CN109643531B - 用于具有反馈信道的色域自适应的方法和装置 - Google Patents

用于具有反馈信道的色域自适应的方法和装置 Download PDF

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Abstract

大体来说，本公开描述用于将优选色域设置从宿装置传送到源装置的技术。所述源装置能够经由视频接口将第一视频数据发送到所述宿装置，所述宿装置经由所述视频接口接收所述第一视频数据。所述宿装置能够接着经由所述视频接口的反馈信道将所述宿装置的优选色域设置发送到所述源装置。所述优选色域设置能够用于从所述源装置接收到的内容。所述源装置能够使用所述优选色域设置来调适第二视频数据。所述源装置能够接着经由所述视频接口将适应于所述优选色域设置的所述第二视频数据发送到所述宿装置。

Description

用于具有反馈信道的色域自适应的方法和装置
本申请案要求2016年8月24日提交的美国临时申请案第62/379,224号的权益，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及视频处理。
背景技术
数字视频能力可以并入到广泛范围的装置中，包含数字电视、数字直播系统、无线广播系统、个人数字助理(PDA)、膝上型或桌上型计算机、平板计算机、电子图书阅读器、数码相机、数字记录装置、数字媒体播放器、视频游戏装置、视频游戏控制台、蜂窝式或卫星无线电电话、所谓的“智能电话”、视频电话会议装置、视频流式传输装置等。数字视频装置实施视频译码技术，例如在由MPEG-2、MPEG-4、ITU-T H.263、ITU-TH.264/MPEG-4第10部分高级视频译码(AVC)、ITU-T H.265高效视频译码(HEVC)定义的标准和这类标准的扩展中描述的视频译码技术。视频装置可通过实施这些视频译码技术而更有效率地发射、接收、编码、解码和/或存储数字视频信息。
视频译码技术包含空间(图片内)预测和/或时间(图片间)预测以减少或去除视频序列中固有的冗余。对于基于块的视频译码来说，视频切片(例如视频帧或视频帧的一部分)可分割成视频块，所述视频块还可被称作树块、译码单元(CU)和/或译码节点。使用相对于同一图片中的相邻块中的参考样本的空间预测对图片的经帧内译码(I)切片中的视频块进行编码。图片的经帧间译码(P或B)切片中的视频块可使用相对于同一图片中的相邻块中的参考样本的空间预测，或相对于其它参考图片中的参考样本的时间预测。图片可被称作帧，且参考图片可被称作参考帧。
空间或时间预测产生用于待译码块的预测块。残余数据表示待译码原始块与预测块之间的像素差。经帧间译码块根据指向形成预测块的参考样本块的运动向量以及指示译码块与预测块之间的差的残余数据来编码。经帧内译码块根据帧内译码模式和残余数据来编码。为了进一步压缩，可将残余数据从像素域变换到变换域，从而产生残余变换系数，接着可量化所述残余变换系数。可扫描最初按二维阵列排列的经量化变换系数，以便产生变换系数的一维向量，且可应用熵译码以达成甚至更多压缩。
视频数据的另一方面为动态范围。动态范围通常定义为视频信号的最小亮度(例如明度)与最大亮度之间的比率。过去使用的共同视频数据的动态范围被视为具有标准动态范围(SDR)。视频数据的其它实例规范定义具有最小亮度与最大亮度之间的更大比率的色彩数据。这类视频数据可描述为具有高动态范围(HDR)。
发明内容
大体来说，本公开描述用于将优选色域设置从宿装置传送到源装置的技术。源装置可经由视频接口将第一视频数据发送到宿装置，所述宿装置经由视频接口接收第一视频数据。宿装置可接着经由视频接口的反馈信道将宿装置的优选色域设置发送到源装置。优选色域设置可用于从源装置接收到的内容。源装置可使用优选色域设置来调适第二视频数据。源装置可接着经由视频接口将适应于优选色域设置的第二视频数据发送到宿装置。在一些实例中，在调适第二视频数据中，源装置可确定待由宿装置使用的一或多个色域映射参数集，以用于将第二视频数据转换到优选色域。源装置可将这些参数连同第二视频数据提供到宿装置。
