ送信する代わりに、送信されるメタデータ（１３０）の量を低減するために、分析的関数を定めるパラメータが、メタデータ（１３０）の一部として下流装置へ送信される。幾つかの実施形態では、ＬＵＴを数値的に導出するために用いられるマッピング関数の中のパラメータは、ＬＵＴの中のルックアップキー及び該ルックアップキーに対応する値を送信する代わりに、メタデータ（１３０）の一部として、下流装置へ送信される。下流装置は、式（１）で示したように、ＬＵＴを導出するためにパラメータを用いることができる。エンコーディング動作及びデコーディング動作を規定するビデオコーデック仕様は、本願明細書に記載の１又は複数のパラメータを、上流装置（例えば、マルチレイヤエンコーダ１０２等）から下流装置（例えば、マルチレイヤデコーダ１５２等）へ渡すための統語的（syntactic）要素を有しても良い。

ＥＬ画像データ（１０８）、ＢＬ画像データ（１０６）及びメタデータは、ソースビデオコンテンツ（１０４）の中の比較的広いダイナミックレンジの入力画像を提示する比較的広いダイナミックレンジの（例えば、ＶＤＲ、ＨＤＲ、等の）画像のデコード済みバージョンを生成するために、下流装置により用いることができる。

ＢＬエンコーディング動作（１１８）、ＢＬデコーディング動作（１２０）、ＥＬエンコーディング動作（１２８）等のような動作のうちの１又は複数は、Ｈ．２６４／ＡＶＣ／ＨＥＶＣ、ＭＰＥＧ−２、ＶＰ８、ＶＣ−１、及び／又はその他のうちの任意の組合せを含むがこれらに限定されない複数のコーデックのうちの１又は複数を用いて実装されても良い。

＜５．マルチレイヤビデオデコーディング＞
ビデオコンテンツを有するマルチレイヤビデオ信号（例えば、符号化ビットストリーム、等）は、マルチレイヤデコーダ（例えば、図１Ｂの１５２等）により受信され得る。幾つかの実施形態では、マルチレイヤデコーダ（１５２）により受信されるビデオコンテンツは、比較的低ビット深さのＢＬ画像データ（例えば、図１Ａ、１Ｂの１０６、等）、及びＥＬ画像データ（例えば、図１Ａ、１Ｂの１０８、等）を有する。幾つかの実施形態では、ＢＬ画像データ（１０６）及びＥＬ画像データ（１０８）の両者は、比較的高ビット深さ（例えば、１２＋ビットＶＤＲ、等）のソースビデオコンテンツ（例えば、図１Ａの１０４等）から引き出され／量子化される。幾つかの実施形態では、マルチレイヤデコーダ（１５２）は、マルチレイヤビデオ信号の一部としてＢＬ画像データ（１０６）及びＥＬ画像データ（１０８）を生成する動作で用いられる動作パラメータのうちの一部又は全部を有するメタデータ（１３０）を受信するよう構成される。

幾つかの実施形態では、ＢＬ画像データ（１０６）は、基本レイヤコンテナ（例えば、８ビットＹＣｂＣｒ ４：２：０コンテナ等）の中に配置される。幾つかの実施形態では、ＥＬ画像データ（１０８）は、ＢＬ画像データ（１０６）から生成された予測画像データに対する、ソースビデオコンテンツ（１０４）（例えばＶＤＲ等）の残差画像データを有する。幾つかの実施形態では、ＥＬ画像データ（１０８）は、１又は複数の拡張レイヤコンテナ（例えば、１又は複数の８ビット残差データコンテナ、等）の中に置かれる。

例示的な実施形態では、マルチレイヤデコーダ（１５２）は、マルチレイヤビデオ信号を生成するために用いられたソースビデオコンテンツの中のソース画像の再構成バージョン（例えば、再構成済みＢＬ＋ＥＬビデオコンテンツ１６６等）を表す１又は複数の広いダイナミックレンジ（例えば、ＶＤＲ等）の画像を生成するために、ＢＬ画像データ（１０６）及びＥＬ画像データ（１０８）に対してＰＱに基づくデコーディング動作を実行するよう構成される。ＰＱに基づくデコーディング動作は、ＢＬデコーディング動作（１６０）、逆マッピング動作（１６２）、ＥＬデコーディング動作（１５４）、非線形逆量子化動作（１５６）、加算動作（１５８）、等のうちの１又は複数を含むが、これらに限定されない。

ＢＬデコーディング動作（１６０）では、マルチレイヤデコーダ（１５２）は、（例えば、８ビット、等の）ＢＬ画像コンテナの中の（例えば、８ビット、等の）ＢＬ画像データ（１０６）を、１又は複数のマッピング済み画像（例えば、トーンマッピング済み画像）の中のマッピング済みコードワードにデコードするよう構成される。

逆マッピング動作（１６２）では、マルチレイヤデコーダ（１５２）は、例えばメタデータ（１３０）からデコードした１又は複数のルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づき、マッピング済みコードワードをＶＤＲコードワードに逆にマッピングするよう構成される。幾つかの実施形態では、マルチレイヤデコーダ（１５２）は、ルックアップキー及び該ルックアップキーに対応する値の観点で、メタデータ（１３０）の中のＬＵＴを直接受信するよう構成される。幾つかの実施形態では、マルチレイヤデコーダ（１５２）は、１又は複数の関数に関連する１又は複数の指数値、ピボット関連値、等のようなパラメータ値を受信し、該パラメータ値及び該１又は複数の関数を用いて逆マッピング動作（１６２）で適用すべき１又は複数のＬＵＴ（例えば、ルックアップキー及び該ルックアップキーに対応する値、等）を生成する（例えば、数値的に、等）よう構成される。

ＥＬエンコーディング動作（１５４）では、マルチレイヤエンコーダ（１５２）は、（例えば４：２：０等の）サンプリングフォーマットで（例えば、８ビット等の）ＥＬ画像コンテナの中にあっても良いＥＬ画像データ（１０８）をデコードすることにより（例えば、８ビット等の）残差値を生成するよう構成される。

非線形逆量子化動作（１５６）では、マルチレイヤデコーダ（１５２）は、デコードされた比較的低ビット深さのデジタル表現（例えば、８−ビット等）の残差値を、メタデータ（１３０）からデコードされた１又は複数のＮＬＱパラメータを用いる色空間（例えば、ＹＣｂＣｒ等）の比較的高いビット深さのデジタル表現（例えば、１２＋ビット等）に逆量子化するよう構成される。

追加動作（１５８）で、マルチレイヤデコーダ（１５２）は、ＥＬデコーディング動作で生成された残差値、及び逆マッピング動作（１６２）で生成されたＶＤＲコードワードに基づき、１又は複数の広いダイナミックレンジ画像の再構成済みバージョンを生成するよう構成される。１又は複数の広いダイナミックレンジ画像の再構成済みバージョンは、例えばマルチレイヤデコーダ（１５２）と共に動作する又はそれを含む（例えば、ＨＤＲ、ＶＤＲ、等の）ディスプレイシステムによりディスプレイパネルに出力され及び／又はレンダリングされ得る。

幾つかの実施形態では、マルチレイヤデコーダ（１５２）は、マルチレイヤデコーダ（１５２）によりＶＤＲ画像を再構成するためにＥＬレイヤで伝達される必要のあるＥＬ画像データの量を低減するために、ＢＬ−ＥＬ予測（例えば、イントラ及び／又はインター予測、等）を実施するよう構成される。マルチレイヤデコーダ（１５２）は、逆マッピング動作（１２２）を通じて得られたＶＤＲコードワードに少なくとも部分的に基づき、追加動作（１５８）で用いられるべきＶＤＲコードワードを有する予測画像データを生成できる。

幾つかの実施形態では、マルチレイヤデコーダ（１５２）の逆マッピング（１６２）又はＢＬデコーディング動作（１６０）で用いられるコンポーネント又はモジュールは、マルチレイヤエンコーダ（１０２）の逆マッピング（１２０）又はＢＬデコーディング動作（１１８）で用いられるものと同じ又は実質的に同じであっても良い。

