用于適配高動態(tài)范圍圖片的平均亮度的編碼和解碼方法以及對應的編碼器和解碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及特別是分發(fā)場景中的高動態(tài)范圍圖片化DR圖片）的編碼。更準確地， 公開了用于編碼皿R圖片的方法和設(shè)備。還公開了對應的解碼方法和解碼設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 可請求保護本節(jié)中描述的方案，但不必然是之前已想到或請求保護的方案。因此， 除非本文中另行指出，否則在本節(jié)中描述的方案不是本申請中權(quán)利要求的現(xiàn)有技術(shù)，并且 不因被包括在本節(jié)中而被承認為是現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 低動態(tài)范圍圖片（LDR圖片）是其亮度由有限數(shù)目的比特（最常見的是8、10或12 個比特）來表示的圖片。特別在暗亮度和亮亮度范圍內(nèi)，該有限表示不允許正確地恢復小 信號變化。在皿R(高動態(tài)范圍）圖片中，為了保持信號在其整個范圍內(nèi)的高精確度，對信 號表示進行擴展。在皿R圖片中，通常W浮點格式來表示像素值（每個分量32比特或16 比特），最常使用的格式是openEXR半浮點格式（每個RGB分量16比特，即，每像素48比 特）。在沒有壓縮的情況下，ope址XR半浮點格式下皿格式（1920x1080像素）的皿R圖片 的大小是99 532 800比特?？紤]25巧S的視頻，運大約導致2. 488抓PS的數(shù)據(jù)速率。由于 7Mbps是用于廣播分發(fā)的典型數(shù)據(jù)速率，需要對運些皿R圖片進行壓縮和編碼。
[0004] 如今，基于傳統(tǒng)編碼器（例如MPEG編碼器）的皿R編碼方法大多要求使用至少一 個能夠編碼12或14比特內(nèi)容的專業(yè)編碼器。運樣的專業(yè)編碼器是昂貴的。除了專業(yè)編碼 器之外，運些方法中的一些方法使用8比特編碼器來編碼皿R圖片的LDR版本。該LDR圖 片通常是皿R圖片的色調(diào)映射版本。已知色調(diào)映射引入了偽像。 陽0化]在雙調(diào)制皿R顯示器中通常使用雙調(diào)制方法。運種雙調(diào)制皿R顯示器由兩個面板 制成：
[0006]--個L邸面板作為生成景象的低分辨率亮度圖片的背光面板；W及 陽007]--個LCD面板調(diào)制來自LED面板的光，W生成最終的皿R圖片。
[0008] 為了供給運兩個面板，首先將皿R圖片分解為兩個單獨的LDR圖片，一個圖片用于 L邸面板，且另一圖片用于LCD面板。將雙調(diào)制方法設(shè)計為W與皿R輸入內(nèi)容的值相對應的 亮度級來提供圖片，即，具有低數(shù)據(jù)值的皿R輸入圖片在顯示器上產(chǎn)生暗圖片，而具有高數(shù) 據(jù)值的皿R產(chǎn)生亮圖片。另一方面，MPEG編碼器是針對Rec. 709標準設(shè)計的，該標準是具 有相對比色法的標準，即，在數(shù)據(jù)值與要顯示的真實亮度之間不存在物理關(guān)系。因為運些原 因，具有暗景象的皿R內(nèi)容產(chǎn)生暗的LCD面板數(shù)據(jù)，該暗的LCD面板數(shù)據(jù)將被MPEG編碼器 進行低效的編碼。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明旨在減輕至少一個現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。為此公開了一種用于編碼高動態(tài)范圍 圖片序列的方法。該方法包括：針對序列中的每幅圖片，
[0010] -獲得表示所述高動態(tài)范圍圖片的平均亮度的值；
