高动态范围信号处理系统与方法技术方案

一种高动态范围(High Dynamic Range；HDR)信号处理系统与方法，支持HDR显示装置与标准动态范围(Standard Dynamic Range；SDR)显示装置。于HDR信号处理系统中，前处理模块接收第一线性HDR信号，并将第一线性HDR信号转换为第一SDR信号与第一映射信号。编码模块接收并将第一SDR信号与第一映射信号编码为位元流，以利信号传输。解码模块接收并由位元流解码出第一SDR信号与第一映射信号。后处理模块接收并将由位元流解码出的第一SDR信号与第一映射信号重建为第一线性HDR信号。其中，第一SDR信号可通过SDR显示装置显示，且第一线性HDR信号可通过HDR显示装置显示。

【技术实现步骤摘要】
高动态范围信号处理系统与方法
本专利技术涉及一种高动态范围(HighDynamicRange；HDR)视频信号处理系统与方法，特别涉及一种可同时支持高动态范围显示装置与标准动态范围(StandardDynamicRange；SDR)显示装置的具有低运算复杂度的高动态范围信号处理系统与方法。
技术介绍
以往，传统显示器多支持的是标准动态范围信号的显示，然而近来随着科技发展，支持高动态范围信号的显示的显示器开始出现，举例来说，支持ITUBT.2020规格下的HDR信号格式的显示装置便是目前显示色域极广的高动态范围显示装置。于是，在标准动态范围与高动态范围两种显示器规格并存的情况下，便时常需要将输入信号通过处理系统作转换后才能让使用者端的显示装置进行播放。然而，特定的处理系统是对应于特定的显示器规格。此外，高动态范围信号与标准动态范围信号两者之间的转换同时涉及色域空间、亮度与色度之间的运算，因此于转换信号的过程必须进行复杂度高的运算。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种HDR信号处理系统，同时支持HDR显示装置与SDR显示装置。HDR信号处理系统包括前处理模块、编码模块、解码模块与后处理模块。前处理模块接收第一线性HDR信号，并将第一线性HDR信号转换为第一SDR信号与第一映射信号。编码模块连接于前处理模块，接收并将第一SDR信号与第一映射信号编码为位元流，以利信号传输。解码模块连接于编码模块，接收并由位元流解码出第一SDR信号与第一映射信号。后处理模块连接于解码模块，接收并将由位元流解码出的第一SDR信号与第一映射信号重建为第一线性HDR信号。其中，解码模块更连接SDR显示装置，并传送第一SDR信号至SDR显示装置以进行显示，且后处理模块更连接HDR显示装置，并传送第一线性HDR信号至HDR显示装置以进行显示。本专利技术实施例另提供一种HDR信号处理方法，适用于HDR信号处理系统，其中此HDR信号处理系统同时支持HDR显示装置与SDR显示装置。HDR信号处理方法包括步骤如下：接收并将第一线性HDR信号转换为第一SDR信号与第一映射信号；接收并将第一SDR信号与第一映射信号编码为位元流，以利信号传输；接收并由位元流解码出第一SDR信号与第一映射信号；以及接收并将由位元流解码出的第一SDR信号与第一映射信号重建为第一线性HDR信号。综上所述，本专利技术所提出的高动态范围信号处理系统与方法是将亮度与色度的运算分别进行，并使得将HDR信号转换至SDR信号的运算过程大大地简化。再者，通过恒亮度单元，本专利技术所提出的高动态范围信号处理系统所输出的HDR信号是符合ITUBT.2020的影像信号色域标准，可支持更高阶的广色域显示装置。除此之外，于将亮度与色度的运算分别进行的情况下，相较于输入信号，于输出信号中，原先的白点(WhitePoint)依然可维持，且三个基本色度依然能维持其原色(ThreeColorPrimaries)。为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，但是此等说明与说明书附图仅是用来说明本专利技术，而非对本专利技术的权利范围作任何的限制。附图说明图1是本专利技术实施例中高动态范围信号处理系统的方块图。