マルチレイヤデコーダ（１５２）により実行される動作のうちの１又は複数は、Ｈ．２６４／ＡＶＣ／ＨＥＶＣ、ＭＰＥＧ−２、ＶＰ８、ＶＣ−１、及び／又はその他のうちの任意の組合せを含むがこれらに限定されない複数のコーデックのうちの１又は複数を用いて実装されても良い。

幾つかの実施形態では、非線形逆量子化器（１５６）、逆マッピング（１６２）、及び加算器（１５８）は、コンポーザユニット（１６３）の部分であっても良い。限定ではなく、一実施形態では、コンポーザユニット（１６３）は、プロセッサ上で実行する、又はＦＰＧＡなどのような専用ハードウェアを用いる、又は汎用及び専用プロセッサの組合せを用いる、プロセッサ可読命令を用いて実装されても良い。

図１Ｃは、本発明の一実施形態による固定小数点数演算を用いて実装される「基本プロファイル」コンポーザ（１６３）のためのデータフローを示す。予測係数ａ_ｉ、ｂ_ｉ及びｃ_ｉ、逆量子化パラメータｓ、ｍ、ｒ_ｍａｘ、及びｔ、他のメタデータパラメータ（ピボット値ｘ_ｉ）、及び入力データｘ_ＢＬ、ｘ_ＥＬが与えられると、コンポーザ動作は、次の通り表すことができる。

図１Ｄは、本発明の別の実施形態による固定小数点数演算を用いて実装される「主プロファイル」コンポーザ（１６３）のためのデータフローを示す。図１Ｄで、ｘ_{ＢＬ［０］}はルマチャネルサンプルを示し、ｘ_{ＢＬ［１］}及びｘ_{ＢＬ［２］}は、クロマチャネルサンプルを示す。ｘ_{ＢＬ［０］}について、予測は、図１Ｃに示すように、係数ａ_ｉ、ｂ_ｉ及びｃ_ｉを有する２次多項式を用いて実行されても良い。クロマサンプルでは、予測は、ＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０３３６０５、２０１２年４月１３日出願に記載のように、２次多項式に基づいても良く、又はＭＭＲ（multiple−color channel multiple regression）に基づいても良い。該ＰＣＴ出願は参照することによりその全体が本願明細書に組み込まれる。

図１Ｄに示すＥＬ逆量子化ステップは、パラメータ（ｓ、ｍ、ｔ、ｒ_ｍａｘ）を用いて、図１Ｃに更に詳細に示すものと同じであっても良い。固定係数空間アップサンプリングは、対応するフラグ（例えば、el_spatial_resampling_filter_flag）が１に設定される場合、使用中である。一実施形態では、２ｘ２アップサンプリングフィルタは、８タップ水平フィルタ及び６タップ垂直フィルタと共に用いられている。ＥＬ空間アップサンプリング及びＢＬ空間アップサンプリングは、相互に排他的であることにも留意する。

＜６．ＢＬ画像データの中の視覚的詳細の提示＞
説明を目的として、マッピング動作（１１４）、クリッピング動作（１１６）、又はＢＬエンコーディング動作（１１８）等のうちの１又は複数において、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ソースビデオコンテンツ（１０４）からデコードされたＶＤＲ輝度コードワードを、ＢＬ画像データ（１０６）に量子化されエンコーディングされ得る輝度コードワードにマッピングするために、マッピング関数として指数値（ａ）を有するべき関数を用いるよう構成される。べき関数は、次式で表される。

指数値（ａ、式（１）のものと同じであっても良い）が１であるとき、上述のべき関数は、線形量子化マッピングまで縮小（reduced）される。利用可能なビットレートが高いとき、塊状アーチファクトが高ビットレートでは起こり難いので、指数値は、場合によっては、比較的広い範囲の中で設定できる。利用可能なビットレートが低いとき、塊状アーチファクトが低ビットレートではより起こり易いので、指数値は、場合によっては、比較的狭い範囲の中で設定できる。高い指数値は、マッピング関数に低輝度レベルよりも相対的に多くのコードワードを高輝度レベルに割り当てさせ、ＢＬ画像データ（１０６）が再構成済み画像のハイライト部分に少ない圧縮アーチファクトでより多くの詳細を含むことができるようにする。しかしながら、高指数値は、異なる（例えば、ＶＤＲ等の）ソースコードワードを、再構成済み画像の暗い部分の中の同じ又は非常に近い圧縮済みコードワードにマージする傾向がある。最悪の場合には、ソースビデオコンテンツの中の非フラットな（例えば、知覚可能な輝度変化、等を有する）暗い部分は、再構成済み画像の中で完全にフラットになり（例えば、０に近い又は人間の目の弁別閾より下の輝度変化を有する）、結果として非常に目立つ塊状アーチファクトを生じてしまう。

塊状アーチファクトを防ぐのを助けるために、本願明細書に記載のマルチレイヤエンコーダ（例えば１０２）は、指数値が超えてはならない上限ＭＡＸ＿ａを有し構成され得る。幾つかの実施形態では、この上限は、本願明細書に記載のマルチレイヤビデオ信号を受信するためにどんなビットレートが利用可能かに依存して構成され／設定され／決定され得る。マルチレイヤエンコーダ（例えば１０２）は、ソースビデオコンテンツに基づき、上限により制約される最適な指数値を決定するよう構成される。

幾つかの実施形態では、全体最適指数値は、シーン全体、複数の入力ＶＤＲ画像、等について、選択できる。入力ＶＤＲ画像の各々について、先ず、画像固有最適指数値が、該入力ＶＤＲ画像に基づき決定できる。次に、シーンの全体最適指数値は、シーンの中の１又は複数の入力ＶＤＲ画像についての１又は複数の画像固有最適指数値から選択できる（例えば、最小指数値、等）。

幾つかの実施形態では、入力ＶＤＲ画像は、複数のＶＤＲ画像ブロックに分けることができる。画像ブロックのコードワードの間の標準偏差は、画像ブロックの中のテクスチャの個々の量の指標である。本願明細書に記載の非ゼロ標準偏差は、代替で、非ゼロ最大−最小差（例えば、画像ブロックの中の最大値と最小値との間の差、等）、非ゼロ分散、滑らかさ測定値、のうちの１つにより表現され又は決定できる。これらのうちの各々は、非ゼロ標準偏差又は非ゼロ分散等に対応する。反対に、代替で、本願明細書に記載のゼロ標準偏差は、ゼロ最大−最小差、ゼロ分散、滑らかさ測定値、のうちの１つにより表現され又は決定できる。これらのうちの各々は、ゼロ標準偏差又はゼロ分散、等に対応する。マッピングに含まれる塊状アーチファクトは、非ゼロ標準偏差を有するＶＤＲ画像ブロックが、ゼロ又は非常に小さい標準偏差（例えば、ＪＮＤの小さい部分、等）のマッピング済みコードワードを有する対応するマッピング済み画像ブロックにマッピングされるとき、生じる。幾つかの実施形態では、画像ブロック（例えば、ＶＤＲ画像ブロック、マッピング済み画像ブロック、等）の中の非ゼロ標準偏差の決定は、該画像ブロックの中の最大値と最小値との間の非ゼロ差の決定と等価であり、またはそこまで縮小（reduced）される。同様に、画像ブロック（例えば、ＶＤＲ画像ブロック、マッピング済み画像ブロック、等）の中のゼロ標準偏差の決定は、最大値と最小値との間のゼロ差の決定と等価であり、またはそこまで縮小（reduced）される。ここで、マッピング済み画像ブロックは、ＳＤＲディスプレイでの閲覧に最適化されていない圧縮画像データをキャプチャする。

