CN108701438A - 高动态范围显示器的亮度管理 - Google Patents

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Abstract

提供了管理视频流的亮度以用于HDR显示器上的显示。可以监视视频流的帧的亮度值，并且如果在给定时间段内亮度增加大于给定亮度改变，则可以确定过亮帧。当检测到超过给定参数的明亮度跳变时，可以减小过亮帧的亮度值。例如，可以通过减小过亮帧的亮度值，使得平均亮度的改变低于给定值，来减小亮度值，并且经修改的帧的亮度值可以维持像素之间的相对亮度。可以基于减小的亮度值，从过亮帧确定经修改的帧。可以将经修改的帧插入到视频流中并传送到HDR显示器以被显示。

Description

高动态范围显示器的亮度管理
技术领域
本公开通常涉及在高动态范围(HDR)显示器上显示内容，以及更具体地涉及管理视频流的亮度(luminance)以用于显示在HDR显示器上。
背景技术
高动态范围显示器具有产生远超出传统的标准动态范围显示器的明亮度(brightness)等级的能力。HDR显示器的最大明亮度可以是标准动态范围(SDR)显示器的2至10倍明亮。因此，HDR显示器具有显示更真实的场景的能力。
发明内容
在此提供用于管理视频流的亮度以用于HDR显示器上的显示的系统和方法的示例和细节。在各种实施例中，可以监视视频流的帧的亮度值，并且如果在给定时间段内亮度增加大于给定亮度改变，则可以确定过亮帧。当检测到超过给定参数的明亮度跳变时，可以减小过亮帧的亮度值。例如，可以通过减小过亮帧的亮度值，使得平均亮度的改变低于给定值，来基于给定亮度改变减小亮度值，并且经修改的帧的亮度值可以维持经修改的帧的像素之间的相对亮度。可以基于减小的亮度值，从过亮帧确定经修改的帧。可以将经修改的帧插入到视频流中并传送到HDR显示器以被显示。
附图说明
图1图示了在观看HDR显示器时可能影响用户舒适度的明亮度跳变的一些可能原因。
图2图示了根据各种实施例的可以实现亮度管理的系统的示例。
图3是根据各种实施例的可以实现亮度管理的系统的示例的框图。
图4是根据各种实施例的诸如机顶盒/数字视频记录机(DVR)、网关等的可以包括亮度管理的计算系统的示例的框图。
图5是根据各种实施例的针对HDR显示器管理亮度的方法的示例的流程图。
图6图示了根据各种实施例的减小亮度的详细示例。
图7是根据各种实施例的亮度管理的方法的另一示例的流程图。
应理解，附图针对说明本公开的概念的目的，并且不一定是用于说明本公开的唯一可能的配置。
具体实施方式
高动态范围显示器具有产生远超出传统的标准动态范围显示器的明亮度等级的能力。虽然能够由HDR显示器产生的明亮度等级充分低于损坏人的视网膜所需的等级，但是由HDR显示器输出的明亮度的大幅跳变可能导致明显不适或者甚至疼痛。例如，用户可能正在观看示出黑夜场景的电视节目，其中HDR显示器是黑暗的，并且然后该节目可能剪切到非常明亮的商业广告。这种明亮度的大幅跳变可能导致用户不适，类似于走出光线暗淡的房间进入明亮的日光的体验。特别地，在暴露于短时间段中的大幅明亮度增加时，人眼的响应时间、即虹膜收缩所需的时间量可能不是足够快以防止不适。与从暗淡光线走入日光的不适不同，在HDR显示器上观看明亮度跳变的不适可能由于内容消费的快节奏性质而加剧。例如，通常以频繁的间隔插入商业广告，多个黑夜到白天场景剪切可能发生在单个电影或TV节目中，黑暗与明亮内容之间的用户频道浏览和切换频道，可能在观看黑暗内容时访问明亮的屏幕上菜单，等等。换句话说，虽然一般人仅偶尔地经历暗淡光线到日光的不适，但是一般HDR显示器观看者可能经历频繁且重复的明亮度跳变，其可能导致不适、疲劳或疼痛。
事实上，在标准动态范围(SDR)显示器的当今世界中，可能不是很受欢迎的是，即使看似无害的动作，诸如打开电视或改变频道，也可能导致不舒适的HDR显示器上的明亮度的跳变。图1图示了在观看HDR显示器100时可能影响用户舒适度的明亮度跳变的一些可能原因。例如，明亮度的跳变可能由用户动作导致，诸如打开HDR显示器103，这可能导致明亮的屏幕上启动菜单被显示，或者可能立即显示HDR显示器被调到的频道上的TV节目的明亮场景。当用户在观看黑暗电影的同时访问明亮的屏幕上菜单105时，可能发生另一明亮度跳变。在内容中倒回、快进和跳过107，以及频道改变109也可能造成明亮度跳变并且可能增加跳变的频率。跳变也可能由不同的视频源之间的切换111所导致。例如，用户可能正在观看电视节目，并且然后决定切换显示器以浏览互联网，这可能引起从TV节目中的黑暗场景到大部分白色的互联网网页的明亮度跳变。随着越来越多的内容源(例如，内容提供者、因特网网站、缆线频道、视频游戏、广播网络、DVD/BlueRayTM、视频流式服务，等等)，在大量选择之间切换可能增加不舒适的明亮度跳变的频率。