在一个实例中，一种处理视频数据的方法包含：利用宿装置且经由视频接口从源装置接收第一视频数据；利用宿装置且经由视频接口的反馈信道向源装置发送宿装置的优选色域设置，所述宿装置的优选色域设置用于从源装置接收到的内容；以及利用宿装置、经由视频接口且至少部分地基于优选色域设置来从源装置接收第二视频数据。
在另一实例中，一种用于编码视频数据的设备包含：存储器，其经配置以存储视频数据；和宿装置，其使用电路、软件或其组合来实施，所述宿装置经配置以：经由视频接口从源装置接收第一视频数据；经由视频接口的反馈信道向源装置发送设备的优选色域设置，所述设备的优选色域设置用于从源装置接收到的内容；以及经由视频接口且至少部分地基于优选色域设置来从源装置接收第二视频数据。
在另一实例中，一种计算机可读存储媒体，其具有存储于其上的指令，所述指令在执行时将用于处理视频数据的设备配置成：经由视频接口从源装置接收第一视频数据；经由视频接口的反馈信道向源装置发送设备的优选色域设置，所述设备的优选色域设置用于从源装置接收到的内容；以及经由视频接口且至少部分地基于优选色域设置从源装置接收第二视频数据。
在另一实例中，设备包含：用于经由视频接口从源装置接收第一视频数据的装置；用于经由视频接口的反馈信道向源装置发送宿装置的优选色域设置的装置，所述宿装置的优选色域设置用于从源装置接收到的内容；以及用于经由视频接口且至少部分地基于优选色域设置来从源装置接收第二视频数据的装置。
在另一实例中，一种处理视频数据的方法包含：利用源装置且经由视频接口将第一视频数据发送到宿装置；利用源装置且经由视频接口的反馈信道从宿装置接收宿装置的优选色域设置，所述宿装置的优选色域设置用于从源装置接收到的内容；使用优选色域设置利用源装置来调适第二视频数据；以及利用源装置且经由视频接口将适应于优选色域设置的第二视频数据发送到宿装置。
在另一实例中，一种用于编码视频数据的设备包含：存储器，其经配置以存储视频数据；以及源装置，其使用电路、软件或其组合来实施，所述源装置经配置以：经由视频接口将第一视频数据发送到宿装置；从宿装置且经由视频接口的反馈信道接收宿装置的优选色域设置，所述宿装置的优选色域设置用于从源装置接收到的内容；使用优选色域设置来调适第二视频数据；以及经由视频接口将适应于优选色域设置的第二视频数据发送到宿装置。
在另一实例中，一种计算机可读存储媒体，其具有存储于其上的指令，所述指令在执行时将用于处理视频数据的设备配置成：经由视频接口将第一视频数据发送到宿装置；从宿装置且经由视频接口的反馈信道接收宿装置的优选色域设置，所述宿装置的优选色域设置用于从源装置接收到的内容；使用优选色域设置来调适第二视频数据；以及经由视频接口将适应于优选色域设置的第二视频数据发送到宿装置。
在另一实例中，一种设备包含：用于经由视频接口将第一视频数据发送到宿装置的装置；用于从宿装置且经由视频接口的反馈信道接收宿装置的优选色域设置的装置，所述宿装置的优选色域设置用于从源装置接收到的内容；用于使用优选色域设置来调适第二视频数据的装置；以及用于经由视频接口将适应于优选色域设置的第二视频数据发送到宿装置的装置。
在附图和以下描述中阐明本公开的一或多个实例的细节。本公开的其它特征、目标和优势将从所述描述和图式以及从权利要求书中显而易见。
附图说明
图1为说明根据本公开的技术的包含经配置以经由反馈信道将优选色域设置发送到源装置的宿装置的实例系统的框图。
图2为说明HDR数据的概念的概念图。
图3为说明实例色域的概念图。
图4为说明HDR/WCG表示转换的实例的流程图。
图5为说明HDR/WCG反转换的实例的流程图。
图6为说明用于从在感知上均匀的代码层级到线性明度的视频数据转换(包含SDR和HDR)的电光传递函数(EOTF)的实例的概念图。
图7为说明视频编译装置中的视频编码器的实例的框图。
图8为说明可实施本公开的技术的源装置中的视频解码器的实例的框图。
图9为说明可实施本公开的技术的宿装置的实例的框图。
图10为说明根据本公开的技术的经配置以经由反馈信道将优选色域设置发送到源装置的宿装置的实例技术的流程图。
图11为说明根据本公开的技术的经配置以经由反馈信道从宿装置接收优选色域设置的源装置的实例技术的流程图。
