CN102388612B - 高动态范围、可视动态范围和宽色域视频的分层压缩 - Google Patents

Abstract

分层压缩高动态和宽色域的视频，其中可以基于低动态范围流对高动态范围流进行编码。高动态范围流可以包括人眼感知的照度的动态范围和宽色域。

Description

高动态范围、可视动态范围和宽色域视频的分层压缩

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年3月13日提交的美国临时申请61/159,964的优先权，在此通过引用将其全部内容包括于此。

技术领域

本公开内容主要地涉及视频技术并且更具体地涉及视频编码、处理和/或压缩。

背景技术

在现今的视频显示器(比如CRT、LCD和等离子体显示器)上绘出的图像往往具有限定的色域和在低动态范围(LDR)区域内的动态范围。

用于图像的术语“动态范围”可以指代图像特性(例如亮度、照度)的范围或者该图像特性的最强测量或者强度与该图像特性的最弱测量或者强度之比。在一些情况下，该图像特性的最弱测量或者强度可能是噪声。在一些情况下，图像特性可以是照度、颜色、照度与颜色的组合或者照度和/或颜色的函数。动态范围也可以称为图像中的最亮可能像素与最暗可能(但是并非黑色)像素之比。这可能微妙地不同于可以称为最亮像素与黑色(例如关灭像素)之比的对比率。人类的视觉系统在整个动态范围中可以有十个以上的数量级并且可能具有约5至6个数量级的同时可视动态范围。视频显示器在动态范围中可以有2至3个数量级。

色域可以指代对于具体设备而言可以捕获或者显示的所有颜色的空间。视频和计算机显示器可以在如下三角形内表示颜色，该三角形的顶点是任何CIE色图中的红、绿和蓝三原色的色度。

附图说明

图1A通过示例描绘了将动态范围区分为高动态范围(HDR)、低动态范围(LDR)和可视动态范围(VDR)的图。

图1B描绘了用于运动画面示例的制作和发布阶段的图。

图2描绘了从伽马校正的R’G’B’到VDR格式的变换例子的图。

图3描绘了全局色调映射例子的图。

图4描绘了图像例子以图示在从HDR到LDR的色调映射中在高照度和低照度处的细节丢失。

图5描绘了色调映射算符的参数化系列的例子。

图6描绘了兼容编码解码器的例子。

图7描绘了兼容编码解码器的例子的框图。

图8描绘了全局色调映射架构的例子。

图9描绘了局部色调映射架构的例子。

图10描绘了二次参数化反转色调映射的例子。

图11描绘了残差处理的例子。

图12A描绘了色调映射HDR图像的例子。

图12B描绘了利用公开的技术的残差图像的例子。

图13描绘了系统的例子。

在各图中的相同标号和标示可以表示相同单元。

具体实施方式

这里描述涉及视频压缩和视频编码的示例实施例。在下文描述中，出于说明考虑，阐明诸多具体细节以便提供对各种实施例的透彻理解。然而应当明确在没有这些具体细节的情况下仍然可以实现这些实施例。在其它例子中，以框图形式示出了结构和设备以避免不必要地模糊其它特征。在附图和下文描述中阐述一个或者多个实施例的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书清楚，其它特征、目的和方面将变得明显。

概述

公开的技术的一些实施例涉及一种视频编码方法。一种方法涉及用视频编码器生成编码的视频流，其中编码的视频流具有5至6个数量级(10⁵至10⁶)的照度动态范围。

这些和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。编码的视频流的生成可以包括以用于视频的可视动态范围(VDR)格式生成编码的视频流，其中VDR格式可以涵盖人类视觉系统可以同时感知的照度范围和可视色域(VCG)。VCG可以包括人类视觉系统可以同时感知的所有颜色，其中照度范围可以包括人眼对于照度的动态的感知范围并且VCG可以包括宽色域(WCG)。用于视频的VDR格式可以具有每像素32位，其中每像素32位可以包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。

在其它主要方面中，技术上涉及借助每像素使用32位的视频编码器对视频流进行编码的方法，其中每像素的32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。

这些和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。编码的视频流可以包括具有可视动态范围(VDR)的视频数据。VDR的动态范围可以具有5至6个数量级的照度。VDR的动态范围可以包括人眼对于照度的动态的感知范围。可以针对包括捕获、发布、消费或者宽色域(WCG)格式在内的视频格式配置VDR。可以通过CIE XYZ三色值、伽马编码、对数编码或者通过少于一个最小可觉差(JND)来表示VDR。该方法可以包括使用比例参数S和偏置参数B根据以cd/m²为单位的物理照度Y来计算定点对数照度L_D。在该方法中，定点对数照度L_D的计算可以包括计算并且 $Y=\left\{\begin{array}{cc}{2}^{\frac{L_D+\frac{1}{2}}{S}B},& \mathrm{for}{L}_D>0\\ 0,& \mathrm{for}{L}_D=0\end{array}\right..$ 该方可以包括使用偏置参数B来确定以cd/m²为单位的总照度范围。该方法可以包括使用比例参数S和位数N来确定动态范围DR。动态范围DR可以包括确定该方法可以包括通过定义对XYZ三色值的投影变换来对色通道计算(u′，v′)坐标。该方法可以涉及将伽马校正的R’G’B值变换成VDR。伽马校正的R’G’B值的变换过程可以包括：通过取消伽马校正来转换伽马校正的R’G’B值以生成RGB值；对RGB值进行矩阵变换以生成XYZ三色值；使用对数函数和第一量化将Y三色值转换成定点对数照度L_D；并且根据投影变换和第二量化将X和Z三色值转换成和色坐标。该方法可以包括基于人类视觉系统可以同时感知的照度和颜色范围来选择动态范围。编码的视频流可以包括具有可视动态范围(VDR)的视频数据，其中VDR视频的动态范围具有5至6个数量级的照度。

在其它方面中，技术上包括一种用于压缩可视动态范围(VDR)视频的方法。该方法包括在分层编码解码器中接收低动态范围(LDR)位流和VDR位流，其中分层编码解码器包括至少一个编码器、第一解码器和第二解码器。该方法包括在基础层中处理LDR位流，其中LDR位流的处理包括至少一个利用第一解码器的操作。该方法包括在增强层中处理VDR位流，其中VDR位流的处理包括至少一个利用第二解码器的操作，并且VDR位流包括被第一解码器忽略的信息。

这些和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。VDR视频可以是每像素32位，其中每像素的32位可以包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。VDR视频的动态范围可以是5至6个数量级的照度，其中VDR视频的动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中VDR视频的动态范围少于高动态范围(HDR)视频的动态范围。分层编码解码器可以包括符合H.264格式或者AVC格式的编码器类型。编码解码器可以是无漂移编码解码器。该方法可以涉及在VDR位流中插入来自原图像的由于根据原图像创建LDR位流而丢失的一个或者多个细节的数据。

该方法可以涉及向低动态范围数据应用至少一个去轮廓操作、反转色调映射去轮廓的低动态范围数据、用高动态范围数据或者可视动态范围数据产生残差并且处理残差。残差可以涉及高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之差，或者可视动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之差。

在其它方面中，技术上涉及一种在编码解码器中的编码和解码方法。该方法包括在编码解码器中的编码器中生成压缩的位流，其中压缩的位流的生成包括：在编码器中接收输入低动态范围(LDR)图像流；对输入LDR图像流进行编码和解码以产生第一内部LDR位流和解码的LDR图像流；并且在编码器内通过使用变换块将解码的LDR图像流变换到可视动态范围(VDR)空间。

这些和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。压缩的位流可以包括在压缩的位流的基础层内的低动态范围(LDR)信息和在压缩的位流的增强层内的可视动态范围(VDR)信息。VDR视频可以包括每像素32位，其中每像素的32位可以包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。VDR视频的动态范围可以包括5至6个数量级的照度。VDR视频的动态范围可以大于LDR视频的动态范围，并且VDR视频的动态范围可以小于高动态范围(HDR)视频。变换可以涉及生成定点对数照度L_D和色坐标在编码器中生成压缩的位流可以进一步涉及用去轮廓块降低变换的LDR中的量化不自然痕迹以产生第一去轮廓的LDR位流。在编码器内通过使用变换块将解码的LDR图像流变换到可视动态范围(VDR)空间可以包括：对第一去轮廓的LDR位流进行色调映射(TM)分析以生成色调映射参数；对第一去轮廓的LDR位流进行反转色调映射(ITM)；并且产生如下残差，该残差是反转色调映射的结果和输入可视动态范围(VDR)位流的函数。该方法还可以涉及：处理残差；对处理的残差进行编码；产生第一残差位流；在格式器块接收第一残差位流、第一内部LDR位流和色调映射参数；并且在编码器的输出产生压缩的位流。该方法可以涉及在色调映射编码块中对色调映射参数进行编码。该方法可以包括在编码解码器中的对压缩的位流进行解码的解码器中产生输出VDR位流。从解码器产生输出VDR位流可以包括：在解码器接收压缩的位流；将压缩的位流解析成第二LDR位流、色调映射位流和第二内部残差位流；对第二内部LDR位流进行解码；并且通过使用解码器内的变换块在解码器中将解码的第二内部LDR位流变换到可视动态范围(VDR)空间。从解码器产生输出VDR位流可以包括：用去轮廓块降低变换解码的另一LDR中的量化不自然痕迹以产生第二去轮廓的LDR位流；对第二去轮廓的LDR位流和色调映射位流进行反转色调映射分析；对另一残差位流进行解码和处理；并且在解码器中产生输出VDR位流，该输出VDR位流是解码和处理的另一残差位流以及反转色调映射分析结果的函数。反转色调映射分析可以涉及利用色调映射参数的计算。在编码解码器中进行的任何色调映射或者反转色调映射可以包括参数化的全局色调映射算符的函数、参数化的局部色调映射算符的函数、参数化的反转全局色调映射算符的函数或者参数化的反转局部色调映射算符的函数。参数化的局部色调映射算符或者参数化的反转局部色调映射算符中的任一个可以是涉及具有多个二次曲线的函数。残差可以具有使得产生不可见残差图像的大小。在编码器中生成压缩的位流还可以包括对残差进行下采样；并且压缩下采样的残差。编码解码器可以是无漂移编码解码器。视频的VDR可以包括具有5至6个数量级的视频照度范围的动态范围。

在另一方面中，技术上涉及一种视频处理方法，该方法包括用视频编码装置对具有第一动态范围的第一视频流进行解码以产生第一解码流。该方法包括：在预测第二视频流时向第一解码流应用反转色调映射算符，其中第二视频流具有高于第一动态范围的第二动态范围；并且根据第二视频流产生输出视频流。

这些和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。第一动态范围可以是低动态范围(LDR)视频，并且第二动态范围可以是可视动态范围(VDR)视频。反转色调映射算符可以包括全局色调映射算符。反转全局色调映射可以涉及从LDR照度到VDR照度的变换，该变换涉及用于图像视频数据的多个像素的共同变换。该方法可以包括针对反转全局色调映射计算参数矢量。参数矢量的计算可以包括计算用于与多项式函数拟合的最小平方估计或者误差度量估计。反转色调映射算符可以是单调的。反转色调映射算符可以包括反转局部色调映射算符，其中反转局部色调映射算符可以包括如下变换，该变换包括将LDR照度映射成VDR照度，并且该变换对于图像视频数据的多个像素可以是可变的。反转局部色调映射算符可以包括用于局部变化的参数。反转局部色调映射算符可以包括具有多个二次曲线的函数。反转色调映射算符可以包括与遮光或者加光操作对应或者相似的参数。VDR视频的动态范围可以是5-6个数量级的照度，并且LDR的动态范围可以是2至3个数量级的照度。VDR视频的动态范围小于高动态范围(HDR)视频的动态范围。高动态范围(HDR)视频的动态范围可以是10-14个数量级的照度。该方法可以包括计算残差，其中该残差可以是高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差，或者可视动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差。残差的大小可以是零，从而根据残差产生的图像是不可见图像。残差的大小可以近似为零，从而根据残差产生的图像是不可见图像或者基本上不可见图像。该方法可以包括在VDR视频的增强层中处置数据并且在LDR视频的基础层中处置数据。

在其它方面中，技术上涉及一种预测视频的动态范围的方法。该方法涉及通过向包括第二动态范围的图像应用反转全局色调映射算符来用视频处理装置预测视频的第一动态范围，或者通过向包括第二动态范围的图像应用反转全局色调映射算符来预测视频的第三动态范围。该方法涉及产生包括第一动态范围或者第三动态范围的输出视频。

这些和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。视频的第一动态范围可以是高动态范围(HDR)，视频的第二动态范围可以是低动态范围(LDR)，并且视频的第三动态范围可以是可视动态范围(VDR)。HDR视频的动态范围可以是10-14个数量级的照度，VDR视频的动态范围可以是5-6个数量级的照度，并且LDR视频的动态范围可以是2至3个数量级的照度。反转全局色调映射可以是从LDR照度到HDR照度的变换，该变换可以包括用于图像的多个像素的共同变换。该方法可以包括针对反转全局色调映射计算参数矢量，其中参数矢量的计算可以包括计算用于与多项式函数拟合的最小平方估计或者误差度量估计。反转色调映射算符可以包括反转局部色调映射算符，其中反转局部色调映射算符可以包括如下变换，该变换包括将LDR照度映射成HDR照度。该变换可以针对图像的多个像素可变。该方法可以涉及为每个像素确定参数。该方法可以涉及使用每个像素的参数来生成参数图像。反转局部色调映射算符可以包括用于局部变化的参数。反转局部色调映射算符可以包括反转的参数化局部色调映射算符，该算符包括具有多个二次曲线的至少一个函数。反转局部色调映射算符或者反转全局色调映射算符可以包括与遮光或者加光操作对应或者相似的参数。该方法可以包括产生残差，其中该残差可以是高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差。残差的大小可以是零，从而根据残差产生的图像是不可见图像。残差的大小可以近似为零，从而根据残差产生的图像是不可见图像或者基本上不可见图像。与反转局部色调映射算符或者反转全局色调映射算符对应的色调映射算符可以是单调的，并且反转局部色调映射算符或者反转全局色调映射算符可以被参数化。视频的第三动态范围可以是视频的可视动态范围(VDR)，其中VDR视频的动态范围可以是5-6个数量级的照度。

在其它方面中，技术上涉及一种用于在包括编码器和解码器的编码解码器中进行视频数据的残差处理的方法。利用编码器，该方法涉及对输入残差进行低通滤波、对滤波的残差进行下采样、对下采样的残差进行编码并且产生输出残差位流。利用解码器，该方法涉及对输出残差位流进行解码、对解码的残差位流进行上采样、在上采样的残差位流中重建频率范围并且产生输出残差。