＜７．べき関数における指数値の例示的な決定＞
幾つかの実施形態では、マッピング動作（１１４）、クリッピング動作（１１６）、又はＢＬデコーディング動作（１１８）等のうちの１又は複数において、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ソースビデオコンテンツ（１０４）からデコードされたＶＤＲコードワード（例えば、ＶＤＲ輝度コードワード、等）を、ＢＬ画像データ（１０６）の一部として量子化されエンコーディングされ得るマッピング済みコードワード（例えば、マッピング済み輝度コードワード、等）にマッピングするために、べき関数を用いるよう構成される。幾つかの実施形態では、図２Ａに示すように、マルチレイヤエンコーダ（例えば、１０２）は、マッピングべき関数の最適指数値ａを特定するために、高速検索アルゴリズム又は処理フローを実施する。

ブロック２０２で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、以下のように初期化動作を実行する。シーンの中のＦ個の入力ＶＤＲ画像のセットの中の各入力ＶＤＲ画像ｊについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、最適指数値α_ｏｐｔ［ｊ］を１．０に初期化する。マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、シーンの中のＦ個の入力ＶＤＲ画像のセットの中の各入力ＶＤＲ画像を、Ｎ個の画像ブロックに分割する。マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、さらに、ｊを開始値、例えば０に設定する。

ブロック２０４で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ｊがＦより小さいかどうかを決定する。真の場合、処理フローは、ブロック２０６へ進む。偽の場合、処理フローは、ブロック２２０へ進む。

ブロック２０６で、入力ＶＤＲ画像ｊの中の各画像ブロックｎについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、該画像ブロックの中の最大輝度値及び最小輝度値Ｂ（ｊ，ｎ）及びＡ（ｊ，ｎ）を計算する。入力ＶＤＲ画像ｊの中の非ゼロ標準偏差を有する画像ブロックのセットΦｊは次式に基づき構築される。

追加で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、局所変数α_ｊを初期値、例えば１．０に初期化する。

ブロック２０８で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、α_ｊがＭＡＸ＿ａより小さいかどうかを決定する。真の場合、処理フローは、ブロック２１０へ進む。偽の場合、処理フローは、ブロック２１８へ進む。

ブロック２１０で、セットΦ_ｊの中の各画像ブロックについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、α_ｊのような指数値を有するべき関数に基づき、該ブロックの中のＶＤＲコードワード（例えば、ＶＤＲ輝度コードワード、等）を、対応するマッピング済み画像ブロックの中のマッピング済みコードワード（例えば、マッピング済み輝度コードワード、等）にマッピングし、次式に示すように、セットΦ_ｊから導出されるマッピング済み画像ブロックのセットの中のマッピング済み画像ブロックの中の最大値及び最小値ｂ（ｊ，ｎ）及びａ（ｊ，ｎ）を計算する。

続いて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、次式に示すように、閾Ｔ_σより大きい標準偏差を有するマッピング済み画像ブロックの合計数を決定する。

ここで、Ｔ_σは、ゼロ（０）、ゼロに近い値、ＪＮＤの一部、マッピング動作における量子化エラーの上限、等のうちの１つに設定され得る。

ブロック２１２で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）が、非ゼロ標準偏差を有するマッピング済み画像ブロックの合計数が、セットΦ_ｊの中の要素の合計数と等しいかどうかを決定する。真の場合、処理フローは、ブロック２１４へ進む。偽の場合、処理フローは、ブロック２１８へ進む。

ブロック２１４で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、α_ｏｐｔ［ｊ］をα_ｊに設定する。

ブロック２１６で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、α_ｊを、正の増分、例えば０．１だけインクリメントする。処理は、ブロック２０８に進む。

ブロック２１８で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ｊを１だけインクリメントする。処理は、ブロック２０４に進む。

ブロック２２０で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、シーンの中のＦ個の入力ＶＤＲ画像のセットについて全体最適指数値として、α_ｏｐｔ［ｊ］のうちの１つを選択する。ここで、ｊは０から（Ｆ−１）である。

幾つかの実施形態では、全体最適指数値は、次式に示すようにα_ｏｐｔ［ｊ］の中から最小値として選択される。ここで、ｊは０から（Ｆ−１）である。

式（７）に示すような全体最適指数値を有するマッピングべき関数の使用は、マッピングに起因する完全なフラット画像ブロックが、Ｆ個の入力ＶＤＲ画像のセットからマッピングされた全ての画像の中で生じるのを防ぐ、又はその可能性を低減する。

幾つかの他の実施形態では、全体最適指数値は、α_ｏｐｔ［ｊ］の中の最小値に近い値であっても良いが、必ずしも最小値ではなくても良い。ここで、ｊは０から（Ｆ−１）である。最小ではない全体最適指数値を有するべき関数の使用は、依然として、１又は複数のマッピングに起因する完全なフラット画像ブロックを、Ｆ個の入力ＶＤＲ画像のセットからマッピングされた画像のうちの１又は複数の中で生じさせてしまう場合がある。

図２Ａに示す動作の例示的なアルゴリズムのリストは、以下のテーブルに示される。［表１］

＜８．区分線形量子化を含む線形量子化におけるパラメータ値の例示的な決定＞
幾つかの実施形態では、マッピング動作（１１４）、クリッピング動作（１１６）、又はＢＬデコーディング動作（１１８）等のうちの１又は複数において、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ソースビデオコンテンツ（１０４）からデコードされたＶＤＲコードワード（例えば、ＶＤＲクロマコードワード、等）を、ＢＬ画像データ（１０６）の一部として量子化されエンコーディングされ得るマッピング済みコードワード（例えば、マッピング済みクロマコードワード、等）にマッピングするために、ＰＷＬマッピング関数（又はＰＷＬ量子化）を用いるよう構成される。ＰＷＬマッピング関数は、それぞれパラメータｍ及びｂの異なる値を有する次式（ここでは丸め込みは無視する）により表される１又は複数のセグメントを有しても良い。

ここで、ｍ及びｂは、勾配及び阻止（intercept）パラメータであり、ｉは入力変数ｖ（例えば、ｉ番目のＶＤＲクロマコードワード等）及びマッピング済みコードワードｓ_ｉ（例えば、対応するｉ番目のＶＤＲクロマコードワード等）に関連するインデックスである。

ＰＷＬマッピング関数の中の合計セグメント数が１であるとき、ＰＷＬマッピング関数は、線形マッピング関数（例えば、線形量子化、線形量子化器、等）まで軽くできる。

式（８）の中のｍが大きいほど、式（８）の左辺にあるマッピングコードワードのより多くの圧縮をもたらし、塊状アーチファクトをより起こり易くする。符号化効率を向上するために、最終的に選択されるｍ及びｂは、シーン全体の中で同じであっても良い。幾つかの実施形態では、単一セグメント又は３セグメントＰＷＬマッピング関数が、ＶＤＲコードワード（例えば、ＶＤＲクロマコードワード等）を、シーンの中のマッピング済みコードワード（例えば、マッピング済みクロマコードワード等）にマッピングするために用いられても良い。

マルチセグメントＰＷＬマッピング関数（例えば、３セグメントＰＷＬマッピング関数、等）の使用は、異なる線形量子化器（例えば、ｍの異なる値、等）を、異なる範囲の入力ＶＤＲ画像（例えば、入力ＶＤＲクロマコードワード等）に適用可能にする。入力ＶＤＲデータの第１のクロマ範囲は、ＰＷＬマッピング関数の第１のセグメントにマッピングできる。入力ＶＤＲデータの第２のクロマ範囲は、ＰＷＬマッピング関数の第２のセグメントにマッピングできる。入力ＶＤＲデータの第３のクロマ範囲は、ＰＷＬマッピング関数の第３のセグメントにマッピングできる。複数のセグメントの各々について、最適線形量子化器が検索され決定できる。アルゴリズムは、シーンの中の入力ＶＤＲ画像のセットの中の各入力ＶＤＲ画像について画像固有最適パラメ―タ値を検索するよう実装されても良い。次に、合意又は全体最適パラメータ値が、同じシーンの中の入力ＶＤＲ画像の全ての画像固有最適パラメータ値の中で見付けられる。

