[发明专利]用于对高动态范围画面进行编码/解码的方法和装置

说明书

技术领域

本公开通常涉及画面/视频编码和解码。具体地，但并非排他地，本公开的技术领域涉及其像素值属于高动态范围的画面的编码/解码。

背景技术

在下文中，彩色画面包含特定画面/视频格式的多个样本(像素值)阵列，该格式指定与画面(或视频)的像素值相关的所有信息以及可由显示器和/或任何其它设备使用以便例如可视化和/或解码画面(或视频)的所有信息。彩色画面包括第一样本阵列形状的至少一个分量，通常是亮度(或照度)分量，以及至少另一样本阵列形状的至少另一分量。或者，等同地，相同的信息也可以由彩色样本阵列(颜色分量)集合来表示，例如传统的三色RGB表示。

像素值由c个值的向量表示，其中c是分量的数量。矢量的每个值用限定像素值的最大动态范围的比特数来表示。

标准动态范围画面(SDR画面)是彩色画面，其照度值通常以2的幂或焦比(f-stop)测量的受限动态来表示。SDR画面具有大约10焦比的动态，即在线性域中最亮像素和最暗像素之间的比率为1000，并且以有限比特数(在非线性域的HDTV(高清晰度电视系统)和UHDTV(超高清晰度电视系统)中通常为8或10)例如通过使用ITU-R BT.709 OETF(光电传递函数)(Rec.ITU-R BT.709-5，2002年4月)或ITU-R BT.2020 OETF(Rec.ITU-R BT.2020-1，2014年6月)编码以减小动态。这种有限的非线性表示不允许正确渲染小信号变化，特别是在黑暗和明亮的照度范围内。在高动态范围画面(HDR画面)中，信号动态要高得多(高达20焦比，最亮像素和最暗像素之间的比率为一百万)，并且需要新的非线性表示以便在其整个范围内保持信号的高精度。在HDR画面中，通常以浮点格式(针对每个分量为32个比特或16个比特，即浮点或半浮点)表示原始数据，最流行的格式是openEXR半浮点格式(针对每个RGB分量为16个比特，即每像素48个比特)或具有长表示的整数，通常至少为16个比特。

色域是特定的完备颜色集合。最常见的用途是指可以在给定情况下，例如在给定的颜色空间内或由某个输出设备精确表示的颜色集合。

色域有时由RGB原色和在CIE1931颜色空间色度图中提供的白点定义，如图10所示。

在所谓的CIE1931颜色空间色度图中定义原色是常见的。这是在照度分量上独立地定义颜色的二维图(x，y)。然后，由于变换，任何颜色的XYZ都会投影在此图中：

还定义了z＝1-x-y分量，但该分量不携带额外的信息。

在该图中通过三角形定义色域，该三角形的顶点是三原色RGB的(x，y)坐标的集合。白点W是属于该三角形的另一给定(x，y)点，通常靠近三角形中心。例如，W可以被定义为三角形的中心。

颜色体积由颜色空间和在所述颜色空间中表示的值的动态范围定义。

例如，色域由用于UHDTV的RGB ITU-R推荐BT.2020色域来定义。较旧标准ITU-R推荐BT.709定义了用于HDTV的较小色域。尽管有些显示技术可能显示更亮的像素，但是在SDR中，对于数据被编码的颜色体积，动态范围的正式定义高达100尼特(每平方米坎德拉)。

高动态范围画面(HDR画面)是用HDR动态(高于SDR画面的动态)表示其照度值的彩色画面。

如Danny Pascale的“A Review of RGB Color Spaces”中所广泛描述的，可以通过使用线性RGB颜色空间中的3×3矩阵来执行色域表示的改变，即将三原色和白点从一个线性颜色空间转换到另一个的变换。此外，通过3一个矩阵执行颜色空间从XYZ到RGB的改变。因此，无论颜色空间是RGB还是XYZ，色域的改变都可以通过3可以矩阵执行。例如，可以通过3阵执矩阵来执行色域表示从BT.2020线性RGB到BT.709 XYZ的改变。

HDR动态还没有被标准定义，但可以预期动态范围可达几千尼特。例如，HDR颜色体积由RGB BT.2020颜色空间定义，并且在所述RGB颜色空间中表示的值属于0至4000尼特的动态范围。HDR颜色体积的另一示例由RGB BT.2020颜色空间定义，并且在所述RGB颜色空间中表示的值属于0至1000尼特的动态范围。