这些和其它实施例可以可选地包括以下特征中的一个或者多个特征。视频数据可以包括VDR视频，其中VDR视频可以具有每像素32位，并且每像素32位可以包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。VDR视频的动态范围可以是5至6个数量级的照度，其中VDR视频的动态范围大于LDR视频的动态范围并且VDR视频的动态范围少于高动态范围(HDR)视频的动态范围。该方法可以涉及在视频位流的增强层内接收输入残差或者发送输出残差。编码解码器可以是无漂移编码解码器。残差可以是参数化的反转色调映射算符的产物。参数化的反转色调映射算符可以包括用于高照度的第一非线性区域、用于低照度的第二非线性区域和在第一与第二非线性区域之间的线性区域。

这里描述的任何方法和技术也可以实施于具有一个或者多个部件的系统中、装置或者设备中、机器中、计算机程序产品中、软件中、硬件中或者其任何组合中。例如，计算机程序产品可以编码于计算机可读介质上并且可以包括用于使数据处理装置(例如数据处理器)进行用于这里描述的任何方法的一个或者多个操作的指令。

可见残差图像较少的技术可以代表编码效率和压缩更佳的技术。为了说明如何能够实施这些技术，描述并说明若干示例实施例。

高动态范围(HDR)、低动态范围(LDR)和可视动态范围(VDR)

用于捕获、表示和呈现图像和视频的各种方法可以具有不同动态范围。例如，与影印的动态范围相比时，照相底片可能具有相对大的动态范围。类似地，电视和计算机监视器可能具有与照相底片相比相对较低的动态范围。高动态范围成像可以提供增强的图像质量和保真。

高动态范围(HDR)图像(例如“涉及场景”的图像)力求包含原场景中的所有动态范围。另一方面，低动态范围(LDR)图像(例如，“涉及输出”或者“涉及显示”的图像)具有明显更低动态范围并且可以例如由8位显示(例如LDR显示)来表现。

许多应用(尤其是用于发布和显示的压缩)对于在HDR与LDR之间的动态范围而言可能是最适合的。这样的应用可以使用可视动态范围(VDR)。VDR可以涵盖人类视觉系统可以同时感知的照度和颜色。VDR系统可以涉及在人类视觉感知的视觉限度上进行操作的成像系统，并且在一些情况下可以涵盖人类视觉系统可以同时感知的所有照度和颜色。VDR可以是用于发布和消费运动图像的理想动态范围目标。

图1A描绘了结合示例来区分高动态范围(HDR)103、低动态范围(LDR)101和可视动态范围(VDR)102的图。图1A中的图将包括整个可视照度范围(例如HDR)的范围100与同时可见的照度范围和8位伽马映射显示的范围(例如LDR)进行了对比。同时可见的动态范围可以是VDR的动态范围。VDR的动态范围可以小于HDR的动态范围但大于LDR的动态范围。在一些情况下，从适配性上说，VDR可以具有从HDR减去一定范围的范围。

在数量上，HDR的动态范围可以近似为10-14个数量级，VDR的动态范围可以近似为5至6个数量级，并且LDR的动态范围可以近似为2至3个数量级。人眼通常可以感知与VDR的范围相似的、高达约5个数量级(10⁵)的照度动态范围。HDR可以具有人眼一瞬间可感知的动态范围以外的动态范围。

针对捕获、发布和消费格式的动态范围要求可能在HDR与VDR之间有所不同。HDR成像可能涉及捕获和呈现具有完整动态范围和人眼可见色谱的图像。HDR可以主要是捕获格式。除了作为可能的捕获格式之外，VDR还可适用于发布和消费格式。例如，VDR格式可允许压缩以及经由广播(例如无线、线缆和卫星)、封装的介质(例如DVD、蓝光盘、存储介质)和/或因特网下载来广泛地发布高动态范围图像。VDR格式也可以允许高动态范围和宽色域图像平滑转换成在当前和将来的显示及其图像格式。

与VDR关联的压缩的一些实施例可以涉及兼容压缩。兼容压缩可以涉及创建如下压缩的数字流，该数字流看起来就像已有的用于现存设备的MPEG-2或者MPEG-4/AVC(H.264)(例如看起来像已有的MPEG-型格式)，而且还携带用来在具有相应处理能力的设备上产生高动态范围和宽色域图像的信息。压缩可以涉及人类视觉系统可感知的任何范围并且在一些实施例中可以是为了实现这样的结果所要求的对动态范围和可能的颜色的最终转换。

图1B描绘了用于运动画面例子的制作和发布阶段105的图。在用于HDR图像数据的制作阶段106中，原场景110可以由HDR数字相机120捕获或者由胶片相机捕获、然后被数字扫描130。实时事件的实况捕获可以在后期制作过程中与计算机生成的图像(CGI)140组合。实况捕获和后期制作过程均可以在HDR域中发生。在完成后期制作之后，可以将输出完全表示为VDR图像流160，根据该VDR图像流可以导出LDR流图像流165。在发布阶段108中，VDR图像流160或者LDR图像流165可以发布到数字影院170、数字介质(比如光盘180)或者被广播190(例如空中和因特网递送广播)。

无需进一步处理(例如色调映射)，在VDR以外的任何动态范围可以不可见。VDR可以包括人类虹膜响应的动态范围。VDR可以提供用于显示的合理动态范围目标。

VDR可以包括整个可见色域。VDR可以视为宽色域(WCG)格式。在一些实施例中，WCG格式可以视为大于数字电视颜色标准(可以基本上符合国际电信联盟的推荐709(ITU Rec.709))的色域。在VDR的一个例子中，VDR可以很高效地表示成每像素32位在照度和色度上的几乎1/4JND(最小可觉差)。VDR可以使用每像素32位以容纳12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。用于照度的位数可以大于用于每个色通道的位数，因为人眼可以对感知照度比颜色更灵敏。每像素32位可以在计算机中用来处理和发送信息(32位机器、64位机器)。在效率方面，用于VDR的每像素位数可以少于在其中可以使用每像素36位的数字相机中使用的位数。

在一些实施例中，可以用CIE XYZ三色值(例如在色空间(XYZ)中的如下值，这些值可以代表与测试颜色匹配的基本激励源在三分量附加颜色模型中的比例)表示VDR数据，这些三色值在量化成数字值之前变换到相当感知均匀的域中。这一变换过程可以始于伽马校正的R’G’B’数据，其中可以通过反转转/取消R’G’B’数据来首先将R’G’B’数据变换到线性光域RGB。可以通过矩阵变换将所得RGB值变换成XYZ三色值。向XYZ值应用的变换可以是对用于LogLuv编码格式的变换的参数化概括。XYZ值可以变换成颜色坐标为(u′，v′)的log(Y)照度表示。对数照度数据可以对于高适配水平而言感知均匀，而伽马编码的照度可以对于低适配水平而言几乎感知均匀。因而，伽马编码可以对于暗的观看环境(比如在影院中)而言更高效。然而对于在多数应用中的照度范围，对数编码可以能够提供比伽马编码更好的结果。虽然对数编码可能没有比在低光度水平的伽马编码更高效，但是这可以由如下对数编码能力所补偿：该能力用于允许增加或者减少总图像亮度而未引入如果使用伽马编码的图像则将出现的条带(例如在平滑梯度中的可辨认阶跃)。在一些实施例中，用于允许增加或者减少总图像亮度的对数编码能力可能对于在不同观看环境中的显示管理而言是重要的。

对于VDR，如在等式1和2中表达的那样，可以使用比例参数S和偏置B根据以cd/m²为单位的物理照度Y来计算定点对数照度L_D。

$Y=\left\{\begin{array}{cc}{2}^{\frac{L_D+\frac{1}{2}}{S}B},& \mathrm{for}{L}_D>0\\ 0,& \mathrm{for}{L}_D=0\end{array}\right.---\left(2\right)$

在等式2中，将零数字值与零照度结果关联可以类似于LogLuv编码。如在等式3中表达的那样，比例参数S可以确定相对照度分辨率。

在一个实施例中，如果S＝256(在LogLuv中使用的比例因子)，则分辨率可以是与常用1％JND的1/4接近的0.27％。用于对数照度的位数N以及比例参数S一起可以确定动态范围DR：

如在表1中的例示动态范围中那样，当S＝256时，所得动态范围然后可以是用于对数照度的位数N的函数。

表1

比例因子S可以允许调节这一格式以满足不同要求。例如可能有针对动态范围10⁶的要求。通过将S从256减少至205，用于N＝12的动态范围可以变成1.03x10⁶而分辨率为0.33％或者约为1/3JND。

偏置参数B可以用来确定以cd/m²为单位的总照度范围。例如，如果N＝12、S＝256并且B＝6，则最小照度Y_min和最大照度Y_max将分别为0.0157和1022.6。

$L_D=1\⇒Y_{\min }=0.0157$

$L_D=2^N-1\⇒Y_{\max }=1022.6$

由于1.5/S可以是小值，所以针对最小照度Y_min的近似可以是Y_min≡2^-8。

VDR的颜色部分可以使用通过对XYZ三色值的投影变换(例如在投影几何学中使用的变换)来定义的(u′，v′)坐标：

$u^{\′}=\frac{4X}{X+15Y+3Z}$ $v^{\′}=\frac{9Y}{X+15Y+3Z},---\left(5\right)$

其中反转变换可以表达为：

$X=\frac{9u^{\′}}{4v^{\′}}Y$ $Z=\frac{12-3u^{\′}-20v^{\′}}{4v^{\′}}Y.---\left(6\right)$

使用M位(其中M≥8)的颜色定点表示可以表达为：

$u^{\′}=\frac{u_D^{\′}+\frac{1}{2}}{2^{M-8}\left(410\right)}$ $v^{\′}=\frac{v_D^{\′}+\frac{1}{2}}{2^{M-8}\left(410\right)}---\left(7\right)$

在等式7中的因子410可以用来将(u′，v′)的范围(可以近似为[0，0.62])映射成[0，255]并且可以充分利用8位的整数范围。在用于每个分量的8位，颜色分辨率在一个JND之下。

图2描绘了从伽马校正的R’G’B’值205到VDR格式的变换200的例子的图。在描绘的例子中，变换200用来将伽马校正的R’G’B’值205转换成XYZ三色值225，然后转换成按照VDR格式的值。通过取消/反转转伽马校正来首先将伽马校正的R’G’B’值205转换成线性光以生成RGB值215(210)。对RGB值215进行矩阵变换以生成XYZ三色值225(220)。使用对数函数和量化将Y三色值转换成定点对数照度L_D 235(230)。使用投影变换和量化将XYZ三色值的颜色转换成和坐标(240)。

在一个例子中，当在每像素恰好32位对于L_D而言N＝12并且对于坐标而言M＝10时，可以按照JND的约四分之一至三分之一覆盖VDR的整个范围。可以用两个附加的对数照度位实现HDR格式。

VDR表示的功效可以是比XYZ或者YCrCb色空间更完全地分离照度和颜色的结果。Cr(例如蓝色减亮度(B-Y))和Cb(例如红色减亮度(R-Y))以及X和Z三色值可以与照度相关并且可以仅需与用于表示为HDR一样多的位。

即使有时在例子中仅提及一个系统HDR或者VDR，下文的一个或者多个实施例可以适用于HDR和/或VDR系统。例如术语“VDR/HDR”可以表明高动态范围内容可以是VDR或者HDR。在一些实施例中，HDR视频或者VDR视频的编码可以运用根据LDR视频导出的信息。例如可以根据低动态范围图像预测高动态范围图像。在一些情况下，残差(例如预测的高动态范围图像与低动态范围图像之间的差)可以被大量减少并且产生增强的编码效率。

色调映射：减少HDR和VDR的动态范围

“色调映射”可能需要将一个色集映射成另一色集并且可以用来减少HDR或者VDR图像的动态范围。在一些情况下，色调映射可以减少照度的动态范围，但是让每个像素的色度不变。在那些情形中，色调映射可以修改L_D，而让不变。

有至少两个类型的色调映射算符：全局色调映射算符和局部色调映射算符。全局色调映射可以指代如下变换，该变换涉及针对所有像素的相同的变换。全局色调映射可以涉及从HDR或者VDR照度到LDR照度的变换。局部色调映射可以具有如下变换，该变换涉及可以针对不同像素而变化的变换。局部色调映射也可以具有从HDR或者VDR照度到LDR照度的变换。全局色调映射、局部色调映射或者二者的组合可以用来将HDR或者VDR照度映射成VDR照度。

例如在全局色调映射的一个实施例中，具有具体照度如L1的所有HDR(或者VDR)型像素可以映射成相同LDR照度如L2。作为另一例子，在局部色调映射的一个实施例中，用于这些HDR(或者VDR)型像素的照度可以是照度L1，但是映射的LDR照度并非都相同(例如映射的LDR照度可以并非都是照度L2)。

全局色调映射算符可以比局部色调映射算符更简单。例如在全局色调映射中，可以针对所有像素的将HDR或者VDR照度映射成LDR照度的单个函数，其中TM[]为一一对应的函数。全局色调映射算符可以具有“S”-形状。

log(Y_LDR)＝TM[log(Y_VDR/HDR)]，(8)

图3描绘了全局色调映射300的例子的图。针对log(Y_HDR)310相对log(Y_LDR)305绘制全局色调映射算符曲线320。全局色调映射算符曲线320具有总体“S”形状。色调映射算符曲线可以与等同形状315(例如直线、斜线；为线性)比较。色调映射算符曲线320也具有三个区域：用于恰在LDR动态范围内的、照度为线性或者近线性区域335以及分别用于在很高和很低照度的非线性变换的区域325、345。在图3中描绘的色调映射一种示例。并且可能过度简化了一些实际(例如现实)色调映射算符，至少因为一些实际色调映射算符可能略微不同于在中间范围的照度值附近的严格线性变换。

在区域325中，高照度值从等同斜率315减少，而在区域345中，低照度值可以从等同斜率315增加。色调映射算符320偏离等同斜率315可以有助于减少总动态范围。因而，在区域325、345这些非线性照度区域中的压缩可以去除亮和/或暗区域中的细节。例如当根据色调映射导出的LDR图像量化成8位时，在照度的端值处这种压缩会去除很亮和很暗区域中的细节。

图4描绘了图像400的例子以图示在HDR到LDR的色调映射中丢失高照度和低照度的细节。每行具有色调映射的LDR图像410、该HDR图像的经比例处理的版本420、被比例处理成大致与经比例处理的LDR图像420匹配的HDR图像430和用于从LDR图像410到经比例处理的LDR图像420的比例因子。第一行450用来图示丢失高照度细节，并且第二行460用来说明丢失低照度细节。在第一行450中，LDR图像452示出了图像的相对亮的部分。当按照因子1/10来对图像452进行比例处理以产生图像454时，亮的天空具有更少细节。然而，如456所示，当将HDR版本430比例处理成大致与经比例处理的LDR版本420匹配时，可以看到云的细节。因此，第一行450图示了在图像的亮区域中的细节可能因色调映射而丢失。

