[发明专利]高动态范围视频编码中的预抖动方法、装置及存储介质

说明书

编码器接收输入增强动态范围(EDR)图像以及将被以给定目标速率编码的对应的较低动态范围(LDR)图像。在编码之前，预抖动处理被应用于输入的LDR图像以产生第二位深的抖动LDR图像，第二位深低于其原始位深。预抖动处理包括：产生均匀分布的噪声，将空间滤波器应用于该噪声以产生经低通或高通滤波的噪声，将时间高通或低通滤波器应用于经空间滤波的噪声以产生输出噪声，将输出噪声添加到输入LDR图像以产生噪声增强的LDR图像，并且对噪声增强的图像进行量化以产生抖动的LDR图像。基于输入的LDR图像中的像素的目标位率和亮度特性两者选择抖动滤波器的特性。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年11月12日提交的序号为61/903,189的美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容特此通过引用并入。

技术领域

本发明总体上涉及视频图像。更特别地，本发明的实施例涉及视频信号在被编码之前的上游抖动(dithering)或预抖动。

背景技术

如本文中所使用的，术语“动态范围”(DR)可与人类心理视觉系统(HVS)感知图像中的例如从最黑暗的暗(黑)到最明亮的亮(白) 的强度(例如，亮度、luma)范围的能力有关。从这个意义上来说， DR与“场景相关”强度有关。DR还可以与显示装置充分地或逼真地呈现特定广度的强度范围的能力有关。从这个意义上来说，DR与“显示器相关”强度有关。除非在本文的描述中的任何地点将特定的意义明确地指定为具有特别的重要性，否则应推断该术语可以以任一意义使用，例如，可交换地使用。

如本文中所使用的，术语高动态范围(HDR)与跨越人类视觉系统(HVS)的14-15个数量级的DR广度有关。例如，具有(例如，从统计、生物计量或眼科意义中的一个或多个上来说)基本上正常的视觉的适应性良好的人具有跨越大约15个数量级的强度范围。适应的人可以感知少至仅少数光子的昏暗光源。然而，这些同样的人可以在沙漠、海洋或雪地中感知正午的太阳的近乎痛苦的耀眼的强度(或者甚至瞥向太阳，但是是短暂地，以防止伤害)。不过，该跨度可适用于“适应的”人(例如，其HVS具有进行重置和调整的时间段的那些人)。

相反，与HDR相比较，DR可能是有所截断的，人可在DR上同时感知强度范围中的宽的广度。如本文中所使用的，术语增强动态范围(EDR)或视觉动态范围(VDR)可以单独地或可交换地与可通过 HVS短期适应而感知的DR有关。如本文中所使用的，EDR可以与跨越5至6个数量级的DR相关。因此，虽然与真实场景相关HDR相比较可能有点窄，但是EDR却表示宽的DR广度。

在实践中，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，每个颜色分量用每像素n位的精度表示(例如， n＝8)。通过使用线性亮度编码，其中n≤8的图像(例如，彩色24位 JPEG图像)被认为是标准动态范围的图像，而其中n>8的图像可以被认为是增强动态范围的图像。EDR和HDR图像也可以使用低位深、非线性亮度编码(例如，10位对数亮度编码)、或高精度(例如，16 位)浮点格式(诸如由Industrial Light and Magic开发的OpenEXR 文件格式)来进行存储和发布。

大多数消费者台式显示器支持200至300cd/m²或尼特的亮度。大多数消费者HDTV的范围为从300至1000cd/m²。与HDR或EDR 相比较，这样的常规的显示器因此代表低动态范围(LDR)，LDR也被称为标准动态范围(SDR)。随着EDR内容的可用性由于捕捉设备(例如，照相机)和EDR显示器(例如，Dolby Laboratories的 PRM-4200专业参考监视器)两者的发展而增长，EDR内容可以被颜色分级，并且被显示在支持更高动态范围(例如，从1,000尼特至5,000 尼特或更大)的EDR显示器上。