图12为说明根据本公开的技术的经配置以经由反馈信道将优选色域设置发送到源装置的宿装置以及经配置以经由反馈信道从宿装置接收优选色域设置的源装置的实例技术的流程图。
具体实施方式
大体来说，本公开的技术描述技术，所述技术用于使宿装置经由视频接口的反馈信道将优选色域设置发送到源装置，使得源装置可调适所述源装置使用所述优选色域设置发送到宿装置的内容。色域是指装置可俘获(例如相机)、译码或再现(例如显示器)的颜色的范围。通常，色域在装置之间有所不同。对于视频译码，可使用视频数据的预定义色域以使得视频译码过程中的每一装置可经配置以处理同一色域中的像素值。相较于已传统地用于视频译码的色域，一些色域经定义为具有较大范围的颜色。具有较大范围的颜色的这类色域可称为宽色域(WCG)。
当源装置开始将视频数据发送到宿装置时，在不了解宿装置的情况下，色域设置大体上由源装置自身定义。这可能导致宿装置显示具有次优色彩输出的所接收视频数据，这是由于所接收视频数据的色域设置超出宿装置的色域配置。在其它实例中，源装置可发送多个色域选项、强制宿装置处理色域选项中的每一个、选择色域选项中的一个以及在显示视频数据之前基于所选择的色域选项来变换所接收视频数据。本文中所描述的技术使得宿装置能够传信一或多个数据块以包含宿装置的色域配置内的优选色域设置，而非继续接收具有超出宿装置的色域范围的色彩信息的视频数据或强制宿装置执行多个繁重的计算过程以变换视频数据。源装置可接着调适发送到宿装置的视频数据，使得视频数据的色域对准、属于或至少更接近于宿装置的色域。
通过这种方式，宿装置可更高效地解码所接收视频数据，因为视频数据的颜色可更紧密地与宿装置的色域对准。这可导致宿装置显示具有对于来自源装置的原始视频数据颜色更加真实的更清晰图像，以及降低的功率消耗。此外，使得宿装置能够播发其能力(即与其能力相关联的更多参数)可使得源装置能够将内容处理为宿装置支持或优选的格式。这可降低包含显示自适应和色彩容量变换的过程的宿装置的设计的复杂性，因为这些过程中的一些可在源装置处进行。本文中所描述的技术还可使得源装置能够执行内容的引导映射到宿装置的高动态范围(HDR)或WCG能力以保留艺术意图。
此外，如果所述处理在宿装置处进行，那么播发宿装置的能力可使得源装置能够仅发送与宿装置相关的元数据或参数，而非发送可能对宿装置没有用处的过量的元数据和参数。对于色彩容量变换中的一些，预期数百个参数集可经传信以用于为图像/视频的不同部分以及不同类型的目标显示特性指示不同参数。
本公开的技术可应用于数字视频接口，例如支持到终端装置/显示器或TV(例如HDMI 2.0、USB-C、Wi-Fi、射频发射(例如蓝芽(Bluetooth))等)的超高清(UHD)和HDR/WCG视频信号的传信的数字视频接口，所述数字视频接口中的任一者可分类为图1的视频接口34。本文中所描述的技术和装置可改进用于译码HDR和WCG视频数据的混合式视频译码系统(例如H.265/HEVC、H.264/AVC等)的压缩效率。
视频译码标准(包含混合式视频译码标准)包含ITU-T H.261、ISO/IEC MPEG-1Visual、ITU-T H.262或ISO/IEC MPEG-2Visual、ITU-T H.263、ISO/IEC MPEG-4Visual和ITU-T H.264(也称为ISO/IEC MPEG-4AVC)，包含其可调式视频译码(SVC)和多视图视频译码(MVC)扩展。已由ITU-T视频译码专家组(VCEG)和ISO/IEC电影专家组(MPEG)的视频译码联合协作小组(JCT-VC)定案新的视频译码标准(即，高效率视频译码(HEVC，也被称为H.265))的设计。布洛斯(Bross)等人的被称作HEVC工作草案10(WD10)的HEVC草案规范，“高效视频译码(HEVC)文本规范草案10(针对FDIS和最后调用)(High efficiency videocoding(HEVC)text specification draft 10(for FDIS&Last Call))”(ITU-T SG16 WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的视频译码联合协作小组(JCT-VC)，瑞士日内瓦第12次会议，2013年1月14日到23日，JCTVC-L1003v34)可从phenix.int-evry.fr/jct/doc_end_user/documents/12_Geneva/wg11/JCTVC-L1003-v34.zip获得。定案的HEVC标准被称作HEVC版本1。
