なぜできるのか？

HDR撮影技術と、人間の概日リズム基づく独自の視覚モデルを応用し、MDR画像という新たな画像形式を提案

夜間、夕方の光環境は、現実世界では 10⁵：1 以上の超ダイナミックレンジを持ち、人間は「薄明視」と呼ばれる視覚特性でこの全ての領域を知覚することが出来る。しかし通常のディスプレイ表示画像（SDR：Standard Dynamic Range）は 約200：1以下 のコントラストしか扱えず、夜景の表示では明るい光源が白飛びしたり、暗部が黒く潰れる、階調が失われる、実際の肉眼での印象とは大きく異なる、印刷時の画質の大幅な低下といった問題が生じていた。国際高等専門学校の大塚 作一教授の研究グループらは、HDR（High-Dynamic-Range）撮影技術と、人間の概日リズム（サーカディアンリズム）に基づく独自の視覚モデル「Normalized Visual Percept（NVP）」を応用し、MDR（Moderate-Dynamic-Range）画像という新たな画像形式を提案。「夜景を見たままの印象で普通紙に印刷できる世界初の技術」を実現した。

従来の印刷方式では不可能だった「自然な夜景」を再現できる

HDR→hSDR（hyper-realistic SDR）→hMDR（hyper-realistic MDR）という人間の視覚モデルに基づく2段階の画像変換方式を開発した。特に、日内の視覚変化（朝／昼／夕／夜）を反映する独自のGTM（Global-Tone-Mapping）カーブを導入し、夜景の自然な再現に成功。また、極端にダイナミックレンジを圧縮しても、人間の知覚に重要な光源まわりの明暗構造や色トーンを保持でき、極端に低いレンジ「約30：1」の低コントラストでも自然に見える画像の生成が可能となった。これは、発表者の知る限り世界初の成果だとしている。高価な光沢紙を使用せず、普通紙（マット紙）での高品質印刷が可能で、一般的なマット紙を使用した場合でも、従来SDR印刷より知覚的自然さが大幅に向上することが、実験で示された。

人間の視覚特性を巧みに利用して印刷物でも「光って見える」という新現象を再現し、IDW2025で最優秀論文賞

「印刷物は反射光、光源の質感は出ない」という従来の常識を覆し、人間の視覚特性を巧みに利用することで、印刷物でも「光って見える」という新現象を再現した。これらの要素が総合的に評価され、IDW2025で最優秀論文賞（Best Paper Award）を受賞した。また、同研究グループは、2024年7月に、朝の見え方が生活パターンの影響で大きく異なることを発見。これは、人間の「朝型／夜型」といった 個人差ある明るさ知覚を考慮するという研究手法自体が独創的で、画像処理分野に新たな理論的枠組みを提示した。今回は、昼間とは格段に明暗の知覚範囲が広がる夜間の人間の視覚特性「薄明視」の実態を始めてGTMカーブにより具体的に明らかにした。

美術や防災、交通分野などでの応用に期待

夜景写真・天体写真の高品質印刷や電子ペーパー等の反射型ディスプレイへの応用、美術・文化財アーカイブ分野での“現場の光”の再現、防災・交通分野での夜間視認環境のシミュレーションでの応用が期待される。また、大塚教授は今後、室内HDR環境の再現技術への応用を計画している。