本願明細書に記載のＰＷＬマッピング関数は、回転軸により指定できる。幾つかの実施形態では、図２Ｂに示すように、マルチレイヤエンコーダ（例えば、１０２）は、回転軸の最適セットを特定するために、高速検索アルゴリズム又は処理フローを実施する。

ブロック２５２で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、以下のように初期化動作を実行する。シーンの中のＦ個の入力ＶＤＲ画像のセットの中の各入力ＶＤＲ画像ｊについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、勾配倍率ｗ^ｏｐｔ［ｊ］を１．０に初期化する。マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、Ｆ個の入力ＶＤＲ画像のセットの中の各入力ＶＤＲ画像を、Ｎ個の画像ブロックに分割し、又はシーンの中のＦ個の入力ＶＤＲ画像のセットの中の各入力ＶＤＲ画像の中で分割されたＮ個の画像ブロックを、最適なαを検索するために用いられる処理フローで再利用するよう構成されても良い。マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、さらに、ｊを開始値、例えば０に設定する。

ブロック２５４で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ｊがＦより小さいかどうかを決定する。真の場合、処理フローは、ブロック２５６へ進む。偽の場合、処理フローは、ブロック２７０へ進む。

ブロック２５６で、入力ＶＤＲ画像ｊの中の各画像ブロックｎについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、該画像ブロックの中の最大、最小、及び平均値Ｄ（ｊ，ｎ）、Ｅ（ｊ，ｎ）、μ（ｊ，ｎ）（例えば、ＶＤＲクロマコードワード等）を計算する。マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、次式に基づき、該画像ブロックの中の最大及び最小値Ｄ（ｊ，ｎ）及びＥ（ｊ，ｎ）に対応するマッピング済み値ｄ_ｊｎ（ｗ_ｊ）、ｅ_ｊｎ（ｗ_ｊ）（例えば、マッピング済みクロマコードワード等）も計算する。（ここでは、８ビット基本レイヤについて説明する。１０ビット基本レイヤの場合には、例示的なクリッピング関数はｃｌｉｐ（ｘ、０，１０２３）である。）

ここで、Ｃ_Ｈ ^Ｙ、Ｃ_Ｌ ^Ｙ、ｖ_Ｈ ^Ｙ、ｖ_Ｌ ^Ｙ、ｖ_Ｈ ^Ｃ、ｖ_Ｌ ^Ｃ、Ｃ_ｒ ^Ｃは、最大マッピング済み輝度コードワード値、最小マッピング済み輝度コードワード値、最大入力ＶＤＲ輝度コードワード値、最小入力ＶＤＲ輝度コードワード値、最大入力ＶＤＲ画像クロマコードワード値、最小入力ＶＤＲクロマコードワード値、及び上述の式（１０）、（１１）により表される線形関係におけるパラメータである。マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、次式に基づき、入力ＶＤＲ画像ｊの中で非ゼロ標準偏差を有するが対応するマッピング済みクロマコードワード値の中でゼロ標準偏差を有する画像ブロックのセットＫ_ｊを構築する。

ブロック２５８で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、セットＫ_ｊが空かどうかを決定する。真の場合、処理フローは、ブロック２７６へ進む。偽の場合、処理フローは、ブロック２６０へ進む。

ブロック２７６で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、入力ＶＤＲ画像ｊの単一セグメント線形量子化器を用い、次式によりパラメータを設定するよう構成される。

ブロック２６０で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、次式の中のセットＫ_ｊから、平均値の最大値及び最小値を見付ける。

平均値の最小値及び最大値（μ_ｍｉｎ（ｊ）及びμ_ｍａｘ（ｊ））は、ｖ_Ｌ ^Ｃ及びｖ_Ｈ ^Ｃの間の入力ＶＤＲクロマコードワード値の全範囲を、３つのセグメント［ｖ_Ｌ ^Ｃ，μ_ｍｉｎ（ｊ）］、［μ_ｍｉｎ（ｊ），μ_ｍａｘ（ｊ）］、［μ_ｍａｘ（ｊ），ｖ_Ｈ ^Ｃ］に区分するために用いることができる。

入力ＶＤＲクロマコードワード値を区分するために式（１８）及び（１９）を使用することは、説明のみを目的としていることに留意すべきである。他の実施形態では、例えば、シーンの中の入力画像のセットの平均、最大又は最小入力クロマコードワード値からより多くの又はより少ない区分を生成することにより、より多くの又はより少ない値（例えば、これらの値のうちの任意の２つの値の間の中点及び／又は小数部分、等）又はセグメントを用いることができる。

本発明の目的のために、入力画像のセットは、可変数の入力画像を有しても良く、及び／又はシーンに関連しても良く関連しなくても良いことに留意すべきである。例えば、図２Ａ及び２Ｂの処理フローは、シーンの一部に属する入力画像のセットを伴い実行されても良い。また、他の実施形態では、図２Ａ及び２Ｂの処理フローは、単一シーンに属しない入力画像のセットを伴い実行されても良い。

ブロック２６０で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、次式に基づき、画像ブロックの３個のセットＫ_ｊ ^Ｌ、Ｋ_ｊ ^Ｍ、Ｋ_ｊ ^Ｈを構築するよう構成され得る。

示したように、Ｋ_ｊ ^Ｍは、ＶＤＲクロマ値において非ゼロ標準偏差を有するがマッピング済みクロマ値においてゼロ標準偏差を有し勾配倍率ｗ_ｊが１．０に設定されたＰＷＬマッピング関数の中央セグメントの中のＶＤＲ画像ブロックを表す。Ｋ_ｊ ^Ｌは、ＶＤＲクロマ値において非ゼロ標準偏差を有する、ＰＷＬマッピング関数の低セグメントの中のＶＤＲ画像ブロックを表す。Ｋ_ｊ ^Ｈは、ＶＤＲクロマ値において非ゼロ標準偏差を有する、ＰＷＬマッピング関数の高セグメントの中のＶＤＲ画像ブロックを表す。

ブロック２６２で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、次式に示すように、セットＫ_ｊ ^Ｌに用いられるべき勾配倍率ｗ_ｊの候補値の配列Ω^Ｌを設定するよう構成される。

ここで、Δｗは設定可能又は固定減少値であり、Ｓ^ＬはΩ^Ｌの中の設定可能又は固定数の配列要素である。

０とＳ^Ｌの間の各整数値の中の局所変数ｓについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、式（１０）及び（１１）を用いて、Ｋ_ｊ ^Ｌの中のｎを有する各画像ブロックについて、最大及び最小クロマ値Ｄ（ｊ，ｎ）及びＥ（ｊ，ｎ）に対応するマッピング済みクロマ値ｄ_ｊｎ（ｗ_ｊ）及びｅ_ｊｎ（ｗ_ｊ）を計算する又は再計算する。ここで、次式に示すように、セットＫ_ｊ ^Ｌのために用いられるべき勾配倍率ｗ_ｊは、Ω^Ｌの中の候補値に設定される。

追加で、０とＳ^Ｌとの間の各整数値の中のｓについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、数量π^Ｌ（ｓ）を計算する。π^Ｌ（ｓ）は、次式に示すように、Ｋ_ｊ ^Ｌの中の要素の数（｜Ｋ_ｊ ^Ｌ｜と表す）を、閾値Ｔより上のマッピング済みクロマ値における標準偏差を有する画像ブロックの数と比較する。

π^Ｌ（ｓ）に基づき、ＰＷＬマッピング関数の低セグメントの勾配の最適倍率ｗ_ｊ ^Ｌは、次式により導出できる。

ここで、ｓ_ｏｐｔ ^Ｌは次の通り与えられる。

上述の処理は、ＰＷＬマッピング関数の０、１、２、又はさらに多くの他のセグメントの０、１、２、又はさらに多くの他の最適倍率を導出するために用いることができる。例えば、ブロック２６４で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、次式に示すように、セットＫ_ｊ ^Ｍに用いられるべき勾配倍率ｗ_ｊの候補値の配列Ω^Ｍを設定するよう構成される。

