[发明专利]用于编码HDR图像的方法和装置

说明书

为了能够实现大范围的HDR视频的未来视频传输并在可变动态范围或者峰值明度能力的显示器上渲染这些HDR视频，我们描述一种编码器(301)，用于将具有像素颜色的输入高动态范围视频集合的图像(Im_5000)编码为编码的高动态范围视频(Im_2000)，其中像素颜色具有的亮度低于第一最大亮度(L_max_M)，编码的高动态范围视频(Im_2000)为高动态范围图像，即具有最大亮度用于显示在具有至少900尼特的对应峰值明度的显示器上，其特征在于，编码定义允许编码像素颜色亮度高达第二最大亮度(L_max_C)，其等于或者小于第一最大亮度的50％，该编码器包括：重新分级单元(320)，其被安排为允许内容创建器至少指定音调映射函数(F_2Tu，601)，用于将较低的第二最大亮度(L_max_C)的编码的高动态范围视频(Im_2000)颜色映射到高动态范围视频(Im_5000)的HDR视频重建(Im_5000^*)；以及格式化器，其被安排为在视频信号(S_im)中写入编码的高动态范围视频(Im_2000)并且作为元数据写入至少音调映射函数(F_2Tu，601)，以及相关的编码器与解码器实施例与方法，以及传输技术组成部分和技术。

技术领域

本发明涉及一个(即静止)但是优选更多(即视频)(多个)高动态范围(HighDynamic Range)图像的编码和用于将必要的编码图像信息传递至接收侧的对应的技术系统与方法以及用于解码编码的图像并最终使之可用于显示器的解码器。

背景技术

在使用经典的图像/视频编码技术(从NTSC开始并利用MPEG2直至MPEG-HEVC继续)的许多年之后，我们现在将经典的图像/视频编码技术称为低动态范围(LDR)编码，最近的研究和发展已开始确定下一代的视频编解码器，其能够处理所谓的HDR场景(scene)的高动态范围(HDR)图像。

这将在一方面要求这样的照相机(camera)，其能够捕获增加的动态范围，至少超过11档(stop)(例如，获得大约14档的ARRI的当前照相机)或者优选地甚至超过16档。一些照相机使用例如慢速和快速曝光并且混合那些，或者其他的照相机能够使用朝向不同灵敏度的两个或者多个传感器分裂的光束。

而在经典的成像中，许多信息被扔掉(被硬剪切(clip))，例如在房间或者汽车外面，目前成像系统能够捕获所有那个信息，并且问题是随后尤其当在显示器上渲染它时怎么处理它。16档应该已足以捕获许多(虽然不是所有的)HDR场景，但是在显示器上不一定需要如同在真实场景中一样将例如焊接电弧渲染得与平均明度(brightness)相比而言明亮，也不能在典型显示器上这样做。较高动态范围显示器当前正在兴起，其具有比LDR显示器的当前典型的500尼特(或者用于100尼特的分级参考监视器)峰值明度(PB)更高的峰值明度，例如如同800-1000尼特电视正在兴起，并且SIM2已制作5000尼特监视器。

但是LDR编解码器规范不能够充分地编码HDR图像中的细节至接收器，尤其是在也需要考虑当前典型限制如同尤其以表示例如亮度(luminance)(如被称为卢马(luma)的代码)的码字的比特的数量为单位的字长时，这些限制不得不利用各种IC来处理(例如每个颜色分量10比特至少在一些视频通信应用中可能是所希望的)。尤其是如果短期想要运行系统，其不应偏离本领域中的现有技术太多，但是仍允许图像的编码、处理和最后显示，具有比LDR图像漂亮得多的HDR外观(look)(例如，更明亮的灯或者真实的火、更精细比例(scale)的阳光下的蜥蜴等等)。