[发明专利]改进的高动态范围视频颜色重新映射

说明书

为了允许更好地确定与输入图像不同的发光亮度动态范围(特别是由不同的最大发光亮度(又名峰值亮度)表征)的图像，本申请教导了发光亮度处理器(501)的若干变型，所述发光亮度处理器被布置为根据具有以第一峰值亮度(PB_HDR)为特征的第一发光亮度动态范围的输入图像(MAST_HDR)的空间并置的像素的输入发光亮度来计算具有以第二峰值亮度(PB_LDR；PB_MDR)为特征的第二发光亮度动态范围的输出图像(Im_LDR；Im3000nit)的像素的输出发光亮度，其特征在于，所述发光亮度处理器包括：增益计算单元(514)，其被布置为计算所述乘法因子(gL)，所述乘法因子是所述输入发光亮度和发光亮度映射函数(FLM)的函数；最大计算单元(601)，其被布置为计算强度值(V)，所述强度值是所述输入图像的像素的颜色中的红色分量、绿色分量和蓝色分量这三个分量中的最大的一个，其中，这些分量是线性的红色分量、绿色分量和蓝色分量或这些线性的红色分量、绿色分量和蓝色分量的幂；溢出计算器(602)，其被布置为计算指示所述输出发光亮度与上色域边界有多接近的溢出度量(T)；增益因子修改单元(603)，其被布置为在所述溢出度量大于阈值(G)的情况下确定替代增益因子(F1(gL))，并且被布置为在其他情况下保持原始增益因子，并且被布置为输出所述替代增益因子和所述原始增益因子中的一个作为最终增益因子(gF)；以及乘法器(530)，其用于将所述输入颜色(R'G'B'_nrm)乘以所述最终增益因子(gF)以获得具有所述输出发光亮度的输出颜色(R'G'B'_HDR)。

技术领域

本发明涉及用于对高动态范围图像进行编码的方法和装置，特别涉及改变图像像素发光亮度以将图像转换为不同发光亮度动态范围的方法和装置。

背景技术

大约5年前，高动态范围视频编码的新技术被引入。

这种新技术与传统的视频编码形成对比，在此之前，根据传统的视频编码，所有视频都被编码，这在现在被称为标准动态范围(SDR)视频编码(又名低动态范围视频编码；LDR)。Rec.709的SDR的luma代码定义由于其近似平方根函数形状(luma：Y＝sqrt(发光亮度L))而只能对大约1000:1的发光亮度动态(又名光电传递函数OETF)范围进行编码(具有8或10位luma)，luma被编码用于当时所有显示器的典型渲染函数，其发光亮度大致在0.1nit到100nit之间，后者是所谓的峰值亮度(PB)。

第一个被引入市场的HDR编解码器是HDR10，它例如用于创建新的黑带HDR蓝光，该新的黑带HDR蓝光仅将OETF改变为在SMPTE 2084中标准化的更具对数形状的感知量化器函数，该感知量化器函数允许定义亮度在1/10000nit到10000nit之间的lumas，这样的亮度足以用于实际的HDR视频生产。在计算了lumas后，一个lumas只有一个10位的像素平面(或者具有两个色度平面：3位的Cb平面和Cr平面)，可以在流水线上进一步对其进行经典处置而“好像”它们在数学上是SDR图像，例如是MPEG压缩图像。当然，接收侧现在应该得到HDR图像而不是SDR图像，否则将发生错误的渲染。如果仅线性映射(编码图像中最大的白色)(即，将峰值亮度PB_C编码为SDR显示峰值亮度PB_D)，则PB_C＝1000nit的图像会看起来暗了10倍，这意味着夜景变得无法观看。由于PQ OETF的对数性质，HDR10图像是可观看的，但是对比度却非常差，致使其看起来像被洗过且亮度错误。

这样的单纯的HDR视频图像的问题(又名HDR分级，其中，词语分级指示：在PB_C例如为1000nit(或更高)的图像表示中，为了使HDR场景在该表示中看起来最优，各种场景对象应该具有什么亮度)在于，它只能在相同的PB_D＝1000nit的显示器上得到正确显示，并且因此在类似的周围光照条件下会很快发现这样的蓝光光盘并不总是能完美显示，并且在这种情况下夜景可能无法观看。

为此，更高级的HDR视频编码器对HDR场景的两个不同分级(较高动态范围的图像，例如，PB_C＝5000nit的图像；以及较低动态范围的图像，通常是PB_C＝100nit的SDR图像，因为它然后能够立即在传统的LDR显示器上显示)进行编码。