[发明专利]针对色度下采样的图像格式的抖动

说明书

本文描述了用于图像的抖动技术。第一比特深度的输入图像被分成亮度和一个或更多个色度分量。人类视觉系统(HVS)的光学传递函数(OTF)的模型被用来生成添加到输入图像的色度分量的抖动噪声。OTF的模型响应于基于色度分量的空间分辨率而确定的观看距离而被调整。基于原始输入亮度分量和噪声修改后的色度分量的图像被量化到比第一比特深度低的第二比特深度以生成输出抖动图像。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年4月29日提交的美国临时专利申请No.61/817,222以及2013年6月4日提交的美国临时专利申请No.61/830,806的优先权，二者通过引用被整体结合于此。

技术领域

本发明一般地涉及图像。更具体地，本发明的一实施例涉及由色度下采样(subsample)的格式表示的图像的抖动(dithering)。

背景技术

本文所使用的术语“抖动”表示有意地添加噪声以随机化由于向静态或运动图像或图片应用比特深度(bit-depth)变换而造成的量化误差的处理。应用抖动以使得当减小信号的比特深度时，量化输出信号的平均局部值具有与输入相同的比特深度。

对于成像应用，当N比特图像被转换到P比特图像(其中P小于N)时，视觉系统起到平均处理的作用。例如，当从多比特深度信号(例如，N＝8)变到二进制信号(例如，P＝2)时，可以使用抖动。该情况也称作半色调化。在显示技术中，抖动可以被应用于降低输入的比特深度(例如，10个比特)以匹配目标显示器的较低的比特深度(例如，8个比特)。

本文所使用的术语“动态范围”(DR)可以与人类视觉系统(HVS)感知图像中的强度(例如，亮度(liminance，luma))的范围的能力相关，例如从最深的深色到最亮的亮色。从这个意义上讲，DR与“所涉及场景”强度相关。DR还可以与显示器设备充分或近似呈现特定宽度的强度范围的能力相关。从这个意义上讲，DR与“所涉及显示器”强度相关。除非在本说明书中的任何点处明确指定特定意义具有特别的重要性，否则应当推断该术语可以(例如可交换地)用在任一意义中。

本文所使用的术语高动态范围“HDR”与跨HVS的某14-15个数量级的DR宽度相关。例如，具有基本正常视力(例如，统计、生物或眼科意义中的一个或更多个)的很好适应了的人具有跨大约15个数量级的强度范围。已经适应了的人可以感知几个光子的昏暗光源。然而，这些相同的人可以感知沙漠、海洋或雪地中正午太阳的近乎刺眼的明亮强度(或者甚至瞥一瞥太阳，但是短暂地以防止受伤)。然而这种跨度适用于“适应了”的人(例如，其HVS具有重置和调整的时间段的人)。

相反，相对于HDR，在强度范围中人类可以同时感知广泛宽度的DR可能有些缩短。本文所使用的术语“视觉动态范围”(VDR)或“增强的动态范围”(EDR)可以与能够被HVS同时感知的DR相关。如本文所使用的，VDR可以与跨5-6个数量级的DR相关，但是，其不意在被限制到动态范围的任何跨度，并且VDR(或EDR)可以窄于或等于HDR。

直到最近为止，显示器具有比HDR或VDR明显更窄的DR。使用常规阴极射线管(CRT)、具有恒定荧光的白色背光的液晶显示器(LCD)或者等离子屏幕技术的电视(TV)和计算机监视器装置的DR呈现能力可能被限制到大约3个数量级。相对于VDR和HDR，这样的传统显示器因此代表了低动态范围(LDR)或标准动态范围(SDR)。数字影院系统展现了与其他显示器设备相同的一些限制。在本发明中，“视觉动态范围(VDR)”意在指示任何扩展的动态范围，其宽于LDR或SDR，而可以窄于或等于HDR。