图2是本专利技术实施例中高动态范围信号处理系统的前处理模块的方块图。图3是本专利技术实施例中高动态范围信号处理系统的后处理模块的方块图。图4是本专利技术实施例中高动态范围信号处理方法的流程图。图5是本专利技术实施例中高动态范围信号处理方法中前处理步骤的流程图。图6是本专利技术实施例中高动态范围信号处理方法中后处理步骤的流程图。附图标记说明：100前处理模块200编码模块300解码模块400后处理模块110第一色域模块111第一色域单元112第一恒亮度转换单元120第一亮度模块121线性反转换单元122第一亮度单元130第一色度模块131降采样单元132第二恒亮度反转换单元133第二亮度单元134第一色度单元300解码模块410第二亮度模块411第三亮度单元412非线性转换单元420第二色度模块421第二色度单元422第二色域单元423第三恒亮度转换单元424升采样单元430第四恒亮度反转换单元S100～S400、S110～S130、S111～S112、S121～S122、S131～S134、S410～S430、S411～S412、S421～S424步骤具体实施方式在下文将参看说明书附图更充分地描述各种例示性实施例，在说明书附图中展示一些例示性实施例。然而，本专利技术概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的示例性实施例。确切而言，提供此等示例性实施例使得本专利技术将为详尽且完整，且将向熟习此项技术者充分传达本专利技术概念的范畴。在诸附图中，可为了清楚而夸示层及区的大小及相对大小。类似数字始终指示类似元件。应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但此等元件不应受此等术语限制。此等术语乃用以区分一元件与另一元件。因此，下文论述的第一元件可称为第二元件而不偏离本专利技术概念的教示。如本文中所使用，术语「及/或」包括相关联的列出项目中的任一者及一或多者的所有组合。以下将以多种实施例配合附图来说明所述高动态范围信号处理系统与方法，然而，下述实施例并非用以限制本专利技术。〔高动态范围信号处理系统的实施例〕请参照图1，图1是本专利技术实施例中高动态范围信号处理系统的方块图。本专利技术实施例所提供的高动态范围(HighDynamicRange；HDR)信号处理系统不仅可支持HDR显示装置，同时亦可直接支持SDR显示装置，且可以低复杂度的运算来进行HDR信号与SDR信号之间的转换。如图1所示，本专利技术实施例所提供的HDR信号处理系统1包括前处理模块100、编码模块200、解码模块300与后处理模块400。当前处理模块100接收由外部信号源所传来的HDR信号(于此将其定义为第一线性HDR信号H1)时，本专利技术实施例所提供的HDR信号处理系统1将先对所接收的第一线性HDR信号H1进行前处理。于前处理过程中，前处理模块100先将第一线性HDR信号H1转换为第一SDR信号S1与第一映射信号M1，其中，第一映射信号M1是为第一线性HDR信号H1与第一SDR信号S1之间的映射关系。接着，连接于前处理模块100的编码模块200接收并将第一SDR信号S1与该第一映射信号M1编码为位元流BS(BitStream)，以利信号传输。同时，编码模块200连接于解码模块300，解码模块300接收由编码模块200传送的位元流后将其解码出第一SDR信号S1与第一映射信号M1。须说明地是，本专利技术于此并不限制编码模块200与解码模块300的架构组态。此外，值得注意地是，若使用者端所配置的显示装置是为SDR显示装置，只要将此SDR显示装置连接解码模块300便可直接地显示此时解码出的第一SDR信号，而不需再作额外的信号处理。