本發(fā)明涉及使能夠?qū)⒌谝徽斩葎?dòng)態(tài)范圍的圖像或者圖像的視頻轉(zhuǎn)換成第二照度動(dòng)態(tài)范圍的圖像或者視頻的裝置和方法以及產(chǎn)生的像是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置（例如，藍(lán)光盤）或者傳輸產(chǎn)品或者信號(hào)這樣的產(chǎn)品，特別地，所述轉(zhuǎn)換是從可以不限于例如是由內(nèi)容創(chuàng)造者的顏色分級(jí)機(jī)創(chuàng)造的主hdr分級(jí)的參考高動(dòng)態(tài)范圍（hdr）圖像（例如，關(guān)聯(lián)的參考顯示器的2000nit峰值明亮度）到舊有l(wèi)dr（100nit）圖像的。方法和裝置實(shí)施例特別地適合于需要能夠處置比舊有（ldr）視頻編碼（其也可以被稱為標(biāo)準(zhǔn)sdr編碼）高的照度要求的視頻編碼和解碼。

背景技術(shù)：

最近，一些非常不同的顯示器已出現(xiàn)在市場(chǎng)上，特別是具有非常不同的峰值明亮度的電視信號(hào)接收顯示器（電視機(jī)）。而在過(guò)去，所謂的舊有低動(dòng)態(tài)范圍（ldr）顯示器的峰值明亮度（pb）相差最多大約2倍（80與150nits之間的某處），最近的向越來(lái)越高的峰值明亮度的傾向已導(dǎo)致產(chǎn)生所謂的1000nit及以上的高動(dòng)態(tài)范圍（hdr）的電視機(jī)和5000nitpb的顯示器等，并且已假設(shè)不久各種這樣的更高pb的顯示器將上市。甚至在電影院中，人們正在考慮增大被觀看者感知的極限明亮度動(dòng)態(tài)范圍的方法。相比于100nitldr標(biāo)準(zhǔn)舊有tv，例如，2000nit顯示器具有20倍之多的峰值明亮度，這總計(jì)多于4個(gè)額外的停止點(diǎn)可用，即，更多的用于渲染各種圖像中的更明亮的對(duì)象的方法。另一方面，假設(shè)人們也使用新一代hdr圖像生成或者捕獲系統(tǒng)，這允許對(duì)hdr場(chǎng)景或者效果的好得多的渲染。例如，取代對(duì)建筑物或者車輛外部的陽(yáng)光充足的世界進(jìn)行（軟）剪輯（如將在舊有l(wèi)dr分級(jí)中發(fā)生的），人們可以使用hdrtv色域的照度軸上的額外的可用明亮度來(lái)顯示明亮并且多彩的外部區(qū)域。這意味著我們將稱為非限制性顏色分級(jí)機(jī)（但是他可以以各種方式被體現(xiàn)，例如，在實(shí)況電視制造中）的內(nèi)容創(chuàng)造者有余地來(lái)制作非常漂亮的專用hdr圖像或者視頻內(nèi)容（典型地更明亮，可能更對(duì)比強(qiáng)烈，并且更多彩）。然而另一方面，這產(chǎn)生問(wèn)題：ldr圖像編碼被相對(duì)設(shè)計(jì)為從白色開始并且根據(jù)18%反射的中等灰度被很好地照亮，這意味著典型地例如100nit的相對(duì)低pb的5%以下的被顯示器渲染的亮度將典型地由于難以辨別深灰色或者甚至取決于周圍照度而被觀看者看作不可辨別的黑色。在5000nit顯示器上，對(duì)于該最優(yōu)地經(jīng)分級(jí)的hdr圖像將不存在任何問(wèn)題：5000nit的5%仍然有250nit，因此這將例如看起來(lái)像正常的內(nèi)部，并且像例如是燈、接近這樣的燈的即被明亮地照亮的區(qū)域這樣的照度范圍的最高95%可以純被用于hdr效果。但在ldr上，對(duì)該hdr分級(jí)的渲染將變成完全錯(cuò)誤的（因?yàn)樗膊皇轻槍?duì)這樣的顯示器被創(chuàng)造的），并且觀看者例如可能僅看見接近黑色的區(qū)域上的與最明亮的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的熱點(diǎn)。一般地，對(duì)于針對(duì)足夠不同（pb上至少2倍不同）的顯示器創(chuàng)造最優(yōu)的圖像需要重新分級(jí)。該情況將在以下兩者時(shí)候發(fā)生：對(duì)用于較低動(dòng)態(tài)范圍顯示器的圖像進(jìn)行重新分級(jí)以使它適合于在較高動(dòng)態(tài)范圍顯示器上的渲染（這將是升級(jí)，例如，1000nit參考顯示器輸入圖像，即，其將在1000nitpb實(shí)際顯示器上看起來(lái)是最優(yōu)的，其然后被進(jìn)行顏色處理以便在5000nitpb的實(shí)際顯示器上進(jìn)行渲染），作為相反方向，即，使圖像降級(jí)以使得它將適合于在具有比與被編碼為視頻圖像（并且，所述圖像典型地以某種方式被傳送到接收側(cè)）的分級(jí)相關(guān)聯(lián)的參考顯示器低的pb的實(shí)際顯示器上顯示。出于簡(jiǎn)潔的考慮，我們將僅描述在其中一個(gè)或多個(gè)hdr圖像將被降級(jí)到ldr的場(chǎng)景。

hdr技術(shù)（借此我們指應(yīng)當(dāng)能夠處置至少某些hdr圖像的技術(shù)，但其也可以與ldr圖像或者中等動(dòng)態(tài)范圍圖像等一起工作）將滲入將需要能夠以不同的方式處置各種方面的技術(shù)的消費(fèi)者和專業(yè)兩者用途（例如，照相機(jī)、像藍(lán)光播放器、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)軟件、投影系統(tǒng)、安全性或者視頻會(huì)議系統(tǒng)這樣的數(shù)據(jù)處置設(shè)備等）的各種領(lǐng)域。

在wo2013/144809（以及wo2014/056679）中，申請(qǐng)人一般地闡述了用于執(zhí)行顏色處理的技術(shù)，其用于產(chǎn)生適合于不同于與輸入圖像（im-in）相關(guān)聯(lián)的參考顯示器動(dòng)態(tài)范圍的另一個(gè)顯示器動(dòng)態(tài)范圍（典型地，pb足夠表征不同的顯示器動(dòng)態(tài)范圍以及因此被最優(yōu)地分級(jí)的圖像，因?yàn)閷?duì)于若干場(chǎng)景，人們可以忽略黑點(diǎn)，并且務(wù)實(shí)地假設(shè)其是0）的圖像（im_res），即，其基本闡述了針對(duì)其圖像被創(chuàng)造為看起來(lái)最優(yōu)的顯示器的pb，這形成在下面被闡明的用于對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)的發(fā)明的良好的現(xiàn)有技術(shù)。我們以更接近相同的原理的當(dāng)前的實(shí)際實(shí)施例的方式在圖1中再次簡(jiǎn)潔地重新闡述了所述原理。輸入圖像im_in的各種像素被顏色變換器100連續(xù)地進(jìn)行顏色處理（通過(guò)由乘法器104將它們的線性rgb值乘以乘法因子（a））以便獲得輸出圖像im_res中的像素的輸出顏色rsgsbs。乘法因子是根據(jù)某個(gè)色調(diào)映射規(guī)范建立的，這樣的色調(diào)映射規(guī)范典型地可以由人類顏色分級(jí)機(jī)創(chuàng)造，但也可以來(lái)自對(duì)圖像的特性（例如，直方圖或者像面部這樣的特殊對(duì)象的顏色屬性等）進(jìn)行分析的自動(dòng)轉(zhuǎn)換算法。映射函數(shù)可以粗糙地是例如伽馬類的，使得較暗的顏色被提升（其被需要以使它們變得更明亮并且更對(duì)比強(qiáng)烈以便在ldr顯示器上渲染），代價(jià)是明亮區(qū)域的對(duì)比度降低，這將在ldr顯示器上變成彩畫的（pastelized）。分級(jí)機(jī)可能進(jìn)一步已識(shí)別像面部這樣的某個(gè)特殊對(duì)象，對(duì)于該特殊對(duì)象的照度，他已在曲線中創(chuàng)造增加了的對(duì)比度部分?，F(xiàn)在特殊的是，該曲線被曲線應(yīng)用單元102（其可以廉價(jià)地是例如lut，其可以典型地在已接收例如是伽馬因子這樣的對(duì)映射的函數(shù)形狀進(jìn)行編碼的參數(shù)之后在執(zhí)行顏色處理的接收側(cè)處例如每圖像鏡頭地被計(jì)算）應(yīng)用于被稱為m的每個(gè)像素的r、g和b顏色分量的最大值（由最大值評(píng)估單元101確定）。然后，乘法因子計(jì)算單元103對(duì)于每個(gè)當(dāng)前被處理的像素計(jì)算合適的乘法因子。如果圖像將在比方例如100nitldr顯示器這樣的第一目標(biāo)顯示器上被渲染，則這可以例如是被應(yīng)用于m的色調(diào)映射函數(shù)f的輸出，即f(m)除以m。如果需要針對(duì)例如中間顯示器的圖像，這樣的中間顯示器例如是800nitpb的（或者另一個(gè)值，可能高于hdr輸入圖像im_in的參考顯示器pb），則可以對(duì)f(m)/m應(yīng)用進(jìn)一步的函數(shù)g，其將輸入顏色的乘性映射的量重新縮放到適合于該圖像適合于的顯示器動(dòng)態(tài)范圍的值（不論其被直接渲染在顯示器上還是被傳送或者存儲(chǔ)在某個(gè)存儲(chǔ)器中以便稍后使用）。

