本发明专利技术公开了用于增强动态范围信号的分层编码的自适应整形。编码器接收将以分层表示被编码的输入的增强动态范围(EDR)图像。输入图像可以使用一个或多个视频编码器不支持的位深格式被伽玛编码或感知编码。该输入图像被重映射到一个或多个量化层以使用可用视频编码器来产生适合于压缩的输出码字。展现了确定用于线性和非线性映射函数的最佳函数参数的算法。给定映射函数，反向映射函数可以作为查找表被发送到解码器，或者它可以使用分段多项式近似来近似。还展现了用于表示反向映射函数的多项式近似技术以及减小颜色偏移的色度转化方案。
【技术实现步骤摘要】
本申请是基于申请号为201480034679.4、申请日为2014年6月16日、专利技术名称为“用于增强动态范围信号的分层编码的自适应整形”的专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求以下专利申请的优先权：2013年6月17日提交的美国临时专利申请No.61/836,044；2014年3月12日提交的美国临时专利申请No.61/951,914；以及2014年5月23日提交的美国临时专利申请No.62/002,631，每件专利申请的全部内容特此通过引用并入。本申请还涉及2014年3月25日提交的国际申请No.PCT/US2014/031716，该申请的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术一般涉及视频图像。更具体地，本专利技术的实施例涉及用于分层编码和解码的、具有高或增强动态范围的图像的自适应整形(reshape)。
技术介绍
如本文中所使用的，术语“动态范围”(DR)可以与人类心理视觉系统(HVS)感知图像中的例如从最黑暗的暗(黑)到最明亮的亮(白)的强度(例如，照度、亮度)范围的能力有关。在这个意义上，DR与“场景参考(scene-referred)”强度有关。DR还可以与显示设备充分地或近似地呈现特定广度(breadth)的强度范围的能力有关。在这个意义上，DR与“显示器参考(display-referred)”强度有关。除非特定的意义在本文的描述中的任何点处被明确地指定为具有特别的重要性，否则应推断该术语可以在任一意义上(例如，可互换地)被使用。如本文中所使用的，术语高动态范围(HDR)与跨越人类视觉系统(HVS)的一些14-15个数量级的DR广度有关。例如，具有(例如，在统计、生物计量或眼科意义上)基本上正常的视觉的适应良好的人类具有跨越大约15个数量级的强度范围。适应的人类可以感知如仅少数光子那么少的昏暗光源。然而，这些相同的人类可以感知沙漠、海或雪中的正午的太阳的近乎痛苦的耀眼强度(或者甚至瞥向太阳，但是短暂地以防止伤害)。该跨度不过对于“适应的”人类(例如，其HVS具有进行重置和调整的时间段的那些人)是可用的。相反，与HDR相比较，在其上人类可以同时感知强度范围中的广泛广度的DR有些截短。如本文中所使用的，术语增强动态范围(EDR)或视觉动态范围(VDR)可以单独地或可互换地与HVS可同时感知的DR有关。如本文中所使用的，EDR可以与跨越5至6个数量级的DR有关。因此，尽管与真实场景参考HDR相比较，可能有些较窄，但是EDR却表示宽的DR广度。在实际中，图像包括一个或多个颜色分量(例如，亮度Y以及色度Cb和Cr)，其中，每个颜色分量通过每一像素n位的精度表示(例如，n＝8))。尽管亮度动态范围和位深不是等同的实体，但是它们通常是相关的。其中n≤8的图像(例如，彩色24位JPEG图像)被认为是标准动态范围的图像，而其中n>8的图像可以被认为是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(诸如由IndustrialLightandMagic开发的OpenEXR文件格式)来进行存储和分发。视频信号可以通过多个参数(诸如位深、颜色空间、色域和分辨率)表征。现代的电视和视频回放设备(例如，蓝光播放器)支持各种分辨率，包括标清(例如，720×480i)和高清(HD)(例如，1920×1080p)。超高清(UHD)是具有至少3,840×2,160分辨率(被称为4KUHD)以及高达7680×4320的选项(被称为8KUHD)的下一代分辨率格式。超高清也可以被称为UltraHD、UHDTV或超高视觉。如本文中所使用的，UHD表示高于HD分辨率的任何分辨率。为了支持与旧有的8位回放设备以及新的HDR或UHD编码和显示技术的后向兼容，可以使用多种格式来将UHD和HDR(或EDR)视频数据从上游设备递送到下游设备。给定EDR流，一些解码器可以使用8位层的集合来重构内容的HDSDR或EDR版本。高级解码器可以使用以比传统的8位高的位深编码的层的第二集合来重构内容的UHDEDR版本以在更有能力的显示器上呈现它。如专利技术人在这里所意识到的，用于EDR视频的编码和分发的改进技术是所希望的。在本部分中描述的方法是可以追寻的方法，但不一定是以前已设想或追寻的方法。因此，除非另有指示，否则不应仅仅由于在本部分中所描述的任一方法包括在本部分中就假定它们有资格作为现有技术。类似地，针对一种或多种方法识别出的问题不应基于本部分就假定已在任何现有技术中被认识到，除非另有指示。