相反，第二行460示出了丢失低照度细节。LDR图像462示出了船只和岸上人群的图像的相对暗的区域。当按照因子14比例处理LDR图像462时，获得图像464并示出人群的稍多一些的可见细节。然而当将相应HDR版本比例处理成大致与经比例处理的LDR版本464匹配时，所得图像466揭示出人群中的多得多的细节。因此，色调映射会去除在图像的高和低照度区域中的细节。

使用色调映射可能并非意味着简单地添加更多的照度或者RGB的位。例如，添加更多位可以揭示在图像的较暗区域中的细节，但不会揭示图像的更亮部分中的细节。例如参照图3，添加更多位可以等效于如下色调映射函数，该色调映射函数是等同函数加上固定比例因子。例如从8位到12位可以是等同函数加上比例因子16。但是简单地添加更多位不会在高照度325或者在低照度345产生压缩，这是色调映射的特征。

连同全局色调映射算符(其中从高动态范围到低动态范围的映射对于所有像素都相同)，还可以有多个局部色调映射算符，其中这一映射可以随着像素变化。如图5中所示，局部色调映射算符可以视为系列色调映射曲线。

图5描绘了色调映射算符的参数化系列的例子。针对参数μ，绘制log(Y_HDR)310相对于log(Y_HDR)305的系列色调映射算符曲线565、575、580、585。色调映射算符曲线575、580、585在μ≠0时(例如在参数μ不针对色调映射算符产生的等同斜率时)具有“S”形状。在图5中，色调映射算符曲线575、580、585在μ＝0.5、μ＝1.1、μ＝1.5时具有“S”形状。这一系列的色调映射算符曲线中的每个成员(即μ的单个值)可以对应于全局色调映射算符。

图5还图示了来自拍摄实践的“遮光”520和“加光”510的类似概念。在拍摄中，“遮光”和“加光”可以用来操控影印的一个或者多个区域的曝光，其中遮光减少要被变得更暗的区域的曝光并且加光增加要被变得更亮的区域的曝光。

在一些实施例中，非全局的色调映射算符可以在如下意义上视为局部算符：色调映射无论用来代表映射细节的数学运算类型如何都能够以相同方式随着像素变化。一般而言，可以在所要求的动态范围降低的量较大时(例如动态范围从10¹²减少至10^2.5)时，使用更复杂的色调映射算符(例如局部色调映射算符)。如果动态范围小(例如VDR从106降至10^2.5)，则色调映射算符可以是全局算符。如果全局色调映射算符不令人满意，则对常规拍摄实践中的遮光和加光和后期制作进行模拟的相对简单的色调映射算符可以满足要求。这种简单色调映射算符的一个例子可以包括Reinhard色调映射算符。

因此，LDR图像可以视为色调映射的HDR或者VDR图像。在这一情况下，HDR或者VDR图像可以保留在可用于LDR视频信号的动态范围以上和以下的细节。因而，一种提供VDR/HDR数据兼容压缩(例如生成与LDR编码器和/或解码器兼容的压缩的位流)的方式可以涉及对在创建LDR数据时丢失的细节的重新插入进行编码和解码。因而，一种提供VDR/HDR数据压缩的方式可以涉及对可以用来通过LDR数据的反转色调映射来生成VDR/HDR数据的信息进行编码，并且与编码的LDR数据一起包括该编码的信息。

在一些实施例中，可以至少主要根据反转全局色调映射来生成VDR/HDR。在可以根据反转全局色调映射来生成VDR/HDR这样的实施例中可以进行色调映射分析。在一些实施例中，可以向解码的和变换的LDR应用反转全局色调映射以提供用于VDR/HDR的预测器。在用于VDR/HDR的一些实施例中可以确定、处理和解码残差(例如校正信号)。用于VDR/HDR的信息可以包括用于增强层的信息。

在一些实施例中，LDR图像可以是向VDR/HDR应用的色调映射算符的部分。在这些实施例中的一些实施例中，当试图从LDR变成VDR/HDR时，动态范围的大量改变可能要求应当使用局部色调映射。在一些实施例中，全局色调映射可以涉及整个图像(例如“S”曲线)，并且局部色调映射可以涉及局部变化，其中局部变化可以被参数化。也可以在这些实施例中考虑量和编码纠错。

用于预测的反转色调映射

由于可以通过色调映射HDR和/或VDR来获得LDR，所以向LDR图像应用反转色调映射算符可以产生对目标HDR和/或VDR图像的近似。在一个例子中，如果LDR照度在图像像素的函数表达为：

$\log \left(Y_{\mathrm{LDR}}\left(\stackrel{\‾}{x}\right)\right)=\mathrm{TM}\left[\log \left(Y_{\mathrm{VDR}}\left(\stackrel{\‾}{x}\right)\right)\right],---\left(9\right)$

其中和是用于LDR和VDR的照度图像，并且TM[ ]是广义色调映射算符，则：

$\log \left(Y_{\mathrm{VDR}}\left(\stackrel{\‾}{x}\right)\right)\≡{\mathrm{TM}}^{-1}\left[\log \left(Y_{\mathrm{LDR}}\left(\stackrel{\‾}{x}\right)\right)\right],---\left(10\right)$

其中TM^-1[]是广义的反转色调映射算符。

由于在LDR图像中的量化更粗略并且有可能未确切已知反转色调映射，所以可以包括称为“残差”的校正。如在等式11中表达的那样，可以将残差与TM^-1[ ]相加以增加所得HDR和/或VDR图像的准确性。

$\log \left(Y_{\mathrm{VDR}}\left(\stackrel{\‾}{x}\right)\right)={\mathrm{TM}}^{-1}\left[\log \left(Y_{\mathrm{LDR}}\left(\stackrel{\‾}{x}\right)\right)\right]+R\left(\stackrel{\‾}{x}\right)---\left(11\right)$

一些实施例涉及用于提高这一反转色调映射操作的准确性的方法。通过提高反转色调映射的准确性，可以减少残差的大小。

在一些实施例中，如果原色调映射算符为全局和已知的，则可以使用它的反转色调映射算符并且直接应用于LDR照度图像。如果全局色调映射算符未知，则可以通过对描述反转色调映射的多个变量或者未知参数进行平衡以可以确定这些变量或者未知参数的准确性用统计估计技术求解对这一算符的估计。

编码解码器例子

图6描绘了兼容编码解码器600的例子。编码解码器600包括VDR/HDR编码器620、LDR解码器630和VDR/HDR解码器640。VDR/HDR编码器620可以接收VDR/HDR图像流605和对应LDR图像流610并且根据VDR/HDR图像流605和对应LDR图像流610形成兼容位流615。位流615可以具有两个分量。一个分量可以由LDR解码器630解译和解码以产生与输入LDR图像流610对应的输出LDR图像流645。第二分量可以包括如下信息，该信息允许根据兼容位流615生成VDR(或者HDR)图像流。以标准LDR解码器630可以忽略VDR/HDR信息这样的方式封装第二分量。这样的编码架构可以称为“分层”编码解码器。在这一情况下，来自第一分量的编码的LDR可以形成基础层，并且用于第二分量的编码的VDR/HDR附加信息可以在增强层中。可以用VDR/HDR解码器640对来自第一和第二分量的信息进行解码以产生与输入VDR/HDR 605对应的输出VDR(或者HDR)图像流650。兼容编码解码器可以指代能产生与现有标准LDR解码器兼容的压缩比特流的编码解码器。一些类型的兼容编码解码器可以包括用于静止图像的JPEG HDR型兼容编码解码器和用于图像序列如视频或者数字影院的MPEG HDR型兼容编码解码器。在JPEG HDR和MPEG HDR型编码解码器中，LDR和残差相关。可以通过在视觉上比较LDR与两个残差来查看这一效果，其中可以以可变的程度查看残差中的原图像。当LDR和残差相关时，可以对相同信息进行两次编码：一次编码在LDR增强层中而另一次编码在HDR(或者VDR)增强层中(达到的可变程度)。对相同信息进行两次编码可以实现对JPEG HDR和MPEG HDR这两者的编码。

在VDR、HDR和WCG视频中的编码效率增强

如这里描述和示出的那样，实施例可以增强用于兼容地对更高动态范围视频(比如VDR或者HDR视频)进行编码以及对更低动态范围视频(比如LDR压缩位流)进行编码的编码效率。可以通过修改如下反转色调映射来增强针对HDR或者VDR图像的预测，该反转色调映射用来根据HDR或者VDR图像的对应LDR图像来预测HDR或者VDR图像。

一些实施例可以使用如下HDR或者VDR表示，该表示将对数照度表示运用于HDR或者VDR图像。对数照度技术可以允许低复杂性而未减少编码效率。

一些实施例可以提供用于在反转色调映射之前向LDR应用去轮廓操作以减少LDR中的量化不自然痕迹的技术。

一些实施例可以使用一种用于全局反转色调映射操作的通用参数化公式以根据LDR预测HDR或者VDR。这些实施例可以允许加强色调映射的目标性质(比如单调性)而使色调映射的估计中的统计误差最小化。例如通过施加具有多个参数(例如少于255个参数)的用于色调映射的参数化形式，可以使那些参数的统计可靠性更稳定并且可以获得少量(或者无)残差。

一些实施例可以使用如下参数化的局部反转色调映射，该参数化的局部反转色调映射可以包括对参数图像的压缩。

一些实施例可以将无漂移编码解码器用于LDR和残差。

一些实施例可以在压缩残差之前对残差进行下采样。

一些实施例可以具有如下兼容编码器，该编码器可以包括用于对准LDR和HDR的颜色和照度的操作、以及色调映射分析和残差计算以及残差压缩的操作。

编码解码器框架

图7描绘了可以例如用来实施编码解码器600的编码解码器700的例子的框图。编码解码器700具有用于编码器744的上部和用于解码器748的下部。在一些情况下，编码器744和解码器748共享多个共同功能，并且解码器可以在若干特征上是编码器的镜像。下文描述编码过程、然后描述解码过程。

编码解码器700的概述

在编码器744中，在编码器和解码器块708中对输入LDR图像流704进行编码和解码，在变换块712中将所得LDR_D 710(解码的LDR图像流)传送到VDR/HDR空间。在该变换中，生成LDR_D的照度L_D和坐标表示并且将其标记为LDR_T 714。“去轮廓”块718可以用来降低LDR_T720中的一些量化不自然痕迹以产生向色调映射(TM)分析块722和反转色调映射(ITM)块728发送的LDR^*720(例如更干净的LDR图像流)。色调映射分析块722对LDR^*和输入VDR/HDR图像流702进行分析以确定用于反转色调映射LDR^*的色调映射参数724。将TM参数724发送到IMT块728，该ITM块对LDR^*使用TM参数724以产生预测的图像部分726(例如宏块或者帧)作为输出。输入VDR/HDR图像流702和ITM块728的输出进入减法器块730以生成残差732。从对残差732进行处理和编码的残差处理和编码块734生成残差位流742。在TM编码块736中通过对色调映射TM参数724进行编码来生成色调映射位流740。格式器块745接收来自编码器和解码器块708的编码的LDR位流738、来自TM编码块736的TM位流740以及来自残差处理和编码块734的残差位流742。格式器块745将这些各种位流格式化成压缩的位流750。

在解码器中，解析器块752从格式器块745接收兼容位流750。解析器块752向解码器中的LDR解码器块782发送LDR位流754、向TM解码块756发送TM位流780并且向残差解码和处理块798发送残差位流758。LDR解码器块782产生LDR_D 784(解码的LDR图像流)，该图像流在变换块788中变换到VDR/HDR色空间。在这一变换中，生成LDR_D的照度L_D和坐标表示并且将其标记为LDR_T 790。“去轮廓”块791降低LDR_T 790中的一些量化不自然痕迹以产生向反转色调映射(ITM)块793发送的LDR^*792。TM解码块756向反转色调映射(ITM)块793输出TM参数724。向求和器块794发送ITM块793以及残差解码和处理块798的输出，并且从求和器块794生成VDR/HDR输出795。下文描述编码解码器700的若干特征。

编码解码器700的操作例子

下文描述编码器744的块的一些特征。解码器748的块的一些特征可以是编码器744中的相似块的镜像以对编码的位流进行恰当解码。

编码过程可以始于对输入LDR位流704进行编码以产生编码的LDR位流、然后立即对该流进行解码以产生LDR_D 710。在一些实施例中，可以在编码时执行“确切匹配”。“确切匹配”可以意味着整个解码器744中的LDR解码器子单元(例如编码器和解码器块708)以及整个解码器748中的LDR解码器子单元(例如LDR解码器块782)完全相同。在无确切匹配时，编码器中的解码的图像流LDR_D 710和用于解码器中的LDR_D 784的模拟流可以不相同。无确切匹配可能在最终图像结果中引起可见误差。具有确切匹配的编码解码器可以称为“无漂移编码解码器”。然而其它实施例可以使用无确切匹配要求的编码解码器、比如在MPEG-2和MEPG-4的第2部分中。例如MPEG-4的第10部分(例如H.264/AVC)可以执行确切匹配，可以用于编码器和解码器块708和/或LDR解码器块782并且可以将解码器指定成位准确度。在一些实施例中，H.264/AVC编码解码器可以用于如下系统，这些系统产生基础层(例如具有LDR信息)和增强层(例如具有用于代表VDR/HDR的附加信息)。

在变换块712的实施例中，LDR_D 710图像流可以转换成VDR/HDR的色空间。在一些实施例中，如参照图2描述的那样，可以使用L_D和色空间来表示VDR/HDR图像。对于LDR图像是伽马编码的R’G’B这样的情况，可以使用图2的变换例子作为图7内的变换块712的部分。在变换块712的一个实施例中，可以取消伽马校正以产生线性RGB值。可以通过已知矩阵来变换这些RGB值以产生CIE XYZ三色值。CIE XYZ三色值可以变换到LD和色空间。LDR_D的L_D和表示可以表示为LDR_T 714。

在一些实施例中，去轮廓块718可以被设计成降低可能存在于LDR_T714中的一些量化不自然痕迹。与用于VDR的对L_D的12位量化或者用于HDR的14位量化比较，这些量化不自然痕迹可以归因于LDR_T 714的8位量化。可以例如使用双边滤波来执行这一降低功能。在一些实施例中，去轮廓块718是可选的，因为残差也可以校正量化误差。可以在使用去轮廓块的一些编码解码器中增强编码效率。向色调映射分析块发送去轮廓块720的输出或者在无去轮廓块时向色调映射分析块发送输出LDR_T 714，该色调映射分析块使用该输入和VDR/HDR数据720以对在LDR与VDR/HDR数据702之间的反转色调映射进行建模。