我們迄今為止已描述的部分構(gòu)成全局顏色處理。這意味著，處理可以僅基于像素的連續(xù)集合的顏色（并且我們將僅聚焦于那些顏色的照度）的特定的值被完成。因此，如果人們僅從例如圖像的圓形子選擇內(nèi)的像素的集合獲得像素，則顏色處理可以根據(jù)上面闡述的原理被完成。然而，由于人類視覺(jué)是非常相對(duì)的，也是在空間上相對(duì)的，因此，關(guān)于圖像中的其它對(duì)象的色度學(xué)屬性對(duì)對(duì)象的顏色和明亮度進(jìn)行評(píng)判（并且也是鑒于各種技術(shù)限制），更高級(jí)的hdr編碼系統(tǒng)具有執(zhí)行局部處理的選項(xiàng)。在某個(gè)（些）圖像中，人們想要隔離像燈或者面部這樣的一個(gè)或多個(gè)對(duì)象，并且對(duì)該對(duì)象執(zhí)行專用的處理。然而，在我們的技術(shù)中，這構(gòu)成對(duì)可以從主分級(jí)的像素的圖像導(dǎo)出的至少一個(gè)另外的分級(jí)（這里，從hdr導(dǎo)出的ldr）的編碼的部分。主分級(jí)或者導(dǎo)出的分級(jí)可以作為對(duì)空間結(jié)構(gòu)（即被成像的場(chǎng)景的對(duì)象）進(jìn)行編碼的圖像被實(shí)際上傳送到接收側(cè)，并且如果對(duì)兩個(gè)外表之間的關(guān)系進(jìn)行編碼的顏色變換函數(shù)也在元數(shù)據(jù)中被傳送，則然后可以在接收側(cè)處重新計(jì)算其它分級(jí)。即，假設(shè)hdr圖像已被接收，則如果需要，例如需要通過(guò)對(duì)ldr圖像進(jìn)行解碼來(lái)重構(gòu)顏色處理，或者反之，假設(shè)ldr圖像的外表的對(duì)已被傳送或者存儲(chǔ)，則需要hdr圖像的重構(gòu)。局部處理原理在編碼技術(shù)中被使用的事實(shí)具有技術(shù)含義，特別是人們需要基本數(shù)學(xué)處理方法的簡(jiǎn)單集合，因?yàn)轭I(lǐng)域中的全部解碼ic或者軟件需要實(shí)施此，并且以可承擔(dān)的價(jià)格為代價(jià)，需要能夠理解編碼并且創(chuàng)造解碼器ldr圖像。申請(qǐng)人在wo2013/144809中介紹的計(jì)算量不太昂貴但足夠通用的簡(jiǎn)單原理通過(guò)區(qū)域評(píng)估單元108完成分級(jí)機(jī)專用的雙重測(cè)試。該單元對(duì)幾何和比色狀況兩者進(jìn)行評(píng)估。在幾何上，基于當(dāng)前的像素（x,y）的坐標(biāo)，其例如檢查像素是否位于矩形（x_s,y_s）到（x_e,y_e）內(nèi)。在比色上，其例如可以檢查照度或者max(r,g,b)位于門限以上（在這種情況下，像素被評(píng)估為屬于將被特殊處理的區(qū)域）還是以下（在這種情況下，其不被評(píng)估為屬于將被特殊處理的區(qū)域），或者對(duì)當(dāng)前將被處理的像素的顏色屬性的更高級(jí)的評(píng)估被執(zhí)行。顏色變換器100然后例如可以取決于像素不是位于特殊區(qū)域中并且將被全局處理還是將被局部處理加載另一個(gè)色調(diào)映射lut，或者兩個(gè)并行的處理分支可以被使用，等等。

因此，技術(shù)限制在于，從ic角度（因?yàn)榱畠r(jià)的裝置也可能需要簡(jiǎn)單的ic或者ic的區(qū)域部分或者軟件）看，編碼功能工具應(yīng)當(dāng)是很少的并且被智能地選擇的，以便執(zhí)行對(duì)于場(chǎng)景上的各種動(dòng)態(tài)范圍外表圖像的創(chuàng)造和編碼最被需要的操作。另一方面，伴隨此的另一個(gè)問(wèn)題在于，采用上面闡述的哲學(xué)的情況下，其中，人類顏色分級(jí)機(jī)指定如由例如hdr圖像編碼的重新分級(jí)和用于重新分級(jí)為合適的ldr圖像的函數(shù)，在針對(duì)給定的場(chǎng)景的特定的外表的最優(yōu)參數(shù)的集合中，分級(jí)機(jī)必須還具有正確的分級(jí)/編碼工具，并且按照正確的次序，使得他可以方便地與它們一起工作（他不僅需要獲得期望的顏色外表的良好精度，他還需要利用盡可能少的操作完成此，因?yàn)闀r(shí)間也是至關(guān)重要的）。需要以優(yōu)雅的方式規(guī)定約束的該雙重對(duì)手集合。

存在一些初步看起來(lái)相似但根據(jù)不同的基本原理被設(shè)計(jì)、實(shí)際上在技術(shù)上是不同的的一些教導(dǎo)。盡管如此，出于完整性考慮，我們將簡(jiǎn)短地討論并且區(qū)分它們。

例如，us5446504教導(dǎo)了作為具有更好的捕獲動(dòng)態(tài)范圍的照相機(jī)的系統(tǒng)。

與我們的系統(tǒng)類似的地方在于，甚至在照相機(jī)能夠捕獲非常大的動(dòng)態(tài)范圍（而非剪輯到滿像素井，并且因此，碼255是mpeg中的無(wú)紋理的/對(duì)象細(xì)節(jié)缺乏白色）時(shí)，其仍然需要在ldr顯示器上被顯示（因?yàn)?990年代不存在任何別的東西）。

即使同一個(gè)場(chǎng)景的ldr外表圖像被傳送，假設(shè)人們例如具有可用于使用全部其最漂亮和最明亮的顏色渲染其的4000nit峰值明亮度顯示器，但那也不意味著人們具有被如此設(shè)計(jì)以便能夠恢復(fù)原始hdr外表圖像的系統(tǒng)。

圖1a的分束器允許一個(gè)傳感器是敏感的并且捕獲場(chǎng)景的較暗部分，以及另一個(gè)傳感器（4b）是不太敏感的（即，像素井慢得多地用光電子填滿），以及然后在加法器6中將存在于場(chǎng)景中的全部照度的完整范圍加在一起（即，取代具有多達(dá)照度_門限的被恰當(dāng)?shù)夭东@的顏色，并且對(duì)以上的進(jìn)行剪輯，現(xiàn)在全部更明亮的像素顏色仍然在更大的動(dòng)態(tài)范圍中被捕獲）。

