CN109327734A - 一种基于动态测光的hdr视频下变换到sdr视频的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法，涉及视频处理技术领域，本发明包括S1将原超高清HDR素材单帧画面转换为线性光；S2对转换为线性光的原超高清HDR素材单帧画面进行动态测光；S3根据SDR亮度值在主体亮度中所占的比例，辅以原超高清HDR素材单帧画面前后几帧的高光占比，进行高亮拐点值动态调整；S4在进行下变换时，新增一条中高光区域的拟合曲线，所述拟合曲线的参数由S2和S3中得到，增加可呈现的高亮范围；S5根据拟合曲线参数进行色调映射，最后输出SDR视频，本发明不仅可以让亮部细节得到尽可能的保留，还能平衡的处理高亮、中间、暗部的细节，保持整体亮度风格，具有好搭建，方便维护，成本低的特点。

Description

一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法
技术领域
本发明涉及视频处理技术领域，更具体的是涉及一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法。
背景技术
伴随着超高清视频技术的发展，超高清视频相较于高清时代，不仅仅是分辨率、色域的提升，宽动态范围也由SDR(Standard Dynamic Range)发展到HDR(High DynamicRange)，为观众带来了更清晰流畅画面的同时，也带来了更富有色彩层次的视觉享受，但是由于电视机硬件技术的发展和经济发展等种种社会因素的影响，超高清视频的发展仍处于过渡阶段，终端用户家庭大多仍然是高清甚至是标清电视机。超高清视频的播出仍然受播出设备和用户实际情况限制，因此，不得不将超高清制片再下变换到高清或标清再进行播出。
在超高清视频下变换中，最重要的两种下变换就是色域和宽动态范围的下变换，但传统的宽动态范围下变换处理效果不佳，硬件下变换器则成本过高，操作复杂，因此急需更加智能的下变换技术来达到更好的下变换效果，现有的下变换技术存在以下缺陷：
1、损失高亮细节
传统的下变换的处理方式之一是将100尼特以上的高亮部分直接裁掉，这样会导致HDR视频中的高亮细节在直接转换后在SDR视频中丢失较多，亮部过曝，没有细节呈现；
2、整体画面过暗
另一种传统的下变换处理方式是将画面的整体亮度下压，而单一压幅的下变换处理在遇到暗部画面时画面结果过暗，暗部整体偏暗，同样也没有细节呈现；
3、传统硬件下变换器成本高昂，操作繁琐
采用传统的硬件下变换器，不仅成本高昂，且搭建复杂，硬件需要单独的配件支持，且兼容性也远远不及使用软件的兼容性好，在运输、操作上都较为复杂繁琐，在后期的维护上，对硬件的维护成本也较高，维护耗时更长，步骤更繁琐。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决传统的下变换处理效果不佳，转换后容易缺少画面细节的问题，本发明提供一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法，包括如下步骤：
S1：将原超高清HDR素材单帧画面转换为线性光；
S2：对转换为线性光的原超高清HDR素材单帧画面进行动态测光，得到最大亮度值和最大亮度值范围；
S3：根据SDR亮度值在主体亮度中所占的比例，辅以原超高清HDR素材单帧画面前后几帧的高光占比，对最大亮度值和最大亮度值范围进行微调后，分析原超高清素材单帧画面高亮区域的高亮拐点值和拐点值范围，再进行高亮拐点值动态调整；
S4：在进行下变换时，新增一条中高光区域的拟合曲线，所述拟合曲线的参数由S2和S3中得到，增加可呈现的高亮范围；
S5：根据拟合曲线参数进行色调映射，最后输出SDR视频。
进一步的，所述S1中将原超高清HDR素材单帧画面转换为线性光，具体为：计算原超高清HDR素材单帧画面每个像素点的线性亮度值，再对线性亮度值进行相应的统计计算，获取原超高清HDR素材单帧画面在线性光域中的最大亮度值L和高亮拐点值l′。
进一步的，所述S4中的拟合曲线公式为：
E′＝OEFT[E]＝1.07152m0(E+m1)0.01+m2，l′≤E≤L
其中，m0,m1,m2是拟合曲线的参数，由l′,L推导得到；E为RGB各个分量的线性值，范围是[0，12]；E′为RGB各个分量的非线性值，范围是[0，1]；L为原超高清HDR素材单帧画面在线性光域中的最大亮度值，范围是[3，12]；l′为原超高清HDR素材单帧画面中线性亮度值[0，1]区域在整个画面中的占比，即高亮拐点值，范围是[0.5，1]。
进一步的，所述拟合曲线的参数计算公式为：
其中，L为原超高清HDR素材单帧画面在线性光域中的最大亮度值，范围是[3，12]；l′为原超高清HDR素材单帧画面中线性亮度值[0，1]区域在整个画面中的占比，即高亮拐点值，范围是[0.5，1]。
本发明的有益效果如下：