色调映射

用于这一分析的至少可以有两类模型：一类用于全局色调映射而另一类用于局部色调映射。在一些实施例中，编码器可以首先进行全局色调映射分析、然后如果必要则进行局部色调映射分析。在一些实施例中，可以使用任一类色调映射，并且TM位流740可以包括用于标识使用两个类型中的哪个类型的信号。

对于全局色调映射分析，首先可以选择用于LDR与VDR/HDR之间映射的函数形式。这一函数形式可以包括任意数量的参数。

图8描绘了用于全局色调映射800的架构的例子。图8包括用于全局反转色调映射分析的通常形式。参数估计块820接收LDR^*输入810、VDR/HDR输入805和用于产生参数矢量825的函数形式815，该参数矢量代表用于这些输入的具体反转色调映射函数的参数。在一个例子中，如在等式12中表达的那样，使用多项式作为函数形式。

$L_D^{\mathrm{VDR}/\mathrm{HDR}}={\mathrm{TM}}^{-1}\left[L_D^{\mathrm{LDR}}\right]=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{P}_n{\left(L_D^{\mathrm{LDR}}\right)}^n---\left(12\right)$

$\stackrel{\‾}{P}=\{P_0,P_1,...,P_{n-1}\}$

参数矢量包括用于给定的输入集的这一多项式形式的具体系数。表示用于VDR/HDR的L_D，并且表示用于LDR的L_D。在一些实施例中，通过将LDR和VDR/HDR的L_D值用于图像中的所有像素，最小平方或者其它误差度量估计可以用来确定用于给定的输入集的多项式形式的系数(例如可以计算最佳拟合多项式的参数估计820)。

用于色调映射及其反转色调映射的参数化形式可以提供至少在噪声减少和单调性方面胜于重建函数的增强。在多数应用中，如果色调映射函数是单调的，则它们可能有用，因为如果增加(或者减少)则应当也增加(或者减少)。色调映射函数也应当平滑以便用于多数应用中。否则，色调映射可能在残差中产生有害失真。

图9描绘了局部色调映射架构的例子。图9包括用于为每个像素确定至少一个参数的块920。块920接收LDR^*输入910、VDR/HDR输入905和函数形式915以产生参数图像其中可以表示图像中的像素位置。在一些实施例中，在局部色调映射的情况下的分析可以类似于全局色调映射。例如可以由一些预定函数形式915并且可以计算这一函数形式的一个或者多个参数。局部色调映射与全局色调映射的一个不同之处在于在局部色调映射中函数形式可以表示例如仅通过单个参数来参数化的色调映射曲线系列。如在等式13中表达的那样，例如参数化系列(如同图5中所示系列)可以由可以作为用于局部色调映射的函数形式来使用的二次曲线系列表示。

$L_D^{\mathrm{HDR}/\mathrm{VDR}}=\left\{\begin{array}{cc}-\mathrm{T\&mu;}+(1-2\mathrm{\&mu;})L_D^{\mathrm{LDR}}-\frac{\mathrm{\&mu;}}{T}{\left(L_D^{\mathrm{LDR}}\right)}^2,& L_D^{\mathrm{LDR}}<-T\\ L_D^{\mathrm{LDR}},& -T\&le;L_D^{\mathrm{LDR}}\&le;T\\ \mathrm{T\&mu;}+(1-2\mathrm{\&mu;})L_D^{\mathrm{LDR}}+\frac{\mathrm{\&mu;}}{T}{\left(L_D^{\mathrm{LDR}}\right)}^2,& L_D^{\mathrm{LDR}}>T\end{array}\right..---\left(13\right)$

对于每个像素，块920可以确定μ的适当值并且产生参数图像该参数图像表示用于像素位置的μ值。

图10描绘二次参数化反转色调映射1000的例子。二次参数化反转色调映射1000的例子可以用于函数形式。针对相对于绘制系列二次曲线1015-1040。当μ＝0时，映射恰为等同，并且随着μ增加，映射变成越来越为S形。因此，μ可以表示在具体像素的遮光或者加光程度。

在一些实施例中，如在等式14中表达的那样，任何通用函数F[ ]和G[ ]可以用来实现整个反转色调映射的更佳表示。

$L_D^{\mathrm{VDR}/\mathrm{HDR}}=\left\{\begin{array}{cc}-T-F[-L_D^{\mathrm{LDR}}-T],& L_D^{\mathrm{LDR}}<-T\\ L_D^{\mathrm{LDR}},& -T\&le;L_D^{\mathrm{LDR}}\&le;T\\ T+G[L_D^{\mathrm{LDR}}-T],& L_D^{\mathrm{LDR}}>T\end{array}\right.---\left(14\right)$

也可以以与针对全局色调映射在整个图像内进行的色调映射相似的方式，在若干小空间区域内分析色调映射，从而根据LDR和VDR/HDR图像来估计函数F[ ]和G[ ]。

如上文描述的那样，块920可以将μ求解为像素位置的函数以产生参数图像参数图像根据选择的函数形式可以是平滑和高度可压缩的。

在一些实施例中，参数图像可以是在矩形块集合内的分段常数。这可以是很高效的模型，因为局部色调映射的效果经常限于图像的相对小的部分。用于压缩参数图像的各种方法可以用来压缩运动场景。

在一些实施例中，在已经确定色调映射参数之后进行反转色调映射(例如图7中的ITM块728)。反转色调映射的一些实施例可以向LDR^*应用全局或者参数化的局部反转色调映射以产生针对VDR/HDR图像的预测。可以将输入VDR/HDR减去该预测(例如图7中的减法器块730)以产生残差732和准确预测。

在一些实施例中，可以避免来自重建函数的不准确。另外，在一些实施例中，残差可能很小(例如除了在照度很高或者很低的区域(其中色调映射效果可以最大)中之外通常为零)。由于残差可以是零或者接近零，所以在增强层中可能无大量信息，因此总量对于这些实施例而言可以是低的。

对于色通道，可以减去用于LDR和VDR的以产生残差。当VDR/HDR颜色在LDR域以外时，这一残差可以非零。由于在自然界中发现的多数颜色在LDR域内或者接近LDR域，所以残差对于大多数像素而言可以是零。在一些情况下，尽管对数照度信道可能要求反转色调映射产生针对HDR或者VDR对数照度的良好估计，但色通道可以不具有这样的要求。

图11描绘了残差处理的例子。残差处理可以例如用来实现残差处理块734和798。针对如下编码解码器示出了残差过程，该编码解码器具有编码器1130和解码器1135，该编码器1130具有输入残差1103，该输入残差经受若干处理1105、1110、1115以输出残差位流1120，该解码器1135具有输入残差位流1120，该输入残差位流经受若干次处理1140、1145、1150以产生解码的残差1104。在编码器1130中，输入残差1103被低通滤波1105、下采样1110(例如，分成在水平和竖直方向上的两部分)并且编码1115以产生残差位流1120。在解码器1135中，残差位流1120可以被解码1140、上采样1145，并且在产生解码的残差1104时重建1150被低通滤波1105去除的高频。在一些实施例中，对于编码器和解码器，残差位流可以是相同的残差位流1120；然而解码的残差1104可以不与待编码的原输入残差1103相同，因为这一编码可能有损耗。对应的，在图7中的编码器744中的残差位流742可以是用于解码器748的相同残差位流758，并且在解码器748中的残差可以不与编码器744中的残差732相同。

如果需要，则用于在残差中重建高频信息的方法(比如在JPEG HDR中使用的方法)可以运用于如图11中所示的解码器中。在一些实施例中，利用与用于LDR 708的相同的编码器对下采样的残差进行编码1115。编码器可以是H.264/AVC(高级视频编码解码器)型编码器(例如MPEG-4的第10部分、MPEG-4AVC)或者等效的编码器。用于这些实施例的一些编码器可以称为用于“AVC VDR”的编码器。

再次参照图7，该处理的输出可以涉及三个位流：一个位流用于LDR编码738；一个位流用于色调映射变换740，并且一个位流用于压缩的残差742。如图7中所示，可以用如下方式格式化这些位流，该方式为用来产生压缩的位流750的LDR编码方法所特有。H.264/AVC和实质上其它编码解码器也可以提供用于发送这样的额外信息(可以成为“元数据”)的机制。

如图7和图11中描绘的那样，当向解码器呈现相同位流750时，解码器可以是编码处理的镜像而无需色调映射分析，因为色调映射分析已经由编码器进行。

例子图像

可以用如下例子说明公开的技术的一些可视效果，该例子为使用提出的技术(例如图4-11和有关描述)来获得的残差图像。在该例中，在图12A中示出了色调映射图像，并且使用提出的技术来获得残差图像(图12B)。可视残差图像更少的技术可以代表编码效率和压缩更佳的技术。

图12A描绘了色调映射的HDR图像1205的例子。图像1205示出了来自日落1207的HDR图像序列的帧。除了落山太阳的日落1207和从水面的镜面反射1208之外，图像的动态范围可以在LDR照度范围内。图像1205具有动态范围10^6.5，并且针对这一图像1205对日落1207和镜面反射1208色调映射。

图12B描绘了残差图像1220的例子。可以根据编码解码器如编码解码器700产生残差图像1220。例如，可以用公开的技术(例如图4-11和有关描述)产生残差图像1220。这一例子将全局色调映射与四阶多项式形式一起用于反转色调映射函数。在这一残差图像1220中，落山太阳有些可见，镜面反射有些可见、但是暗得多，并且图像的其余部分不可见或者很模糊、尤其是在用来对LDR进行编码的量化阈值以下。使用公开的技术可以减少与图12B的残差图像1220一起编码的信息量。因而在位流中的对于图12B的残差图像1220的数据而言需要的总量可以较低。

例子系统

图13描绘了可以运用这里描述的任何技术(或者任何技术组合)的系统的例子。这些技术可以使用于一个或者多个计算机1305A、1305B上。这里的一种或者多种方法(例如算法和/或处理)可以与计算机和/或视频显示器1320、发送、处理装置和回放系统一起实施、联系、运用于计算机和/或视频显示器1320、发送、处理装置和回放系统上和/或让数据用计算机和/或视频显示器1320、发送、处理装置和回放系统来发送。这里描述的计算机可以是任一种计算机(通用或者一些专用计算机(比如工作站))。计算机1305B可以例如是运行Windows XP^TM、Visa^TM或者Linux^TM的基于因特尔或者AMD的计算机或者可以是Macintosh计算机。一个实施例可以涉及例如手持计算机、比如PDA 1315、蜂窝电话1310或者膝上型计算机1305A。计算机也可以指代用于图像记录或者接收1325、1330、1335、处理、存储1340和数据发布(具体为视频数据)的机器或者机器部分。

这里描述的实施例的任何组合可以是视频系统的部分及其部件。实施例的任何组合可以是视频编码器(如在该例中那样的图7的视频编码器和/或视频解码器)的部分。可以用硬件和/或软件实施实施例的任何组合。例如可以用计算机程序实施任何实施例。在一些实例中，实施例可以涉及具体类型的数据、比如视频数据。

可以用C或者Python或者Java、Brew或者任何其它编程语言编写计算机和/或图形程序。程序可以驻留于存储介质(例如磁或者光学介质(例如计算机硬驱动、可拆卸盘或者介质(比如记忆棒或者SD介质)))、基于有线或者无线网络或者基于蓝牙(或者其它)网络附加存储(NAS)或者其它固定或者可拆卸介质上。也可以通过网络1350运行程序(例如让服务器或者其它机器向本地机器发送通信，这允许本地机器实现这里描述的操作)。网络可以包括存储区域网络(SAN)。

虽然上文仅已经具体描述少数实施例，但是其它实施例是可能的。应当理解实施例可以涵盖这里描述的一种或者多种例子技术的等效和替代技术。本说明书描述用于以另一方式实现更广义目标的具体例子。本说明书应当理解为代表示例实施例，并且所附权利要求书旨在于覆盖任何等效、修改或者替代实施例。

在本说明书中描述的主题内容和函数运算的实施例可以实施于数字电子电路中或者计算机软件、固件或者硬件(包括在本说明书中公开的结构及其结构等效物)中或者它们中的一项或者多项的组合中。在本说明书中描述的主题内容的实施例可以实施为一种或者多种计算机程序产品、例如编码于计算机可读介质上用于由数据处理装置执行或者控制数据处理装置的操作的计算机程序指令的一个或者多个模块。计算机可读介质可以是机器可读存储设备1340、机器可读存储衬底、存储器设备、实现机器可读传播的已处理通信或者它们中的一项或者多项的组合的物质组成。术语“数据处理装置”涵盖用于处理数据的所有装置、设备和机器、例如包括可编程处理器、计算机或者多个处理器或者计算机。装置除了硬件之外还可以包括为讨论的计算机程序创建执行环境的代码、例如构成处理器固件、协议栈、图形系统、数据库管理系统、操作系统或者它们中的一项或者多项的组合的代码。

可以用任何形式的编程语言(包括汇编或者解释语言)编写计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或者代码)，并且可以用任何形式部署它(包括部署为独立程序或者部署为适合于在计算环境中使用的模块、部件、子例程或者其它单元)。计算机程序未必对应于文件系统中的文件。程序可以存储于保持其它程序或者数据的文件的部分(例如标记语言文档中存储的一个或者多个脚本)中、讨论的程序所专用的单个文件中或者多个协同文件(存储一个或者多个模块、子程序或者代码部分的文件)中。计算机程序可以被部署成在一个计算机上或者在位于一个地点或者发布于多个地点并且由通信网络互连的多个计算机上执行。

在本说明书中描述和描绘的过程和逻辑流程以及附图可以由一个或者多个可编程处理器进行，该可编程处理器执行一个或者多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行功能。过程和逻辑流程也可以由专用逻辑电路(例如FPGA(现场可编程门阵列)或者另一可编程逻辑器件(PLD)(比如微处理器))或者ASIC(专用集成电路)进行，并且装置也可以实施为这样的电路。

适合于执行计算机程序的处理器例如包括通用和专用微处理器以及任一种数字计算机的任何一个或者多个处理器。一般而言，处理器可以从只读存储器或者随机存取存储器或者二者接收指令和数据。计算机的基本单元是用于执行指令的处理器以及用于存储指令和数据的一个或者多个存储器设备。一般而言，计算机也可以包括用于存储数据的一个或者多个海量存储设备(例如磁盘、光磁盘或者光盘)或者操作耦合成从这样的海量存储设备接收数据和/或向这样的海量存储设备发送数据。另外，计算机可以嵌入于另一设备(聊举数例，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、移动音频播放器、全球定位系统(GPS)接收器)中。适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备(例如包括半导体存储器设备(例如EPROM、EEPROM和闪存设备)；磁盘(例如内部硬盘或者可拆卸盘)；光磁盘；以及CD、DVD和蓝光^TM(BD)盘)。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或者并入于专用逻辑电路中。