ここで、Δｗは設定可能又は固定減少値であり、Ｓ^ＭはΩ^Ｍの中の設定可能又は固定数の配列要素である。

０とＳ^Ｌの間の各整数値の中の局所変数ｓについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、式（１０）及び（１１）を用いて、Ｋ_ｊ ^Ｍの中のｎを有する各画像ブロックについて、最大及び最小クロマ値Ｄ（ｊ，ｎ）及びＥ（ｊ，ｎ）に対応するマッピング済みクロマ値ｄ_ｊｎ（ｗ_ｊ）及びｅ_ｊｎ（ｗ_ｊ）を計算する又は再計算する。ここで、次式に示すように、セットＫ_ｊ ^Ｍのために用いられるべき勾配倍率ｗ_ｊは、Ω^Ｍの中の候補値に設定される。

追加で、０とＳ^Ｍとの間の各整数値の中のｓについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、数量π^Ｍ（ｓ）を計算する。π^Ｍ（ｓ）は、次式に示すように、Ｋ_ｊ ^Ｍの中の要素の数（｜Ｋ_ｊ ^Ｍ｜と表す）を、閾値Ｔより上のマッピング済みクロマ値における標準偏差を有する画像ブロックの数と比較する。

π^Ｍ（ｓ）に基づき、ＰＷＬマッピング関数の中央セグメントの勾配の最適倍率ｗ_ｊ ^Ｍは、次式により導出できる。

ここで、ｓ_ｏｐｔ ^Ｍは次の通り与えられる。

ブロック２６６で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、次式に示すように、セットＫ_ｊ ^Ｈに用いられるべき勾配倍率ｗ_ｊの候補値の配列Ω^Ｈを設定するよう構成される。

ここで、Δｗは設定可能又は固定減少値であり、Ｓ^ＨはΩ^Ｈの中の設定可能又は固定数の配列要素である。

０とＳ^Ｈの間の各整数値の中の局所変数ｓについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、式（１０）及び（１１）を用いて、Ｋ_ｊ ^Ｈの中のｎを有する各画像ブロックについて、最大及び最小クロマ値Ｄ（ｊ，ｎ）及びＥ（ｊ，ｎ）に対応するマッピング済みクロマ値ｄ_ｊｎ（ｗ_ｊ）及びｅ_ｊｎ（ｗ_ｊ）を計算する又は再計算する。ここで、次式に示すように、セットＫ_ｊ ^Ｈのために用いられるべき勾配倍率ｗ_ｊは、Ω^Ｈの中の候補値に設定される。

追加で、０とＳ^Ｈとの間の各整数値の中のｓについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、数量π^Ｈ（ｓ）を計算する。π^Ｈ（ｓ）は、次式に示すように、Ｋ_ｊ ^Ｈの中の要素の数（｜Ｋ_ｊ ^Ｈ｜と表す）を、閾値Ｔより上のマッピング済みクロマ値における標準偏差を有する画像ブロックの数と比較する。

π^Ｈ（ｓ）に基づき、ＰＷＬマッピング関数の高セグメントの勾配の最適倍率ｗ_ｊ ^Ｈは、次式により導出できる。

ここで、ｓ_ｏｐｔ ^Ｈは次の通り与えられる。

ブロック２６８で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ｊを１だけインクリメントする。処理は、ブロック２５４に進む。

ブロック２７０で、次式に示すように、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ＰＷＬマッピング関数のピボットの座標を定めるために用いられるべき最適パラメータのセットを生成する。

ブロック２７２で、次式に示すように、最適パラメータのセットに基づき、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ＰＷＬマッピング関数の全てのピボット（例えば、４つのピボット）の座標を生成する。

ここで、ｐｉｖｏｔ＿ｘ［］及びｐｉｖｏｔ＿ｙ［］は、それぞれ４つのピボットのｘ座標及びｙ座標を表す２つの配列である。

ブロック２７４で、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ＰＷＬマッピング関数のｙ座標に対応するために必要なコードワードの合計数が、ＢＬ画像データをエンコードするために使用されるコード空間の中の利用可能なコードワードの合計数（例えば、２５５等）を超えるか否かを決定するよう構成される。例えば、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、ｐｉｖｏｔ＿ｙ［３］が利用可能なコードワードの合計数（例えば、２５５等）より大きいか否かを決定するよう構成され得る。肯定的である場合、０乃至３の各値における局所変数ｎについて、マルチレイヤエンコーダ（１０２）は、次式により、ＰＷＬマッピング関数のｙ座標を圧縮するよう構成され得る。

図２Ｂに示す動作の例示的なアルゴリズムのリストは、以下のテーブルに示される。［表２］

幾つかの例示的な実施形態では、線形又は非線形量子化器のうちの１又は複数は、高いビット深さ（例えば、１２＋ビット等）の画像データを低いビット深さ（例えば、８ビット等）の画像データに量子化するために用いられても良い。異なる色空間及び／又は異なる色チャネルの中の異なる量子化器が選択されても良い。例えば、（例えば、滑らかな領域の中の、等の）輪郭アーチファクト及び他のアーチファクトを緩和し／低減し／除去するために、ビデオ信号は、異なる色空間及び／又は異なる量子化方法で量子化されても良い。幾つかの実施形態では、本願明細書に記載の量子化は、線形量子化、線形ストレッチング、曲線に基づく／非均一量子化確率密度関数（Ｐｄｆ）最適化量子化、ベクトル量子化、等のうちの１又は複数を有しても良い。全体最適化パラメータ値は、フレーム、複数のフレーム、シーン、複数のシーン、等のうちの任意のものに基づき選択されても良い。幾つかの実施形態では、特定種類の量子化は、１又は複数の種類の予測方法及び／又は逆マッピングとの対応する関係を有しても良い。

量子化は、個々のチャネル毎に、又は２以上のチャネルに同時に、実行されても良い。例示的な実施形態では、ベクトル量子化は、２以上の色チャネルに渡り実行されても良い。例えば、座標系（例えば、３Ｄデカルト、等）は、色空間の中の色チャネルを用いて軸として設定されても良い。回転のような空間変換は、色空間の中の２以上の色チャネルの組合せ（又は投影の和）として定められる新しい軸を生成するために、座標系の中で実行されても良い。新しい軸のうちの１つを形成するために投影されるとき、２以上の色チャネルの中のコードワードは、新しい軸のうちの該１つに渡り、量子化器により一緒に量子化されても良い。

幾つかの実施形態では、ＶＤＲデコーダ側で圧縮済み出力ＶＤＲ画像データにより高知覚品質を維持しながら、出力マルチレイヤＶＤＲ画像データをどれだけ良好に圧縮できるかに基づき、固有量子化方法が選択されても良い。

幾つかの実施形態では、固有量子化方法及び／又は最適パラメータ値は、コーデックの弱点を補うために選択されても良い。例えば、コーデックは、黒色領域を圧縮するときに良好に実行されなくても良く、再構成済みＶＤＲ画像の中の輪郭アーチファクトを出力しても良い。本願明細書に記載の量子化は、再構成済みＶＤＲ画像の中で目に見える輪郭アーチファクトの少ない画像データを生成するために、固有曲線（例えば、Ｓ字曲線、ミューロー（mu−law）、人間の知覚に基づく曲線、等）を用いても良い。

本願明細書に記載の技術によるマルチレイヤエンコーダは、マルチレイヤエンコーダにより処理されるべき画像コンテンツの唯一の入力として、入力ＶＤＲ画像データを取り入れても良い。入力ＶＤＲ画像データは拡張レイヤデータ処理に供給されても良いが、オンザフライで（例えば、入力ＶＤＲがＶＤＲエンコーダに入力されるのと同じワイヤスピードで）実行され得る知覚量子化は、本願明細書に記載の基本レイヤデータ処理への入力画像データを生成するために用いられても良い。