然而，該系統(tǒng)僅具有對(duì)數(shù)壓縮函數(shù)（其可爭(zhēng)辯地可以被認(rèn)為是與我們的對(duì)數(shù)函數(shù)類似的，但——特別是就其本身而言——在us5446504中在技術(shù)上具有非常不同的意義），但明顯地，不存在人們可以針對(duì)其彎曲非線性形狀的第二個(gè)可定制的重新分級(jí)函數(shù)，然而其對(duì)于給定的hdr場(chǎng)景是被需要的，這可以理解為是之前根據(jù)特定的圖像的需求被指定的。此外，在執(zhí)行顏色變換之前不涉及最大值計(jì)算。

d3=wo2014/025588（dolby實(shí)驗(yàn)室）將與申請(qǐng)人不同的哲學(xué)用于hdr編碼。申請(qǐng)人發(fā)送（hdr,ldr）對(duì)的僅一個(gè)圖像和用于在接收側(cè)計(jì)算另一個(gè)圖像的函數(shù)。dolby使用a_2-層（即，兩個(gè)圖像被發(fā)送，盡管一個(gè)可以是比包含對(duì)象紋理的那個(gè)簡(jiǎn)單的圖像）方法。他們首先計(jì)算“局部照明圖像”，并且然后計(jì)算包含對(duì)象紋理的“對(duì)象屬性圖像”，就像被更好地照明。在重構(gòu)側(cè)，他們?nèi)缓罂梢酝ㄟ^(guò)將對(duì)象圖像（反射率）乘以局部照明圖像來(lái)獲得原始hdr圖像。因?yàn)槌朔ê统ㄗ兂筛?jiǎn)單的加法和減法，所以他們可能喜歡在某些實(shí)施例中在對(duì)數(shù)域中工作（見圖5，減去作為它們的ldr圖像的經(jīng)色調(diào)映射的層tmorgb，這在ldr100nit顯示器上應(yīng)當(dāng)看起來(lái)是合理的）。他們?nèi)缓罂梢詫dr-到-ldr_層映射體現(xiàn)為對(duì)數(shù)軸域中的曲線，可以基于直方圖自動(dòng)地確定該曲線。分量的哲學(xué)是非常不同的，并且特別地是不能在創(chuàng)造側(cè)利用來(lái)自外部位置的被精確地最優(yōu)化的照度映射曲線來(lái)補(bǔ)充的嚴(yán)格自動(dòng)轉(zhuǎn)換框架，更不用說(shuō)由人類顏色分級(jí)機(jī)根據(jù)他的特定的藝術(shù)期望指定用于專門地變更某個(gè)特定的對(duì)象的明亮度或者其照度范圍等。此外，他們的基于局部照明的哲學(xué)將使得取代ytm（圖2）而使用max(r,g,b)非常奇怪，這就是為什么他們不教導(dǎo)它的原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

上面的具有一種在實(shí)踐上可用的編碼系統(tǒng)的問(wèn)題被圖像顏色處理裝置（200）解決，所述的編碼系統(tǒng)既是對(duì)于ic以視頻速度運(yùn)行它在計(jì)算上足夠簡(jiǎn)單的，而又是對(duì)于分級(jí)機(jī)指定用于在任何預(yù)期的顯示器上（至少在hdr顯示器上，以及另一個(gè)，典型地是舊有l(wèi)dr顯示器，但編碼優(yōu)選地在至少hdr外表針對(duì)其被編碼的hdr顯示器與ldr外表針對(duì)其被協(xié)同編碼的ldr顯示器之間的一系列的顯示器上看起來(lái)良好，所述協(xié)同編碼是借助于指定與從hdr圖像開始的顏色變換有關(guān)的函數(shù)的參數(shù)執(zhí)行的，兩者圖像都典型地被定義為被縮放到[0,1]的10比特字）顯示的任何詳細(xì)顏色外表足夠通用并且便于使用的，所述圖像顏色處理裝置（200）被布置為將具有輸入圖像（im_in）的像素的線性紅、綠和藍(lán)顏色分量表示（r,g,b）的輸入顏色變換成輸出圖像（im_res）的像素的線性紅、綠和藍(lán)顏色分量輸出顏色（rs,gs,bs），所述輸入圖像具有第一照度動(dòng)態(tài)范圍，所述輸出圖像具有第二照度動(dòng)態(tài)范圍，借此，所述第一動(dòng)態(tài)范圍的峰值照度是所述第二動(dòng)態(tài)范圍的峰值照度的至少2倍高，或者反之，所述圖像顏色處理裝置（200）包括按照相繼的次序被連接的以下各項(xiàng)：

-最大值確定單元（101），其被布置為計(jì)算所述輸入顏色的所述線性紅、綠和藍(lán)顏色分量的最大值（m）；

-均勻化單元（201），其被布置為對(duì)作為輸入的所述最大值（m）應(yīng)用函數(shù)（fp），所述函數(shù)具有對(duì)數(shù)形狀，并且被預(yù)定為具有固定的形狀，使能夠?qū)⒕€性輸入變換成感知上更均勻的輸出變量（u）；

-函數(shù)應(yīng)用單元（203），其被布置為接收函數(shù)的非遞減非線性的函數(shù)形狀，該單元被配置為能訪問(wèn)之前已指定的定制的函數(shù)，并且被布置為將所述函數(shù)應(yīng)用于所述均勻輸出變量（u），產(chǎn)生經(jīng)變換的均勻值（tu）；

-線性化單元（204），其被布置為將所述經(jīng)變換的均勻值（tu）變換成線性域值（lu）；

-乘法因子確定單元（205），其被布置為將乘法因子（a）確定為等于所述線性域值（lu）除以所述最大值（m）；以及

-乘法器（104），其被布置為將所述線性紅、綠和藍(lán)顏色分量（r,g,b）乘以所述乘法因子（a），產(chǎn)生所述輸出顏色。

定制的函數(shù)應(yīng)用單元（203）允許人們可以基于該當(dāng)前的hdr場(chǎng)景的需求（特別地，在小得多的ldr照度范圍上將全部對(duì)象明亮度拼在一起有多復(fù)雜）設(shè)計(jì)非常專用的準(zhǔn)確的函數(shù)，所述設(shè)計(jì)是在所述設(shè)計(jì)可以在其處被完成的地方（具有例如足夠的時(shí)間、計(jì)算資源等）被執(zhí)行的，即，典型地在創(chuàng)造側(cè)處（并且該函數(shù)的形狀的信息被傳送給接收側(cè)裝置）。特別地，人類顏色分級(jí)機(jī)可以對(duì)非線性形狀進(jìn)行微調(diào)，以便在與起始圖像的主要對(duì)象或者區(qū)域的照度相對(duì)應(yīng)的全部合適的地方處使其彎曲。他可以因此如他期望的那樣在導(dǎo)出的圖像中使例如小的部分明亮化到任何照度。特別地，如果例如室內(nèi)場(chǎng)景的大部分已經(jīng)具有正確的照度，但通過(guò)窗口被看到的天空的某個(gè)小塊太明亮或者太暗，則所述定制曲線cc可以被設(shè)計(jì)為使得僅對(duì)那些像素顏色進(jìn)行顏色變換。對(duì)于某些特定的實(shí)施例，所述定制曲線可以甚至被設(shè)計(jì)為使得其梯度不在沿輸入范圍的任何地方處處在最小值以下。我們已將我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)為能夠適應(yīng)未來(lái)的市場(chǎng)中的各種種類的hdr圖像或者視頻處置系統(tǒng)（例如，通過(guò)現(xiàn)有的衛(wèi)星信道的基于ldr的廣播；以及互聯(lián)網(wǎng)遞送）和各種種類的內(nèi)容（來(lái)自好萊塢的非常壯觀的hdr藝術(shù)圖像，以及碰巧具有它碰巧具有的動(dòng)態(tài)范圍的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中的內(nèi)容），因此我們的定制曲線單元允許對(duì)于圖像的不論什么部分需要它，以及在各種實(shí)施方案中在創(chuàng)造側(cè)具有這可能已經(jīng)被以其實(shí)現(xiàn)的不論多么多或者多么少實(shí)施努力實(shí)施不論什么特定的照度（明亮度）行為。

有利地，為減少針對(duì)至少容易的hdr場(chǎng)景提供快速調(diào)整以便有差別地變更圖像中的至少一個(gè)圖像對(duì)象的平均照度和/或?qū)ο髢?nèi)對(duì)比度所需要的分級(jí)努力，其中，所述快速調(diào)整在沒(méi)有進(jìn)一步定制的微調(diào)的情況下可能已是合理的，一種圖像顏色處理裝置（200）在所述均勻化單元（201）與所述函數(shù)應(yīng)用單元（203）之間包括粗糙映射單元（202），所述粗糙映射單元（202）被布置為應(yīng)用由一些被連接的函數(shù)段構(gòu)成的粗糙軟剪輯明亮化函數(shù)，所述函數(shù)段一起跨所述函數(shù)的輸入域范圍，并且是受可以之前例如由人類顏色分級(jí)機(jī)在hdr內(nèi)容的兩個(gè)不同的動(dòng)態(tài)范圍外表的創(chuàng)造期間指定的相應(yīng)的段形狀控制參數(shù)控制的。單元203的定制函數(shù)如果仍然被分級(jí)機(jī)期望的話則然后可以被應(yīng)用，并且其定義函數(shù)形狀的參數(shù)被存儲(chǔ)以便稍后使用（例如，作為除hdr圖像之外的元數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在藍(lán)光盤上）或者作為圖像信號(hào)s_im例如通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、廣播信道等被傳送到接收端。定制曲線的函數(shù)形狀典型地應(yīng)當(dāng)是單調(diào)的。其可以具有不遞增的部分（即，若干相繼的hdr輸入值給出相同的ldr輸出照度），但是相比于hdr分級(jí)，為了保留ldr分級(jí)圖像中的各種對(duì)象的灰度值的次序，一般地，所述函數(shù)中不應(yīng)當(dāng)存在遞減的部分。然而，除此之外，例如為了微調(diào)特定對(duì)象的對(duì)比度，所以所述形狀可以是任意的，所述特定對(duì)象例如是需要在薄霧中是部分可見的男人。