[0011] -處理所述高動態(tài)范圍圖片，使得與表示所述高動態(tài)范圍圖片的平均亮度的值相 比，表示已處理圖片的平均亮度的值更接近已定義的平均亮度值；
[0012] -將所述已處理高動態(tài)范圍圖片至少分解為：與所述高動態(tài)范圍圖片具有相同分 辨率的一個第一低動態(tài)范圍圖片，W及具有表示所述高動態(tài)范圍圖片的整體照度的較低分 辨率的一個第二低動態(tài)范圍圖片；
[0013] -對所述第一低動態(tài)范圍圖片和第二低動態(tài)范圍圖片W及表示所述高動態(tài)范圍圖 片的平均亮度的所述值的數(shù)據(jù)函數(shù)進行編碼。
[0014] 可使用單個消費級編碼器來實現(xiàn)該解決方案。
[0015] 根據(jù)特定特征，所述數(shù)據(jù)是表示所述高動態(tài)范圍圖片的平均亮度的值。
[0016] 根據(jù)特定特征，處理所述高動態(tài)范圍圖片包括：根據(jù)表示所述高動態(tài)范圍圖片的 平均亮度的所述值并根據(jù)所述已定義的平均亮度值來確定伽馬因子，W及根據(jù)所述伽馬因 子向所述高動態(tài)范圍圖片應用伽馬校正，且所述數(shù)據(jù)是所述伽馬因子或其倒數(shù)。
[0017] 伽馬校正在暗區(qū)域和亮區(qū)域之間提供了良好的平衡，并因此使得接下來的兩個 LDR圖片的編碼更加高效。 陽01引有利地，獲得表示所述高動態(tài)范圍圖片的平均亮度的值包括：
[0019] -向所述高動態(tài)范圍圖片應用對數(shù)函數(shù)W得到對數(shù)值，且將所述對數(shù)值關(guān)于最低 對數(shù)值和最高對數(shù)值進行歸一化W得到歸一化的對數(shù)值；
[0020] -根據(jù)所述歸一化的對數(shù)值確定亮度值；W及
[0021] -確定所述亮度值的中間值或平均值，表示平均亮度的所述值是所述中間值或所 述平均值。
[0022] 根據(jù)特定實施例，處理所述高動態(tài)范圍圖片包括：根據(jù)伽馬因子向所述歸一化的 對數(shù)值應用伽馬校正，所述伽馬因子等于所述已定義的平均亮度值的對數(shù)除W表示所述高 動態(tài)范圍圖片的平均亮度的值的對數(shù)。
[0023] 根據(jù)特定特征，所述已定義的平均亮度等于0. 18。
[0024] 有利地，所述方法還包括：在所述序列的至少M幅高動態(tài)范圍圖片上對表示針對 所述M幅高動態(tài)范圍圖片確定的平均亮度的值進行時間濾波，其中，M是嚴格大于1的整數(shù)， 對所述M幅高動態(tài)范圍圖片中的至少一幅圖片的處理使用已濾波的值。
[00巧]根據(jù)變型，所述方法還包括：在應用伽馬校正之前，在所述序列的至少M幅高動態(tài) 范圍圖片上對針對所述M幅高動態(tài)范圍圖片確定的伽馬因子進行時間濾波，其中，M是嚴格 大于1的整數(shù)，對所述M幅高動態(tài)范圍圖片中的至少一幅圖片應用伽馬校正使用已濾波的 伽馬因子。 陽0%] 時間濾波保留了序列上的時間連貫性。
[0027] 還公開了一種用于解碼高動態(tài)范圍圖片的序列的方法。該方法包括：針對序列中 的每幅圖片，
[0028] -至少解碼：與所述高動態(tài)范圍圖片具有相同分辨率的一個第一低動態(tài)范圍圖片 和具有表示所述高動態(tài)范圍圖片的整體照度的較低分辨率的一個第二低動態(tài)范圍圖片，W 及表示平均亮度的目標值的數(shù)據(jù)函數(shù)；
[0029] -根據(jù)所述第一低動態(tài)范圍圖片和所述第二低動態(tài)范圍圖片來重構(gòu)所述高動態(tài)范 圍圖片；W及
[0030] -使用已解碼數(shù)據(jù)處理已重構(gòu)高動態(tài)范圍圖片，使得與表示已重構(gòu)高動態(tài)范圍圖 片的平均亮度的值相比，表示已處理圖片的平均亮度的值更接近所述目標值。
[0031] 根據(jù)特定特征，所解碼的數(shù)據(jù)是表示平均亮度的值。