如图1所示，一些明亮度跳变可能由内容本身所导致。例如，内容内的明亮度改变113，例如，场景改变、视图改变、爆炸、即将到来的前灯等等，可能导致明亮度跳变。插入到内容中的商业广告可能导致明亮度跳变。例如，TB节目通常具有以规则间隔插入的多个商业广告。可以创建一些商业广告以用于HDR显示器上的显示，即HDR商业广告115，并且可以创建一些商业广告以用于SDR显示器上的显示，即SDR商业广告117。虽然在HDR显示器上显示的明亮的HDR商业广告可能在诸如以上讨论的情况下引起明亮度跳变(例如，黑暗电影期间的明亮的商业广告)，但是在HDR显示器上显示的SDR商业广告可能引起更严重的明亮度的跳变，这归因于针对SDR显示器创建的内容和针对HDR显示器创建的内容的典型亮度值分布(profile)的差异。特别地，当比较相同场景的HDR视频流和SDR视频流的亮度值时，HDR流的亮度值通常将比SDR流的亮度值低得多。因为HDR显示器可以输出比SDR显示器多得多的明亮度，所以在HDR显示器上显示的较低亮度值看上去是与在SDR显示器上显示的较高亮度值相同的明亮度。因此，在HDR显示器上显示SDR内容(其包含比相同场景的HDR内容更高的亮度值)可能引起极其明亮的显示场景。
明亮度跳变也可能由覆盖在内容上的元素导致。例如，隐藏式字幕119可能使用粗的白色字体，这可能在黑暗场景期间显示大量文本时导致不舒适的明亮度跳变。在黑暗场景期间弹出的屏幕上菜单105可能导致不舒适的明亮度的跳变，如上所述。诸如画中画元素、屏幕上通知等的其他覆盖元素也可能导致明亮度的跳变。服务中断也可能引起明亮度跳变，诸如当黑暗场景突然变成雪花123(即，噪声)，或者当服务中断引起黑屏并且服务被恢复125为显示内容的明亮场景。
图1还图示了可能影响由HDR显示器100上的明亮度跳变引起的不适的严重性的一些因素。例如，周围光等级127可能影响用户不适的严重性。低周围照明条件下的明亮度跳变可能引起更大的用户不适，因为当发生明亮度跳变时，用户的眼睛可能被调整到更低的整体明亮度。换句话说，在HDR显示器明亮度跳变发生在光线暗淡的房间中而不是光线明亮的房间中的情况下，总观看明亮度(即，与HDR显示器明亮度结合的周围明亮度)的跳变可能更加严重。HDR显示器的大小129、HDR显示器的最大明亮度131、以及用户的观看距离133也可能影响由明亮度跳变引起的用户不适的严重性。
总之，随着HDR显示器变得普通，典型的用户可能发现HDR观看体验包括一连串的明亮度跳变，它们由用户为提高观看体验所做的事情而使其更糟，例如关灯、购买更大的TB、坐得更近等等。
鉴于前述内容，公开了各种实施例，以用于通过在HDR显示器上显示流之前管理视频流的亮度来控制明亮度跳变。
在各种实施例中，可以在诸如HDR电视的显示设备中、机顶盒中、内容提供者的传递系统中等等实现亮度管理。图2-图4图示了可以提供亮度管理的实现方式的示例。应理解，各种实施例可以包括例如内置于诸如网关、机顶盒、显示设备等的消费者产品中的系统，并且各种实施例可以在软件应用中实现，该软件应用可以在个人计算机、智能电话等上执行。
图2图示了可以实现各种实施例的系统200的示例。系统200包括经由网络203提供诸如电影、电视等的内容的内容提供者201。内容提供者201和网络203可以是例如广播提供者和广播网络、互联网内容提供者和互联网、缆线公司和缆线网络等。可以将内容传递到连接到HDR显示器207的机顶盒205。在各种实施例中，可以由内容提供者实现亮度管理。在这种情况下，用户的设备，例如机顶盒和HDR显示器，不需要具有内置的功能。在各种实施例中，例如，可以由机顶盒或HDR显示器实现亮度管理。在这种情况下，亮度管理可以利用附加信息，诸如HDR显示器的特性(例如，最大明亮度输出)和周围明亮度等级。在各种实施例中，HDR显示器可以实现机顶盒的功能而没有对机顶盒的需要，如本领域技术人员会容易理解的那样。
图3图示了用于向家庭或最终用户传递内容的系统300的示例的更详细的框图。如下所述，根据各种实施例，可以由系统300的一个或多个元素来实现亮度管理。
