[发明专利]从高动态范围视频生成标准动态范围视频的方法和装置

说明书

描述了用于从高动态范围视频生成标准动态范围视频的方法、装置、系统和至少一种机器可读介质的技术，方法包括以下步骤：应用反向伽马校正；应用对颜色空间进行转换的矩阵乘法；至少部分地基于一个或多个拉伸因子来拉伸发光度范围；以及应用正向伽马校正。

背景技术

高动态范围（HDR）是由多个标准组织（例如，蓝光盘联盟、ISO/IEC HEVC、ITU-R、SMPTE、CEA和HDMI）和私人公司（例如，Dolby、Philips）引入的新技术。预期诸如UHD蓝光盘播放器和UHD TV之类的新设备在不久的将来于2015年开始支持HDR技术。蓝光盘联盟（BDA）已经在2015年4月完成了关于包括HDR和WCG（广色域）的新UHD（超高清）Blu-ray^TM盘标准的其版本3.0草案规范文档。视频流式传输服务提供商，诸如Netflix、Amazon和Vudu，到目前为止正致力于HDR视频流式传输服务规范并且被预期今年开始UHD HDR视频流式传输服务。其它国际标准组织，诸如ITU-T、ITU-R、ISO/IEC、SMPTE和HDMI，正在致力于支持HDR视频的下一代标准和解决方案。

HDR已经是数字摄影中相对熟知的主题，但是其概念和方法论与本文中所提及的不同。数字摄影中的HDR是指将在不同曝光水平下捕获的同一场景的多个低动态范围（或标准动态范围）图像组合成单个高动态范围图像。如本文中所提及的，HDR替代地是指新的视频处理流水线，其捕获、压缩、预处理和后处理并且显示在比现有设备之前所允许的高得多的动态范围下的图片。

回放高动态范围（HDR）视频的要求包括两个主要用例场景。

1）HDR视频在HDR显示监视器或TV上的回放

2）HDR视频在传统标准动态范围（SDR）显示监视器或TV上的回放。

第二用例要求将高动态范围（HDR）视频转换成标准动态范围（SDR）视频。这是新的BDA UHD蓝光规范的强制部分。从HDR到SDR的该转换还被预期作为接下来的几年中的关键技术，同时新的有HDR能力的显示监视器和TV连同来自蓝光盘、流式传输服务和最终用户的个人记录的HDR视频内容开始渗透美国和世界的其余部分中的主流消费者市场。

基于到今天为止可获得的信息，HDR视频格式由HEVC Main10高层级5.1、BT2020颜色空间、SMPTE ST2084 EOTF和SMPTE ST2086静态元数据来限定。

考虑到现有SDR视频格式由Rec709颜色空间、Rec709 OETF和Rec1886 EOTF限定，HDR到SDR色调映射要求BT2020/Rec709颜色空间之间的转换和使用ST2084/Rec709 EOTF/OETF的伽马校正。

新的SMPTE ST2084 EOTF覆盖高达10,000 cd/m²（或尼特）的动态范围，而现有标准动态范围（SDR）Rec709 OETF覆盖在[0,100]尼特中的小得多的动态范围。

相应地，在没有被应用以将高动态范围（HDR）转换成标准动态范围（SDR）的恰当方法的情况下，直接显示在SDR监视器/TV上的HDR内容将是不正确的明亮度/对比度/颜色并且不适于观看。

附图说明

在随附各图中，本文中描述的材料被图示作为示例而非作为限制。为了说明的简洁和清楚，在图中图示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚，可以相对于其它元件扩大一些元件的尺寸。另外，在认为适当的地方，在各图之中重复参考标签以指示对应或类似的元件。在图中：

图1是示例视频处理系统的说明性图；

图2是示例颜色校正系统的说明性图；

图3是示例通用色调映射图表的说明性图；

图4是示例控制点间隔图表的说明性图；