为了提供与用户的交互，在本说明书中描述的主题内容的一些实施例可以实施于如下计算机上，该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)或者等离子体显示器监视器1320)以及用户可以用来向计算机提供输入的键盘和选择器(例如之时设备、鼠标或者跟踪球)。其它种类的设备也可以用来提供与用户的交互；例如，向用户提供的反馈可以是任何形式的感测反馈、例如视觉反馈、听觉反馈或者触觉反馈；并且可以用包括声音、话音或者触觉输入的任何形式接收来自用户的输入。

在本说明书中描述的主题内容的一些实施例可以实施于如下计算系统中，该计算系统包括例如作为数据服务器的后端部件或者包括中间件部件(例如应用服务器)或者包括前端部件(例如具有图形用户界面或者网上浏览器(用户可以通过该图形用户界面或者网上浏览器来与本说明书中描述的主题内容的一个实施例交互)的客户端计算机)或者一个或者多个这样的后端、中间件或者前端部件的任何组合。系统的部件可以通过任何数字数据通信形式或者介质如通信网络来互连。通信网络的例子包括局域网(“LAN”)和广域网(“WAN”)、例如因特网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般相互远离并且通常通过通信网络交互。借助在相应计算机上运行并且相互具有客户端-服务器关系的计算机程序来形成客户端和服务器的关系。

尽管本公开内容包含诸多细节，但是这些不应理解为限制或者可以要求保护的内容而实际上理解为对具体实施例所特有的特征的描述。也可以在单个实施例中组合实施在本说明书中在单独实施例的背景中描述的某些特征。反言之，也可以单独或者在任何适当子组合中在多个实施例中实施在单个实施例的背景中描述的各种特征。另外，虽然上文可以将特征描述为在某些组合中作用并且甚至起初要求这样，但是可以在一些情况下从组合中去除来自要求保护的组合的一个或者多个特征，并且要求保护的组合可以涉及子组合或者子组合的变化。

类似地，尽管在附图中以具体顺序描绘操作，但是这不应理解为要求以示出的具体顺序或者以依次顺序进行这样的操作或者进行所有图示的操作以实现希望的结果。在某些境况中，多任务和并行处理可以是有利的。另外，在上文描述的实施例中的各种系统部件的分离不应理解为在所有实施例中要求这样的分离，并且应当理解描述的程序部件和系统一般可以一起集成于单个软件或者硬件产品中或者分装到多个软件或者硬件产品中。

术语“算法”可以指代用于实现这里描述的结果的步骤、方法、过程、方案、流程、操作、程序、指南、技术、序列和/或规则或者指令集。例如，算法可以是用于硬件和/或软件视频处理器的视频处理指令集。公开的算法(如比如在例子附图和功能块中)可以与视频有关和/或联系并且可以生成、实施、关联和/或运用于视频有关系统和/或任何用于视频数据的变换、处理、压缩、存储、发送、接收、校准、显示和/或任何改进的按照任何组合的设备、机器、硬件和/或制造产品中。

这里描述的技术和系统可以与其它多媒体应用(比如音频、图形、文字和有关数据)组合和/或联系。在本公开内容中呈现的各类表达的一个或者多个实施例可以考虑各种显示、处理和/或失真特性。在一些方面中，可以基于模式和/或失真度量的复杂性和/或渠道来部分或者完全决定对编码方法的选择。如这里描述的那样，方法和系统可以基于复杂性自适应地调节编码。这里的各种实施例可以应用于H.264、AVC以及任何其它视频和图像编码方法。

列举的示例实施例

本发明的一个实施例可以涉及下文列举的示例实施例中的一个或者多个示例实施例。

1.一种方法，包括：

用视频编码器生成编码的视频流，所述编码的视频流包括5至6个数量级的照度动态范围。

2.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述生成所述编码的视频流包括以用于视频的可视动态范围(VDR)格式生成所述编码的视频流，所述VDR格式涵盖人类视觉系统可以同时感知的照度范围和可视色域(VCG)。

3.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述VCG包括所述人类视觉系统可以同时感知的所有颜色，其中所述照度范围包括人眼感知的照度动态范围，并且其中VCG包括宽色域(WCG)。

4.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中用于视频的所述VDR格式包括每像素32位，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。

5.一种方法，所述方法包括：

使用每像素32位，借助视频编码器对视频流进行编码，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。

6.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述编码的视频流包括具有可视动态范围(VDR)的视频数据。

7.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中VDR的动态范围包括5至6个数量级的照度。

8.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中VDR的动态范围包括人眼感知的照度动态范围。

9.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中VDR被配置成用于包括捕获、发布、消费或者宽色域(WCG)在内的视频格式。

10.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中通过少于一个最小可觉差(JND)、CIE XYZ三色值、伽马编码或者对数编码来表示VDR。

11.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括使用比例参数S和偏置参数B根据以cd/m2为单位的物理照度Y来计算定点对数照度LD。

12.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述计算定点对数照度LD包括计算并且 $Y=\left\{\begin{array}{cc}{2}^{\frac{L_D+\frac{1}{2}}{S}B},& \mathrm{for}{L}_D>0\\ 0,& \mathrm{for}{L}_D=0\end{array}\right..$

13.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括使用所述偏置参数B以确定以cd/m2为单位的总照度的范围。

14.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括使用所述比例参数S和位数N来确定动态范围DR。

15.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述动态范围DR包括确定

16.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括通过定义对XYZ三色值的投影变换来针对所述色通道计算(u′，v′)坐标。

17.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括将伽马校正的R’G’B’值变换成所述VDR，所述伽马校正的R’G’B’值的变换包括：

通过取消伽马校正来转换所述伽马校正的R’G’B’值以生成RGB值；

对所述RGB值进行矩阵变换以生成XYZ三色值；

使用对数函数和第一量化将所述Y三色值转换成定点对数照度LD；并且

根据投影变换和第二量化将所述X和Z三色值转换成和色坐标。

18.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括基于人类视觉系统可以同时感知的照度和颜色范围来选择动态范围。

19.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述编码的视频流包括具有可视动态范围(VDR)的视频数据，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度。

20.一种用于压缩可视动态范围(VDR)视频的方法，所述方法包括：

在分层编码解码器中接收低动态范围(LDR)位流和VDR位流，其中所述分层编码解码器包括至少一个编码器、第一解码器和第二解码器；

在基础层中处理所述LDR位流，其中处理所述LDR位流包括利用所述第一解码器的至少一个操作；并且

在增强层中处理所述VDR位流，其中处理所述VDR位流包括利用所述第二解码器的至少一个操作，其中所述VDR位流包括被所述第一解码器忽略的信息。

21.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述VDR视频包括每像素32位，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度，其中所述VDR视频的所述动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中所述VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频的动态范围。

22.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述分层编码解码器包括符合H.264格式或者AVC格式的编码器类型。

23.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述编码解码器包括无漂移编码解码器。

24.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括在所述VDR位流中插入来自原图像的、由于根据所述原图像创建所述LDR位流而丢失的一个或者多个细节的数据。

25.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度。

26.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括：

向低动态范围数据应用至少一个去轮廓操作；

反转色调映射所述去轮廓的低动态范围数据；

用高动态范围数据或者可视动态范围数据产生残差；并且

处理所述残差，

其中所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

27.一种如关于编码解码器中的编码和解码描述的方法，所述方法包括：

在编码解码器中的编码器中生成压缩的位流，其中生成所述压缩的位流包括：

在所述编码器中接收输入的低动态范围(LDR)图像流；

对所述输入的LDR图像流进行编码和解码以产生第一内部LDR位流和解码的LDR图像流；并且

在所述编码器内通过使用变换块将所述解码的LDR图像流变换到可视动态范围(VDR)空间。

28.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括：

其中所述压缩的位流包括在所述压缩的位流的基础层内的低动态范围(LDR)信息和在所述压缩的位流的增强层内的可视动态范围(VDR)信息。

29.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中VDR视频可以包括每像素32位，其中所述每像素32位可以包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度，其中所述VDR视频的所述动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中所述VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频。

30.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述变换包括生成定点对数照度LD和色坐标

31.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中在所述编码器中生成所述压缩的位流还包括用去轮廓块降低所述变换的LDR中的量化不自然痕迹以产生第一去轮廓的LDR位流。

32.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中在所述编码器内通过使用所述变换块将所述解码的LDR图像流变换到所述可视动态范围(VDR)空间包括：

对所述第一去轮廓的LDR位流进行色调映射(TM)分析以生成色调映射参数；

对所述第一去轮廓的LDR位流进行反转色调映射(ITM)；并且

产生残差，所述残差是所述反转色调映射的结果和输入可视动态范围(VDR)位流的函数。

33.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括：

处理所述残差；

对所述处理的残差进行编码；

产生第一残差位流；

在格式器块接收所述第一残差位流、所述第一内部LDR位流和色调映射参数；并且

在所述编码器的输出产生所述压缩的位流。

34.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括在色调映射编码块中对色调映射参数进行编码。

35.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括在所述编码解码器中的对所述压缩的位流进行解码的解码器中产生输出VDR位流。

36.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中从所述解码器产生所述输出VDR位流包括：

在所述解码器接收所述压缩的位流；

将所述压缩的位流解析成第二LDR位流、色调映射位流和第二内部残差位流；

对所述第二内部LDR位流进行解码；并且

通过使用所述解码器内的变换块在所述解码器中将所述解码的第二内部LDR位流变换到可视动态范围(VDR)空间。

37.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中从所述解码器产生所述输出VDR位流包括：

用去轮廓块降低所述变换解码的LDR中的量化不自然痕迹以产生第二去轮廓的LDR位流；

对所述第二去轮廓的LDR位流和所述色调映射位流进行反转色调映射分析，其中所述反转色调映射分析包括利用所述色调映射参数的计算；

对另一残差位流进行解码和处理；并且

在所述解码器中产生所述输出VDR位流，所述输出VDR位流是被解码和处理的另一残差位流以及所述反转色调映射分析的结果的函数。

38.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中在所述编码解码器中进行的任何色调映射或者反转色调映射包括参数化的全局色调映射算符的函数、参数化的局部色调映射算符的函数、参数化的反转全局色调映射算符的函数或者参数化的反转局部色调映射算符的函数。

39.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述参数化的局部色调映射算符或者所述参数化的反转局部色调映射算符中的任一个包括具有多个二次曲线的函数。

40.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述残差包括获得不可见残差图像的大小。

41.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述在所述编码器中生成所述压缩的位流还包括：

对所述残差进行下采样；并且

压缩所述下采样的残差。

42.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述编码解码器包括无漂移编码解码器。

43.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中视频的VDR包括所述视频的5至6个数量级的照度动态范围。

44.一种用于视频处理的方法，包括：

用视频编码装置对具有第一动态范围的第一视频流进行解码以产生第一解码的流；

在预测第二视频流时向所述解码的第一流应用反转色调映射算符，所述第二视频流具有高于所述第一动态范围的第二动态范围；并且

根据所述第二视频流产生输出视频流。

45.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述第一动态范围包括低动态范围(LDR)视频，并且所述第二动态范围包括可视动态范围(VDR)视频。

46.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转色调映射算符包括全局色调映射算符。

47.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转全局色调映射包括从LDR照度到VDR照度的变换，所述变换包括用于图像视频数据的多个像素的共同变换。

48.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括针对所述反转全局色调映射计算参数矢量。

49.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述计算所述参数矢量包括计算用于与多项式函数拟合的最小平方估计或者误差度量估计。

50.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转色调映射算符是单调的。

51.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转色调映射算符包括反转局部色调映射算符，其中所述反转局部色调映射算符包括如下变换，该变换包括将LDR照度映射成VDR照度，其中所述变换针对图像视频数据的多个像素可变。

52.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转局部色调映射算符包括用于局部变化的参数。

53.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转局部色调映射算符包括具有多个二次曲线的函数。

54.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转色调映射算符包括与遮光或者加光操作对应的参数。

55.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述VDR视频的动态范围包括5-6个数量级的照度，并且LDR的动态范围包括2至3个数量级的照度，其中VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频的动态范围，其中高动态范围(HDR)视频的所述动态范围包括10-14个数量级的照度。

56.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括计算残差，所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

57.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述残差的大小是零，从而根据所述残差产生的图像包括不可见图像。

58.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述残差的大小近似为零，从而根据所述残差产生的图像包括不可见图像。

59.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括：

在所述VDR视频的增强层中处置数据；并且

在所述LDR视频的基础层中处置数据。

60.一种如关于预测视频的动态范围描述的方法，所述方法包括：

通过向包括第二动态范围的图像应用反转全局色调映射算符来用视频处理装置预测视频的第一动态范围；或者

通过向包括所述第二动态范围的所述图像应用反转全局色调映射算符来用所述视频处理装置预测所述视频的第三动态范围；并且

产生包括所述第一动态范围或者所述第三动态范围的输出视频。

61.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述视频的所述第一动态范围包括高动态范围(HDR)，所述视频的所述第二动态范围包括低动态范围(LDR)，并且所述视频的所述第三动态范围包括可视动态范围(VDR)。

62.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中HDR视频的动态范围包括10-14个数量级的照度，VDR视频的动态范围包括5-6个数量级的照度，并且LDR视频的动态范围包括2至3个数量级的照度。

63.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转全局色调映射包括从LDR照度到HDR照度的变换，所述变换包括用于所述图像的多个像素的共同变换。

64.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括针对所述反转全局色调映射计算参数矢量，其中计算所述参数矢量包括计算用于与多项式函数拟合的最小平方估计或者误差度量估计。

65.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转色调映射算符包括反转局部色调映射算符，其中所述反转局部色调映射算符包括如下变换，该变换包括将LDR照度映射成HDR照度，其中所述变换针对所述图像的多个像素可变。

66.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括针对所述多个像素中的每个像素确定参数。

67.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括使用所述多个像素中的每个像素的参数来生成参数图像。

68.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转局部色调映射算符包括用于局部变化的参数。

69.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转局部色调映射算符包括反转的参数化的局部色调映射算符，所述反转的参数化的局部色调映射算符包括至少一个具有多个二次曲线的函数。

70.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述反转局部色调映射算符或者所述反转全局色调映射算符包括与遮光或者加光操作对应的参数。

71.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括产生残差，所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

72.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述残差的大小是零，从而根据所述残差产生的图像是不可见图像。

73.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述残差的大小近似为零，从而根据所述残差产生的图像是不可见图像。

74.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中与所述反转局部色调映射算符或者所述反转全局色调映射算符对应的色调映射算符是单调的，并且其中所述反转局部色调映射算符或者所述反转全局色调映射算符被参数化。