内容可以源自一个或多个内容源302，诸如电影工作室、TV工作室、制作公司、上传到互联网的家庭电影等。可以通过各种方法将内容传递到用户。例如，一种分发方法可以是广播形式的内容。可以将广播内容提供给广播联盟管理者304，其可以是国家广播服务，诸如美国广播公司(ABC)、美国全国广播公司(NBC)、哥伦比亚广播系统(CBS)等。广播联盟管理者304可以从广告代理305接收诸如商业广告之类的广告，并且将商业广告插入到内容中。广播联盟管理者可以收集并存储内容，并且可以通过传递网络来调度内容的传递，如传递网络306所示。传递网络306可以包括从国家中心到一个或多个区域或本地中心的卫星链路传送。传递网络306还可以包括使用诸如空中广播、卫星广播或缆线广播之类的本地传递系统的本地内容传递。在各种实施例中，可以由广播联盟管理者304、由传递网络306的一个或多个区域或本地中心等来实现亮度管理。
第二个形式内容的可以被称为特殊内容。特殊内容可以包括例如优质观看内容、按次计费内容、互联网上提供的内容、另外未提供给广播联盟管理者的其他内容，例如流传输内容、网页、其他视频元素等。特殊内容可以是用户请求的内容，诸如网页、电影下载等。可以将特殊内容传递到内容管理者310。内容管理者310可以从广告代理305接收诸如商业广告之类的广告，并且将商业广告插入到内容中。内容管理者310可以是服务提供者，诸如互联网网站，例如附属于内容提供者、广播服务或传递网络服务。内容管理者310还可以将互联网内容并入到传递系统中。内容管理者310可以通过通信网络(例如，通信网络312)将内容传递到用户的接收设备308。通信网络312可以包括高速宽带互联网型通信系统。在各种实施例中，用户可以经由通信网络312直接从互联网313获得内容，诸如电影剪辑(其可以包括由广告代理305插入的商业广告)等，而不一定具有由内容管理者310管理的内容。在各种实施例中，可以由内容管理者310、提供内容的互联网网站所有者等来实现亮度管理。
可以通过传递网络306和通信网络312将广播内容和特殊内容传递到用户系统307。例如，用户系统307可以包括接收设备308，其接收并处理广播和特殊内容，并且执行下面更详细描述的其他功能。应理解，接收设备308可以是例如机顶盒、数字视频记录机(DVR)、网关、调制解调器、智能TV、平板计算机、智能电话等。接收设备308可以充当家庭网络系统的入口点或网关，该家庭网络系统包括被配置为家庭网络中的客户端或对等设备的附加设备。在各种实施例中，可以由用户系统307实现亮度管理。
用户系统307还可以包括HDR显示设备314。在一些实施例中，显示设备314可以是连接到接收设备308的外部显示器。在一些实施例中，接收设备308和显示设备314可以是单个设备的部分。用户系统307还可以包括一个或多个本地内容源318，诸如DVD播放器、视频游戏控制台、个人计算机等。可以由接收设备308来管理来自本地内容源318的内容的显示。用户系统307还可以包括诸如遥控器、键盘、鼠标、触摸板、触摸屏等的输入设备316。输入设备316可以被适配于为接收设备308、本地内容源318和显示设备314提供用户控制。在一些实施例中，输入设备316可以是外部设备，其可以经由例如有线连接、信号传送系统(诸如红外(IR)、射频(RF)通信)等耦接到接收设备308，并且可以包括标准协议(诸如通用串行总线(USB)、红外数据关联(IRDA)标准、Wi-Fi、蓝牙等)、私有协议等。在一些实施例中，接收设备308和输入设备316可以是相同设备的部分。
接收设备308可以从传递网络306和通信网络312之一或二者接收不同类型的内容。接收设备308处理内容以用于HDR显示设备314上的显示。接收设备308还可以包括储存设备，诸如硬盘驱动器或光盘驱动器，以用于记录和回放音频和视频内容。本地内容源318可以处理本地内容，诸如DVD电影、视频游戏等，以用于HDR显示设备314上的显示。现在将关于图4描述根据各种实施例的接收设备308的操作的进一步细节和与内容的亮度管理相关联的特征。