本願明細書に記載の量子化は、１又は複数の異なる方法で実行されても良い。量子化は、フレーム全体又はシーン全体が単一の設定を用いて量子化されるグローバル量子化を実行しても良い。量子化は、各フレームが複数の重なり合わない領域に区分される区分に基づく（局所）量子化を実行しても良い。各々の重なり合わない領域は、それ自体の設定を用いて量子化される。量子化は、各フレームが複数の重なり合わない領域に区分される区分に基づく（局所）量子化を実行しても良い。各々の重なり合わない領域は、それ自体の設定を用いて量子化されるが、特定の重なり合わない領域の量子化器設定は、１又は複数の重なり合う領域から導出された分析データに基づき決定される。高度な量子化は、１又は複数の異なる色空間のうちの任意の色空間の中で適用されても良い。高度な量子化が適用され得る色空間の例は、ＲＧＢ色空間、ＹＣｂＣｒ色空間、ＹＣｏＣｇ色空間、ＡＣＥＳ色空間、又は他の色空間のうちの任意の色空間を含むが、これらに限定されない。

幾つかの実施形態では、量子化が適用される色空間は、予測が実行される色空間と同じ色空間に保たれる。これは、ＶＤＲ画像エンコーディング処理とＶＤＲ画像デコーディング処理の両方において該当し得る。色空間変換は、画像レンダリングが生じる色空間が量子化が生じる色空間と異なる場合、必要に応じて実行されても良い。

＜９．例示的な処理フロー＞
図３Ａは、本発明の例示的な一実施形態による、例示的な処理フローを示す。

幾つかの例示的な実施形態では、１又は複数のコンピューティング装置又はコンポーネントは、この処理フローを実行しても良い。ブロック３０２で、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（例えば、図１Ａの１０２）は、入力ＶＤＲ（visual dynamic range）画像のシーケンスを受信する。

ブロック３０４で、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（１０２）は、マッピング関数の関数パラメータ値の複数の候補セットからマッピング関数の関数パラメータ値の１つの候補セットを選択する。

ブロック３０６で、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（１０２）は、入力ＶＤＲ画像のシーケンスの中の少なくとも１つの入力ＶＤＲ画像の中のＶＤＲコードワードの中の非ゼロ標準偏差の画像ブロックのセットを構築する。

ブロック３０８で、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（１０２）は、関数パラメータ値の候補セットを有するマッピング関数を、少なくとも１つの入力ＶＤＲ画像の中の画像ブロックのセットの中のＶＤＲコードワードに適用することにより、マッピング済みコード値を生成する。

ブロック３１０で、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（１０２）は、マッピング済みコード値に基づき、マッピング済みコードワ―ドの中の閾値より低い標準偏差の画像ブロックのサブセットを決定する。ここで、画像ブロックのサブセットは、画像ブロックのセットの中の一部である。

ブロック３１２で、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（１０２）は、画像ブロックのサブセットに少なくとも部分的に基づき、少なくとも１つの入力ＶＤＲ画像をマッピングするために関数パラメータ値の候補セットがマッピング関数にとって最適か否かを決定する。

一実施形態では、少なくとも１つの入力ＶＤＲ画像をマッピングするために関数パラメータ値の候補がマッピング関数にとって最適であると決定するのに応答して、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（１０２）は、少なくとも１つの入力ＶＤＲ画像を有する複数の入力ＶＤＲ画像をマッピングするためにマッピング関数により関数パラメータ値の候補セットが関数パラメータ値の全体最適セットとして用いられるべきか否かを決定する。

一実施形態では、関数パラメータ値の候補セットが、少なくとも１つの入力ＶＤＲ画像を有する複数の入力ＶＤＲ画像をマッピングするためにマッピング関数により関数パラメータ値の全体最適セットとして用いられるべきであると決定するのに応答して、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（１０２）は、関数パラメータ値の全体最適セットを有するマッピング関数を複数のＶＤＲ画像に適用することにより、複数の入力ＶＤＲ画像に対応する複数のマッピング済み画像を生成するステップと、基本レイヤ（ＢＬ）画像データのような複数のマッピング済み画像を出力マルチレイヤビデオ信号に圧縮するステップと、を更に実行するよう構成される。

一実施形態では、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（１０２）は、ＢＬ画像データをデコードするステップと、ＢＬ画像データの逆マッピングに少なくとも部分的に基づき、予測画像データを生成するステップと、予測画像データ及び少なくとも１つの入力ＶＤＲ画像に少なくとも部分的に基づき、残差値を生成するステップと、予測画像データ及び少なくとも１つの入力ＶＤＲ画像に少なくとも部分的に基づき、残差値を生成するステップと、ＥＬ画像データを生成するために非線形量子化を残差値に適用するステップであって、残差値は高ビット深さ値を有し、ＥＬ画像データは低ビット深さ値を有する、ステップと、ＥＬ画像データを出力マルチレイヤビデオ信号に圧縮するステップと、を更に実行するよう構成される。

一実施形態では、非ゼロ標準偏差の画像ブロックのセットは、複数のＶＤＲ値範囲の中の固有ＶＤＲ値範囲の中のＶＤＲコードワードを伴い計算される。複数のＶＤＲ値範囲は、高値範囲、中値範囲、又は低値範囲のうちの１又は複数を有する。一実施形態では、マルチレイヤＶＤＲビデオエンコーダ（１０２）は、非ゼロ標準偏差の画像ブロックのセットについてＶＤＲ統計値のセットを計算するステップであって、ＶＤＲ統計値のセットの中の個々のＶＤＲ統計値は、非ゼロ標準偏差の画像ブロックのセットの中の個々の画像ブロックのＶＤＲコードワードの中の算術平均、算術的中間値、幾何平均、幾何的中間値、最大又は最小のうちの１つを表す、ステップと、ＶＤＲ統計値のセットに基づき、複数のＶＤＲ値範囲を生成するステップと、を更に実行するよう構成される。

一実施形態では、入力ＶＤＲ画像のシーケンスから引き出されたＢＬ画像データは、第１の８ビットエンコーダによりマルチレイヤビデオ信号に圧縮され、入力ＶＤＲ画像のシーケンスから引き出されたＥＬ画像データは、マルチレイヤエンコーダの中の第２の８ビットエンコーダによりマルチレイヤビデオ信号に圧縮される。

図３Ｂは、本発明の例示的な一実施形態による、例示的な処理フローを示す。幾つかの例示的な実施形態では、１又は複数のコンピューティング装置又はコンポーネントは、この処理フローを実行しても良い。ブロック３５２で、マルチレイヤＶＤＲビデオデコーダ（例えば、図１Ｂの１５２）は、マルチレイヤビデオ信号の少なくとも一部から、基本レイヤ（ＢＬ）画像データを受信する。

ブロック３５４で、マルチレイヤＶＤＲビデオデコーダ（１５２）又は基本レイヤビデオデコーダ（１７２）は、ＢＬ画像データをデコードして、複数のマッピング済み画像を生成する。

ここで、複数のマッピング済み画像は、関数パラメータ値の全体最適セットを有するマッピング関数を、複数のＶＤＲ（visible dynamic range）画像に適用することにより引き出された。関数パラメータ値の全体最適セットは、マッピング関数の関数パラメータ値の複数の個々の最適セットから選択されても良い。関数パラメータ値の個々の最適セットは、複数のＶＤＲ画像の中の少なくとも１つのＶＤＲ画像に、関数パラメータの複数の候補セットを有するマッピング関数を適用することに少なくとも部分的に基づき決定される。

一実施形態では、マルチレイヤＶＤＲビデオデコーダ（１５２）又は基本レイヤビデオデコーダ（１７２）は、ディスプレイシステムの中で複数のマッピング済み画像をレンダリングするよう構成される。