附图说明本专利技术的实施例在附图的图中通过示例的方式、而非以限制的方式被示出，并且在附图中，相似的附图标记指的是类似的元素，并且其中：图1A描绘根据本专利技术的实施例的EDR分层编码的示例框架；图1B描绘根据本专利技术的实施例的EDR分层解码的示例框架；图2描绘基于幂函数的示例EDR信号整形函数，其中，函数参数α根据本专利技术的实施例而确定。图3描绘根据本专利技术的实施例的用于确定用于EDR输入的前向成形函数的最佳指数的示例过程；图4描绘根据本专利技术的实施例的用于确定EDR码字的前向映射的示例过程；图5描绘根据本专利技术的实施例的输入EDR码字(vc)到基于块的缩放因子(k(vc))的中间映射的示例；图6描绘根据本专利技术的实施例的输入EDR码字到最终输出的整形符号的示例映射；图7描绘根据本专利技术的实施例计算的反向映射的示例；图8A和图8B描绘根据本专利技术的实施例的色度范围缩放的示例；以及图9描绘根据本专利技术的实施例的编码和解码管线的示例。具体实施方式本文中描述了用于具有增强动态范围(EDR)的视频图像的分层编码的自适应整形技术。在以下描述中，出于解释的目的，阐明了大量具体的细节，以便提供本专利技术的透彻理解。然而，将清楚的是，本专利技术可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其它情况下，公知的结构和设备没有被详尽地描述，以便避免不必要地封闭、模糊或混淆本专利技术。概述本文中所描述的示例实施例涉及用于高效分层编码的、具有高或增强动态范围的视频图像的自适应整形。编码器接收将以分层表示被编码的输入的增强动态范围(EDR)图像。输入图像可以使用可用视频编码器中的一个或多个不支持的位深格式被伽玛编码或感知编码。输入图像被重映射到一个或多个量化层以使用可用视频编码器来产生适合于压缩的输出码字。在一个实施例中，重映射是基于使用单个函数参数的幂函数。展现了基于对于输入EDR图像中的每个块计算基于块的复杂性量度(measure)、并然后评估量化图像中的量化引起的失真的量来确定最佳函数参数的技术。在另一个实施例中，使用基于块的复杂性度量(诸如标准偏差)以及基于块的线性量化模型(其中，对于每个图像块确定单独的最优的量化器缩放器(scaler))来产生最佳映射。该单独的最优的缩放器被组合以对于每个输入码字确定包络斜率(envelopeslope)，并且基于包络斜率来确定输入码字与输出码字之间的最优的前向映射函数。反向映射函数可以作为查找表被发送到解码器，或者它可以使用分段多项式近似来近似。在另一个实施例中，给定反向映射查找表，使用分段多项式近似技术来近似逆向(inverse)映射函数。在解码器中，对编码的位流层进行解码以产生解码的视频层，该解码的视频层被再组合以产生单个解码本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对与第一颜色空间对应的颜色格式的输入信号进行视频编码的方法，所述输入信号与预定义的白点相关联，所述方法包括：将所述输入信号转化到与所述第一颜色空间不同的感知量化的颜色空间，所述转化的输入信号包括亮度值(Luma)和色度值(u’,v’)，所述色度值定义色度空间；确定所述色度空间中的与所述预定义的白点对应的色度坐标(Du,Dv)；将色度转化函数应用于所述色度空间以将所述色度空间转化为转化的色度空间，其中，所述色度转化函数被配置为将所述白点移位至所述转化的色度空间中的坐标的预定集合，其中，所述坐标的预定集合：基本上对应于所述色度值(u’t,v’t)的转化范围的中心，或者被选择为期望色度误差下降的颜色值；以及对所述转化的色度空间中的所述输入信号的色度值和所述输入信号的转化的亮度值进行编码以产生编码的位流。
【技术特征摘要】
2013.06.17 US 61/836,044;2014.03.12 US 61/951,914;1.一种用于对与第一颜色空间对应的颜色格式的输入信号进行视频编码的方法，所述输入信号与预定义的白点相关联，所述方法包括：将所述输入信号转化到与所述第一颜色空间不同的感知量化的颜色空间，所述转化的输入信号包括亮度值(Luma)和色度值(u’,v’)，所述色度值定义色度空间；确定所述色度空间中的与所述预定义的白点对应的色度坐标(Du,Dv)；将色度转化函数应用于所述色度空间以将所述色度空间转化为转化的色度空间，其中，所述色度转化函数被配置为将所述白点移位至所述转化的色度空间中的坐标的预定集合，其中，所述坐标的预定集合：基本上对应于所述色度值(u’t,v’t)的转化范围的中心，或者被选择为期望色度误差下降的颜色值；以及对所述转化的色度空间中的所述输入信号的色度值和所述输入信号的转化的亮度值进行编码以产生编码的位流。2.根据权利要求1所述的方法，其中，感知量化的颜色空间包括感知量化的亮度分量(Luma)以及u’和v’色度分量。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述色度转化函数包括计算：Ct＝(C-Dc...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏冠铭，R·阿特肯斯，J·S·米勒，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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