图4是被配置为接收设备400的计算系统的示例的框图，其中可以实现用于管理亮度的各种实施例。接收设备400可以与图3中描述的接收设备308类似地操作，并且可以被包括作为网关设备、调制解调器、机顶盒、个人计算机、电视、平板计算机、智能电话等的部分。接收设备400还可以与其他系统合并，包括音频设备或显示设备。接收设备400可以是例如耦接到外部显示设备(例如，HDR电视)的机顶盒、耦接到显示设备(例如，计算机监视器)的个人计算机等。在一些实施例中，接收设备400可以包括集成显示设备，例如诸如平板计算机、智能电话等的便携式设备。尽管在此使用接收设备的示例来描述亮度管理，但是本领域技术人员将理解，在传递视频流之前，可以例如由内容提供者、传送网络等来实现亮度管理的各种实施例。
在图4所示的接收设备400中，由输入流接收器402接收内容。输入流接收器402可以包括例如用于对通过包括空中、缆线、卫星、以太网、光纤和电话线网络的若干个可能网络之一提供的流进行接收、解调和解码的接收器电路。可以基于通过用户界面416提供的用户输入来选择期望的输入流。例如，用户输入可以包括选择频道，并且由输入流接收器402接收的输入流可以包括穿插有SDR商业广告的HDR内容。在各种实施例中，用户界面416可以用于访问屏幕上菜单、画中画等。屏幕上菜单可以覆盖整个观看区域，例如替换观看内容，或者屏幕上菜单可以覆盖观看区域的部分，使得一些观看内容保持可见。用户界面416可以耦接到诸如输入设备316之类的输入设备，并且可以从输入设备接收并处理对应的用户输入，例如键击、按钮按下、诸如手势之类的触摸输入、诸如语音输入之类的音频输入等。用户界面416可以被适配于与蜂窝电话、平板、鼠标、遥控器等介接。
将经解码的输出流提供给输入流处理器404。输入流处理器404执行最终的流选择和处理，并且包括内容流的视频内容与音频内容的分离。将音频内容提供给音频处理器406，以用于从诸如压缩数字信号之类的接收格式到模拟波形信号的转换。将模拟波形信号提供给音频接口408，并且进一步提供给显示设备或音频放大器。
将从输入流处理器404输出的视频提供给视频处理器410。视频流可以是诸如RGB、YUV等的若干个格式之一。此外，用于对视频流进行编码的电光转换函数(EOTF)还可以是诸如伽马编码、感知量化器(PQ)编码等若干个方法之一。如果视频流是具有独立亮度通道的格式，诸如YUV，则可以从亮度通道直接确定每帧的像素的亮度值。如果视频流是不具有独立亮度通道的格式，诸如RGB，则可以作为色彩通道值的函数来计算亮度值。必要时，视频处理器410基于输入流格式提供视频内容的转换。视频处理器410还执行任何必要的转换以用于视频流的存储。处理器414可以控制视频处理器410的操作，并且可以根据在此描述的各种实施例来管理视频流的亮度。
储存设备412可以存储在输入处接收的音频和视频内容。储存设备412可以在处理器414的控制下并且还基于从用户界面416接收的命令(例如，诸如快进(FF)和倒回(RW)之类的导航指令)允许内容的稍后取回和回放。储存设备412可以存储用于处理器414的指令，包括用于执行亮度管理的指令。储存设备412还可以存储可以用于亮度管理的数据，例如HDR显示器特性(诸如连接到接收设备400的HDR显示器的大小、HDR显示器的最大明亮度、与HDR显示器相关联的伽马值、HDR显示器的用户调节的明亮度设置等)、环境数据(诸如房间中的周围光的明亮度值、用户与HDR显示器的观看距离等)、以及根据各种实施例的其他数据。储存设备412可以是例如硬盘驱动器、诸如静态RAM(SRAM)或动态RAM(DRAM)之类的一个或多个大容量集成电子存储器、诸如压缩盘(CD)驱动器或数字视频盘(DVD)驱动器之类的可交换光盘储存系统等。
可以根据各种实施例来管理经转换的视频流的亮度，并且可以将其提供给显示接口418。显示接口418可以将显示信号提供给诸如以上描述的显示设备314之类的HDR显示设备。将处理器414经由总线互连到设备400的若干个组件，包括输入流处理器404、音频处理器406、视频处理器410、储存设备412、用户界面416、一个或多个本地内容源421、周围光传感器420和视频相机425。处理器414管理用于转换输入流的转换处理，以用于储存设备上的存储或用于HDR显示器上的显示。处理器414可以从诸如DVD播放器、视频游戏控制台、个人计算机等的本地内容源421接收本地内容，并且处理本地内容以用于HDR显示器上的显示。处理器414还管理所存储的内容的取回和回放。处理器414可以执行其他功能，诸如生成屏幕上菜单、隐藏式字幕、画中画元素等。处理器414还可以提供各种观看内容的倒回、快进和跳过功能，并且允许用户在各种内容源之间切换。处理器414可以从周围光传感器423接收周围光信息。视频相机425可以例如内置在HDR显示器的前面，并且可以给处理器414提供来自HDR显示器前面的相机视图。处理器414可以处理相机视图以获得附加信息，例如以确定观看HDR显示器的用户的观看距离。此外，如下面将更详细描述的，根据各种实施例，处理器414可以执行广播内容、特殊内容和本地内容的亮度管理。