王(Wang)等人的缺陷报告“高效视频译码(HEVC)缺陷报告(High efficiencyvideo coding(HEVC)Defect Report)”(ITU-T SG16 WP3和ISO/IEC JTC1/SC29/WG11的视频译码联合协作小组(JCT-VC)，奥地利维也纳第14次会议，2013年7月25日到8月2日，JCTVC-N1003v1)可从phenix.int-evry.fr/jct/doc_end_user/documents/14_Vienna/wg11/JCTVC-N1003-v1.zip获得。定案的HEVC标准文件被公布为“ITU-T H.265，系列H：视听及多媒体系统，视听服务基础架构-移动视频的译码-高效率视频译码(ITU-T H.265,Series H:Audiovisual and Multimedia Systems,Infrastructure of audiovisualservices-Coding of moving video,High efficiency video coding)”(国际电信联盟(ITU)的电信标准化部门，2013年4月)，且定案的HEVC标准的另一版本公布于2014年10月。
在解码过程之后，未经压缩的视频信号经由高速数字物理接口传信到终端消费装置，例如显示器或TV。消费电子产品装置(例如数字电视(DTV)、数字有线、卫星或地面机顶盒(STB))和相关外围装置(包含(但不限于)DVD播放器/记录器)和其它相关源装置(Source)或宿装置(Sink)利用未经压缩数字接口的协定、要求和建议在CTA-861规范中指定。
图1为说明根据本公开的技术的包含经配置以经由反馈信道将优选色域设置发送到客户端装置14(贯穿本公开又称为“源装置”)的宿装置32的实例系统10的框图。如图1中所展示，系统10包含视频编译装置12，其提供在稍后时间待由客户端装置14解码的经编码视频数据，所述客户端装置14将经解码视频数据发送到宿装置32以供显示。具体来说，视频编译装置12经由计算机可读媒体16将视频数据提供到客户端装置14。视频编译装置12、客户端装置14和宿装置32可包括广泛范围的装置中的任一者，包含桌上型计算机、笔记本型(即，膝上型)计算机、平板计算机、机顶盒、电话手持机(例如所谓的“智能”电话)、所谓的“智能”平板、电视、相机、显示装置、数字媒体播放器、视频游戏控制台、视频流式传输装置或类似者。在一些状况下，视频编译装置12和客户端装置14可经装备以用于无线通信。
客户端装置14可经由计算机可读媒体16接收待解码的经编码视频数据。计算机可读媒体16可包括能够将经编码视频数据从视频编译装置12移动到客户端装置14的任何类型的媒体或装置。在一个实例中，计算机可读媒体16可包括通信媒体以使得视频编译装置12能够实时地将经编码视频数据直接发射到客户端装置14。经编码视频数据可根据例如有线或无线通信协定的通信标准来调制，且发射到客户端装置14。通信媒体可包括任何无线或有线通信媒体，例如射频(RF)频谱或一或多个物理发射线。通信媒体可形成基于包的网络(例如，局域网、广域网或全球网络，例如因特网)的一部分。通信媒体可包含路由器、交换机、基站或可用于促进从视频编译装置12到客户端装置14的通信的任何其它设备。
在其它实例中，计算机可读媒体16可包含非暂时性存储媒体，例如硬盘、快闪驱动器、压缩光盘、数字视频光盘、蓝光光盘或其它计算机可读媒体。在一些实例中，网络服务器(图中未示)可例如经由网络发射从视频编译装置12接收经编码视频数据且将经编码视频数据提供到客户端装置14。类似地，媒体生产设施(例如光盘冲压设施)的计算装置可从视频编译装置12接收经编码视频数据且生产含有经编码的视频数据的光盘。因此，在各种实例中，计算机可读媒体16可理解为包含各种形式的一或多个计算机可读媒体。