有利地，所述圖像顏色處理裝置（200）具有所述粗糙映射單元（202），所述粗糙映射單元（202）被布置為應(yīng)用由以下各項(xiàng)組成的三段曲線：針對(duì)最暗的輸入值并且受斜率變量控制的線性段；針對(duì)最亮的輸入值的、受第二斜率變量控制的第二線性段；以及所述兩個(gè)線性段之間的拋物線段。這是對(duì)于分級(jí)機(jī)應(yīng)用來(lái)說(shuō)的簡(jiǎn)單函數(shù)，其已給出對(duì)某些種類的hdr圖像的好的控制。當(dāng)然，該三部分曲線可以被集成到例如6或者9部分曲線中，但單元202提供用于以三部分曲線開始的選項(xiàng)，并且如果需要?jiǎng)t將其轉(zhuǎn)換成6部分曲線（例如，針對(duì)最亮的值的線性段可以被轉(zhuǎn)換成非線性的形狀，該非線性的形狀例如是由兩個(gè)切線確定的，等等）。單元202被示為虛線，因?yàn)樵谀承?shí)際的實(shí)施例中（例如，用于利用本文中描述的參數(shù)根據(jù)hdr外表對(duì)ldr外表進(jìn)行編碼的ic或者例如在pc上運(yùn)行的軟件），其可以不是可以使用任意形狀的函數(shù)的單元203之前的實(shí)際的計(jì)算單元，而相反其可以是該任意的形狀的起點(diǎn)，該起點(diǎn)如果不是足夠的則可以通過(guò)添加例如用于具有某個(gè)特定灰度值的對(duì)象的在局部被增大了的對(duì)比度的s形部分或者某個(gè)地方的隆起等被進(jìn)一步變換。即，在這種情況下，所述裝置將僅在物理上具有單元203，但不具有202。

典型地，盡管不必要，但所述輸入圖像將是高動(dòng)態(tài)范圍圖像，并且所述輸出圖像是低動(dòng)態(tài)范圍圖像。應(yīng)當(dāng)指出，這些方法和裝置可以被用于從hdr圖像轉(zhuǎn)換成ldr圖像或者反之將ldr圖像升級(jí)為hdr圖像這兩者，并且兩者是在圖像或者視頻創(chuàng)造、中間的或者消費(fèi)站點(diǎn)處。

以下的進(jìn)一步的實(shí)施例也是有用的。

一種圖像顏色處理的方法，其用于將具有輸入圖像（im_in）的像素的線性紅、綠和藍(lán)顏色分量表示（r,g,b）的輸入顏色變換成輸出圖像（im_res）的像素的線性紅、綠和藍(lán)顏色分量輸出顏色（rs,gs,bs），所述輸入圖像具有第一照度動(dòng)態(tài)范圍，所述輸出圖像具有第二照度動(dòng)態(tài)范圍，借此，所述第一動(dòng)態(tài)范圍的峰值照度是所述第二動(dòng)態(tài)范圍的峰值照度的至少2倍高，或者反之，所述方法包括：

-計(jì)算所述輸入顏色的所述線性紅、綠和藍(lán)顏色分量的最大值（m）；

-對(duì)作為輸入的所述最大值（m）應(yīng)用均勻化函數(shù)（fp），所述函數(shù)具有對(duì)數(shù)形狀，并且被預(yù)定為具有固定的形狀，使能夠?qū)⒕€性輸入變換成感知上均勻的輸出變量（u）；

-接收定義之前被指定的函數(shù)（cc）的非遞減非線性函數(shù)形狀的參數(shù)，以及將所述函數(shù)（cc）應(yīng)用于所述均勻輸出變量（u），產(chǎn)生經(jīng)變換的均勻值（tu）；

-通過(guò)應(yīng)用線性化函數(shù)（fl）將所述經(jīng)變換的均勻值（tu）變換成線性域值（lu）；

-將乘法因子（a）確定為等于所述線性域值（lu）除以所述最大值（m）；以及

-將所述線性紅、綠和藍(lán)顏色分量（r,g,b）乘以所述乘法因子（a），產(chǎn)生所述輸出顏色（rs,gs,bs）。

應(yīng)當(dāng)指出，我們當(dāng)前的裝置和方法實(shí)施例使得在原則上有可能在我們使用所述紅、綠和藍(lán)顏色分量的最大值的情況下還使用照度，或者甚至每像素地決定是否要使用針對(duì)該像素的所述照度或者最大值或者甚至經(jīng)加權(quán)的組合，但那導(dǎo)致產(chǎn)生具有不同行為的不同實(shí)施例。

根據(jù)權(quán)利要求5所述的對(duì)輸入顏色進(jìn)行變換的圖像顏色處理的方法，在應(yīng)用均勻化函數(shù)（fp）和應(yīng)用所述函數(shù)（cc）的所述步驟之間包括以下步驟：應(yīng)用由一些被連接的函數(shù)段構(gòu)成的粗糙軟剪輯明亮化函數(shù)，所述函數(shù)段一起跨所述函數(shù)的輸入域范圍，并且是受之前已被指定的相應(yīng)的段形狀控制參數(shù)控制的。

一種對(duì)輸入顏色進(jìn)行變換的圖像顏色處理的方法，其中，應(yīng)用粗糙軟剪輯明亮化函數(shù)的所述步驟的特征是應(yīng)用三段曲線，所述三段曲線由以下各項(xiàng)組成：針對(duì)最暗的輸入值的線性段，其是受斜率變量控制的；針對(duì)最亮的輸入值的第二線性段，其是受第二斜率變量控制的；以及所述兩個(gè)線性段之間的拋物線段。這允許對(duì)hdr場(chǎng)景的最有趣的區(qū)域以及它需要如何被塞進(jìn)ldr圖像中的非常好的控制。

一種圖像顏色處理的方法，其中，所述輸入圖像是高動(dòng)態(tài)范圍圖像，并且所述輸出圖像是低動(dòng)態(tài)范圍圖像。

一種包括代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述代碼將所述方法實(shí)施例中的任一個(gè)實(shí)施例的步驟中的每個(gè)步驟代碼化，從而在其被運(yùn)行時(shí)，使處理器能夠執(zhí)行該方法。

一種圖像顏色處理裝置（200），其被布置為將具有輸入圖像（im_in）的像素的線性紅、綠和藍(lán)顏色分量表示（r,g,b）的輸入顏色變換成輸出圖像（im_res）的像素的線性紅、綠和藍(lán)顏色分量輸出顏色（rs,gs,bs），所述輸入圖像具有第一照度動(dòng)態(tài)范圍，所述輸出圖像具有第二照度動(dòng)態(tài)范圍，借此，所述第一動(dòng)態(tài)范圍的峰值照度是所述第二動(dòng)態(tài)范圍的峰值照度的至少2倍高，或者反之，所述圖像顏色處理裝置（200）包括：

-最大值確定單元（101），其被布置為計(jì)算所述輸入顏色的所述線性紅、綠和藍(lán)顏色分量的最大值（m）；

-均勻化單元（201），其被布置為對(duì)作為輸入的所述最大值（m）應(yīng)用函數(shù)（fp），所述函數(shù)具有對(duì)數(shù)形狀，并且被預(yù)定為具有固定的形狀，使能夠?qū)⒕€性輸入變換成感知上更均勻的輸出變量（u）；

-粗糙映射單元（202），其被布置為應(yīng)用由以下各項(xiàng)組成的三段曲線：針對(duì)最暗的輸入值的線性段，其是受斜率變量控制的；針對(duì)最亮的輸入值的第二線性段，其是受第二斜率變量控制的；以及所述兩個(gè)線性段之間的拋物線段，并且被布置為輸出經(jīng)變換的均勻值（tu）；

-線性化單元（204），其被布置為將所述經(jīng)變換的均勻值（tu）變換成線性域值（lu）；

-乘法因子確定單元（205），其被布置為將乘法因子（a）確定為等于所述線性域值（lu）除以所述最大值（m）；以及

-乘法器（104），其被布置為將所述線性紅、綠和藍(lán)顏色分量（r,g,b）乘以所述乘法因子（a），產(chǎn)生所述輸出顏色。

一種圖像顏色處理的方法，其用于將具有輸入圖像（im_in）的像素的線性紅、綠和藍(lán)顏色分量表示（r,g,b）的輸入顏色變換成輸出圖像（im_res）的像素的線性紅、綠和藍(lán)顏色分量輸出顏色（rs,gs,bs），所述輸入圖像具有第一照度動(dòng)態(tài)范圍，所述輸出圖像具有第二照度動(dòng)態(tài)范圍，借此，所述第一動(dòng)態(tài)范圍的峰值照度是所述第二動(dòng)態(tài)范圍的峰值照度的至少2倍高，或者反之，所述方法包括：