一実施形態では、マルチレイヤＶＤＲビデオデコーダ（１５２）は、複数のマッピング済み画像の逆マッピングに少なくとも部分的に基づき、予測画像データを生成するステップと、マルチレイヤビデオ信号からＥＬ画像データをデコードするステップと、ＥＬ画像データに非線形逆量子化を適用して残差値を生成するステップであって、残差値は高ビット深さ値を有し、ＥＬ画像データは低ビット深さ値を有する、ステップと、予測画像データ及び残差値に少なくとも部分的に基づき、少なくとも１つのＶＤＲ画像を生成するステップと、を更に実行するよう構成される。一実施形態では、マルチレイヤＶＤＲ画像デコーダ（１５２）は、ＶＤＲディスプレイシステムの中で少なくとも１つのＶＤＲ画像をレンダリングするよう構成される。

一実施形態では、複数の入力ＶＤＲ画像又は複数のマッピング済み画像は、シーンを形成する。

一実施形態では、本願明細書に記載の逆マッピングは、関数パラメータ値の全体最適セットを有するマッピング関数から生成された１又は複数のルックアップテーブルに基づく。

一実施形態では、本願明細書に記載のマッピング関数は、べき関数、線形量子化関数、又は区分線形量子化関数、のうちの少なくとも１つを表す。

一実施形態では、本願明細書に記載のマッピング関数の関数パラメータ値の候補セットは、べき関数の候補指数値を表す。

一実施形態では、本願明細書に記載のマッピング関数の関数パラメータ値の候補セットは、区分線形量子化関数の１又は複数のピボットを表す。

一実施形態では、本願明細書に記載の非ゼロ標準偏差の画像ブロックのセットは、色空間の複数のチャネルの中の固有チャネルのＶＤＲコードワードを伴い計算される。複数のチャネルは、輝度チャネル、クロマチャネル、赤色チャネル、青色チャネル、緑色チャネル、又は他の主チャネルのうちの１又は複数を有しても良い。一実施形態では、異なるマッピング関数は、複数のチャネルの中の異なるチャネルの異なるＶＤＲコードワードをマッピングするために用いられる。

一実施形態では、本願明細書に記載のビデオエンコーダの中の１又は複数のエンコーダのうちの少なくとも１つは、異なるビット深さのうちの１つのエンコーダ（例えば、８ビットエンコーダ、１０ビットエンコーダ、１２ビットエンコーダ、等）、ＡＶＣ（advanced video coding）エンコーダ、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）−２エンコーダ、ＨＥＶＣ（High Efficiency Video Coding）エンコーダ、等のうちの任意のものを有する。

一実施形態では、本願明細書に記載のビデオデコーダの中の１又は複数のデコーダのうちの少なくとも１つは、異なるビット深さのうちの１つのデコーダ（例えば、８ビットデコーダ、１０ビットデコーダ、１２ビットデコーダ、等）、ＡＶＣ（advanced video coding）デコーダ、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）−２デコーダ、ＨＥＶＣ（High Efficiency Video Coding）デコーダ、等のうちの任意のものを有する。

一実施形態では、本願明細書に記載の入力ＶＤＲ画像又はマッピング済み画像は、知覚エンコードされる。

種々の例示的な実施形態では、エンコーダ、デコーダ、システム、装置、又は１又は複数の他のコンピューティング装置は、記載されたような前述の方法のうち任意のもの又はその一部を実行する。

＜１０．実装メカニズム−ハードウェア概要＞
一実施形態によると、本願明細書に記載した技術は、１又は複数の特定目的コンピュータ装置により実施される。特定目的コンピュータ装置は、この技術を実行するためにハードウェアに組み込まれても良く、この技術を実行するよう永続的にプログラムされた１又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）若しくはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のようなデジタル電子装置を有しても良く、この技術を実行するようプログラム命令に従ってファームウェア、メモリ、他の記憶若しくは組合せでプログラムされた１又は複数の汎用目的ハードウェアプロセッサを有しても良い。このような特定目的コンピュータ装置は、この技術を達成するために、カスタムハードワイヤードロジック、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡをカスタムプログラミングと組み合わせても良い。特定目的コンピュータ装置は、デスクトップコンピュータシステム、ポータブルコンピュータシステム、ハンドヘルド装置、ネットワーク装置、又はこの技術を実施するためのハードワイヤードロジック及び／又はプログラムロジックを組み込んだ任意の他の装置であっても良い。

例えば、図４は、本発明の例示的な実施形態が実装され得るコンピュータシステム４００を示すブロック図である。コンピュータシステム４００は、バス４０２又は情報を通信する他の通信機構、及びバス４０４に結合され情報を処理するプロセッサ４０２を有する。ハードウェアプロセッサ４０４は、例えば汎用目的マイクロプロセッサであっても良い。

コンピュータシステム４００は、また、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又は他のダイナミック記憶素子のような、バス４０２に結合され情報及びプロセッサ４０４により実行されるべき命令を格納する主記憶４０６も有する。主記憶４０６は、プロセッサ４０４により実行されるべき情報の実行中に、一時変数又は他の中間的情報を格納するために用いられても良い。このような命令は、プロセッサ４０４にアクセス可能な非一時的記憶媒体に格納されるとき、命令で指定された動作を実行するようカスタマイズされた特定目的装置内のコンピュータシステム４００を実現する。

コンピュータシステム４００は、バス４０２に結合され、静的情報及びプロセッサ４０４のための命令を格納する読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）４０８又は他の静的記憶装置を更に有する。情報及び命令の格納のために、磁気ディスク又は光ディスクのような記憶装置４１０が設けられバス４０２に結合される。

コンピュータシステム４００は、バス４０２を介して、液晶ディスプレイのような、コンピュータユーザに情報を表示するディスプレイ４１２に結合されて良い。入力装置４１４は、英数字及び他のキーを有し、バス４０２に結合され、プロセッサ４０４に情報及びコマンド選択を伝達する。別の種類のユーザ入力装置は、マウス、トラックボール又はカーソル方向キーのようなカーソル制御４１６であり、プロセッサ４０４に方向情報及びコマンド選択を伝達し、ディスプレイ４１２上のカーソルの移動を制御する。この入力装置は、通常、２軸、つまり第１の軸（例えばＸ）及び第２の軸（例えばＹ）における２度の自由度を有し、装置に平面内の位置を指定させる。

コンピュータシステム４００は、本願明細書に記載した技術を、カスタマイズハードワイヤードロジック、１又は複数のＡＳＩＣ若しくはＦＰＧＡ、コンピュータシステムと組み合わせて、コンピュータシステム４００を特定用途向け機械にする若しくはプログラムするファームウェア及び／又はプログラムロジックを用いて実装してもよい。一実施形態によると、これらの技術は、プロセッサ４０４が主記憶４０６に含まれる１又は複数の命令の１又は複数のシーケンスを実行するのに応答して、コンピュータシステム４００により実行される。このような命令は、記憶装置４１０のような別の記憶媒体から主記憶４０６に読み込まれても良い。主記憶４０６に含まれる命令シーケンスの実行は、プロセッサ４０４に本願明細書に記載した処理ステップを実行させる。代替の実施形態では、ハードワイヤード回路が、ソフトウェア命令の代わりに又はそれと組み合わせて用いられても良い。

本願明細書で用いられる用語「記憶媒体」は、装置を特定の方法で動作させるデータ及び／又は命令を格納する任意の非一時的媒体を表す。このような記憶媒体は、不揮発性媒体及び／又は揮発性媒体を有し得る。不揮発性媒体は、例えば、記憶装置４１０のような光又は磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、主記憶４０６のような動的記憶を含む。記憶媒体の共通形態は、例えば、フロッピディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、固体ドライブ、磁気テープ、又は任意の他の磁気データ記憶媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、任意の他の光学データ記憶媒体、ホールのパターンを有する物理的媒体、ＲＡＭ，ＰＲＯＭ及びＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップ若しくはメモリカートリッジを含む。