处理器414可以连接到存储器420(例如，易失性或非易失性存储器，包括RAM、SRAM、DRAM、ROM、可编程ROM(PROM)、闪速存储器、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)等)以用于存储用于处理器414的信息和指令代码。存储器420可以存储用于处理器414的指令，包括根据各种实施例的用于执行亮度管理的指令。存储器420还可以存储诸如包含内容的图形元素之类的元素的数据库。可以将数据库存储为诸如包含内容的图形元素、用于生成用于显示接口418的可显示用户界面(诸如屏幕上菜单)的各种图形元素等的图形元素的模式。在一些实施例中，存储器可以将图形元素存储在识别的或分组的存储器位置中，并且使用访问或位置表来识别与图形元素有关的信息各部分的存储器位置。存储器420可以存储HDR显示器信息，诸如HDR显示器的大小和HDR显示器的最大明亮度。此外，存储器420的实现方式可以包括若干个可能的实施例，诸如单个存储器设备、通信地连接或耦接在一起以形成共享或公共存储器的多于一个的存储器电路等。还此外，在较大的电路中，存储器可以与诸如总线通信电路的部分之类的其他电路一起被包括。
图5-图7图示了根据各种实施例的亮度管理的示例。应注意，使用在零(0)到一(1)的尺度上测量的亮度来描述以下示例，例如如Y'UV格式下的视频流中那样。然而，本领域技术人员将容易理解，可以使用具有不同亮度值范围的其他格式。
图5是根据各种实施例的针对HDR显示器管理亮度的方法的示例的流程图。可以获得(501)视频流的帧的亮度值，并且如果当与当前帧之前的时间窗(即，增量时间，TΔt)内的流中的一个或多个先前帧的亮度比较时当前帧的亮度大于给定亮度改变(即，增量亮度，TΔL)，则可以确定(502)视频流中的亮度增加。在各种实施例中，时间窗或时段可以基于当暴露于明亮度跳变时人眼的平均响应时间，即虹膜收缩的平均时间。在各种实施例中，可以基于在时间窗TΔt内超过给定平均亮度改变(TΔLavg)的视频流的平均亮度(Lavg)的增加来确定明亮度跳变。例如，可以基于在此称为第一帧的时间窗的开始处的帧与时间窗的结束处的帧(即，当前帧)之间的比较来确定亮度改变。例如，如果当前帧的Lavg与第一帧的Lavg之间的差超过TΔLavg，则可以确定明亮度跳变，并且可以将当前帧称为过亮帧。例如，可以将1.0秒的时间窗内大于0.5的平均亮度增加视为不可接受的HDR显示器上的明亮度跳变。
在各种实施例中，给定亮度改变可以基于HDR显示器特性，诸如最大明亮度、屏幕大小、用户可调节的明亮度设置、伽马值等。例如，可以将具有大的屏幕大小和优异最大明亮度的第一HDR显示器的给定亮度改变设置为0.4，同时可以将具有较小的屏幕大小和平均最大明亮度的第二HDR显示器的给定亮度改变设置为0.5。以该方式(即，基于诸如屏幕大小和最大明亮度之类的因素)对给定亮度改变进行加权可以允许亮度管理中更一致的结果，这是因为例如在第一HDR显示器上显示的视频流的0.4的亮度增加可以产生与在第二HDR显示器上显示的视频流的0.5的亮度增加相同的明亮度增加。换句话说，在较大且较强的HDR显示器上显示的视频流的亮度值的增加可能导致比当相同视频流显示在较小且较不强的HDR显示器上时更大的明亮度的跳变，即，显示器输出的实际光量。因此，可以将与较大、较强的显示器相关联的给定亮度改变设置为比较小、较不强的显示器的给定亮度改变更低的值，使得两个显示器上的明亮度跳变被限制为相同的量。
在各种实施例中，确定给定亮度改变可以包括确定基于例如用户的总视场内的明亮度增加的总可见明亮度增加。例如，可以基于诸如用户的观看距离、屏幕大小和最大显示明亮度以及周围光的明亮度之类的因素来计算中心加权平均明亮度增加。在这方面，例如，如果以上描述的第一HDR显示器在光线暗淡的房间中，其中用户靠近屏幕就坐，则可以将给定亮度改变减小到0.3。类似地，如果第一HDR显示器在光线明亮的房间中，其中用户远离屏幕就坐，则可以将给定亮度改变增加到0.5。