-計(jì)算所述輸入顏色的所述線性紅、綠和藍(lán)顏色分量的最大值（m）；

-對(duì)作為輸入的所述最大值（m）應(yīng)用均勻化函數(shù)（fp），所述函數(shù)具有對(duì)數(shù)形狀，并且被預(yù)定為具有固定的形狀，使能夠?qū)⒕€性輸入變換成感知上均勻的輸出變量（u）；

-應(yīng)用三段曲線，從而產(chǎn)生經(jīng)變換的均勻值（tu），所述三段曲線由以下各項(xiàng)組成：針對(duì)最暗的輸入值的線性段，其是受斜率變量控制的；針對(duì)最亮的輸入值的第二線性段，其是受第二斜率變量控制的；以及所述兩個(gè)線性段之間的拋物線段；

-通過(guò)應(yīng)用線性化函數(shù)（fl）將所述經(jīng)變換的均勻值（tu）變換成線性域值（lu）；

-將乘法因子（a）確定為等于所述線性域值（lu）除以所述最大值（m）；以及

-將所述線性紅、綠和藍(lán)顏色分量（r,g,b）乘以所述乘法因子（a），產(chǎn)生所述輸出顏色（rs,gs,bs）。

一種視頻解碼器（550），包括：

-用于接收輸入圖像（ldr_ienc）的輸入端（556）；

-圖像解碼單元（555），其被布置為將所述輸入圖像解碼為線性紅、綠和藍(lán)顏色分量像素化的表示，并且被布置為接收表征至少一個(gè)照度處理函數(shù)的元數(shù)據(jù)；

-根據(jù)裝置權(quán)利要求中的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的圖像顏色處理裝置（552），其特征在于，所述圖像顏色處理裝置被布置為接收并且通過(guò)應(yīng)用由所接收的元數(shù)據(jù)定義的顏色變換函數(shù)處理所述輸入圖像，并且被布置為產(chǎn)生線性紅、綠和藍(lán)顏色分量像素化的輸出圖像。

一種視頻編碼器（501），包括：

-用于接收輸入圖像（im_in）的輸入端（509）；

-根據(jù)裝置權(quán)利要求中的一項(xiàng)權(quán)利要求所述的圖像顏色處理裝置（503），其特征在于，所述圖像顏色處理裝置被布置為通過(guò)應(yīng)用顏色變換函數(shù)處理所述輸入圖像，并且被布置為產(chǎn)生線性紅、綠和藍(lán)顏色分量像素化的輸出圖像（imed）；以及

-圖像編碼單元（505），其被布置為將輸出圖像（imed）編碼為經(jīng)編碼的輸出圖像（ldr_oenc），并且被布置為輸出表征至少一個(gè)照度處理函數(shù)的元數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的任何變型的這些和其它的方面將從下文中描述的實(shí)施方案和實(shí)施例中是明顯的，以及將參考下文中描述的實(shí)施方案和實(shí)施例并且參考附圖被闡明，所述附圖僅用作例示更一般的概念的非限制性的特定的圖示，并且其中，虛線被用于指示構(gòu)件是可選的，非虛線構(gòu)件不必然是必要的。虛線還可以被用于指示被解釋為必要的元素被隱藏在對(duì)象的內(nèi)部，或者被用于諸如是對(duì)對(duì)象/區(qū)域的選擇、圖表中的值水平的指示等這樣的無(wú)形的事物。

在附圖中：

圖1示意性地圖示了用于完成包括局部顏色處理的動(dòng)態(tài)范圍變換的可能的顏色處理裝置，所述顏色處理將典型地包括至少變更輸入圖像中的對(duì)象的照度；以及

圖2示意性地圖示了系統(tǒng)的示例，所述系統(tǒng)被布置為對(duì)于能夠以參數(shù)化的方式對(duì)hdr和ldr圖像進(jìn)行編碼的系統(tǒng)完成動(dòng)態(tài)范圍變換，借此，僅所述hdr圖像像素顏色被實(shí)際上傳送到接收側(cè)，并且所述ldr圖像僅通過(guò)傳輸對(duì)參數(shù)進(jìn)行定義的顏色變換函數(shù)的集合間接地被編碼，這允許根據(jù)所接收的hdr圖像像素顏色圖像數(shù)據(jù)計(jì)算所述ldr圖像，該系統(tǒng)對(duì)于人類顏色分級(jí)機(jī)使用是容易但通用的；

圖3示出了用于根據(jù)hdr圖像像素顏色數(shù)據(jù)對(duì)ldr進(jìn)行編碼的一種可能的粗糙初始照度映射的函數(shù)形狀；

圖4利用兩個(gè)示例澄清了哪些技術(shù)和藝術(shù)問(wèn)題典型地是與需要在較低動(dòng)態(tài)范圍的顯示器上、甚至舊有100nit峰值明亮度（pb）sdr顯示器的安裝基礎(chǔ)上可觀看的hdr內(nèi)容一起的；以及

圖5示意性地進(jìn)一步少許闡明了示例性視頻編碼系統(tǒng)，其中申請(qǐng)人的裝置和方法實(shí)施例可以被有利地使用。

具體實(shí)施方式

圖1示意性地示出了用于對(duì)（至少）兩個(gè)經(jīng)分級(jí)的圖像進(jìn)行編碼以便在相當(dāng)不同的動(dòng)態(tài)范圍（pb）的顯示器上進(jìn)行渲染的我們的系統(tǒng)，并且特別地，示出了其顏色變換核心單元。技術(shù)人員理解，該系統(tǒng)可以位于內(nèi)容創(chuàng)造側(cè)，其中，人類分級(jí)機(jī)將完成計(jì)算以便檢查在經(jīng)校準(zhǔn)的顯示器上他在根據(jù)他的品味指定編碼函數(shù)工具集中的我們的分級(jí)函數(shù)的最優(yōu)參數(shù)值的同時(shí)實(shí)際上正在制作哪些外表，以及位于接收側(cè)，其中，所述裝置可以例如被包括在像機(jī)頂盒、bd播放器或者計(jì)算機(jī)或者顯示器自身或者電影院中的專業(yè)系統(tǒng)等這樣的視頻接收和顏色處理設(shè)備中。

我們將闡明接收側(cè)，其中，我們已經(jīng)具有指定兩個(gè)分級(jí)（hdr和ldr，其可以然后通過(guò)進(jìn)一步的計(jì)算被進(jìn)一步最優(yōu)化，所述進(jìn)一步的計(jì)算是針對(duì)例如pb=800nit的任何中間動(dòng)態(tài)范圍mdr顯示器的）的數(shù)據(jù)。

因此，根據(jù)我們的新穎的編碼原理，接收裝置實(shí)際上具有僅一個(gè)實(shí)際上被編碼的圖像（例如，傳統(tǒng)地采用10bithevc編碼，盡管可理解地可解碼為經(jīng)歸一化的[0,1]圖像），im_in_hdr，其例如在藍(lán)光盤上或者經(jīng)由與視頻服務(wù)器的互聯(lián)網(wǎng)連接或者通過(guò)來(lái)自某個(gè)其它裝置的hdmi電纜等被接收。這然后必須被計(jì)算成ldr分級(jí)，例如因?yàn)閘dr顯示器被連接，并且需要被正確地分級(jí)的ldr圖像（例如，觀看者決定停止觀看他的起居室hdr顯示器，但在床上在他的便攜式平板pc上繼續(xù)觀看）。

為了能夠完成所述顏色處理，顏色變換裝置還需要指定函數(shù)的參數(shù)（cf）。技術(shù)人員理解，例如拋物線可以由起始和結(jié)束點(diǎn)以及線性的起始斜率和曲率等指定。

典型地，可以涉及對(duì)于從hdr到ldr的映射以及還有至少影響輸出對(duì)象的照度的映射的飽和度控制（盡管在數(shù)學(xué)上我們典型地通過(guò)用乘性縮放線性rgb顏色分量來(lái)應(yīng)用該照度映射）。

圖2更詳細(xì)地示出了我們?nèi)绾蝺?yōu)選地完成該照度重新分級(jí)。

均勻化單元（201）執(zhí)行到對(duì)于人類來(lái)說(shuō)在視覺(jué)上更均勻的表示的變換。與傳統(tǒng)的ldr處理相反，特別是對(duì)于hdr圖像（其可以包含多達(dá)例如20000nit的照度），分級(jí)機(jī)具有對(duì)其灰度值的恰當(dāng)?shù)母幸饬x的控制是非常重要的。如果他們?cè)诟兄虾侠淼鼐鶆虻胤植?，例如，每n個(gè)碼與j個(gè)恰可察覺(jué)的差別相對(duì)應(yīng)（即，1203中的值10可以是在暗的周圍黑灰中暗得幾乎不可見的，15可以是稍微更亮的黑灰，20可以是大約再次更亮相同量的），分級(jí)機(jī)具有對(duì)于他例如為了將罪犯隱藏在房間的黑暗角落里或者制作閃爍的hdr光效果等可以如何重新分配對(duì)象的明亮度和明度的好得多的控制。在線性空間中，分級(jí)機(jī)具有差的控制，例如，不能非常好地看到他正在黑暗中做什么、立即做太多等。