記憶媒体は、伝送媒体と別個であっても良いが共に用いられても良い。伝送媒体は、記憶媒体間で情報を転送する際に関与する。例えば、伝送媒体は、同軸ケーブル、銅線、光ファイバを含み、バス４０２を構成するワイヤを含む。伝送媒体は、無線及び赤外線データ通信中に生成される波動のような音響又は光の波動の形式であっても良い。

種々の形態の媒体は、実行のためにプロセッサ４０４に１又は複数の命令の１又は複数のシーケンスを伝達する際に、関与し得る。例えば、命令は、初めにリモートコンピュータの磁気ディスク又は固体ドライブで運ばれ得る。リモートコンピュータは、その命令を自身の動的記憶にロードし、及びモデムを用いて電話線を介して命令を送信できる。コンピュータシステム４００にローカルなモデムは、電話線でデータを受信し、赤外線送信機を用いて、そのデータを赤外線信号に変換できる。赤外線検出器は、赤外線信号で伝達されたデータを受信し、適切な回路がそのデータをバス４０２に置くことができる。バス４０２は、データを主記憶４０６に伝達する。主記憶４０６から、プロセッサ４０４が命令を読み出し実行する主記憶４０６により受信された命令は、任意的に、プロセッサ４０４により実行される前又は後に、記憶装置４１０に格納されても良い。

コンピュータシステム４００は、バス４０２に結合された通信インタフェース４１８も含む。通信インタフェース４１８は、ローカルネットワーク４２２に接続されるネットワークリンク４２０に結合される２方向データ通信を提供する。例えば、通信インタフェース４１８は、ＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Network）カード、モデム、衛星モデム又は対応する種類の電話線へのデータ通信接続を提供するモデムであっても良い。別の例として、通信インタフェース４１８は、互換性のあるＬＡＮへのデータ通信接続を提供するＬＡＮ（Local Area Network）カードであっても良い。無線リンクも実装されても良い。任意のこのような実装で、通信インタフェース４１８は、種々の情報を表すデジタルデータストリームを伝達する電気、電磁気又は光信号を送信及び受信する。

ネットワークリンク４２０は、通常、１又は複数のネットワークを通じて他のデータ装置へのデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク４２０は、ローカルネットワーク４２２を通じてホストコンピュータ４２４への又はＩＳＰ（Internet Service Provider）４２６により稼働されるデータ機器への接続を提供できる。ＩＳＰ４２６は、また、現在一般的に「インターネット」４２８と称される世界的規模のパケットデータ通信ネットワークを通じてデータ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク４２２及びインターネット４２８の両者は、デジタルデータストリームを伝達する電気、電磁気又は光信号を用いる。種々のネットワークを通る信号及びネットワークリンク４２０の通信インタフェース４１８を通る信号は、コンピュータシステム４００への及びそれからのデジタルデータを伝達し、伝送媒体の例示的形式である。

コンピュータシステム４００は、ネットワーク、ネットワークリンク４２０及び通信インタフェース４１８を通じて、プログラムコードを含む、メッセージを送信し及びデータを受信できる。インターネットの例では、サーバ４３０は、インターネット４２８、ＩＳＰ４２６、ローカルネットワーク４２２及び通信インタフェース４１８を通じてアプリケーションプログラムのために要求されたコードを送信し得る。

受信されたコードは、プロセッサ４０４により受信されるとプロセッサ４０４により実行され、及び／又は後に実行するために記憶装置４１０若しくは他の不揮発性記憶に格納され得る。

＜１１．等価、拡張、代替、及び混合＞
上述の明細書では、本発明の例示的な実施形態は、実施形態毎に変化し得る多数の特定の詳細を参照し説明された。したがって本発明が何であるか、および本出願者により発明であるように意図したものの唯一の指標は、特許請求の範囲が由来する特定の形式の、いかなる今後の補正も含む本出願に由来する一組の特許請求の範囲である。このような特許請求の範囲に含まれる用語について本願明細書に明示的に説明された定義は、特許請求の範囲の中で用いられるこれらの用語の意味を規定する。したがって請求項内で明示的に記述されない限界、要素、特性、特徴、利点、または属性がこのような特許請求項の範囲を決して制限してはならない。したがって本明細書と添付図面は限定的ではなく例示的であると解釈すべきである。

１０６ ＢＬ画像データ
１０８ ＥＬ画像データ
１３０ メタデータ
１５２ マルチレイヤＶＤＲ画像デコーダ
１５４ ＥＬデコーディング
１５６ 非線形逆量子化
１６０ ＢＬデコーディング
１６２ 逆マッピング
１６４ 再構成ＢＬビデオコンテンツ
１６６ 再構成ＢＬ＋ＥＬビデオコンテンツ

Claims (6)

1. マルチレイヤビデオ信号の少なくとも一部から基本レイヤ（ＢＬ）画像データを受信するステップと、
   前記ＢＬ画像データをデコードして複数のマッピング済み画像を生成するステップと、
   を有し、
   前記複数のマッピング済み画像は、関数パラメータ値の全体最適セットを有するマッピング関数を複数のＶＤＲ（visible dynamic range）画像に適用することにより、引き出され、
   関数パラメータ値の前記全体最適セットは、前記マッピング関数の関数パラメータ値の複数の個々の最適セットから選択され、
   関数パラメータ値の個々の最適セットの各々は、
   関数パラメータ値の複数の候補セットを選択し、
   各入力画像を画像ブロックに分割し、
   各画像ブロックについて、該ブロックの中のピクセル値の標準偏差を決定し、
   前記画像ブロックの中から、入力画像のシーケンスの中の少なくとも１つの入力画像のピクセル値において非ゼロ標準偏差を有する画像ブロックのセットを構築し、
   関数パラメータ値の前記候補セットを有する前記マッピング関数を、前記少なくとも１つの入力画像の中の画像ブロックの前記セットの中の前記ピクセル値に適用することにより、マッピング済み画像ブロックを生成し、
   各マッピング済み画像ブロックについて、該ブロックの中の前記ピクセル値の標準偏差を決定し、
   前記マッピング済み画像ブロックの中からマッピング済み画像ブロックのサブセットを構築し、前記サブセットの各マッピング済み画像ブロックは、所定の閾値より大きい標準偏差を有し、
   前記セットの中の画像ブロックの数に対する前記サブセットの中の非ゼロ標準偏差を有するマッピング済み画像ブロックの数に基づき、関数パラメータ値の前記候補セットが前記少なくとも１つの入力画像をマッピングするのに前記マッピング関数にとって最適か否かを決定し、
   前記の最適な候補セットを有する前記マッピング関数を、前記複数のＶＤＲ画像の中の少なくとも１つのＶＤＲ画像に適用することにより、
   決定される、
   方法。
2. 前記複数のマッピング済み画像をディスプレイシステムにおいてレンダリングするステップ、を更に有する請求項１に記載の方法。
3. 前記複数のマッピング済み画像の逆マッピングに少なくとも部分的に基づき、予測画像データを生成するステップと、
   前記マルチレイヤビデオ信号から拡張レイヤ（ＥＬ）画像データを受信しデコードするステップと、
   前記ＥＬ画像データに非線形逆量子化を適用して残差値を生成するステップであって、残差値は高ビット深さ値を有し、前記ＥＬ画像データは低ビット深さ値を有する、ステップと、
   前記予測画像データ及び前記残差値に少なくとも部分的に基づき、少なくとも１つのＶＤＲ画像を生成するステップと、
   を更に有する請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つのＶＤＲ画像をＶＤＲディスプレイシステムにおいてレンダリングするステップ、を更に有する請求項３に記載の方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法を実行するデコーダ。
6. 非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、１又は複数のプロセッサに実行されると請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法を実行させるソフトウェア命令を格納する、記憶媒体。
   

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