当检测到超过给定参数的明亮度跳变时，可以减小(503)过亮帧的亮度值。在各种实施例中，可以例如通过减小过亮帧的亮度值，使得亮度的改变低于给定值，来基于给定亮度改变本身减小亮度值。在各种实施例中，可以应用亮度值的减小，使得像素之间的相对亮度得以维持。例如，将给定亮度改变添加到第一帧的亮度可以给出过亮帧的最大可接受亮度。可以基于亮度调整因子(LAF)来减小过亮帧的亮度，该亮度调整因子(LAF)可以基于最大可接受亮度与过亮帧的实际亮度的比率来确定。可以基于亮度调整因子来修改过亮帧中的每个像素的亮度值。表1和图6示出了更详细的示例。
为了说明的目的，在表1和图6中仅示出了视频帧的20个像素。然而，应理解，示例适用于帧中的所有像素。表1示出了用于通过减小过亮帧的亮度值使得平均亮度的改变低于给定值来创建经修改的帧的样本计算，并且经修改的帧的亮度值维持相同的像素之间的相对亮度。表1的第一列示出了帧的像素编号(1-20)，第二列示出了每个像素的亮度值，并且这些亮度值由图6中所示的图表的较高列示出。在该示例中，给定平均亮度改变是0.4，并且第一帧具有0.13的平均亮度。因此，当前帧的最大可接受平均亮度是0.4+0.13＝0.53。然而，当前帧的平均亮度是0.6135，其超过了0.53的最大可接受平均亮度。因此，当前帧是过亮帧。
表1-亮度减小示例
为了减小过亮帧的亮度，将亮度调整值计算为过亮帧的最大可接受平均亮度与过亮帧的实际平均亮度的比率，0.53/0.6135＝0.8639。通过将亮度值乘以亮度调整值来减小过亮帧中的每个像素的亮度值。表1的第二列示出了减小的亮度值，其在图6中由较矮列示出。经调整的亮度值的平均亮度是0.53，其等于最大可接受平均亮度。因此，可以将过亮帧的平均亮度减小到给定值以内。另外，维持当前帧中的像素的相对亮度。例如，像素1和像素2的未修改的亮度值之间的相对差是ABS((0.5-0.52)/0.5))＝0.04或4％。像素1和像素2的经修改的亮度值之间的相对差也是ABS((0.4319-0.4492)/0.4319))＝0.04或4％。
现在返回图5，可以基于减小的亮度值从过亮帧确定(504)经修改的帧。例如，对于具有独立亮度通道的格式，过亮帧的亮度值可以用减小的亮度值来替换。对于不具有独立亮度通道的格式，可以修改色彩通道，使得像素的色彩保持不变，但是像素亮度减小到减小的亮度值。
可以将经修改的帧插入到视频流中并传送到HDR显示器以被显示。
图7是根据各种实施例的亮度管理的方法的另一示例的流程图。在该示例中，一旦已经识别亮度跳变并且已经减小过亮帧的亮度，则后续帧的亮度可以逐渐返回正常等级，即，未修改的亮度值。逐渐返回正常亮度等级可以允许亮度调节不太明显并且看起来更自然，这可以得到视觉上更舒适的观看体验。
应注意，在该示例中，可以将时间窗表示为给定数量的帧(T#F)。例如，1.0秒的时间窗对应于32个帧的T#F(对于32帧/秒的帧速率)，即，第一帧是视频流中的当前帧之前32个帧的帧。
参照图7，可以获得(701)当前帧(Fn)和第一帧(Fn-T#F)的亮度值。可以确定(702)当前帧的平均亮度(Lavgn)和第一帧的平均亮度(Lavgn-T#F)。可以基于显示器和环境信息来确定(703)给定平均亮度改变TΔL。例如，可以基于诸如最大明亮度、屏幕大小、用户可调节的明亮度设置、伽马值等的显示器特性以及诸如周围明亮度等级、用户观看距离等的环境特性，对给定亮度改变进行加权，如上所述。该方法可以确定(704)当前帧与第一帧之间的平均亮度改变是否超过给定亮度改变(Lavgn-Lavgn-T#F>TΔL)。
如果平均亮度改变未超过给定亮度改变，则不修改(705)当前帧，并且帧计数器递增(706)，以将视频流中的下一帧设置为用于处理的当前帧。如果平均亮度改变超过给定平均亮度改变，则该方法可以确定(707)前一帧(Fn-1)、即流中的紧在当前帧之前的帧的亮度是否被修改了。换句话说，该方法可以确定当前帧是否是导致不可接受的明亮度跳变的帧或者当前帧是否在跳变之后。如果前一帧的亮度未被修改(即，当前帧是导致不可接受的明亮度跳变的帧)，则可以将亮度调整因子设置(708)为最大可接受平均亮度与当前帧的平均亮度的比率(LAF＝(Lavgn-T#F+TΔL)/Lavgn)，其为以上在先前实施例中描述的相同的调整因子。
如果前一帧的亮度被修改了，则可以将亮度调整因子设置(709)为逐渐调整因子(Gradfact)。例如，例如，通过乘以小于但接近1的常数，Gradfact可以等于略微减小的前一帧的亮度调整因子(LAFprev)。例如，Gradfact＝LAFprev*0.95。以该方式，对于明亮度跳变之后的每个后续帧，可以略微减小亮度调整。因此，亮度调整可以逐渐消失，即，亮度可以逐渐过渡回到内容的实际亮度。
