[发明专利]高动态范围图像的显示映射

说明书

提出了用于将图像从一个动态范围映射到另一个动态范围的方法。所述映射基于由三个锚定点确定的类似S型的函数。第一锚定点是使用参考显示器和目标显示器的黑点水平来确定的，第二锚定点是使用所述参考显示器和所述目标显示器的白点水平来确定的，并且第三锚定点是使用输入图像的中间色调信息数据和所述目标显示器的中间色调水平来确定的。基于期望的恒定明亮度范围和映射函数自适应地计算所述目标显示器的中间色调水平。所述映射函数映射可以是分段线性的(在对数域中)、分段连续的、或者是S型的。提出了用于将高动态范围图像映射到标准动态范围显示器的示例。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年1月24日提交的美国临时专利申请序列号62/449,832、于2017年1月18日提交的美国临时专利申请序列号62/447,541和2017年1月10日提交的美国临时专利申请序列号62/444,747的优先权权益，所有这些美国临时专利申请都通过引用以其全文并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及图像。更具体地，本发明的实施例涉及高动态范围(HDR)的图像和从第一动态范围到第二动态范围的视频信号的显示映射。

背景技术

如本文所使用的，术语“动态范围(dynamic range，DR)”可以涉及人类视觉系统(Human visual system，HVS)感知图像中的强度(例如亮度(luminance)、明度(luma))范围的能力，该强度范围例如是从最暗的灰色(黑色)到最亮的白色(高光)。从这个意义上说，DR与“参考场景的(scene-referred)”强度有关。DR还可以涉及显示设备充分或近似呈现特定宽度的强度范围的能力。从这个意义上说，DR与“参考显示的(display-referred)”强度有关。除非在本文的描述中的任何一点处明确指定特定的意义具有特定的意思，否则应该推断为所述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至15个数量级的DR宽度。在实践中，相对于HDR，人类可以同时感知强度范围广泛宽度的DR可能会被稍微截短。如本文所使用的，术语“增强动态范围(enhanced dynamic range，EDR)或视觉动态范围(visual dynamic range，VDR)”可以单个地或可互换地与DR相关，所述DR可在场景或图像内由包括眼运动的人类视觉系统(HVS)感知，允许场景或图像上的一些光适应变化。

实际上，图像包括一个或多个颜色分量(例如，明度Y以及色度Cb和Cr)，其中每个颜色分量由每像素n位的精度表示(例如，n＝8)。使用线性亮度编码，其中n≤8的图像(例如，彩色24位JPEG图像)被视为标准动态范围的图像，而其中n8的图像可被视为增强动态范围的图像。EDR和HDR图像也可以使用高精度(例如，16位)浮点格式来存储和分布，诸如由工业光魔公司(Industrial Light and Magic)开发的OpenEXR文件格式。

如本文所使用的，术语“元数据”涉及作为编码比特流的一部分传输并且辅助解码器呈现解码图像的任何辅助信息。这样的元数据可以包括但不限于如本文所描述的那些颜色空间或色域信息、参考显示器参数和辅助信号参数。

大多数消费类桌面显示器目前支持200到300cd/m²或尼特的亮度。大多数消费类HDTV的范围从300到500尼特，其中新型号达到1000尼特(cd/m²)。这样的传统显示器因此代表了与HDR或EDR相关的较低动态范围(LDR)，也被称为标准动态范围(SDR)。随着HDR内容的可用性由于捕获设备(例如，相机)和HDR显示器(例如，杜比实验室的PRM-4200专业参考监视器)二者的进步而增加，HDR内容可以被颜色分级并被显示在支持更高动态范围(例如，从1,000尼特到5,000尼特或更高)的HDR显示器上。总体上，本公开的方法涉及但不限于高于SDR的任何动态范围。