75.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述视频的所述第三动态范围包括视频的可视动态范围(VDR)，并且其中VDR视频的动态范围包括5-6个数量级的照度。

76.一种用于在包括编码器和解码器的编码解码器中进行视频数据的残差处理的方法，所述方法包括：

在所述编码器中，

对输入残差进行低通滤波；

对所述滤波的残差进行下采样；

对所述下采样的残差进行编码；并且

产生输出残差位流；并且

在所述解码器中，

对所述输出残差位流进行解码；

对所述解码的残差位流进行上采样；

在所述上采样的残差位流中重建频率范围；并且

产生输出残差。

77.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述视频数据包括VDR视频，其中所述VDR视频包括每像素32位，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度，其中所述VDR视频的所述动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中所述VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频的动态范围。

78.如关于列举的示例实施例描述的方法，还包括在视频位流的增强层内接收所述输入残差或者发送所述输出残差，并且其中所述编码解码器包括无漂移编码解码器。

79.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述残差是参数化的反转色调映射算符的产物。

80.如关于列举的示例实施例描述的方法，其中所述参数化的反转色调映射算符包括用于高照度的第一非线性区域、用于低照度的第二非线性区域和在所述第一与第二非线性区域之间的线性区域。

81.一种编码于计算机可读介质上的计算机程序产品，包括用于使数据处理装置进行视频编码操作的指令，所述操作包括：

用视频编码器生成编码的视频流，所述编码的视频流包括5至6个数量级(10⁵至10⁶)的照度动态范围。

82.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述用于生成所述编码的视频流的指令包括以用于视频的可视动态范围(VDR)格式生成所述编码的视频流的操作，所述VDR格式涵盖人类视觉系统可以同时感知的照度范围和可视色域(VCG)。

83.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述VCG包括所述人类视觉系统可以同时感知的所有颜色，其中所述照度范围包括人眼感知的照度动态范围，并且其中VCG包括宽色域(WCG)。

84.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中用于视频的所述VDR格式包括每像素32位，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。

85.一种编码于计算机可读介质上的计算机程序产品，包括用于使数据处理装置进行视频编码操作的指令，所述操作包括：

使用每像素32位，借助视频编码器对视频流进行编码，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。

86.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述编码的视频流包括具有可视动态范围(VDR)的视频数据。

87.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中VDR的动态范围包括5至6个数量级的照度。

88.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中VDR的动态范围包括人眼感知的照度动态范围。

89.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中VDR被配置用于包括捕获、发布、消费或者宽色域(WCG)的视频格式。

90.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中通过少于一个最小可觉差(JND)、CIE XYZ三色值、伽马编码或者对数编码来表示VDR。

91.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于使用比例参数S和偏置参数B根据以cd/m2为单位的物理照度Y来计算定点对数照度LD的指令。

92.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述计算定点对数照度LD包括计算并且 $Y=\left\{\begin{array}{cc}{2}^{\frac{L_D+\frac{1}{2}}{S}B},& \mathrm{for}{L}_D>0\\ 0,& \mathrm{for}{L}_D=0\end{array}\right..$

93.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于使用所述偏置参数B以确定以cd/m2为单位的总照度的范围的指令。

94.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于使用所述比例参数S和位数N来确定动态范围DR的指令。

95.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述动态范围DR包括确定

96.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于通过定义对XYZ三色值的投影变换来针对所述色通道计算(u′，v′)坐标的指令。

97.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中还包括用于将伽马校正的R’G’B’值变换成所述VDR的指令，所述用于变换所述伽马校正的R’G’B’值的操作包括：

通过取消伽马校正来转换所述伽马校正的R’G’B’值以生成RGB值；

对所述RGB值进行矩阵变换以生成XYZ三色值；

使用对数函数和第一量化将所述Y三色值转换成定点对数照度LD；并且

根据投影变换和第二量化将所述X和Z三色值转换成和色坐标。

98.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括基于人类视觉系统可以同时感知的照度和颜色范围来选择动态范围。

99.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述编码的视频流包括具有可视动态范围(VDR)的视频数据，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度。

100.一种编码于计算机可读介质上的计算机程序产品，包括用于使数据处理装置执行用于压缩可视动态范围(VDR)视频的指令，所述操作包括：

在分层编码解码器中接收低动态范围(LDR)位流和VDR位流，其中所述分层编码解码器包括至少一个编码器、第一解码器和第二解码器；

在基础层中处理所述LDR位流，其中处理所述LDR位流包括利用所述第一解码器的至少一个操作；并且

在增强层中处理所述VDR位流，其中处理所述VDR位流包括利用所述第二解码器的至少一个操作，其中所述VDR位流包括被所述第一解码器忽略的信息。

101.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述VDR视频包括每像素32位，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度，其中所述VDR视频的所述动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中所述VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频的动态范围。

102.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述分层编码解码器包括符合H.264格式或者AVC格式的编码器类型。

103.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述编码解码器包括无漂移编码解码器。

104.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括在所述VDR位流中插入来自原图像的、由于根据所述原图像创建所述LDR位流而丢失的一个或者多个细节的数据。

105.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度。

106.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，所述指令包括以下操作：

向低动态范围数据应用至少一个去轮廓操作；

反转色调映射所述去轮廓的低动态范围数据；

用高动态范围数据或者可视动态范围数据产生残差；并且

处理所述残差，

其中所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

107.一种编码于计算机可读介质上的计算机程序产品，包括用于使数据处理装置进行用于在编码解码器中对视频数据进行编码和解码的操作的指令，所述操作包括：

在编码解码器中的编码器中生成压缩的位流，所述生成所述压缩的位流包括：

在所述编码器中接收输入的低动态范围(LDR)图像流；

对所述输入的LDR图像流进行编码和解码以产生第一内部LDR位流和解码的LDR图像流；并且

在所述编码器内通过使用变换块将所述解码的LDR图像流变换到可视动态范围(VDR)空间。

108.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述压缩的位流包括在所述压缩的位流的基础层内的低动态范围(LDR)信息和在所述压缩的位流的增强层内的可视动态范围(VDR)信息。

109.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中VDR视频可以包括每像素32位，其中所述每像素32位可以包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度，其中所述VDR视频的所述动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中所述VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频。

110.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述用于变换操作的指令包括生成定点对数照度LD和色坐标

111.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述用于在所述编码器中生成所述压缩的位流的指令还包括用于用去轮廓块降低所述变换的LDR中的量化不自然痕迹以产生第一去轮廓的LDR位流的操作。

112.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述用于在所述编码器内通过使用所述变换块将所述解码的LDR图像流变换到所述可视动态范围(VDR)空间的指令包括以下操作：

对所述第一去轮廓的LDR位流进行色调映射(TM)分析以生成色调映射参数；

对所述第一去轮廓的LDR位流进行反转色调映射(1TM)；并且

产生残差，所述残差是所述反转色调映射的结果和输入可视动态范围(VDR)位流的函数。

113.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于以下操作的指令：

处理所述残差；

对所述处理的残差进行编码；

产生第一残差位流；

在格式器块接收所述第一残差位流、所述第一内部LDR位流和色调映射参数；并且

在所述编码器的输出产生所述压缩的位流。

114.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于以下操作的指令：在色调映射编码块中对色调映射参数进行编码。

115.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中还包括用于以下操作的指令：在所述编码解码器中的对所述压缩的位流进行解码的解码器中产生输出VDR位流。

116.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述用于从所述解码器产生所述输出VDR位流的指令包括以下操作：

在所述解码器接收所述压缩的位流；

将所述压缩的位流解析成第二LDR位流、色调映射位流和第二内部残差位流；

对所述第二内部LDR位流进行解码；并且

通过使用所述解码器内的变换块在所述解码器中将所述解码的第二内部LDR位流变换到可视动态范围(VDR)空间。

117.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述用于从所述解码器产生所述输出VDR位流的指令包括：

用去轮廓块降低所述变换解码的另一LDR中的量化不自然痕迹以产生第二去轮廓的LDR位流；

对所述第二去轮廓的LDR位流和所述色调映射位流进行反转色调映射分析，其中所述反转色调映射分析包括利用所述色调映射参数的计算；

对另一残差位流进行解码和处理；并且

在所述解码器中产生所述输出VDR位流，所述输出VDR位流是被解码和处理的另一残差位流以及所述反转色调映射分析的结果的函数。

118.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中在所述编码解码器中进行的任何色调映射或者反转色调映射包括参数化的全局色调映射算符的函数、参数化的局部色调映射算符的函数、参数化的反转全局色调映射算符的函数或者参数化的反转局部色调映射算符的函数。

119.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述参数化的局部色调映射算符或者所述参数化的反转局部色调映射算符中的任一个包括具有多个二次曲线的函数。

120.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述残差包括获得不可见残差图像的大小。

121.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述用于在所述编码器中生成所述压缩的位流的指令还包括以下操作：

对所述残差进行下采样；并且

压缩所述下采样的残差。

122.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述编码解码器包括无漂移编码解码器。

123.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中视频的VDR包括所述视频的5至6个数量级的照度动态范围。

124.一种有形地编码于计算机可读介质上的计算机程序产品，包括用于使数据处理装置进行视频处理操作的指令，所述操作包括：

用视频编码装置对具有第一动态范围的第一视频流进行解码以产生第一解码的流；

在预测第二视频流时向所述解码的第一流应用反转色调映射算符，所述第二视频流具有高于所述第一动态范围的第二动态范围；并且

根据所述第二视频流产生输出视频流。

125.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述第一动态范围包括低动态范围(LDR)视频，并且所述第二动态范围包括可视动态范围(VDR)视频。

126.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转色调映射算符包括全局色调映射算符。

127.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转全局色调映射包括从LDR照度到VDR照度的变换，所述变换包括用于图像视频数据的多个像素的共同变换。

128.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于以下操作的指令：针对所述反转全局色调映射计算参数矢量。

129.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述用于计算所述参数矢量的指令包括用于计算用于与多项式函数拟合的最小平方估计或者误差度量估计的操作。

130.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转色调映射算符是单调的。

131.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转色调映射算符包括反转局部色调映射算符，其中所述反转局部色调映射算符包括如下变换，该变换包括将LDR照度映射成VDR照度，其中所述变换针对图像视频数据的多个像素可变。

132.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转局部色调映射算符包括用于局部变化的参数。

133.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转局部色调映射算符包括具有多个二次曲线的函数。

134.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转色调映射算符包括与遮光或者加光操作对应的参数。

135.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述VDR视频的动态范围包括5-6个数量级的照度，并且LDR的动态范围包括2至3个数量级的照度，其中VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频的动态范围，其中高动态范围(HDR)视频的所述动态范围包括10-14个数量级的照度。

136.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于计算残差的指令，所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

137.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述残差的大小是零，从而根据所述残差产生的图像包括不可见图像。

138.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述残差的大小近似为零，从而根据所述残差产生的图像包括不可见图像。

139.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于以下操作的指令：

在所述VDR视频的增强层中处置数据；并且

在所述LDR视频的基础层中处置数据。

140.一种有形地编码于计算机可读介质上的计算机程序产品，包括用于使数据处理装置进行视频动态范围的一个或者多个预测的指令，所述操作包括：

通过向包括第二动态范围的图像应用反转全局色调映射算符来用视频处理装置预测视频的第一动态范围；或者

通过向包括所述第二动态范围的所述图像应用反转全局色调映射算符来用所述视频处理装置预测所述视频的第三动态范围；并且

产生包括所述第一动态范围或者所述第三动态范围的输出视频。

141.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述视频的所述第一动态范围包括高动态范围(HDR)，所述视频的所述第二动态范围包括低动态范围(LDR)，并且所述视频的所述第三动态范围包括可视动态范围(VDR)。

142.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中HDR视频的动态范围包括10-14个数量级的照度，VDR视频的动态范围包括5-6个数量级的照度，并且LDR视频的动态范围包括2至3个数量级的照度。

143.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转全局色调映射包括从LDR照度到HDR照度的变换，所述变换包括用于所述图像的多个像素的共同变换。

144.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于以下操作的指令：针对所述反转全局色调映射计算参数矢量，其中计算所述参数矢量的操作包括计算用于与多项式函数拟合的最小平方估计或者误差度量估计。

145.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转色调映射算符包括反转局部色调映射算符，其中所述反转局部色调映射算符包括如下变换，该变换包括将LDR照度映射成HDR照度，其中所述变换针对所述图像的多个像素可变。

146.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于以下操作的指令：针对所述多个像素中的每个像素确定参数。

147.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中还包括用于以下操作的指令：使用所述多个像素中的每个像素的参数来生成参数图像。

148.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转局部色调映射算符包括用于局部变化的参数。

149.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转局部色调映射算符包括反转的参数化的局部色调映射算符，所述反转的参数化的局部色调映射算符包括至少一个具有多个二次曲线的函数。

150.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述反转局部色调映射算符或者所述反转全局色调映射算符包括与遮光或者加光操作对应的参数。

151.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，还包括用于以下操作的指令：产生残差，所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

152.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述残差的大小是零，从而根据所述残差产生的图像是不可见图像。

153.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述残差的大小近似为零，从而根据所述残差产生的图像是不可见图像。

154.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中与所述反转局部色调映射算符或者所述反转全局色调映射算符对应的色调映射算符是单调的，并且其中所述反转局部色调映射算符或者所述反转全局色调映射算符被参数化。

155.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述视频的所述第三动态范围是视频的可视动态范围(VDR)，并且其中VDR视频的动态范围包括5-6个数量级的照度。

156.一种有形地编码于计算机可读介质上的计算机程序产品，包括用于使数据处理装置在包括编码器和解码器的编码解码器中进行视频数据的残差处理的指令，所述操作包括：

在所述编码器中，

对输入残差进行低通滤波；

对所述滤波的残差进行下采样；

对所述下采样的残差进行编码；并且

产生输出残差位流；并且

在所述解码器中，

对所述输出残差位流进行解码；

对所述解码的残差位流进行上采样；

在所述上采样的残差位流中重建频率范围；并且

产生输出残差。

157.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述视频数据包括VDR视频，其中所述VDR视频包括每像素32位，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度，其中所述VDR视频的所述动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中所述VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频的动态范围。

158.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，所述指令还包括用于在视频位流的增强层内接收所述输入残差或者发送所述输出残差的操作，并且其中所述编码解码器包括无漂移编码解码器。

159.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述残差是参数化的反转色调映射算符的产物。

160.如关于列举的示例实施例描述的计算机程序产品，其中所述参数化的反转色调映射算符包括用于高照度的第一非线性区域、用于低照度的第二非线性区域和在所述第一与第二非线性区域之间的线性区域。

