[發明專利]用于將HDR畫面映射為SDR畫面的方法和設備以及相應的SDR到HDR的映射方法和設備

在審

• 申請號: 201680007500.5
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN107209928A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 塞巴斯蒂安·拉薩爾;法布里斯·勒林內克;帕特里克·洛佩茲
• 申請（專利權）人: 湯姆遜許可公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 周泉

技術領域

在下文中，公開了用于將HDR畫面映射為SDR畫面的方法和設備。還公開了相應的SDR到HDR的映射方法和設備。

背景技術

標準動態范圍畫面(SDR畫面)是彩色畫面，其光亮度(luminance)值是用通常以2的冪(光圈級別(f-stop))度量的有限動態來表示的。SDR畫面的動態大約為10個光圈級別，即在線性域中最亮像素與最暗像素之間的比為1000。在非線性域中，用有限數量(在HD和UHD TV中經常為8或10個)的比特對這樣的SDR畫面進行編碼。在高動態范圍畫面(HDR畫面)中，信號動態要高得多(高達20個光圈級別，最亮像素與最暗像素之間的比為100萬)。在HDR畫面中，原始數據通常以浮點格式(針對每個分量，32個比特或16個比特，即浮點或半浮點)表示，最流行的格式是openEXR半浮點格式(每個RGB分量16比特，即，每個像素48個比特)或具有長表示(通常至少16個比特)的整數。

同時廣播HDR畫面和SDR畫面(即，同時聯播)是在與現有的傳統SDR顯示器后向兼容的同時分發HDR內容的一種方式。然而，與僅分發SDR畫面的舊基礎設施相比，該解決方案需要將帶寬加倍。

為了減小所需的帶寬，已知在HDR畫面的編碼之前減小HDR畫面的動態范圍。對于傳統的編碼器(即，最初被配置為對SDR畫面進行編碼的編碼器)，這樣的解決方案使得可以在動態范圍減小之后對HDR畫面進行編碼。HEVC main10編碼器是這種傳統編碼器的一個示例。已知對HDR畫面應用非線性映射函數以將其動態范圍減小到10個比特。杜比提出的所謂的PQ OETF(標準SMPTE 2084)是這種映射函數的一個示例。然而，動態范圍減小之后的HDR畫面通常不可以作為SDR畫面觀看。此外，這種減小的HDR畫面的壓縮通常性能較差。

發明內容

公開了一種方法，包括基于與高動態范圍光亮度畫面相關聯的背光值Ba_c將高動態范圍光亮度畫面映射為標準動態范圍光亮度畫面。

該方法使得可以在HDR畫面的編碼之前減小HDR畫面的動態范圍，同時確保動態范圍減小之后的HDR畫面是可以在傳統SDR顯示器上顯示的高質量的SDR畫面。特別地，保持了整體感知的亮度(brightness)(即，黑暗場景對明亮場景)。

還公開了一種設備，包括至少一個處理器，該至少一個處理器被配置為基于與高動態范圍光亮度畫面相關聯的背光值將高動態范圍光亮度畫面映射為標準動態范圍光亮度畫面。

有利地，該設備屬于包括以下各項的集合：

-移動設備；

-通信設備；

-游戲設備；

-平板電腦(或平板計算機)；

-膝上型計算機；

-靜止畫面相機；

-攝像機；

-編碼芯片；

-靜止畫面服務器；以及

-視頻服務器(例如，廣播服務器、視頻點播服務器或網絡服務器)。

在第一實施例中，基于與高動態范圍光亮度畫面相關聯的背光值來將高動態范圍光亮度畫面映射為標準動態范圍光亮度畫面包括：基于背光值根據具有至少兩個映射函數的集合確定映射函數；以及使用所確定的映射函數將高動態范圍光亮度畫面映射為標準動態范圍光亮度畫面，其中，集合中的每個映射函數與不同的背光值相關聯。

有利地，基于背光值根據具有至少兩個映射函數的集合確定映射函數包括：根據具有至少兩個映射函數的集合中的至少兩個映射函數內插或外推映射函數。

在示例性實施例中，集合中的每個映射函數是光亮度的遞增函數，并且映射函數的集合針對每個光亮度值是背光值的遞減函數。

根據具體特性，集合中的每個函數g(Ba_i,Y)被定義為f(Y/Ba_i)/N(Ba_i)，其中N(Ba_i)＝f(P_HDR/Ba_i)/M_SDR，其中P_HDR是高動態范圍峰值亮度，M_SDR是標準動態范圍光亮度畫面的最大碼字值，并且和是遞減函數。

在第二實施例中，基于背光值將高動態范圍光亮度畫面映射為標準動態范圍光亮度畫面包括：

-將高動態范圍光亮度畫面除以Ba_c；

-對除以Ba_c后的高動態范圍光亮度畫面應用映射函數f(.)；

-將經映射的高動態范圍光亮度畫面除以N(Ba_c)；