然而，若使用者端所配置的显示装置是为HDR显示装置，此时解码出的第一SDR信号与第一映射信号M1便会被传送至连接于解码模块300的后处理模块400，由后处理模块400进行后处理，以于后处理过程中将第一SDR信号S1与第一映射信号M1重建为第一线性HDR信号H1，使得使用者端所配置的HDR显示装置能够对第一线性HDR信号H1进行显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种HDR信号处理系统，包括：一前处理模块，接收一第一线性HDR信号，并将该第一线性HDR信号转换为一第一SDR信号与一第一映射信号；一编码模块，连接于该前处理模块，接收并将该第一SDR信号与该第一映射信号编码为一位元流，以利信号传输；一解码模块，连接于该编码模块，接收并由该位元流解码出该第一SDR信号与该第一映射信号；以及一后处理模块，连接于该解码模块，接收并将由该位元流解码出的该第一SDR信号与该第一映射信号重建为该第一线性HDR信号；其中，该解码模块更连接一SDR显示装置，并传送该第一SDR信号至该SDR显示装置以进行显示，且该后处理模块更连接一HDR显示装置，并传送经重建的该第一线性HDR信号至该HDR显示装置以进行显示。

【技术特征摘要】
2015.12.10 US 62/265,4311.一种HDR信号处理系统，包括：一前处理模块，接收一第一线性HDR信号，并将该第一线性HDR信号转换为一第一SDR信号与一第一映射信号；一编码模块，连接于该前处理模块，接收并将该第一SDR信号与该第一映射信号编码为一位元流，以利信号传输；一解码模块，连接于该编码模块，接收并由该位元流解码出该第一SDR信号与该第一映射信号；以及一后处理模块，连接于该解码模块，接收并将由该位元流解码出的该第一SDR信号与该第一映射信号重建为该第一线性HDR信号；其中，该解码模块更连接一SDR显示装置，并传送该第一SDR信号至该SDR显示装置以进行显示，且该后处理模块更连接一HDR显示装置，并传送经重建的该第一线性HDR信号至该HDR显示装置以进行显示。2.如权利要求1所述的HDR信号处理系统，其中该前处理模块包括：一第一色域模块，接收并将该第一线性HDR信号转换为一第一非线性恒亮度HDR信号，其中该第一非线性恒亮度HDR信号包括一第一非线性HDR亮度信号与一第一非线性HDR色度信号；一第一亮度模块，连接于该第一色域模块，接收并将该第一非线性恒亮度HDR信号中的该第一非线性HDR亮度信号映射为一第一SDR亮度信号与该第一映射信号；以及一第一色度模块，连接于该第一色域模块，接收并将该第一非线性恒亮度HDR信号中的该第一非线性HDR亮度信号与该第一非线性HDR色度信号转换为一第一SDR色度信号；其中，该第一SDR色度信号的解析度为该第一SDR亮度信号的解析度的四分之一。3.如权利要求2所述的HDR信号处理系统，其中该编码模块接收并将该第一SDR亮度信号、该第一映射信号与该第一SDR色度信号编码为该位元流，以利信号传输；且其中该解码模块接收并由该位元流解码出该第一SDR亮度信号、该第一映射信号与该第一SDR色度信号。4.如权利要求3所述的HDR信号处理系统，其中该后处理模块包括：一第二亮度模块，连接于该解码模块，接收并将该第一SDR亮度信号与该第一映射信号转换为一第二非线性HDR亮度信号；一第二色度模块，连接于该解码模块，接收并将该第一SDR色度信号转换为一第二非线性HDR色度信号；以及一第四恒亮度反转换单元，连接于该第二亮度模块与该第二色度模块，接收并将该第二非线性HDR亮度信号与该第二非线性HDR色度信号重建为该第一线性HDR信号。5.如权利要求2所述的HDR信号处理系统，其中该第一色域模块包括：一第一色域单元，接收并将该第一线性HDR信号的色域空间由RGB色域空间转换至YUV色域空间；以及一第一恒亮度转换单元，连接于该第一色域单元，接收并将该第一线性HDR信号转换为该第一非线性恒亮度HDR信号。6.如权利要求5所述的HDR信号处理系统，其中该第一亮度模块包括：一线性反转换单元，连接于该第一恒亮度转换单元，接收并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凌志，袁铮，周朋，王晶，陈伍军，曾伟民，蔡志宏，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71