用于獲得任何線性輸入（m）的這樣的均勻版本的優(yōu)選的函數(shù)是以下：

其中，rho是常量，并且m是r、g、b的最大值（利用被預(yù)設(shè)為例如0.5、1.0、0.25或者由分級(jí)機(jī)根據(jù)圖像預(yù)先指定的權(quán)重被適當(dāng)?shù)丶訖?quán)），并且可能還有y（否則，y的權(quán)重d被設(shè)置為0；這些權(quán)重也將例如在bd上與圖像數(shù)據(jù)一起被接收）。

假設(shè)與hdr圖像相對(duì)應(yīng)的參考pb是10000nit，則rho可以例如是33和伽馬2.4。

對(duì)于其它pb，分級(jí)側(cè)裝置將例如利用下述確定rho：

。

應(yīng)當(dāng)指出，人們不需要必然地對(duì)像素的照度應(yīng)用該函數(shù)。具有例如是a*r（r是[0,1]中的紅顏色分量）這樣的由最大值計(jì)算產(chǎn)生的預(yù)定權(quán)重的任何被加權(quán)的顏色分量（最大值可以或者也可以不具有作為潛在地被選擇為四個(gè)輸入中的最高的輸入的第四個(gè)輸入的線性經(jīng)加權(quán)照度d*y）可以被用作像素照度的相關(guān)項(xiàng)，并且在確定用于恰當(dāng)?shù)赝瓿奢斎腩伾╮,g,b）的乘性明亮度縮放的乘性因子（a）時(shí)起作用。

函數(shù)應(yīng)用單元（203）應(yīng)用定制的映射曲線，使得分級(jí)機(jī)可以容易地如他期望的那樣使每個(gè)對(duì)象明亮并且對(duì)比強(qiáng)烈。在我們的雙重分級(jí)編碼技術(shù)中，該曲線將典型地由定義具有線性段的函數(shù)形狀的一些點(diǎn)（u_in,tu_out）指定（其也可以在連接附近被稍微四舍五入）。例如，（0，tu_1）將給出黑色的偏移量，即，零輸入將映射到哪個(gè)輸出，并且因而（u_2,tu_2）將確定定義針對(duì)多達(dá)u_2的全部輸入的映射的段，等等。

線性化單元將轉(zhuǎn)換回線性域，因?yàn)槌诵砸蜃訉⒈淮_定為兩個(gè)線性量的除法（更多的信息整體上被包括在wo2014/056679的教導(dǎo)中）。

粗糙映射單元（202）的良好的實(shí)施例將應(yīng)用例如像圖3中這樣的函數(shù)。拋物線段的位置可以通過(guò)對(duì)起始和結(jié)束u值進(jìn)行編碼來(lái)確定，但拋物線也可以被編碼為其寬度，如在圖3中那樣。輸入是m的經(jīng)線性化的版本，即，u_hdr_in，并且輸出tu_ldr_out是可以之后被單元203的定制形狀曲線微調(diào)的內(nèi)容。

在該實(shí)施例中，基本的“拋物線”色調(diào)映射曲線由3段組成：

-通過(guò)（0，0）的暗段，其受參數(shù)斜率bg（基礎(chǔ)增益）的控制

-通過(guò)（u_max，tu_max）的明亮段，其具有斜率dg（差分增益）

-連接這兩者的拋物線段，其具有寬度xp（x-寬度拋物線）

在沒(méi)有拋物線的情況下，2個(gè)線性段在下面的點(diǎn)處連接

um=(tu_max–dg*u_max)/(bg–dg)，

tum=bg*um=tu_max–(u_max–um)*dg。

我們通過(guò)添加以該（um,tum）為中心的拋物線制作連續(xù)地可區(qū)分的曲線，并且其必須以斜率=bg開始并且以斜率=dg結(jié)束。根據(jù)數(shù)學(xué)計(jì)算，我們?nèi)缓蟮贸?，剩下?個(gè)中的）僅1個(gè)自由度：拋物線的寬度xp。

取決于所述寬度，針對(duì)u=um的y值從

針對(duì)up=0的tu=tum下降到

tu=tum–delta_tu=tu–up*(bg–dg)/8。

人們可以反轉(zhuǎn)該關(guān)系以便根據(jù)delta_tu計(jì)算出：

up=8*delta_tu/(bg–dg)。

因此，典型地人們可以以u(píng)p=0開始，然后看哪個(gè)最大距離delta_tu位于彎曲的曲線與參考照度映射曲線（散點(diǎn)圖）之間，并且根據(jù)此計(jì)算。

因此，在該實(shí)施例中，拋物線段的寬度（典型地在0.0與1.0之間）將是除了基礎(chǔ)增益斜率（例如，具有針對(duì)明亮圖像的0.5與針對(duì)暗圖像的1.0之間的典型值）和最亮輸入范圍斜率（典型地在0.0與0.25之間）之外被傳送給任何接收側(cè)裝置的指定該函數(shù)形狀的第三個(gè)參數(shù)。

在圖2中，我們看到未來(lái)的hdr系統(tǒng)（例如，被連接到1000nitpb顯示器的）可能需要能夠正確地處置的許多可能的hdr場(chǎng)景的僅兩個(gè)示例，所述處置即通過(guò)在最終將在不論任何被連接或者被設(shè)想將被連接的顯示器上被渲染的圖像中為圖像中的全部對(duì)象/像素創(chuàng)造合適的照度。例如，imscn1是來(lái)自德克薩斯的牛仔電影播放的陽(yáng)光充足的室外圖像，并且imscn2是夜間圖像。使hdr圖像渲染不同于它在最近剛結(jié)束（或者實(shí)際上未來(lái)幾年將在市場(chǎng)上開始）的ldr時(shí)代中經(jīng)常的是，ldr具有如此有限的動(dòng)態(tài)范圍（大約pb=100nit，并且黑階+-1nit，或者在較明亮的觀看環(huán)境中由于屏幕反射而甚至更高），使得通常對(duì)象的僅反光可以被顯示（其將落在針對(duì)好白色的90%與針對(duì)好黑色的1%之間）。因此，人們必須獨(dú)立于它們的光照地顯示對(duì)象，并且不可以同時(shí)忠實(shí)地一切都很好地顯示可能發(fā)生的場(chǎng)景的有時(shí)高度地對(duì)比強(qiáng)烈的光照。在實(shí)踐中，那表示，高度明亮的陽(yáng)光充足的場(chǎng)景必須被渲染為與陰暗的雨天場(chǎng)景相同的顯示照度（0-100nit）。并且甚至夜間場(chǎng)景不可以被渲染得太暗，或者觀看者將不能夠很好地辨別圖像的最暗的部分，因此再一次地，將跨0與100nit之間的范圍渲染那些夜間明亮度。因此人們常規(guī)上必須為夜景著藍(lán)色，使得觀看者將理解他不是正在看日間場(chǎng)景。當(dāng)然，現(xiàn)在在實(shí)際生活中，人類視覺(jué)也將適應(yīng)光的可用的量，但沒(méi)有那么多（多數(shù)人在實(shí)際生活中認(rèn)識(shí)到，它在變暗）。因此，至少如果人們具有可用的hdr顯示器時(shí)，人們想要渲染具有人們可以在其中在藝術(shù)上設(shè)計(jì)的全部壯觀的局部照明效果的圖像。

但那不改變事實(shí)：對(duì)于某些人來(lái)說(shuō)，我們將仍然需要把極好的新hdr電影降級(jí)到該有限的ldr顯示器（在圖4的右邊不是按精確的比例地示出了其范圍）。