在已经确定LAF之后，可以基于LAF来修改(710)当前帧的亮度，并且帧计数器可以递增(706)，以将视频流中的下一帧设置为当前帧。
本领域技术人员应理解，可以通过例如诸如通用计算机之类的计算系统通过存储在计算机可读介质(例如，储存盘、存储器等)上并由计算机处理器执行的计算机可执行指令(例如，软件、固件等)来实现以上描述的方法。参照图4，例如，实现流程图中所示的一个或多个方法的软件可以存储在储存设备412中并由处理器414执行。应理解，在各种实施例中，可以以各种形式的硬件、软件或其组合来实现图中所示的各种元素。也就是说，可以在可以包括处理器、存储器和输入/输出接口的一个或多个适当编程的通用设备上以硬件和软件的组合来实现各种元素。
还应理解，虽然已经在此示出并详细描述了各种实施例的各种示例，但是本领域技术人员可以容易地设计出仍然保持在本公开的范围内的其他各种实施例。
在此叙述的所有示例和条件语言旨在用于指导目的，以帮助读者理解本公开的原理和发明人为促进技术所贡献的概念，并且要被解释为不限于这样具体叙述的示例和条件。
此外，在此叙述本公开的原理、方面和实施例以及其具体示例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能等同物。另外，旨在这样的等同物包括当前已知的等同物以及将来开发的等同物，即，任何执行相同功能的所开发的元件，而不管结构如何。
因此，例如，本领域技术人员将理解，在此呈现的框图表示实施本公开的原理的说明性电路的概念视图。类似地，将理解，任何流程图表、流程图、状态转换图、伪代码等都表示可以基本上表示在计算机可读介质中并由计算机或处理器执行的各种处理，无论这样的计算机或处理器是否明确示出。
可以通过使用专用硬件以及能够与适当的软件相关联地执行软件的硬件来提供图中所示的各种元件的功能。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或者由多个单独的处理器(其中的一些可以共享)来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为排他性地指代能够执行软件的硬件，并且可以在没有限制的情况下隐含地包括数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)和非易失性储存器。
还可以包括传统和/或定制的其他硬件。类似地，图中所示的任何切换仅仅是概念性的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互来执行，或者甚至手动执行，特定技术可以由实现者选择，如从上下文更具体理解的那样。
注意，例如在“A和/或B”和“A和B中的至少一个”的情况下，“和/或”和“至少一个”的使用旨在涵盖仅选择第一所列选项(A)，或仅选择第二所列选项(B)，或选择两个选项(A和B)。作为另外的示例，在“A、B和/或C”和“A、B和C中的至少一个”的情况下，这样的措辞旨在涵盖仅选择第一所列选项(A)，或仅选择第二所列选项(B)，或仅选择第三所列选项(C)，或仅选择第一和第二所列选项(A和B)，或仅选择第一和第三所列选项(A和C)，或仅选择第二和第三所列选项(B和C)，或选择所有三个选项(A和B和C)。这可以针对如所列那么多项进行扩展。
在在此的权利要求中，表达为用于执行指定功能的部件的任何元件旨在涵盖执行该功能的任何方式，包括例如执行该功能的电路元件的组合、与用于执行该软件的适当电路组合以执行该功能的任何形式的软件(因此包括固件、微代码等)等。由这样的权利要求限定的本公开在于以下事实，即，由各种所述部件提供的功能以权利要求所要求的方式组合和集合在一起。因此认为可以提供那些功能的任何部件都等同于在此所示的那些部件。

Claims (21)

1.一种系统(400)，包括：
处理器(414)；以及
存储指令的存储器(420)，所述指令被配置为使所述处理器：
获得(501)视频流的亮度值；
确定(502)在时间窗内超过亮度改变的所述视频流的亮度的增加，其中所述亮度的增加发生在所述视频流的帧中；
减小(503)所述帧的亮度值；以及