1、本发明对原超高清HDR素材单帧画面进行动态测光后，分析单帧画面的高中低光的占比，辅以前后几帧的高中光的占比进行微调，动态调整下变化曲线的拐点，再新增拟合一条中高光区域的曲线进行下变换，此方法相较于传统的将高光部分直接裁掉或将画面亮度整体下压的下变换处理方式，不仅可以让亮部细节得到尽可能的保留，还能平衡的处理高亮、中间、暗部的细节，保持整体亮度风格，具有好搭建，方便维护，成本低的特点。
附图说明
图1是本发明整体流程示意图。
图2是利用本发明方法实现的下变换伽马曲线。
图3是普通下变换的伽马曲线。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1到图3所示，本实施例提供一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法，包括如下步骤：
S1：将原超高清HDR素材单帧画面转换为线性光，具体为：计算原超高清HDR素材单帧画面每个像素点的线性亮度值，再对线性亮度值进行相应的统计计算；
S2：对转换为线性光的原超高清HDR素材单帧画面进行动态测光，得到最大亮度值和最大亮度值范围；
S3：根据SDR亮度值在主体亮度中所占的比例，辅以原超高清HDR素材单帧画面前后几帧的高光占比，对最大亮度值和最大亮度值范围进行微调后，分析原超高清素材单帧画面高亮区域的高亮拐点值和拐点值范围，再进行高亮拐点值动态调整；
S4：在进行下变换时，新增一条中高光区域的拟合曲线，所述拟合曲线的参数由S2和S3中得到，增加可呈现的高亮范围；
常规的下变换转换中，OEFT曲线为：
为了更好的保留中低光部分的处理，同时加入对亮光的压缩处理，在原曲线基础上新增加了一条拟合曲线，相应的公式为：
其中，m0,m1,m2是拟合曲线的参数，由l′,L推导得到；E为RGB各个分量的线性值，范围是[0，12]；E′为RGB各个分量的非线性值，范围是[0，1]；L为原超高清HDR素材单帧画面在线性光域中的最大亮度值，范围是[3，12]；l′为原超高清HDR素材单帧画面中线性亮度值[0，1]区域在整个画面中的占比，即高亮拐点值，范围是[0.5，1]；
由上述公式可推导得到：
进而得到：
S5：根据上述得到的拟合曲线参数进行色调映射，最后输出SDR视频；
本实施例对原超高清HDR素材单帧画面进行动态测光后，分析单帧画面的高中低光的占比，辅以前后几帧的高中光的占比进行微调，动态调整下变化曲线的拐点，再新增拟合一条中高光区域的曲线进行下变换，此方法相较于传统的将高光部分直接裁掉或将画面亮度整体下压的下变换处理方式，不仅可以让亮部细节得到尽可能的保留，还能平衡的处理高亮、中间、暗部的细节，保持整体亮度风格，如图3所示为普通下变换，变换后直接失去了高亮的细节，而如图2所示采用本实施例方法实现的下变换伽马曲线按亮度比例计重新计算出拐点，较大程度地保留了高亮细节的显示。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将原超高清HDR素材单帧画面转换为线性光；
S2：对转换为线性光的原超高清HDR素材单帧画面进行动态测光，得到最大亮度值和最大亮度值范围；
S3：根据原超高清HDR素材单帧画面的SDR亮度值在其主体亮度中所占的比例，辅以原超高清HDR素材单帧画面前后几帧的高光占比，对最大亮度值和最大亮度值范围进行微调后，分析原超高清素材单帧画面高亮区域的高亮拐点值和拐点值范围，再进行高亮拐点值动态调整；
S4：在进行下变换时，新增一条中高光区域的拟合曲线，所述拟合曲线的参数由S2和S3中得到，增加可呈现的高亮范围；
S5：根据拟合曲线参数进行色调映射，最后输出SDR视频。
2.根据权利要求1所述的一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法，其特征在于，所述S1中将原超高清HDR素材单帧画面转换为线性光，具体为：计算原超高清HDR素材单帧画面每个像素点的线性亮度值，再对线性亮度值进行相应的统计计算，获取原超高清HDR素材单帧画面在线性光域中的最大亮度值L和高亮拐点值l′。
3.根据权利要求1所述的一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法，其特征在于，所述S4中的拟合曲线公式为：
E′＝OEFT[E]＝1.07152m0(E+m1)0.01+m2，l′≤E≤L
其中，m0,m1,m2是拟合曲线的参数，由l′,L推导得到；E为RGB各个分量的线性值，范围是[0，12]；E′为RGB各个分量的非线性值，范围是[0，1]；L为原超高清HDR素材单帧画面在线性光域中的最大亮度值，范围是[3，12]；l′为原超高清HDR素材单帧画面中线性亮度值[0，1]区域在整个画面中的占比，即高亮拐点值，范围是[0.5，1]。
4.根据权利要求3所述的一种基于动态测光的HDR视频下变换到SDR视频的方法，其特征在于，所述拟合曲线的参数计算公式为：
其中，L为原超高清HDR素材单帧画面在线性光域中的最大亮度值，范围是[3，12]；l′为原超高清HDR素材单帧画面中线性亮度值[0，1]区域在整个画面中的占比，即高亮拐点值，范围是[0.5，1]。
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