[发明专利]用于应用查找表的设备和方法

说明书

一种设备将前置函数w＝P(x)应用于输入信号x以获得第一结果w，并且将LUT应用于第一结果w，其中LUT表示针对值的第二网格Gw定义的主函数fsubgt;w/subgt;(w)，使得在信号值的第一网格Gx上分段地定义前置函数P(x)，其中Gw＝P(Gx)。该设备还可以获得在信号x的第一网格Gx上分段定义的前置函数P(x),并且利用第二网格Gw＝P(Gx)计算LUT。通过以下方式能够从第二前置函数Q(x)获得分段前置函数P(x)：将Q(x)应用于信号值x以计算第二网格Gw＝Q(Gx)，并且通过第二网格Gw的值的线性插值在第一网格Gx上分段地定义前置函数P(x)使得P(Gx)＝Q(Gx)。

技术领域

本公开总体上涉及信号处理，并且具体地涉及使用查找表(LUT)的信号处理。

背景技术

本部分意图向读者介绍本领域的各个方面，这些方面可与下文描述和/或要求保护的本公开的各种方面有关。此讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些陈述应当从这个角度来解读，而不是承认现有技术。

将根据第二主函数f(x)计算的查找表(LUT)应用于输入信号x而不是应用第二主函数本身例如以加速处理是众所周知的。通常通过第二主函数的规则采样来生成LUT。

作为说明性示例，第二主函数是指数函数f(x)＝(10^x-1)/9，用于范围[0；1]内的一维信号x。在该示例中，假设LUT是具有LUT输入网格{0；0.5；1}的大小为3的一维规则LUT。LUT条目是{f(0)；f(0.5)；f(1)}＝{0；(10^0.5-1)/9；1}＝{0；0.24；1}。

本领域技术人员将理解，这些原理适用于其它信号，诸如音频信号和视频信号，例如二维色度信号、三维颜色坐标或n维信号空间中的n维信号。这些原理也适用于例如具有LUT条目网格{0；0.4；1}的非规则LUT，分别具有0.4和0.6的非规则间隔。

由于LUT通常具有有限的大小，在这种情况下，将它们应用于信号通常需要插值。Vandenbberg和Andriani在他们于2018年在SMPTE处发表的题为“10位和12位HDR BT.2100PQ中的3D-LUT性能概述(A Survey on 3D-LUT Performance in 10-bit and 12-bit HDRBT.2100 PQ)”的论文中回顾了一些插值法。

一般而言，为了执行插值，在第一步骤中，从LUT输入网格插值输入信号。通常应用线性插值，但是相同的原理适用于非线性插值。在以上示例中，如果输入信号为x＝0.2，则线性插值可以使用前两个网格值，从而导致以下插值：x＝0.2＝c₁0+c₂0.5，其中0和0.5分别为LUT输入网格的前两个值，并且c₁＝0.6；c₂＝0.4为线性插值系数。在第二步骤中，从LUT条目插值输出信号LUT(x)。通常，使用与第一步骤相同的插值法。在该示例中，在第一步骤中使用线性插值。假设线性插值也用于第二步骤，并且通常使用相同的插值系数，这给出了输出信号LUT(x)＝c₁0+c₂0.24。然而，可以使用其它系数和其它插值法来从LUT条目中导出LUT(x)。

如果第二主函数是非线性的并且LUT条目的插值是线性的，则应用LUT的效果类似于第二主函数的分段插值。如果第二主函数f(x)被采样并保存在LUT中，则使用线性插值将LUT应用于信号x可以被写为LUT应用函数LUT(x)＝PL_x(f(x))，其中PL_x在信号值x的网格上被分段线性化。例如，如果LUT是三维的，则众所周知的分段插值法包括三线性、三棱柱和四面体插值。