[发明专利]用于增强动态范围信号的分层编码的自适应整形

说明书

编码器接收将以分层表示被编码的输入的增强动态范围(EDR)图像。输入图像可以使用一个或多个视频编码器不支持的位深格式被伽玛编码或感知编码。该输入图像被重映射到一个或多个量化层以使用可用视频编码器来产生适合于压缩的输出码字。展现了确定用于线性和非线性映射函数的最佳函数参数的算法。给定映射函数，反向映射函数可以作为查找表被发送到解码器，或者它可以使用分段多项式近似来近似。还展现了用于表示反向映射函数的多项式近似技术以及减小颜色偏移的色度转化方案。

相关申请的交叉引用

本申请要求以下专利申请的优先权：2013年6月17日提交的美国临时专利申请No.61/836,044；2014年3月12日提交的美国临时专利申请No.61/951,914；以及2014年5月23日提交的美国临时专利申请No.62/002,631，每件专利申请的全部内容特此通过引用并入。

本申请还涉及2014年3月25日提交的国际申请No.PCT/US2014/031716，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明一般涉及视频图像。更具体地，本发明的实施例涉及用于分层编码和解码的、具有高或增强动态范围的图像的自适应整形(reshape)。

背景技术

如本文中所使用的，术语“动态范围”(DR)可以与人类心理视觉系统(HVS)感知图像中的例如从最黑暗的暗(黑)到最明亮的亮(白)的强度(例如，照度、亮度)范围的能力有关。在这个意义上，DR与“场景参考(scene-referred)”强度有关。DR还可以与显示设备充分地或近似地呈现特定广度(breadth)的强度范围的能力有关。在这个意义上，DR与“显示器参考(display-referred)”强度有关。除非特定的意义在本文的描述中的任何点处被明确地指定为具有特别的重要性，否则应推断该术语可以在任一意义上(例如，可互换地)被使用。

如本文中所使用的，术语高动态范围(HDR)与跨越人类视觉系统(HVS)的一些14-15个数量级的DR广度有关。例如，具有(例如，在统计、生物计量或眼科意义上)基本上正常的视觉的适应良好的人类具有跨越大约15个数量级的强度范围。适应的人类可以感知如仅少数光子那么少的昏暗光源。然而，这些相同的人类可以感知沙漠、海或雪中的正午的太阳的近乎痛苦的耀眼强度(或者甚至瞥向太阳，但是短暂地以防止伤害)。该跨度不过对于“适应的”人类(例如，其HVS具有进行重置和调整的时间段的那些人)是可用的。

相反，与HDR相比较，在其上人类可以同时感知强度范围中的广泛广度的DR有些截短。如本文中所使用的，术语增强动态范围(EDR)或视觉动态范围(VDR)可以单独地或可互换地与HVS可同时感知的DR有关。如本文中所使用的，EDR可以与跨越5至6个数量级的DR有关。因此，尽管与真实场景参考HDR相比较，可能有些较窄，但是EDR却表示宽的DR广度。

在实际中，图像包括一个或多个颜色分量(例如，亮度Y以及色度Cb和Cr)，其中，每个颜色分量通过每一像素n位的精度表示(例如，n＝8))。尽管亮度动态范围和位深不是等同的实体，但是它们通常是相关的。其中n≤8的图像(例如，彩色24位JPEG图像)被认为是标准动态范围的图像，而其中n>8的图像可以被认为是增强动态范围的图像。EDR和HDR图像也可以使用高精度(例如，16位)浮点格式(诸如由Industrial Light and Magic开发的OpenEXR文件格式)来进行存储和分发。

视频信号可以通过多个参数(诸如位深、颜色空间、色域和分辨率)表征。现代的电视和视频回放设备(例如，蓝光播放器)支持各种分辨率，包括标清(例如，720×480i)和高清(HD)(例如，1920×1080p)。超高清(UHD)是具有至少3,840×2,160分辨率(被称为4KUHD)以及高达7680×4320的选项(被称为8K UHD)的下一代分辨率格式。超高清也可以被称为Ultra HD、UHDTV或超高视觉。如本文中所使用的，UHD表示高于HD分辨率的任何分辨率。