用于将HDR画面映射为SDR画面的方法和设备以及相应的SDR到HDR的映射方法和设备技术

公开了一种方法，该方法包括：基于与高动态范围光亮度画面相关联的背光值Bac将高动态范围光亮度画面映射为标准动态范围光亮度画面。

Method and apparatus for mapping an HDR picture to a SDR screen and corresponding SDR to HDR mapping methods and devices

A method is disclosed that includes mapping a high dynamic range luminance picture to a standard dynamic range luminance screen based on a backlight value Bac associated with a high dynamic range luminance picture.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将HDR画面映射为SDR画面的方法和设备以及相应的SDR到HDR的映射方法和设备
在下文中，公开了用于将HDR画面映射为SDR画面的方法和设备。还公开了相应的SDR到HDR的映射方法和设备。
技术介绍
标准动态范围画面(SDR画面)是彩色画面，其光亮度(luminance)值是用通常以2的幂(光圈级别(f-stop))度量的有限动态来表示的。SDR画面的动态大约为10个光圈级别，即在线性域中最亮像素与最暗像素之间的比为1000。在非线性域中，用有限数量(在HD和UHDTV中经常为8或10个)的比特对这样的SDR画面进行编码。在高动态范围画面(HDR画面)中，信号动态要高得多(高达20个光圈级别，最亮像素与最暗像素之间的比为100万)。在HDR画面中，原始数据通常以浮点格式(针对每个分量，32个比特或16个比特，即浮点或半浮点)表示，最流行的格式是openEXR半浮点格式(每个RGB分量16比特，即，每个像素48个比特)或具有长表示(通常至少16个比特)的整数。同时广播HDR画面和SDR画面(即，同时联播)是在与现有的传统SDR显示器后向兼容的同时分发HDR内容的一种方式。然而，与仅分发SDR画面的旧基础设施相比，该解决方案需要将带宽加倍。为了减小所需的带宽，已知在HDR画面的编码之前减小HDR画面的动态范围。对于传统的编码器(即，最初被配置为对SDR画面进行编码的编码器)，这样的解决方案使得可以在动态范围减小之后对HDR画面进行编码。HEVCmain10编码器是这种传统编码器的一个示例。已知对HDR画面应用非线性映射函数以将其动态范围减小到10个比特。杜比提出的所谓的PQOETF(标准SMPTE2084)是这种映射函数的一个示例。然而，动态范围减小之后的HDR画面通常不可以作为SDR画面观看。此外，这种减小的HDR画面的压缩通常性能较差。
技术实现思路
公开了一种方法，包括基于与高动态范围光亮度画面相关联的背光值Bac将高动态范围光亮度画面映射为标准动态范围光亮度画面。该方法使得可以在HDR画面的编码之前减小HDR画面的动态范围，同时确保动态范围减小之后的HDR画面是可以在传统SDR显示器上显示的高质量的SDR画面。特别地，保持了整体感知的亮度(brightness)(即，黑暗场景对明亮场景)。还公开了一种设备，包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为基于与高动态范围光亮度画面相关联的背光值将高动态范围光亮度画面映射为标准动态范围光亮度画面。有利地，该设备属于包括以下各项的集合：-移动设备；-通信设备；-游戏设备；-平板电脑(或平板计算机)；-膝上型计算机；-静止画面相机；-摄像机；-编码芯片；-静止画面服务器；以及-视频服务器(例如，广播服务器、视频点播服务器或网络服务器)。