161.一种系统，包括：

视频编码器，用于生成编码的视频流，所述编码的视频流包括5至6个数量级(10⁵至10⁶)的照度动态范围。

162.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码的视频流包括用于视频的可视动态范围(VDR)格式，所述VDR格式涵盖人类视觉系统可以同时感知的照度范围和可视色域(VCG)。

163.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述VCG包括所述人类视觉系统可以同时感知的所有颜色，其中所述照度范围包括人眼感知的照度动态范围，并且其中VCG包括宽色域(WCG)。

164.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中用于视频的所述VDR格式包括每像素32位，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。

165.一种系统，包括：

视频编码解码器，用于使用每像素32位对视频流进行编码，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位。

166.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码的视频流包括具有可视动态范围(VDR)的视频数据。

167.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中VDR的动态范围包括5至6个数量级的照度。

168.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中VDR的动态范围包括人眼感知的照度动态范围。

169.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中VDR被配置用于包括捕获、发布、消费或者宽色域(WCG)的视频格式。

170.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中通过少于一个最小可觉差(JND)、CIE XYZ三色值、伽马编码或者对数编码来表示VDR。

171.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频编码解码器被配置成使用比例参数S和偏置参数B根据以cd/m2为单位的物理照度Y来计算定点对数照度LD。

172.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频编码解码器被配置成计算定点对数照度LD包括计算并且

$Y=\left\{\begin{array}{cc}{2}^{\frac{L_D+\frac{1}{2}}{S}B},& \mathrm{for}{L}_D>0\\ 0,& \mathrm{for}{L}_D=0\end{array}\right..$

173.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频编码解码器被配置成使用所述偏置参数B以确定以cd/m2为单位的总照度的范围。

174.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述系统被配置成使用所述比例参数S和位数N来确定动态范围DR。

175.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述动态范围DR包括确定

176.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频编码解码器被配置成通过定义对XYZ三色值的投影变换来针对所述色通道计算(u′，v′)坐标。

177.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频编码解码器被配置用于将伽马校正的R’G’B’值变换成所述VDR，利用所述视频编码解码器对所述伽马校正的R’G’B’值的变换包括：

通过取消伽马校正来转换所述伽马校正的R’G’B’值以生成RGB值；

对所述RGB值进行矩阵变换以生成XYZ三色值；

使用对数函数和第一量化将所述Y三色值转换成定点对数照度LD；并且

根据投影变换和第二量化将所述X和Z三色值转换成和色坐标。

178.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码解码器被配置成基于人类视觉系统可以同时感知的照度和颜色范围来选择动态范围。

179.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码的视频流包括具有可视动态范围(VDR)的视频数据，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度。

180.一种用于压缩可视动态范围(VDR)视频的系统，所述系统包括：

分层编码解码器，用于接收低动态范围(LDR)位流和VDR位流，其中所述分层编码解码器包括至少一个编码器、第一解码器和第二解码器；

其中所述分层编码解码器被配置成在基础层中处理所述LDR位流，其中与所述LDR位流有关的所述处理包括利用所述第一解码器的至少一个操作；并且

其中所述分层编码解码器被配置成在增强层中处理所述VDR位流，其中与所述VDR位流有关的所述处理包括利用所述第二解码器的至少一个操作，其中所述VDR位流包括被所述第一解码器忽略的信息。

181.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述VDR视频包括每像素32位，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度，其中所述VDR视频的所述动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中所述VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频的动态范围。

182.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述分层编码解码器包括符合H.264格式或者AVC格式的编码器类型。

183.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码解码器包括无漂移编码解码器。

184.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码解码器被配置用于在所述VDR位流中插入来自原图像的、由于根据所述原图像创建所述LDR位流而丢失的一个或者多个细节的数据。

185.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级(10⁵至10⁶)的照度。

186.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述分层编码解码器被配置成用于以下计算过程：

向低动态范围数据应用至少一个去轮廓操作；

反转色调映射所述去轮廓的低动态范围数据；

用高动态范围数据或者可视动态范围数据产生残差；并且

处理所述残差，

其中所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

187.一种在编码解码器中的编码和解码的系统，所述系统包括：

编码解码器，包括编码器和解码器，

其中所述编码解码器中的所述编码器被配置成通过以下数据处理来生成压缩的位流：

在所述编码器中接收输入的低动态范围(LDR)图像流；

对所述输入的LDR图像流进行编码和解码以产生第一内部LDR位流和解码的LDR图像流，并且

其中所述编码解码器被配置成在所述编码器内通过使用变换块将所述解码的LDR图像流变换到可视动态范围(VDR)空间。

188.如关于列举的示例实施例描述的系统，还包括：

其中所述压缩的位流包括在所述压缩的位流的基础层内的低动态范围(LDR)信息和在所述压缩的位流的增强层内的可视动态范围(VDR)信息。

189.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中VDR视频可以包括每像素32位，其中所述每像素32位可以包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度，其中所述VDR视频的所述动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中所述VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频。

190.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述变换包括生成定点对数照度LD和色坐标

191.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码解码器包括解码器块，其中所述编码器被配置成用所述去轮廓块降低所述变换的LDR中的量化不自然痕迹以产生第一去轮廓的LDR位流。

192.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码器被配置成：

对所述第一去轮廓的LDR位流进行色调映射(TM)分析以生成色调映射参数；

对所述第一去轮廓的LDR位流进行反转色调映射(ITM)；并且

产生残差，所述残差是所述反转色调映射的结果和输入可视动态范围(VDR)位流的函数。

193.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码器包括：残差处理和编码块，用于处理所述残差；对所述处理的残差进行编码；并且产生第一残差位流；

其中所述编码器包括：格式器块，用于接收所述第一残差位流、所述第一内部LDR位流和色调映射参数；并且

其中所述编码器被配置成在所述编码器的输出产生所述压缩的位流。

194.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码器包括：色调映射编码块，用于对色调映射参数进行编码。

195.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码解码器中的所述解码器对所述压缩的位流进行解码并且在解码器输出产生输出VDR位流。

196.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述解码器被配置成在所述解码器接收所述压缩的位流，

其中所述解码器包括：解析器块，用于将所述压缩的位流解析成第二LDR位流、色调映射位流和第二内部残差位流，

其中所述解码器包括：LDR解码器块，用于对所述第二内部LDR位流进行解码，并且

其中所述解码器包括：变换块，用于在所述解码器中将所述解码的第二内部LDR位流变换到可视动态范围(VDR)空间。

197.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述解码器包括：去轮廓块，用于降低所述变换解码的另一LDR中的量化不自然痕迹以产生第二去轮廓的LDR位流；

其中所述解码器被配置成对所述第二去轮廓的LDR位流和所述色调映射位流进行反转色调映射分析，其中所述反转色调映射分析包括利用所述色调映射参数的计算；

其中所述解码器被配置成对另一残差位流进行解码和处理；并且

其中所述解码器被配置成在所述解码器的输出产生所述输出VDR位流，其中所述输出VDR位流是被解码和处理的另一残差位流以及所述反转色调映射分析的结果的函数。

198.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码解码器进行的任何色调映射或者反转色调映射操作包括参数化的全局色调映射算符的函数、参数化的局部色调映射算符的函数、参数化的反转全局色调映射算符的函数或者参数化的反转局部色调映射算符的函数。

199.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述参数化的局部色调映射算符或者所述参数化的反转局部色调映射算符中的任一个包括具有多个二次曲线的函数。

200.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述残差包括获得不可见残差图像的大小。

201.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码器被配置成对所述残差进行下采样并且压缩所述下采样的残差。

202.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码解码器包括无漂移编码解码器。

203.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中视频的VDR包括所述视频的5至6个数量级的照度动态范围。

204.一种用于视频处理的系统，包括：

视频处理装置，包括解码器和编码器，其中所述视频处理装置被配置成对具有第一动态范围的第一视频流进行解码以产生第一解码的流；

其中所述视频处理装置被配置成向所述解码的第一流应用反转色调映射算符以预测第二视频流，所述第二视频流具有高于所述第一动态范围的第二动态范围；并且

其中所述视频处理装置被配置成根据所述第二视频流产生输出视频流。

205.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述第一动态范围包括低动态范围(LDR)视频，并且所述第二动态范围包括可视动态范围(VDR)视频。

206.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述反转色调映射算符包括全局色调映射算符。

207.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频处理装置包括变换块，其中所述反转全局色调映射包括从LDR照度到VDR照度的变换，所述变换包括用于图像视频数据的多个像素的共同变换。

208.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频处理装置包括：参数处理块，用于针对所述反转全局色调映射计算参数矢量。

209.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频处理装置包括：参数处理块，用于计算用于与多项式函数拟合的最小平方估计或者误差度量估计。

210.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中在所述视频处理装置中使用的所述反转色调映射算符是单调的。

211.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述反转色调映射算符包括反转局部色调映射算符，其中所述反转局部色调映射算符包括如下变换，该变换包括将LDR照度映射成VDR照度，其中所述变换针对图像视频数据的多个像素可变。

212.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述反转局部色调映射算符包括用于局部变化的参数。

213.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述反转局部色调映射算符包括具有多个二次曲线的函数。

214.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述反转色调映射算符包括与遮光或者加光操作对应的参数。

215.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中高动态范围(HDR)视频的动态范围包括10-14个数量级的照度，所述VDR视频的动态范围包括5-6个数量级的照度，并且LDR的动态范围包括2至3个数量级的照度。

216.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频处理装置被配置成在所述VDR视频的增强层中处置数据；并且

其中所述视频处理装置被配置成在所述LDR视频的基础层中处置数据。

217.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频处理装置被配置成计算残差，所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

218.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述残差的大小是零，从而根据所述残差产生的图像包括不可见图像。

219.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述残差的大小近似为零，从而根据所述残差产生的图像包括不可见图像。

220.一种预测视频的动态范围的系统，所述系统包括：

视频处理装置，包括将参数用于图像的动态范围映射的视频参数单元，

其中所述视频处理装置被配置用于预测视频的一个或者多个动态范围，包括：

通过向包括第二动态范围的图像应用反转全局色调映射算符来预测所述视频的第一动态范围，或者

通过向包括所述第二动态范围的所述图像应用反转全局色调映射算符来测所述视频的第三动态范围；并且

其中所述视频处理装置被配置用于产生包括所述第一动态范围或者所述第三动态范围中的至少一个动态范围的输出视频。

221.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频的所述第一动态范围包括高动态范围(HDR)，所述视频的所述第二动态范围包括低动态范围(LDR)，并且所述视频的所述第三动态范围包括可视动态范围(VDR)。

222.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中HDR视频的动态范围包括10-14个数量级的照度，VDR视频的动态范围包括5-6个数量级的照度，并且LDR视频的动态范围包括2至3个数量级的照度。

223.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频参数单元被配置用于变换与动态范围关联的照度，其中所述反转色调映射算符包括反转局部色调映射运算符，其中所述反转局部色调映射算符包括如下变换，该变换包括将LDR照度映射成HDR照度，并且其中所述变换针对所述图像的多个像素可变。

224.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频参数单元被配置用于变换与动态范围关联的照度，其中所述反转全局色调映射包括从LDR照度到HDR照度的变换，所述变换包括用于所述图像的多个像素的共同变换。

225.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频参数单元被配置用于为所述反转全局色调映射计算参数矢量，其中所述计算所述参数矢量包括用于与多项式函数拟合的最小平方估计或者误差度量估计。

226.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频参数单元被配置用于针对所述多个像素中的每个像素确定参数。

227.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频参数单元被配置用于使用所述多个像素中的每个像素的参数来生成参数图像。

228.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述反转局部色调映射算符包括用于局部变化的参数。

229.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述反转局部色调映射算符包括反转参数化的局部色调映射算符，所述反转参数化的局部色调映射算符包括至少一个具有多个二次曲线的函数。

230.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述反转局部色调映射算符或者所述反转全局色调映射算符包括与遮光或者加光操作对应的参数。

231.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频处理装置被配置成产生残差，所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

232.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述残差的大小是零，从而根据所述残差产生的图像是不可见图像。

233.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述残差的大小近似为零，从而根据所述残差产生的图像是不可见图像。

234.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中与所述反转局部色调映射算符或者所述反转全局色调映射算符对应的色调映射算符是单调的，并且其中所述反转局部色调映射算符或者所述反转全局色调映射算符被参数化。

235.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频的所述第三动态范围是视频的可视动态范围(VDR)，并且其中VDR视频的动态范围包括5-6个数量级(10⁵至10⁶)的照度。

236.一种用于在包括编码器和解码器的编码解码器中进行视频数据的残差处理的系统，包括：

在所述编码器中，

滤波器，用于对输入残差进行低通滤波；

下采样单元，用于对所述滤波的残差进行下采样；

编码单元，用于对所述下采样的残差进行编码；以及

编码器输出，用于将输出残差位流输出到所述解码器；并且

在所述解码器中，

解码单元，用于接收所述输出残差位流并且对所述输出残差位流进行解码；

上采样单元，用于对所述解码的残差位流进行上采样；

重建单元，用于在所述上采样的残差位流中重建频率范围；以及

解码器输出，用于对输出残差进行输出。

237.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述视频数据包括VDR视频，其中所述VDR视频包括每像素32位，其中所述每像素32位包括12位的照度和用于两个色通道中的每个色通道的10位，其中所述VDR视频的动态范围包括5至6个数量级的照度，其中所述VDR视频的所述动态范围大于LDR视频的动态范围，并且其中所述VDR视频的所述动态范围小于高动态范围(HDR)视频的动态范围。

238.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述编码解码器被配置成在视频位流的增强层内接收所述输入残差或者发送所述输出残差，并且其中所述编码解码器包括无漂移编码解码器。

239.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述残差是参数化的反转色调映射算符的产物。

240.如关于列举的示例实施例描述的系统，其中所述参数化的反转色调映射算符包括用于高照度的第一非线性区域、用于低照度的第二非线性区域和在所述第一与第二非线性区域之间的线性区域。按照字母数字列举以下示例实施例。然而不应由列举符号上的些许调整来推断或者暗示任何与这里所列举的任意示例实施例在相对重要性上的区别有关的认识。例如上文列举的示例实施例1-240和下文按照字母数字列举的示例实施例1A-22A各自并且全部记载本发明的一个或者多个示例实施例。

1A.一种方法，包括：

用视频编码器生成编码的视频流，所述编码的视频流包括照度为三(3)个数量级以上的动态范围。

2A.如关于列举的示例实施例1A描述的方法，其中所述生成所述编码的视频流包括以用于视频的可视动态范围(VDR)格式生成所述编码的视频流，所述VDR格式涵盖人类视觉系统可以同时感知的照度范围和可视色域(VCG)。