因此，在左邊我們看到我們想要在5000nitpb（即，針對(duì)在5000nitpb顯示器上進(jìn)行渲染被最優(yōu)化的）主hdr分級(jí)中看到哪些對(duì)象照度。如果我們想要傳達(dá)不僅錯(cuò)視而還有處在明亮的陽(yáng)光照射的環(huán)境中的牛仔的實(shí)際場(chǎng)景，則我們必須在例如500nit附近指定并且渲染其照度。單獨(dú)從這些示例中，人們可能已得到這樣的感覺(jué)：將較小的ldr照度范圍上的全部對(duì)象拼在一起理想地將不是簡(jiǎn)單的壓縮的問(wèn)題（例如，利用將hdrpb映射到ldrpb的線性函數(shù)，并且隨此還有全部較低的照度）。相反地，我們給出不同的照度映射行為類的兩個(gè)示例。對(duì)于日間場(chǎng)景，如果人們想要根據(jù)所接收的ldr圖像計(jì)算hdr圖像，則人們可以實(shí)際上應(yīng)用拉伸函數(shù)，拉伸函數(shù)以特別地在18nit的ldr中間灰度附近被渲染的牛仔映射到hdr中的500nit（即，近似30倍明亮度提高）的方式對(duì)全部照度進(jìn)行拉伸。但人們將不想要對(duì)夜間場(chǎng)景完成該操作，或者其將在hdr監(jiān)視器上變得荒唐地明亮（實(shí)際上鉆入細(xì)節(jié)，由于一些圖像細(xì)節(jié)，甚至太明亮?xí)r大腦可能仍然想象它正在看夜景，但其被遠(yuǎn)離理想地渲染，如果人們實(shí)際想要壯觀的并且高質(zhì)量的hdr渲染，現(xiàn)在那已變成可能的）。對(duì)于該imscn2，人們想要夜間的全部暗對(duì)象的照度是在兩個(gè)顯示器（以及中間pb的全部顯示器）上相同的。相反，它是燈桿光，并且可能是在hdr圖像中被明亮化到更明亮的照度的月亮。因此，照度映射函數(shù)的形狀將是非常不同的。人們可以想象，如果人們?cè)谝粋€(gè)圖像中具有那兩個(gè)原型圖像方面，例如，在洞穴內(nèi)進(jìn)行，并且正在通過(guò)小孔看陽(yáng)光充足的外部，則人們可能實(shí)際上想要設(shè)計(jì)復(fù)雜的照度映射曲線，以便根據(jù)人們的藝術(shù)期望獲得ldr和hdr對(duì)象照度兩者。這樣的情形在ldr時(shí)代典型地如何發(fā)生在于，人們僅將洞穴外部的一切剪輯為白色?；蛘?，因?yàn)樵趌dr時(shí)代中，人們僅將照相機(jī)捕獲的內(nèi)容看作相對(duì)照度，而不考慮它們的意義和那將對(duì)它們?cè)诓徽撌裁达@示器上的最終渲染暗示什么，所以圖像的某些部分經(jīng)常變得太暗。例如，如果人們走過(guò)走廊，并且看到陽(yáng)光照進(jìn)來(lái)，則這些陽(yáng)光照射的點(diǎn)看起來(lái)非常明亮。走廊的其它部分是相對(duì)較暗的，但那不意味著在那里走的人看到它們比正常的暗（實(shí)際上，由于額外的照明，甚至陰影中的部分將看起來(lái)比如果太陽(yáng)移到云后面時(shí)更明亮一些）。但將這些陽(yáng)光充足的顏色放在白色附近的ldr渲染可以僅將走廊的陰影部分渲染得太暗，因?yàn)榉駝t它可以在它的有限的范圍上完成的僅有的事情是以合理的照度渲染陰影，但因而陽(yáng)光中的一切在例如是255這樣的最大亮度碼以上剪輯，分別是被渲染的100nit。

因此，這樣的場(chǎng)景的最優(yōu)的ldr渲染是復(fù)雜的設(shè)計(jì)問(wèn)題，但至少現(xiàn)在通過(guò)hdr顯示器，我們可以現(xiàn)實(shí)地即在特定的照度以上渲染陽(yáng)光充足的部分。例如，如果觀看環(huán)境大體上與200nit相對(duì)應(yīng)，則我們可以在200nit附近渲染圖像的陰影部分。并且我們可以取決于顯示器的pb——例如在2000nit處渲染陽(yáng)光照射的部分。即使其不總是與實(shí)際生活中精確地相同的陰影照度以上的相對(duì)量，但至少其將看起來(lái)比太暗或者剪輯的走廊真實(shí)得多。

但讀者理解，為什么該復(fù)雜度，特別是人們可能遇到的圖像的許多種類以及至少一些較高質(zhì)量hdr范圍（例如，pb=10,000nit）與sdr100nit范圍之間的巨大差別，要求允許對(duì)各種像素顏色以及特別地它們的照度的精確指定的系統(tǒng)。并且特別地，申請(qǐng)人具有這樣的哲學(xué)：人們應(yīng)當(dāng)允許內(nèi)容創(chuàng)造者影響任何其它動(dòng)態(tài)范圍圖像將如何根據(jù)所接收的圖像被計(jì)算（至少對(duì)于那些期望如此的人），以及他們期望這樣做的程度，以及他們最少需要指定的內(nèi)容的程度。

圖5示出了我們的基本照度變更裝置（或者方法）的可能的合并。技術(shù)人員將理解，例如，分級(jí)機(jī)可以如何使用ui構(gòu)件來(lái)根據(jù)他的需求或者期望變更任何函數(shù)的形狀，例如，它們的表征參數(shù)。我們想要強(qiáng)調(diào)，盡管我們將闡明模式-ii示例（其中，從內(nèi)容創(chuàng)造者例如根據(jù)他的原始捕獲制作的主hdr圖像mast_hdr被降級(jí)的ldr圖像實(shí)際上被傳送，并且然后在接收側(cè)，在需要時(shí)被重構(gòu)成mast_hdr圖像的接近的近似），但系統(tǒng)和我們的裝置實(shí)施例也可以在模式-i操作中被使用，其中，mast_hdr圖像實(shí)際上被傳送，并且假設(shè)ldr圖像需要用于提供到sdr顯示器，則所述裝置在接收器中應(yīng)用照度降級(jí)。那些被接收的ldr或者h(yuǎn)dr圖像中的每個(gè)圖像也可以被轉(zhuǎn)換成不同的動(dòng)態(tài)范圍的圖像，例如，1499nitpb。并且，所述裝置實(shí)施例可以還被并入例如是編碼器這樣的創(chuàng)造側(cè)裝置中，例如用于允許顏色分級(jí)機(jī)檢查什么將在接收側(cè)發(fā)生，以及在給定的函數(shù)的情況下從mast_hdr計(jì)算的ldr圖像將看起來(lái)怎么樣，并且所述裝置和方法也可以在位于任何中間位置處的轉(zhuǎn)碼器中被使用，所述中間位置例如是局部?jī)?nèi)容分布器的觀看攤位等。

本示例性方案中的視頻編碼器501經(jīng)由輸入端509獲得輸入圖像im_in，我們出于簡(jiǎn)化闡明的目的將假設(shè)輸入圖像im_in是已被藝術(shù)地創(chuàng)造的主hdr分級(jí)，但其也可以是來(lái)自某個(gè)原始圖像饋入的hdr圖像，其需要在幾乎沒(méi)有實(shí)時(shí)介入的情況下被最少地進(jìn)行顏色處理等。

可能還存在被涉及的由色度處理單元502在像素顏色上計(jì)算的色度處理，例如飽和度變更，其降低飽和度以使得在ldr轉(zhuǎn)換中例如著色的玻璃窗的較明亮的顏色可以通過(guò)將它們推入接近白色的ldr色域的窄頂而被額外地明亮化。然后，照度映射單元503將完成如圖2中所示的我們的裝置實(shí)施例中的任何實(shí)施例完成的各種事情，例如，照度均勻化和然后的三部分曲線，或者均勻化和然后某個(gè)被最優(yōu)地塑形的函數(shù)cc，其針對(duì)圖像的當(dāng)前的集合被確定并且例如通過(guò)用戶界面交互或者從對(duì)之前所確定的函數(shù)進(jìn)行編碼的元數(shù)據(jù)被載入。函數(shù)輸入設(shè)備508可以被讀者理解為例如典型的顏色分級(jí)工具或者與存儲(chǔ)至少一個(gè)函數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)的連接或者與遠(yuǎn)程人類分級(jí)機(jī)的連接等。然后，現(xiàn)在在該示例中是具有沿0-100nitldr范圍分布的像素照度的ldr圖像（其可以仍然被編碼為線性rgb圖像）的該中間圖像imed被圖像或者視頻編碼單元505利用例如像hevc這樣的典型舊有l(wèi)dr編碼技術(shù)進(jìn)行編碼。這是因?yàn)椋辽賹?duì)于像它將通過(guò)的圖像分布管道這樣的下面的技術(shù)，該圖像“看起來(lái)”像規(guī)則的ldr圖像，盡管它實(shí)際上是對(duì)hdr場(chǎng)景進(jìn)行編碼的hdr圖像。我們也通過(guò)傳送被用于根據(jù)主hdr圖像生成ldr圖像的顏色變換函數(shù)（或者它們的逆函數(shù)）將此告知任何接收器，這告知接收器不僅他實(shí)際上取代規(guī)則的ldr圖像而接收hdr圖像，而還允許接收器通過(guò)對(duì)所接收的ldr圖像應(yīng)用那些所接收的逆函數(shù)來(lái)重構(gòu)mast_hdr圖像的接近的近似。因此，被編碼的圖像或者視頻ldr_oenc實(shí)際上對(duì)于系統(tǒng)的剩余部分充當(dāng)正常的ldr視頻，并且其將經(jīng)過(guò)某個(gè)通信設(shè)備510，通信設(shè)備510例如可以是空中廣播或者互聯(lián)網(wǎng)連接或者被傳輸?shù)讲徽撌裁聪M(fèi)者或者專業(yè)的（例如，電影院）位置的物理存儲(chǔ)器等。