在一些实例中，经编码数据可从输出接口22输出到存储装置。类似地，经编码数据可由输入接口从存储装置存取。存储装置可包含各种分布式或本地存取的数据存储媒体中的任一者，例如硬盘驱动器、蓝光光盘、DVD、CD-ROM、快闪存储器、易失性或非易失性存储器、或用于存储经编码视频数据的任何其它适合的数字存储媒体。在另一实例中，存储装置可对应于文件服务器或可存储由视频编译装置12生成的经编码视频的另一中间存储装置。目的地装置14可经由串流或下载从存储装置存取所存储视频数据。文件服务器可为能够存储经编码视频数据且将经编码视频数据发射到客户端装置14的任何类型的服务器。实例文件服务器包含网络服务器(例如，用于网站)、FTP服务器、网络附接存储(NAS)装置和本地磁盘驱动器。客户端装置14可经由包含因特网连接的任何标准数据连接来存取经编码视频数据。所述数据连接可包含无线信道(例如Wi-Fi连接)、有线连接(例如DSL、电缆调制解调器等)，或适合于存取存储在文件服务器上的经编码视频数据的两者的组合。经编码视频数据从存储装置的发射可为流式发射、下载发射或其组合。
本公开的技术未必限于无线应用或设置。所述技术可应用于支持多种多媒体应用中的任一者的视频译码，例如空中电视广播、有线电视发射、卫星电视发射、因特网流式视频发射(例如HTTP动态自适应流式传输(DASH))、被编码到数据存储媒体上的数字视频、存储在数据存储媒体上的数字视频的解码，或其它应用。在一些实例中，系统10可经配置以支持单向或双向视频发射，以支持例如视频流式传输、视频重放、视频广播和/或视频电话的应用。
在图1的实例中，视频编译装置12包含视频源18、视频预处理器19、视频编码器20和输出接口22。客户端装置14包含输入接口28、视频解码器30和视频后处理器31。宿装置32包含处理器33。客户端装置14的视频后处理器31和宿装置32的处理器33可经配置以实施本公开的技术，包含应用于特定色彩空间中的视频数据以实现HDR和WCG视频数据的更高效压缩的传信和相关操作。在一些实例中，视频预处理器19可与视频编码器20分离。在其它实例中，视频预处理器19可以是视频编码器20的部分。在其它实例中，源装置和目的地装置可包含其它组件或布置。举例来说，视频编译装置12可从例如外部相机的外部视频源18接收视频数据。同样地，客户端装置14可包含宿装置32，如集成的宿装置而非独立装置。
图1的所说明的系统10仅为一个实例。用于处理HDR和WCG视频数据的技术可由任何数字视频编码和/或视频解码装置执行。此外，本公开的技术也可由视频预处理器和/或视频后处理器执行。视频预处理器可以是经配置以在编码之前(例如在HEVC编码之前)处理视频数据的任何装置。视频后处理器可以是经配置以在解码之后(例如在HEVC解码之后)处理视频数据的任何装置。视频编译装置12、客户端装置14和宿装置32仅为这类译码装置的实例，其中视频编译装置12生成经译码视频数据以供发射到客户端装置14。在一些实例中，装置12、14和32可以基本上对称的方式操作，使得装置12、14和32中的每一个包含视频编码和解码组件，以及视频预处理器和视频后处理器(分别例如视频预处理器19和视频后处理器31)。因此，系统10可支持视频装置12、14之间的单向或双向视频发射，以例如用于视频流式传输、视频重放、视频广播或视频电话。
视频编译装置12的视频源18可包含视频俘获装置，例如视频相机、含有先前所俘获视频的视频存档和/或用于从视频内容提供者接收视频的视频馈送接口。作为另一替代方案，视频源18可生成基于计算机图形的数据作为源视频，或直播视频、存档视频与计算机生成的视频的组合。在一些状况下，如果视频源18是视频相机，那么视频编译装置12和客户端装置14可形成所谓的相机电话或视频电话。然而，如上文所提及，本公开中所描述的技术大体来说可能适用于视频译码和视频处理，且可应用于无线和/或有线应用程序。在每一状况下，俘获、预先俘获或计算机生成的视频可由视频编码器20编码。经编码视频信息可接着由输出接口22输出到计算机可读媒体16上。
