[发明专利]用于对高动态范围视频进行编码的基于段的整形

说明书

在给定了标准动态范围(SDR)视频输入的情况下，描述了用于生成和压缩合成器元数据的技术，该合成器元数据描述逆向亮度和色度整形函数。在给定了SDR输入的情况下，所述合成器元数据允许解码器以高动态范围生成相应的输出。提出了三种技术：静态的基于序列的架构；使用集中式后处理方法的两级基于场景的分布式解决方案；以及使用重叠段的单级分布式解决方案。还描述了减少所传输的合成器元数据量的技术。

相关申请的交叉引用

本申请要求均于2017年1月18日提交的美国临时专利申请62/447,517和欧洲专利申请17152004.2的优先权权益，并且每个专利申请通过引用并入。

技术领域

本发明总体上涉及图像。更具体地，本发明的实施例涉及使用基于段的整形对具有高动态范围的视频信号进行编码。

背景技术

如本文所使用的，术语“动态范围(DR)”可以涉及人类视觉系统(HVS)感知图像中的强度(例如光亮度(luminance)、亮度(luma))范围的能力，该强度范围例如是从最暗的灰色(黑色)到最亮的白色(高光)。从这个意义上说，DR与“参考场景的(scene-referred)”强度有关。DR还可以涉及显示设备充分或近似呈现特定阔度(breadth)的强度范围的能力。从这个意义上说，DR与“参考显示的(display-referred)”强度有关。除非在本文的描述中的任何一点明确指定特定的意义具有特定的意思，否则应该推断为所述术语可以在任一意义上例如可互换地使用。

如本文所使用的，术语“高动态范围(HDR)”涉及跨越人类视觉系统(HVS)的大约14至15个数量级的DR阔度。在实践中，相对于HDR，人类可以同时感知强度范围中广泛阔度的DR可能会被稍微截短。如本文所使用的，术语“增强动态范围(EDR)或视觉动态范围(VDR)”可以单个地或可互换地与这样的DR相关：所述DR可在场景或图像内由包括眼运动的人类视觉系统(HVS)感知，允许场景或图像上的一些光适性变化。如本文所使用的，EDR可以涉及跨越5到6个数量级的DR。因此，虽然相对于真实场景参考的HDR可能稍微窄一些，但EDR表示宽DR阔度并且还可以被称为HDR。

实际上，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)，其中每个颜色分量由每像素n位的精度表示(例如，n＝8)。使用线性光亮度编码，其中n≤8的图像(例如，彩色24位JPEG图像)被视为标准动态范围的图像，而其中n>8的图像可被视为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)浮点格式来存储和分布，诸如由工业光魔公司(Industrial Light and Magic)开发的OpenEXR文件格式。

给定显示器的参考电光传递函数(EOTF)表征输入视频信号的颜色值(例如，光亮度)与由显示器产生的输出屏幕颜色值(例如，屏幕光亮度)之间的关系。例如，在参考文献[1]中，ITU Rec.BT，1886年，基于阴极射线管(CRT)的测量特性限定了平板显示器的参考EOTF。在给定了视频流的情况下，关于其EOTF的信息通常作为元数据嵌入比特流中。如本文所使用的，术语“元数据”涉及作为编码比特流的一部分传输并且辅助解码器呈现解码图像的任何辅助信息。这样的元数据可以包括但不限于如本文所描述的颜色空间或色域信息、参考显示器参数和辅助信号参数。