[发明专利]对HDR视频进行编码和解码的方法和装置

说明书

为了实现高质量的HDR视频通信，能够通过潜在地经由已建立的LDR视频通信技术发送对应的LDR图像来工作，所述技术在实际情况下良好地工作，申请人已经发明了一种HDR视频编码器(600、1100)，其被布置为基于向接收到的100nit标准动态范围图像(Im_RLDR)应用一组明度变换函数来计算HDR图像(Im_RHDR)，所述函数至少包括粗略明度映射(FC)，所述粗略明度映射由动态范围优化器(603)应用，并且由范围延展器(604)将作为动态范围优化器的输出的中间辉度(Y'HPS)的最暗值(0)映射到接收到的黑色偏移值(Bk_off)，所述视频解码器包括增益限制器(611、1105)，所述增益限制器被布置为应用备选明度变换函数以10根据标准动态范围图像的对应最暗辉度(Y'_in)来计算HDR图像的最暗明度的子集(502)。

技术领域

本发明涉及用于对高动态范围图像的时间上连续的集合(在本文中被称为HDR视频)分别进行编码、解码的方法和装置。

背景技术

直到几年前，所有视频都是根据所谓的低动态范围(LDR)理念(也被称为标准动态范围(SDR))进行编码的。这意指，无论捕获到的场景是什么，代码的最大值(通常为8位辉度(luma)Y'＝255；或者用于模拟显示器驱动的100％电压)应当通过标准化定义对应于、即被绘制在具有依据标准协议为100nit(尼特)的峰值亮度(brightness)PB(即，其能够绘制的最亮的白色)的显示。如果人们购买了稍暗或稍亮的实际显示器，则假设查看者的视觉系统将适应，从而图像仍然将看起来合适，并且甚至与在参考100nit显示器上的相同，而不是例如令人讨厌地过亮(例如，在一个人在恐怖电影中有应当具有黑暗外观的夜景的情况)。

当然，对于实际的节目制作，这通常意指保持对场景照明设施的严格控制，因为即使在完全均匀的照明中，各种对象的漫反射百分比已经能够给出100:1的对比度。这样的SDR显示器的黑色在良好的情况下通常可以是0.1nit，而在最坏的情况下可以是1nit或者甚至若干nit，因此，SDR显示动态范围(最亮的白色除以最暗的可查见黑色)最多将是1000:1或更差，这非常良好地对应于这样的均匀照明场景，并且对于所有需要被绘制的像素灰度值或亮度是8比特编码，具有大约2.0的伽马值或编码逆伽马值0.5。Rec.709是通常使用的SDR视频编码。通常，相机同时捕获非常明亮和相当暗的区域也存在问题，即，如在窗户或车窗外部看到的场景通常将被剪裁成白色(给出红色、绿色和蓝色的相加性颜色分量R＝G＝B＝max。对应于其平方根编码值R'＝G'＝B'＝255)。注意，如果在这种应用中，动态范围首先仅指定峰值亮度(即，最亮的绘制的或可绘制的明度(luminance))，我们假设最低明度值是实际零(而实际上其可能取决于查看条件，诸如显示前板或电影屏幕光反射，例如0.1nit)，并且那些进一步的细节与特定解释无关。还要注意，有若干种方式来定义动态范围，并且在下文的解释中通常使用的最自然的方式是显示器绘制的明度动态范围，即，最亮的颜色相对于最暗的颜色的明度。

还要注意，在HDR研究期间已经变得更清楚并且在此对其进行提及以确保每个人都理解的内容是：代码系统自身本来不具有动态范围，除非将参考显示与其相关联，这表示例如R'＝G'＝B'＝Y'＝255应当与100nit或者备选地1000nit等的PB相对应。具体地，与通常预先假定的相反，用于像素的颜色分量的比特数与其辉度一样不是动态范围的良好指示器，因为例如10比特的编码系统可以编码HDR视频或SDR视频，这是由编码类型来确定的，并且特别是与编码相关联的参考显示器的电光传递函数EOTF，即，定义辉度代码[0,1023]与像素的对应明度之间的关系，因为其需要在显示器上绘制。