在接收端，該被編碼的輸出圖像（ldr_oenc）變成輸入圖像或者視頻ldr_ienc（其可以仍然已經(jīng)歷進(jìn)一步的變換，但我們出于解釋的目的而假設(shè)其是循環(huán)通過(guò)的相同的圖像）。我們應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)短地指出，如果我們?cè)趌dr_oenc中使用模式-ihdr通信系統(tǒng)，則我們可能已使用與模式-ii下不同的函數(shù)形狀，給予圖像不同的對(duì)象明亮度和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但兩者將是例如hevc編碼的。

視頻解碼器550經(jīng)由其輸入端556獲得圖像和對(duì)函數(shù)進(jìn)行編碼的元數(shù)據(jù)met(f)，所述函數(shù)特別地是在創(chuàng)造側(cè)例如由顏色分級(jí)機(jī)或者像生活生產(chǎn)的技術(shù)指導(dǎo)員這樣的某個(gè)其他人等選擇的最優(yōu)的定制曲線。圖像或者視頻解碼單元（555）對(duì)hevc視頻進(jìn)行解碼，并且然后由體現(xiàn)我們的裝置或者方法實(shí)施例中的任何實(shí)施例的照度映射器552以及由完成逆例如去飽和（即，飽和度增加）的色度處理單元551（如果對(duì)于該內(nèi)容指定了該操作的話）對(duì)其進(jìn)行顏色處理。最后，經(jīng)正確地分級(jí)的rec_hdr（例如，5000nitpb圖像）可以被發(fā)送給顯示器580，例如，理想地5000nit顯示器（假設(shè)hdr內(nèi)容與顯示器之間的pb的失配，例如被嵌入在stb中的該視頻解碼器可能已通過(guò)到需要的例如2500nit顯示器pb的適當(dāng)顏色變換對(duì)圖像進(jìn)行顯示器調(diào)諧，或者顯示器可以在內(nèi)部通過(guò)具有我們教導(dǎo)的裝置/方法的其自己的版本來(lái)完成此）。當(dāng)然，如果舊有sdr100nit顯示器將被提供有經(jīng)恰當(dāng)分級(jí)的內(nèi)容，則視頻解碼器550可以向其提供ldr圖像ldr_rnd，其在該示例中可以僅是解碼器所接收的ldr圖像，而不需要進(jìn)一步的顏色變換，但假設(shè)在ldrhevc容器中接收hdr圖像，則視頻解碼器550仍然將根據(jù)我們的裝置/方法實(shí)施例中的任何實(shí)施例完成合適的降級(jí)。

本文中公開的算法構(gòu)件可以（整體上或者部分地）在實(shí)踐中被實(shí)現(xiàn)為硬件（例如，專用ic的部分）或者在特殊數(shù)字信號(hào)處理器或者通用處理器上運(yùn)行的軟件等。它們?cè)谥辽僖恍┯脩糨斎肟梢源嬖?已存在（例如，在工廠或者消費(fèi)者輸入或者其它人類輸入中）的意義上可以是半自動(dòng)化的。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能從我們的呈現(xiàn)中理解，哪些構(gòu)件可以是可選的改進(jìn)，并且可以結(jié)合其它構(gòu)件被實(shí)現(xiàn)，以及方法的（可選的）步驟如何與裝置的相應(yīng)的設(shè)備相對(duì)應(yīng)，以及反之亦然。在本發(fā)明中采用特定的關(guān)系（例如，在單個(gè)圖中采用特定的配置）公開了某些構(gòu)件的事實(shí)不意味著其它配置作為與在本文中被公開的用于獲取專利的發(fā)明構(gòu)思相同的發(fā)明構(gòu)思下的實(shí)施例是不可能的。此外，出于實(shí)用的原因已描述了僅有限的范圍的示例的事實(shí)不意味著其它變型不能落在權(quán)利要求的范圍下。事實(shí)上，本發(fā)明的構(gòu)件可以在沿任何使用鏈的不同的變型中被體現(xiàn)，例如，像編碼器這樣的創(chuàng)造側(cè)的全部變型可以類似于或者對(duì)應(yīng)于例如是解碼器這樣的經(jīng)分解的系統(tǒng)的消費(fèi)側(cè)處的對(duì)應(yīng)的裝置，并且反之亦然。實(shí)施例的若干構(gòu)件可以被編碼為信號(hào)中的特定的信號(hào)數(shù)據(jù)，以用于在編碼器與解碼器之間采用任何傳輸技術(shù)的傳輸或者諸如是協(xié)調(diào)這樣的進(jìn)一步的使用等。術(shù)語(yǔ)“裝置”在本申請(qǐng)中在其最寬泛的意義上被使用，即，允許實(shí)現(xiàn)特定的目標(biāo)的設(shè)備的組，并且因此可以例如是ic（的小部分）或者專用家電（諸如具有顯示器的家電）或者聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的部分等?！安贾谩被蛘摺跋到y(tǒng)”也旨在在最寬泛的意義上被使用，因此其可以尤其包括單個(gè)物理的、可購(gòu)買的裝置、裝置的一部分、協(xié)同運(yùn)行的裝置（的部分）的集合等。

計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品表示應(yīng)當(dāng)被理解為包括使通用或者專用處理器能夠在一系列加載步驟（其可以包括中間轉(zhuǎn)換步驟，諸如到中間語(yǔ)言和最終的處理器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換）之后將命令輸入處理器中以便執(zhí)行發(fā)明的特性功能中的任何功能的命令的集合的任何物理的實(shí)現(xiàn)。特別地，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可以被實(shí)現(xiàn)為諸如例如是磁盤或者磁帶這樣的載體上的數(shù)據(jù)、存在于存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)、經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接——有線的或者無(wú)線的——行進(jìn)的數(shù)據(jù)或者紙上的程序代碼。除了程序代碼之外，程序所需的特性數(shù)據(jù)也可以被體現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。這樣的數(shù)據(jù)可以（部分地）以任何方式被提供。

本發(fā)明或者像視頻數(shù)據(jù)這樣的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的任何哲學(xué)可用的任何數(shù)據(jù)可以也被體現(xiàn)為數(shù)據(jù)載體上的信號(hào)，所述數(shù)據(jù)載體可以是像光盤、閃存、可移除硬盤、可經(jīng)由無(wú)線設(shè)備寫的便攜式設(shè)備等這樣的可移除存儲(chǔ)器。

任何被呈現(xiàn)的方法的操作所必需的步驟中的一些步驟可以取代被描述在計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品或者任何單元中而已存在于處理器或者本發(fā)明的任何裝置實(shí)施例的功能中，本文中描述的裝置或者方法（具有本發(fā)明實(shí)施例的細(xì)節(jié)），諸如數(shù)據(jù)輸入和輸出步驟，眾所周知地典型地合并諸如是標(biāo)準(zhǔn)顯示器驅(qū)動(dòng)等這樣的處理步驟。我們還期望對(duì)于產(chǎn)生的產(chǎn)品和相似的產(chǎn)出的保護(hù)，像例如在方法的任何步驟處或者裝置的任何子部分中被涉及的特定的新穎的信號(hào)，以及這樣的信號(hào)的任何新用途或者任何相關(guān)的方法。

應(yīng)當(dāng)指出，上面提到的實(shí)施例圖示而非限制本發(fā)明。在技術(shù)人員可以容易地實(shí)現(xiàn)被呈現(xiàn)的示例向權(quán)利要求的其它區(qū)域的映射的情況下，我們?yōu)楹?jiǎn)潔起見還未深入提到全部這些選項(xiàng)。除了如在權(quán)利要求中被組合的本發(fā)明的元素的組合之外，元素的其它組合是可能的。元素的任何組合可以在單個(gè)專用元素中被實(shí)現(xiàn)。

權(quán)利要求中的括號(hào)之間的任何附圖標(biāo)記不旨在用于限制權(quán)利要求，附圖中的任何特定的符號(hào)也不旨在這樣。詞“包括”不排除未在權(quán)利要求中被列出的元素或者方面的存在。在元素前面的詞“一個(gè)”或者“一個(gè)”不排除多個(gè)這樣的元素的存在。