在第一实施例中，基于与高动态范围光亮度画面相关联的背光值来将高动态范围光亮度画面映射为标准动态范围光亮度画面包括：基于背光值根据具有至少两个映射函数的集合确定映射函数；以及使用所确定的映射函数将高动态范围光亮度画面映射为标准动态范围光亮度画面，其中，集合中的每个映射函数与不同的背光值相关联。有利地，基于背光值根据具有至少两个映射函数的集合确定映射函数包括：根据具有至少两个映射函数的集合中的至少两个映射函数内插或外推映射函数。在示例性实施例中，集合中的每个映射函数是光亮度的递增函数，并且映射函数的集合针对每个光亮度值是背光值的递减函数。根据具体特性，集合中的每个函数g(Bai,Y)被定义为f(Y/Bai)/N(Bai)，其中N(Bai)＝f(PHDR/Bai)/MSDR，其中PHDR是高动态范围峰值亮度，MSDR是标准动态范围光亮度画面的最大码字值，并且和是递减函数。在第二实施例中，基于背光值将高动态范围光亮度画面映射为标准动态范围光亮度画面包括：-将高动态范围光亮度画面除以Bac；-对除以Bac后的高动态范围光亮度画面应用映射函数f(.)；-将经映射的高动态范围光亮度画面除以N(Bac)；其中和是递减函数，并且N(Bac)＝f(PHDR/Bac)/MSDR，其中PHDR是高动态范围峰值亮度，并且MSDR是标准动态范围光亮度画面的最大码字值。在示例性实施例中，f(z)是函数a*ln(b+z)+c，其中a、b和c是恒定值，使得f(0)＝0。有利地，a接近于0.45，b接近于0.12，并且c接近于0.95。有利地，高动态范围光亮度画面是从属于包括以下各项的集合的源获得的：-本地存储器；-存储接口；-通信接口；以及-画面捕获电路。有利地，将标准动态范围光亮度画面发送给属于包括以下各项的集合的目的地：-本地存储器；-存储接口；-通信接口；以及-显示设备。还公开了一种方法，包括：基于与高动态范围光亮度画面相关联的背光值来将标准动态范围光亮度画面映射为高动态范围光亮度画面。还公开了一种设备，包括至少一个处理器，该至少一个处理器被配置为基于与高动态范围光亮度画面相关联的背光值来将标准动态范围光亮度画面映射为高动态范围光亮度画面。有利地，该设备属于包括以下各项的集合：-移动设备；-通信设备；-游戏设备；-机顶盒；-电视机；-平板电脑(或平板计算机)；-膝上型计算机；-显示器；以及-解码芯片。在第一实施例中，根据背光值将标准动态范围光亮度画面映射为高动态范围光亮度画面包括：基于背光值根据具有至少两个映射函数的集合确定映射函数；以及使用所确定的映射函数将标准动态范围光亮度画面映射为高动态范围光亮度画面，其中集合中的每个映射函数与不同的背光值相关联。有利地，基于背光值根据具有至少两个映射函数的集合确定映射函数包括：根据具有至少两个映射函数的集合中的至少两个映射函数内插或外推映射函数。在示例性实施例中，集合中的每个映射函数是光亮度的递增函数，并且映射函数的集合针对每个光亮度值是背光值的递增函数。根据具体特性，集合中的每个函数g-1(Bai,L)被定义为Bai*f-1(L*N(Bai))，其中N(Bai)＝f(PHDR/Bai)/MSDR，其中PHDR是高动态范围峰值亮度，MSDR是标准动态范围光亮度画面的最大码字值，并且和是递减函数。在第二实施例中，基于背光值Bac将标准动态范围光亮度画面映射为高动态范围光亮度画面包括：-将标准动态范围光亮度画面乘以N(Bac)；-将映射函数f-1(.)应用于乘以N(Bac)后的标准动态范围光亮度画面；-将经映射的标准动态范围光亮度画面乘以背光值Bac；其中和是递减函数，并且N(Bac)＝f(PHDR/Bac)/MSDR，其中PHDR是高动态范围峰值亮度，并且MSDR是标准动态范围光亮度画面的最大码字值。在示例性实施例中，函数f-1(.)是函数exp((x-c)/a)-b，其中a、b和c是恒定值，使得f-1(0)＝0。有利地，a接近于0.45，b接近于0.12，并且c接近于0.95。有利地，标准动态范围光亮度画面是从属于包括以下各项的集合的源获得的：-本地存储器；-存储接口；-通信接口；以及-画面捕获电路。