基于减小的亮度值来确定(504)经修改的帧。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述亮度是平均亮度，并且基于所述帧的平均亮度与所述时间窗的开始处的帧的平均亮度之间的差来确定所述平均亮度的增加。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括：
HDR显示器，
其中所述指令还使所述处理器获得所述HDR显示器的特性，以及基于所述HDR显示器的特性来确定所述亮度改变。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述HDR显示器的特性包括最大明亮度、明亮度设置、伽玛值和屏幕大小中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括：
HDR显示器，
其中所述指令还使所述处理器获得所述HDR显示器的环境的信息，以及基于所述环境的信息来确定所述亮度改变。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述环境的信息包括周围光值和观看距离中的至少一个。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述指令还使所述处理器减小所述视频流中的后续帧的亮度值，使得所述亮度值的减小的量减少。
8.一种存储计算机可执行指令的非临时性计算机可读介质(412)，所述计算机可执行指令可执行以进行用于管理视频流的亮度的方法，所述方法包括：
获得(501)所述视频流的亮度值；
确定(502)在时间窗内超过亮度改变的所述视频流的亮度的增加，其中所述亮度的增加发生在所述视频流的帧中；
减小(503)所述帧的亮度值；以及
基于减小的亮度值来确定(504)经修改的帧。
9.根据权利要求8所述的非临时性计算机可读介质，其中所述亮度是平均亮度，并且基于所述帧的平均亮度与所述时间窗的开始处的帧的平均亮度之间的差来确定所述平均亮度的增加。
10.根据权利要求8所述的非临时性计算机可读介质，其中所述方法还包括：
获得HDR显示器的特性；以及
基于所述HDR显示器的特性来确定所述亮度改变。
11.根据权利要求10所述的非临时性计算机可读介质，其中所述HDR显示器的特性包括最大明亮度、明亮度设置、伽玛值和屏幕大小中的至少一个。
12.根据权利要求8所述的非临时性计算机可读介质，其中所述方法还包括：
获得HDR显示器的环境的信息；以及
基于所述环境的信息来确定所述亮度改变。
13.根据权利要求12所述的非临时性计算机可读介质，其中所述环境的信息包括周围光值和观看距离中的至少一个。
14.根据权利要求8所述的非临时性计算机可读介质，其中所述方法还包括：
减小所述视频流中的后续帧的亮度值，使得所述亮度值的减小的量减少。
15.一种用于管理视频流的亮度的方法，所述方法包括：
获得(501)所述视频流的亮度值；
确定(502)在时间窗内超过亮度改变的所述视频流的亮度的增加，其中所述亮度的增加发生在所述视频流的帧中；
减小(503)所述帧的亮度值；以及
基于减小的亮度值来确定(504)经修改的帧。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述亮度是平均亮度，并且基于所述帧的平均亮度与所述时间窗的开始处的帧的平均亮度之间的差来确定所述平均亮度的增加。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括：
获得HDR显示器的特性；以及
基于所述HDR显示器的特性来确定所述亮度改变。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述HDR显示器的特性包括最大明亮度、明亮度设置、伽玛值和屏幕大小中的至少一个。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括：
获得HDR显示器的环境的信息；以及
基于所述环境的信息来确定所述亮度改变。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述环境的信息包括周围光值和观看距离中的至少一个。
21.根据权利要求15所述的方法，还包括：
减小所述视频流中的后续帧的亮度值，使得所述亮度值的减小的量减少。
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