[发明专利]高动态范围视频的屏幕自适应解码

说明书

描述了用于具有高动态范围(HDR)的视频的屏幕自适应解码的方法。所述方法将传统的合成和显示管理步骤结合到一个屏幕自适应合成步骤中。给定解码的标准动态范围(SDR)输入数据、与参考动态范围中的输出HDR数据的预测相关的元数据以及目标显示器的动态范围，生成新的输出亮度和色度预测函数，所述函数将输入SDR数据直接映射到目标动态范围中的输出HDR数据，从而消除了显示管理步骤。

技术领域

本发明总体上涉及图像。更具体而言，本发明的实施例涉及通过在解码器中组合合成和显示映射函数来对具有高动态范围的视频信号进行屏幕自适应解码。

背景技术

如本文所使用的，术语“动态范围”(DR)可以涉及人类视觉系统(HVS)感知图像中的强度(例如，光亮度(luminance)、亮度(luma))范围的能力，例如从最暗的灰色(黑色)到最亮的白色(高亮)。在这个意义上，DR涉及“参考场景”的强度。DR还可以涉及显示设备充分或近似地渲染特定阔度的强度范围的能力。在这个意义上，DR涉及“参考显示器”的强度。除非在本文的描述中的任何点明确地指定特定意义具有特定意思，否则应当推断该术语可以在任一意义上(例如，可互换地)使用。

如本文所使用的，术语“高动态范围(HDR)”涉及跨越人类视觉系统(HVS)的大约14-15个数量级的DR阔度。在实践中，人类可以同时感知强度范围中的广泛阔度的DR可以相对于HDR稍微被截短。如本文所使用的，术语“增强动态范围(EDR)”或“视觉动态范围(VDR)”可以单独或可互换地涉及由包括眼睛运动在内的人类视觉系统(HVS)在场景或图像中可感知到的DR，从而允许场景或图像上的一些光适应变化。如本文所使用的，EDR可以涉及跨越5至6个数量级的DR。因此，虽然可能比真正参考场景的HDR稍微较窄，但是EDR仍然表示宽DR宽度并且也可以被称为HDR。

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)，其中每个颜色分量由每像素n位(例如，n＝8)的精度表示。使用线性光亮度编码，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n8的图像可以被认为是增强动态范围的图像。还可以使用高精度(例如，16位)浮点格式(诸如由工业光魔(IndustrialLight and Magic)开发的OpenEXR文件格式)来存储和分发EDR和HDR图像。

如本文所使用的，术语“元数据”涉及作为编码位流的一部分被发送并且协助解码器渲染经解码的图像的任何辅助信息。这种元数据可以包括但不限于颜色空间或色域信息、预测参数、参考显示参数和辅助信号参数，如本文所述的那些。

大多数消费者桌面显示器目前支持200至300cd/m²或尼特的光亮度。大多数消费者的HDTV的范围从300到500尼特，新型号达到1000尼特(cd/m²)。因此，这种常规显示器代表相对于HDR或EDR的较低动态范围(LDR)，也称为标准动态范围(SDR)。由于捕获装备(例如，相机)和HDR显示器(例如，来自杜比实验室的PRM-4200专业参考监视器)的进步，HDR内容的可用性增加，因此HDR内容可以被颜色分级并显示在支持较高动态范围(例如，从1000尼特到5000尼特或更多)的HDR显示器上。一般而言，非限制性地，本公开的方法涉及高于SDR的任何动态范围。

如本文所使用的，术语“重塑(reshaping)”是指对HDR图像的预处理操作，诸如缩放、量化等，以将其从其原始位深度映射到相同或更低位深度的图像，以允许使用现有的编码标准和设备进行更高效的编码。编码器使用的“前向重塑”参数可以作为编码位流的一部分通过使用元数据被传送到接收器，使得兼容的解码器可以应用“反向”或“后向重塑”操作来在其全动态范围内重建原始信号。重塑可以应用于HDR信号的任何一个或全部颜色分量。在一些实施例中，为了在解码的图像上保留原件的艺术意图，重塑也可以受要求的约束，例如，就颜色或“外观”的准确性而言，如在导演的监督下由着色师指定的那样。