有利地，将高动态范围光亮度画面发送给属于包括以下各项的集合的目的地：-本地存储器；-存储接口；-通信接口；以及-显示设备。附图说明-图1示出了HDR到SDR映射函数的示例；-图2、图3和图4表示根据具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括基于表示高动态范围光亮度画面的平均亮度的当前背光值将所述高动态范围光亮度画面映射为标准动态范围光亮度画面，包括：‑基于所述当前背光值，根据具有至少两个映射函数的集合确定(10)映射函数；以及‑使用所确定的映射函数将所述高动态范围光亮度画面映射(12)为标准动态范围光亮度画面，其中所述集合中的每个映射函数g(Bai,Y)与不同的背光值相关联，并且被定义为f(Y/Bai)/N(Bai)，其中N(Bai)＝f(PHDR/Bai)/MSDR，其中PHDR是高动态范围峰值亮度，MSDR是所述标准动态范围光亮度画面的最大码字值，并且f(z)＝exp∫ζ(z)/z，且ζ(z)是递减函数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.30 EP 15305113.1;2015.09.11 EP 15306397.91.一种方法，包括基于表示高动态范围光亮度画面的平均亮度的当前背光值将所述高动态范围光亮度画面映射为标准动态范围光亮度画面，包括：-基于所述当前背光值，根据具有至少两个映射函数的集合确定(10)映射函数；以及-使用所确定的映射函数将所述高动态范围光亮度画面映射(12)为标准动态范围光亮度画面，其中所述集合中的每个映射函数g(Bai,Y)与不同的背光值相关联，并且被定义为f(Y/Bai)/N(Bai)，其中N(Bai)＝f(PHDR/Bai)/MSDR，其中PHDR是高动态范围峰值亮度，MSDR是所述标准动态范围光亮度画面的最大码字值，并且f(z)＝exp∫ζ(z)/z，且ζ(z)是递减函数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述当前背光值根据具有至少两个映射函数的集合确定映射函数包括：根据所述具有至少两个映射函数的集合中的至少两个映射函数内插或外推所述映射函数。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，f(z)是函数a*ln(b+z)+c，其中a、b和c是恒定值，使得f(0)＝0。4.根据权利要求3所述的方法，其中，a接近于0.45，b接近于0.12，并且c接近于0.95。5.一种方法，包括基于表示高动态范围光亮度画面的平均亮度的当前背光值将标准动态范围光亮度画面映射为所述高动态范围光亮度画面，包括：-基于所述当前背光值，根据具有至少两个映射函数的集合确定映射函数；以及-使用所确定的映射函数将所述标准动态范围光亮度画面映射为高动态范围光亮度画面，其中，所述集合中的每个映射函数g-1(Bai,L)与不同的背光值相关联，并且被定义为Bai*f-1(L*N(Bai))，其中N(Bai)＝f(PHDR/Bai)/MSDR，其中PHDR是高动态范围峰值亮度，MSDR是所述标准动态范围光亮度画面的最大码字值，并且f(z)＝exp∫ζ(z)/z，且ζ(z)是递减函数。6.根据权利要求5所述的方法，其中，基于所述当前背光值根据具有至少两个映射函数的集合确定映射函数包括：根据所述具有至少两个映射函数的集合中的至少两个映射函数内插或外推所述映射函数。7.根据权利要求5至6中任一项所述的方法，其中，所述函数f-1(.)是函数exp((x-c)/a)-b，其中a、b和c是恒定值，使得f-1(0)＝0。8.根据权利要求7所述的方法，其中，a接近于0...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安·拉萨尔，法布里斯·勒林内克，帕特里克·洛佩兹，
申请(专利权)人：汤姆逊许可公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR