[发明专利]利用时间性一致动态范围映射的视频编码技术

说明书

技术领域

本案涉及诸如用于HDR序列的视频编码。

背景技术

至目前为止，大部分图像及视频编码应用只能包含约两个数量级的亮度范围（低动态范围（LDR））[1]。但人类视觉系统（HVS）允许调整适当包含多于十个数量级范围的光状况[2]。有渐增数目的应用可从全HDR高度表示型态获益（例如CGI、特效制作、HDR显示器），HDR视频编码方法的需求日增。运用标准编码方法，例如H.264/AVC，无需过多额外努力将允许从LDR朝HDR视频编码无缝式地变迁。注意于此项工作中，HDR一词系指实际亮度值表示型态而非指调性映射LDR表示型态，后者偶尔称作为HDRI。

因HDR数据的最自然表示型态，亦即浮点数并不会导致良好压缩，处理上也昂贵，若干作者提示从浮点亮度值合宜地映射至整数照度值[3、4、5、6]。这些亮度对照度映射关系共同具有精度的关联损耗系小于人类视觉系统（HVS）公差，因而未察觉任何失真。其进一步共同具有在进一步处理前，施加HDR图像数据转换成CIELUV色空间[1]。换言之，数据系通过亮度成分Y及彩度成分（u’,v’）表示。（u’,v’）彩色表示型态的优点为其为知觉上均匀。换言之，在此表示型态中相等偏移值表示相对知觉色差，因此，可以例如8位的位深度而线性地映射至整数值。此种从可知觉的（u’,v’）区间[0,0.62]映射至[0,255]范围的整数值，导入了0.00172的最大绝对值量化误差，该值远小于视觉上可见临界值。

因人类视觉系统遵守韦伯-福克纳（Weber-Fechner）法则，大部分工作中，针对大型亮度范围，进行亮度Y映射至照度代码值的对数映射[3、5、6]。如此导致常数相对量化误差，结果获得知觉上一致的亮度表示型态。例如于[3]中Larson提示下示亮度对照度映射（LogLuv变换）：

将区间[5.44x10^-20,1.84x10¹⁹]的实数值亮度映射至范围[0,2¹⁵-1]内的15位整数照度值，及反之亦然。换言之，约38亮度数量级以0.27%相对阶梯形表示。此远小于约1%的视觉上可见量化临界值[1]。

但通过此映射关系所包含的动态范围系远超过人类视觉系统所能同时知觉的范围。此外，跨据如此高动态范围的自然图像数据并不存在。针对可进行进一步图像处理步骤的无损耗图像数据压缩，如此极高范围及保真度可能有用；但针对旨在由人类观察者观看的有损耗视频编码则否。结果，无需保留表示无法察觉或不会出现在来源图像或讯视框的亮度值的位。因如此将降级压缩效率，例如于以TIFF存库编码的HDR静像[3]，在LogLuv变换前，比例因子可用来将来源图像缩放至适当范围。于相似的LogLuv办法中[6]，缩放业已施加至各个个别视频序列框来探索给定位深度的可能照度代码值的完整范围。

但类似许多HDR视频编码方法，后者只是HDR图像编码直捷地延伸至个别视帧。因此该办法缺乏显著地降级压缩效率的若干特定视频方面。最值得注意者，以个别缩放而将连续帧的亮度值映射至不同代码值，显著地有损该序列的时间性一致。结果，于H.264/AVC视频编码器中的时间性移动补偿预测大半不合格。

当然，此点对其它时间性预测编码器及也对亮度值以外的样本值亦为真。

发明内容

如此，本发明的一个目的提出一种编码构思，允许更有效地共同使用一方面动态范围映射及另一方面时间性预测。

此项目的系通过申请专利范围独立项的主旨达成。

潜在本发明的基本构思在于更有效地共同使用一方面动态范围映射及另一方面时间性预测诸如用来编码高动态范围（HDR）帧序列系通过探索加权预测构思来从得自该参考帧的映射参数变迁至该目前时间性预测帧而予达成。通过此方式，时间性预测不会不通过，且尽管于动态范围映射中有逐帧变异，如此仍可维持编码效率。至于有利端方面，加权时间性预测已经落入既有视频编码级诸如H.264/AVC的能力以内。

后文将以更详细细节描述本发明的较佳实施例。更明确言之。

附图说明

图1示出了根据一实施例视频编码器的框图；

图2示出了根据一实施例图1的视频编码级的框图；

图3示出了根据一实施例视频解码器的框图；

图4示出了根据一实施例视频解码级的框图；

图5示出了示旨在例示说明根据一实施例，通过图1的视频编码器所产生的及通过图3的视频解码器所解码的数据流的一部分；