[0032] 根據(jù)特定實施例，處理所述高動態(tài)范圍圖片包括：根據(jù)表示平均亮度的所述已解 碼值并根據(jù)已定義的平均亮度值來確定伽馬因子，W及根據(jù)所述伽馬因子向所述已重構(gòu)高 動態(tài)范圍圖片應用伽馬校正。
[0033] 根據(jù)特定實施例，所述數(shù)據(jù)是伽馬因子，W及處理所述高動態(tài)范圍圖片包括：根據(jù) 所述伽馬因子向所述已重構(gòu)高動態(tài)范圍圖片應用伽馬校正。
[0034] 公開了一種用于編碼高動態(tài)范圍圖片的序列的編碼器，所述編碼器包括：
[0035] -用于針對每幅高動態(tài)范圍圖片獲得表示所述高動態(tài)范圍圖片的平均亮度的值的 裝置；
[0036] -用于處理所述高動態(tài)范圍圖片，使得與表示所述高動態(tài)范圍圖片的平均亮度的 值相比，表示已處理圖片的平均亮度的值更接近已定義的平均亮度值的裝置；
[0037] -用于將所述已處理高動態(tài)范圍圖片至少分解為W下各項的裝置：與所述高動態(tài) 范圍圖片具有相同分辨率的一個第一低動態(tài)范圍圖片，W及具有表示景象的整體照度的較 低分辨率的一個第二低動態(tài)范圍圖片；W及
[003引-用于對所述第一低動態(tài)范圍圖片和第二低動態(tài)范圍圖片W及表示所述高動態(tài)范 圍圖片的平均亮度的所述值的數(shù)據(jù)函數(shù)進行編碼的裝置。
[0039] 所述編碼器被配置為執(zhí)行編碼方法的步驟。
[0040] 公開了一種用于解碼高動態(tài)范圍圖片的序列的解碼器，所述解碼器包括：
[0041] -用于針對每幅高動態(tài)范圍圖片至少解碼W下各項的裝置：與所述高動態(tài)范圍圖 片具有相同分辨率的一個第一低動態(tài)范圍圖片和具有表示所述高動態(tài)范圍圖片的整體照 度的較低分辨率的一個第二低動態(tài)范圍圖片，W及表示平均亮度的目標值的數(shù)據(jù)函數(shù)；
[0042] -用于根據(jù)所述第一低動態(tài)范圍圖片和所述第二低動態(tài)范圍圖片來重構(gòu)所述高動 態(tài)范圍圖片的裝置；W及
[0043] -用于使用已解碼數(shù)據(jù)處理已重構(gòu)高動態(tài)范圍圖片，使得與表示所述已重構(gòu)高動 態(tài)范圍圖片的平均亮度的值相比，表示所述已處理圖片的平均亮度的值更接近所述目標值 的裝置。
[0044] 所述解碼器被配置為執(zhí)行解碼方法的步驟。 W45] 公開了一種對高動態(tài)范圍圖片的序列進行編碼的數(shù)據(jù)流。針對所述序列的每幅圖 片，所述數(shù)據(jù)流包括至少對W下各項進行編碼的數(shù)據(jù)：一個第一低動態(tài)范圍圖片和一個第 二低動態(tài)范圍圖片W及對高動態(tài)范圍圖片的平均亮度進行表示的值的數(shù)據(jù)函數(shù)，所述第一 低動態(tài)范圍圖片與所述高動態(tài)范圍圖片具有相同分辨率，所述第二低動態(tài)范圍圖片具有表 示所述高動態(tài)范圍圖片的整體照度的較低分辨率，所述值被稱為目標值，所述數(shù)據(jù)被用于 處理根據(jù)所述第一低動態(tài)范圍圖片和所述第二低動態(tài)范圍圖片重構(gòu)的高動態(tài)范圍圖片，W 使得與表示已重構(gòu)高動態(tài)范圍圖片的平均亮度的值相比，表示已處理圖片的平均亮度的值 更接近所述目標值。
【附圖說明】
[0046] 隨著下面對本發(fā)明實施例中的一些實施例的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將會 顯現(xiàn)，該描述是結(jié)合附圖做出的，在附圖中：
[0047] 圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明