3A.如关于列举的示例实施例2A描述的方法，其中生成编码的视频流包括压缩可视动态范围(VDR)视频；

其中压缩所述VDR视频包括：

在分层编码解码器中接收低动态范围(LDR)图像流和VDR图像流，其中所述分层编码解码器包括至少一个解码器、第一编码器和第二编码器；

在基础层中处理所述LDR图像流，其中处理所述LDR图像流包括利用所述第一编码器的至少一个操作；并且

在增强层中处理所述VDR图像流，其中所述处理所述VDR图像流包括利用所述第二编码器的至少一个操作。

4A.如关于列举的示例实施例3A描述的方法，还包括在所述VDR图像流中插入来自原图像的、由于根据所述原图像创建所述LDR图像流而丢失的一个或者多个细节的数据。

5A.如关于列举的示例实施例3A描述的方法，还包括：

向低动态范围数据应用至少一个去轮廓操作；

反转色调映射所述去轮廓的低动态范围数据；

用高动态范围数据或者可视动态范围数据产生残差；并且

处理所述残差，

其中所述残差包括高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差或者可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

6A.如关于列举的示例实施例1A描述的方法，其中生成编码的视频流包括用编码解码器对视频信息进行编码和解码；

其中所述用编码解码器对视频信息进行编码和解码包括：

在所述编码器中接收输入的低动态范围(LDR)图像流；

对所述输入的LDR图像流进行编码和解码以分别产生压缩编码的第一内部LDR位流和解码的LDR图像流；并且

用所述编码器的变换块将所述解码的LDR图像流变换成可视动态范围(VDR)空间。

7A.如关于列举的示例实施例6A描述的方法，还包括：

其中所述压缩编码的LDR位流包括在所述压缩编码的位流的基础层内的低动态范围(LDR)信息和在所述压缩编码的位流的增强层内的可视动态范围(VDR)信息。

8A.如关于列举的示例实施例7A描述的方法，其中在所述编码器中生成所述压缩的位流还包括用所述编码器的去轮廓块降低所述变换的LDR中的量化不自然痕迹以产生第一去轮廓的LDR图像流。

9A.如关于列举的示例实施例1A描述的方法，其中用所述编码器的所述变换块将所述解码的LDR图像流变换到所述可视动态范围(VDR)空间包括：

在所述第一去轮廓的LDR图像流与所述VDR图像流之间进行色调映射(TM)分析以生成色调映射参数；

对所述第一去轮廓的LDR图像流进行反转色调映射(ITM)；并且

产生残差，所述残差是所述反转色调映射的结果和输入的可视动态范围(VDR)图像流的函数。

10A.如关于列举的示例实施例9A描述的方法，还包括从所述编码解码器的对所述压缩编码的位流进行解码的解码器产生输出VDR图像流，其中从所述解码器产生所述输出VDR位流包括以下步骤：

在所述解码器接收所述压缩编码的位流；

将所述接收的压缩编码的位流解析成第二LDR图像流、色调映射图像流和第二内部残差图像流；

对所述第二内部LDR图像流进行解码；并且

用所述解码器的变换块在所述解码器中将所述解码的第二内部LDR图像流变换到可视动态范围(VDR)空间。

11A.如关于列举的示例实施例10A描述的方法，其中从所述解码器产生所述输出VDR图像流包括：

在所述解码器中产生所述输出VDR图像流，所述输出VDR图像流是被解码和处理的残差图像流和所述解码的LDR图像流的反转色调映射的结果的函数；

其中用所述编码解码器进行的色调映射分析或者反转色调映射操作中的一项或者多项包括具备以下算符中的一个或者多个的函数：

参数化的全局色调映射算符；

参数化的局部色调映射算符；

参数化的反转全局色调映射算符；或者

参数化的反转局部色调映射算符。

12A.如关于列举的示例实施例1A描述的方法，其中所述生成编码的视频流包括处理视频信息；

其中处理所述视频信息包括：

用视频编码装置对具有第一动态范围的第一图像流进行解码以产生第一解码的位流；并且

向所述解码的第一位流应用反转色调映射算符以预测第二图像流，所述第二图像流具有高于所述第一动态范围的第二动态范围；并且

根据所述第二图像流产生输出图像流。

13A.如关于列举的示例实施例12A描述的方法，其中所述第一动态范围包括低动态范围(LDR)并且所述第二动态范围包括可视动态范围(VDR)。

14A.如关于列举的示例实施例12A描述的方法，其中所述反转色调映射算符包括以下各项中的一项或者多项：

单调反转色调映射算符；

反转局部色调映射算符；

包括多个二次曲线的函数；或者

与遮光操作或者加光操作中的一个或者多个对应的一个或者多个参数。

15A.如关于列举的示例实施例13A描述的方法，还包括计算残差；

其中所述残差包括以下差值中的至少一个差值：

高动态范围图像与根据低动态范围图像的预测之间的差；或者

可视动态范围图像与根据所述低动态范围图像的所述预测之间的差。

16A.一种系统，包括：

用于用视频编码器生成编码的视频流的装置，所述编码的视频流包括照度为三(3)个数量级以上的动态范围。

17A.一种用于对视频信息进行编码的装置，包括：

一个或者多个处理器；以及

包括指令的计算机可读存储介质，所述指令在由所述处理器执行或者进行时引起、控制、编程或者配置所述编码装置以生成编码的视频流，所述编码的视频流包括照度为三(3)个数量级以上的动态范围。

18A.一种用于对视频信息进行解码的装置，包括：

一个或者多个处理器；以及

包括指令的计算机可读存储介质，所述指令在由所述处理器执行或者进行时引起、控制、编程或者配置所述解码装置以用视频编码器处理编码的视频流，所述编码的视频流包括照度为三(3)个数量级以上的动态范围。

19A.一种计算系统，包括：

一个或者多个处理器；以及

包括指令的计算机可读存储介质，所述指令在由所述处理器执行或者进行时引起、控制、编程或者配置所述计算系统以执行或者进行以下各项中的一项或者多项：

视频编码器，产生编码的视频流，所述编码的视频流包括照度为三(3)个数量级以上的动态范围；

视频解码器，处理所述编码的视频流，所述编码的视频流包括照度为三(3)个数量级以上的所述动态范围；或者

用于用视频编码器生成编码的视频流的过程，所述编码的视频流包括照度为三(3)个数量级以上的动态范围。

20A.一种用于计算机系统的用途，包括：

用视频编码器生成编码的视频流，所述编码的视频流包括照度为三(3)个数量级以上的动态范围。

21A.一种计算机可读存储介质产品，包括与之一起编码的指令，所述指令在用一个或者多个处理器来执行或者进行时引起、控制或者编程所述处理器以引起、控制、执行、进行、编程或者配置以下各项中的一项或者多项：

用于用视频编码器生成编码的视频流的过程，所述编码的视频流包括照度为三(3)个数量级以上的动态范围；

如关于列举的示例实施例1A-15A或者22A中的一个或者多个示例实施例描述的方法；

如关于列举的示例实施例20A描述的用于计算机系统的用途；

如关于列举的示例实施例16A或者19A中的一个或者多个示例实施例描述的系统；或者

如关于列举的示例实施例17A或者18A中的一个或者多个示例实施例描述的装置。

22A.包括在如关于列举的示例实施例2A或者16A-20A中的一个或者多个的描述当中的方法、系统、装置或者计算机可读存储介质，其中，所述照度动态范围包括五(5)至六(6)个数量级。

这里描述的概念也可以扩展到或者应用于多维视频、比如3D视频。已经描述本公开内容的具体示例实施例。在所附权利要求书及其等同范围内限定、描述和/或记载本发明的一些实施例。

Claims (13)

1.一种用于生成反转色调映射参数(724)的方法，包括：

在分层编码解码器中接收第一动态范围的具有第一颜色空间的第一图像流(704)和第二动态范围的第二图像流(702)，其中：

通过使用函数形式(915)对所述第二图像流(702)执行局部色调映射来获得所述第一图像流(704)，所述函数形式表示由单个参数所参数化的系列色调映射曲线；

所述第一动态范围小于所述第二动态范围，

所述第一图像流(704)在基础层中，并且所述第二图像流(702)在增强层中，并且

所述分层编码解码器包括解码器(708)和编码器(708)；

使用所述编码器(708)对所述基础层中的所述第一图像流(704)进行编码以获得编码的第一图像流(738)；

使用所述解码器(708)对所述编码的第一图像流(738)进行解码以获得解码的第一图像流(710)；

把所述解码的第一图像流(710)从所述第一颜色空间转换到所述第二图像流的第二颜色空间以获得颜色被转换的图像流(714)；并且

基于所述颜色被转换的图像流(714)和所述第二图像流(702)来生成所述反转色调映射参数(724)，其中，所述反转色调映射参数(724)当被应用于所述颜色被转换的图像流(714)时产生所述第二图像流(702)的近似。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

向所述颜色被转换的图像流(714)应用至少一个去轮廓操作以获得去轮廓的图像流(720)；

其中基于所述去轮廓的图像流(720)和所述第二图像流(714)生成所述反转色调映射参数(724)。

3.如权利要求1所述的方法，其中生成所述反转色调映射参数(724)包括生成以下算符中的一个或者多个的函数：

参数化的全局色调映射算符；

参数化的局部色调映射算符；

参数化的反转全局色调映射算符；

参数化的反转局部色调映射算符；

单调反转色调映射算符；

反转局部色调映射算符；

包括多个二次曲线的函数；以及

与遮光操作或者加光操作中的一个或者多个操作对应的一个或者多个参数。

4.如权利要求1所述的方法，其中基于所述颜色被转换的图像流(714)、所述第二图像流(702)和函数形式(815)生成所述反转色调映射参数(724)，其中所述函数形式提供所述反转色调映射参数(724)、所述颜色被转换的图像流(714)和所述第二图像流(702)之间的关系，其中所述函数形式包括针对所述变换的图像流(714)中的每个像素和所述第二图像流(702)中的每个像素计算最小平方误差以估计所述反转色调映射参数(724)。

5.一种用于压缩视频数据的方法，包括：

执行如权利要求1所述的用于生成反转色调映射参数(724)的方法；

对所述颜色被转换的图像流(714)进行反转色调映射(ITM)以获得作为所述第二图像流的近似并且具有所述第二动态范围的预测图像流(726)；

确定所述预测图像流(726)与所述第二图像流(702)之间的残差(1103)；并且

处理所述残差(1103)以获得残差位流(1120)，

其中所述残差(1103)包括所述预测图像流(714)与所述第二图像流(702)之间的差并且适于以信号形式给送至编码解码器的解码器。

6.如权利要求5所述的方法，其中处理所述残差包括：

对所述残差进行低通滤波(1105)以获得滤波的残差；

对所述滤波的残差进行下采样(1110)以获得下采样的残差；并且

对所述下采样的残差进行编码(1105)以获得所述残差位流。

7.如权利要求5所述的方法，还包括：

对所述残差(1103)进行编码以获得残差位流(742)；并且

对所述反转色调映射参数(724)进行编码以获得反转色调映射参数位流(740)；

其中所述编码的第一图像流(738)、所述残差位流(742)和所述反转色调映射参数位流(740)适于以信号形式给送至编码解码器的解码器(748)。

8.如权利要求5所述的方法，还包括：

对所述残差(1103)进行编码以获得残差位流(742)；

对所述反转色调映射参数(724)进行编码以获得反转色调映射参数位流(740)；并且

用格式器块(745)格式化所述编码的图像流(738)、所述残差位流(742)和所述反转色调映射参数位流(740)以获得压缩的位流(750)，

其中所述压缩的位流(750)适于以信号形式给送至编码解码器的解码器(748)。

9.如权利要求8所述的方法，还包括从所述编码解码器的对所述压缩的位流(750)进行解码的解码器(748)产生所述第二动态范围的输出图像流(795)，其中产生所述输出图像流(795)包括：

接收所述压缩的位流(750)；

将所述压缩编码的位流(750)解析成(752)所述第一动态范围的第三图像流(754)、第二色调映射图像流(780)和第二内部残差图像流(758)；

对所述第三图像流(754)进行解码以获得第二解码的内部图像流(784)，

对所述第二色调映射图像流(780)进行解码以获得第二解码的色调映射图像流(724)，并且

对所述第二内部残差图像流(758)进行解码以获得第二解码的内部残差图像流(798)；

把所述第二解码的内部低动态范围图像流(784)从所述第一颜色空间转换到所述第二颜色空间以获得第二解码的颜色被转换的低动态范围图像流；

生成所述第二解码的颜色被转换的低动态范围图像流的可视动态范围图像表示以获得第二变换的图像流(790)；

基于所述第二解码的色调映射图像流(724)对所述第二变换的图像流(790)进行反转色调映射(793)以获得所述第二动态范围的第二预测图像流；并且

基于所述第二解码的内部残差图像流(798)和所述第二预测图像流来生成所述输出图像流(795)。

10.如权利要求9所述的方法，还包括：

向所述第二变换的图像流(790)应用至少一个去轮廓操作以获得第二去轮廓的图像流(792)，

其中基于所述第二解码的色调映射图像流(724)对所述第二去轮廓的图像流(792)进行反转色调映射(793)。

11.一种用于根据输入位流(754)生成输出位流(795)的方法，包括：

接收所述输入位流(754)、反转色调映射位流(780)和残差位流(758)，其中所述输入位流(754)具有第一动态范围并具有第一颜色空间；

对所述输入位流(754)进行解码以获得解码的位流(784)；

对所述反转色调映射位流(780)进行解码以获得解码的反转色调映射位流(724)；

对所述残差位流(758)进行解码以获得解码的残差位流；

把所述解码的位流(784)从所述第一颜色空间转换到所述输出位流的第二颜色空间以获得解码的颜色被转换的图像流(790)；

基于所述解码的反转色调映射位流(780)对所述解码的颜色被转换的图像流(790)进行反转色调映射(793)以获得所述输出位流的第二动态范围的预测位流；并且

基于所述解码的残差位流(798)和所述预测位流来生成所述输出位流(795)，

其中所述第一动态范围小于所述第二动态范围，并且

所述反转色调映射(793)基于反转的函数形式(915)，所述函数形式表示由单个参数所参数化的系列色调映射曲线。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

向所述解码的颜色被转换的图像流(790)应用至少一个去轮廓操作以获得去轮廓的图像流(792)，

其中基于所述解码的反转色调映射位流(724)对所述去轮廓的图像流(792)进行反转色调映射(793)。

13.如权利要求11所述的方法，其中进行反转色调映射(793)包括执行具备以下算符中的一个或者多个的函数：

参数化的全局色调映射算符；

参数化的局部色调映射算符；

参数化的反转全局色调映射算符；

参数化的反转局部色调映射算符；

单调反转色调映射算符；

反转局部色调映射算符；

包括多个二次曲线的函数；以及

与遮光操作或者加光操作中的一个或者多个操作对应的一个或者多个参数。