知覚量子化器

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知覚量子化器

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/04/25 23:31 UTC 版)

知覚量子化器（perceptual quantizer、PQ）は、SMPTE ST 2084としてSMPTEが公開した^[1]、SDRで使用されているガンマ曲線と置き換えることでHDR表示を可能とする伝達関数である^[2][3][4][5]。この伝達関数を使用すると、最大10,000 cd/m²、最小0.0001 cd/m²までの輝度レベルを表現することができる^[2]。ドルビーによって開発され^[6]、SMPTEによって2014年に標準化され^[1]、ITUによっても2016年にRec. 2100として標準化された^[7][8]。ITUはPQないしHLGをHDR-TVの伝達関数として指定している^[7]。PQはHDRビデオ形式（ドルビー・ビジョン^[2][9]、HDR10^[10]およびHDR10+^[11]など）の基礎であり、HDR静止画フォーマットでも使われている。

PQはカラーバンディング（英語版）についてのヒトの視覚を基礎とした伝達関数であり、12ビットで目に見える擬似輪郭が発生しないようにできる^[12]。ガンマ曲線を10,000 cd/m²まで拡張するには15ビットが必要とされる^[12]。

技術的詳細

PQ EOTF（電気光伝達関数）を以下に示す：^[7][13]

${\displaystyle F_{D}=EOTF[E']=10000\left({\frac {max[(E'^{1/m_{2}}-c_{1}),0]}{c_{2}-c_{3}\cdot E'^{1/m_{2}}}}\right)^{1/m_{1}}}$

PQの逆EOTFは次の通り：

${\displaystyle E'=EOTF^{-1}[F_{D}]=\left({\frac {c_{1}+c_{2}\cdot Y^{m_{1}}}{1+c_{3}\cdot Y^{m_{1}}}}\right)^{m_{2}}}$

ここで

• ${\displaystyle E'}$ は、${\displaystyle \left[0,1\right]}$の範囲の非線形信号
• ${\displaystyle F_{D}}$ は、cd/m²で表した表示輝度
• ${\displaystyle Y=F_{D}/10000}$ は、範囲[0:1]に正規化された線形の表示値（${\displaystyle Y=1}$は10,000 cd/m²のピーク輝度を表す）
• ${\displaystyle m_{1}={\frac {2610}{16384}}={\frac {1305}{8192}}=0.1593017578125}$
• ${\displaystyle m_{2}={\frac {2523}{4096}}*128={\frac {2523}{32}}=78.84375}$

• ${\displaystyle c_{1}={\frac {3424}{4096}}={\frac {107}{128}}=0.8359375=c_{3}-c_{2}+1}$
• ${\displaystyle c_{2}={\frac {2413}{4096}}*32={\frac {2413}{128}}=18.8515625}$
• ${\displaystyle c_{3}={\frac {2392}{4096}}*32={\frac {2392}{128}}=18.6875}$

関連項目

• 伝達関数
• ハイダイナミックレンジ

脚注

1. ^ ^{a b} “ST 2084:2014”. IEEE Xplore. doi:10.5594/SMPTE.ST2084.2014. オリジナルの2020年7月24日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20200724211453/https://ieeexplore.ieee.org/document/7291452 2020年7月24日閲覧。 
2. ^ ^{a b c} Dolby Laboratories. “Dolby Vision Whitepaper”. 2016年6月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年8月24日閲覧。
3. ^ Eilertsen, Gabriel. The high dynamic range imaging pipeline. Linköping University Electronic Press. pp. 30–31. ISBN 9789176853023. オリジナルの23 January 2021時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20210123115652/https://books.google.com/books?id=LCtbDwAAQBAJ&pg=PA30 2020年8月22日閲覧。 
4. ^ Chris Tribbey (2015年7月10日). “HDR Special Report: SMPTE Standards Director: No HDR Format War, Yet”. MESA. オリジナルの2015年9月13日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20150913044219/http://mesalliance.org/blog/me-daily/2015/07/10/smpte-standards-director-no-hdr-format-war-yet/ 2015年9月21日閲覧。 
5. ^ Bryant Frazer (2015年6月9日). “Colorist Stephen Nakamura on Grading Tomorrowland in HDR”. studiodaily. オリジナルの2015年9月13日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20150913064202/http://www.studiodaily.com/2015/06/colorist-stephen-nakamura-grading-tomorrowland-dolby-vision/ 2015年9月21日閲覧。 
6. ^ Dolby. “Dolby Vision Whitepaper - An introduction to Dolby Vision”. 2021年2月14日閲覧。
7. ^ ^{a b c} “BT.2100 : Image parameter values for high dynamic range television for use in production and international programme exchange”. International Telecommunication Union. (2016年7月4日). オリジナルの2021年1月25日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20190427004028/https://www.itu.int/rec/R-REC-BT.2100 2021年1月25日閲覧。 
8. ^ “ITU announces BT.2100 HDR TV standard”. Rasmus Larsen. (2016年7月5日). オリジナルの2016年7月10日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20160710015254/http://www.flatpanelshd.com/news.php?subaction=showfull&id=1467719709 2016年7月26日閲覧。 
9. ^ Dolby. “Dolby Vision Profiles and Levels Version 1.3.2 - Specification”. 2020年9月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年2月12日閲覧。
10. ^ Consumer Technology Association (2015年8月27日). “CEA Defines 'HDR Compatible' Displays”. 2019年6月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2021年2月12日閲覧。
11. ^ HDR10+ Technologies, LLC (2019年9月4日). “HDR10+ System Whitepaper”. 2021年2月12日閲覧。
12. ^ ^{a b} Adam Wilt (2014年2月20日). “HPA Tech Retreat 2014 – Day 4”. DV Info Net. オリジナルの2014年11月1日時点におけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20141101213814/http://www.dvinfo.net/article/trip_reports/hpa-tech-retreat-2014-day-4.html 2014年11月5日閲覧。 
13. ^ “BT.2124 : Objective metric for the assessment of the potential visibility of colour differences in television”. www.itu.int. 2021年4月29日閲覧。