客户端装置14的输入接口28从计算机可读媒体16接收信息。计算机可读媒体16的信息可包含由视频编码器20定义的语法信息，其也由视频解码器30使用，所述语法信息包含描述块和其它经译码单元(例如图片群组(GOP))的特性和/或处理的语法元素。宿装置32向用户显示经解码视频数据，且可包括各种显示装置中的任一者，例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器、有机发光二极管(OLED)显示器或其它类型的显示装置。
视频编码器20和视频解码器30各自可实施为各种合适的编码器电路中的任一者，例如一或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑、软件、硬件、固件或其任何组合。当部分地以软件实施所述技术时，装置可将用于所述软件的指令存储于合适的非暂时性计算机可读媒体中且使用一或多个处理器以硬件执行所述指令以执行本公开的技术。视频编码器20和视频解码器30中的每一者可以包含在一或多个编码器或解码器中，所述编码器或解码器中的任一者可以集成为相应装置中的组合编码器/解码器(编解码器，CODEC)的部分。
视频预处理器19和视频后处理器31各自可实施为各种合适的编码器电路中的任一者，例如一或多个微处理器、DSP、ASIC、FPGA、离散逻辑、软件、硬件、固件或其任何组合。当部分地以软件实施所述技术时，装置可将用于所述软件的指令存储于合适的非暂时性计算机可读媒体中且使用一或多个处理器以硬件执行所述指令以执行本公开的技术。
在一些实例中，视频编码器20和视频解码器30根据视频压缩标准操作，所述视频压缩标准例如为ISO/IEC MPEG-4Visual和ITU-T H.264(也称为ISO/IEC MPEG-4AVC)，包含其可调式视频译码(SVC)扩展、多视图视频译码(MVC)扩展和基于MVC的三维视频(3DV)扩展。在一些情况下，符合基于MVC的3DV的任何位流始终含有顺应MVC配置文件(例如立体声高配置文件)的子位流。此外，存在持续努力以生成H.264/AVC的3DV译码扩展，即基于AVC的3DV。视频编码标准的其它实例包含ITU-T H.261、ISO/IEC MPEG-1Visual、ITU-T H.262或ISO/IEC MPEG-2Visual、ITU-T H.263、ISO/IEC MPEG-4Visual和ITU-T H.264、ISO/IECVisual。在其它实例中，视频编码器20和视频解码器30可经配置以根据HEVC标准操作。
如将在下文更详细地阐释，视频后处理器31和处理器33可经配置以实施本公开的技术。在一些实例中，视频后处理器31可经由视频接口34将第一视频数据发送到处理器33，其经由视频接口接收第一视频数据。处理器33可接着经由视频接口的反馈信道将客户端装置14的优选色域设置发送到视频后处理器31。优选色域设置可用于从视频编译装置12接收到的内容。视频后处理器31可使用优选色域设置来调适第二视频数据。视频后处理器31可接着经由视频接口将适应于优选色域设置的第二视频数据发送到处理器33。换句话说，视频后处理器31可经配置以接收优选色域设置，且处理器33可经配置以传信优选色域设置。
视频预处理器19、视频后处理器31和处理器33各自可实施为各种合适的编码器电路中的任一者，例如一或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑、软件、硬件、固件或其任何组合。当部分地以软件实施所述技术时，装置可将用于所述软件的指令存储于合适的非暂时性计算机可读媒体中且使用一或多个处理器以硬件执行所述指令以执行本公开的技术。如上文所论述，视频预处理器19和视频后处理器31可分别为与视频编码器20和视频解码器30分离的装置。在其它实例中，视频预处理器19可与视频编码器20集成于单一装置中，且视频后处理器31可与视频解码器30集成于单一装置中。
在HEVC及其它视频译码标准中，视频序列通常包含一系列图片。图片也可被称为“帧”。图片可包含三个样本阵列，标示为SL、SCb和SCr。SL是明度样本的二维阵列(即块)。SCb是Cb色度样本的二维阵列。SCr是Cr色度样本的二维阵列。色度样本在本文中还可称为“色度(chroma)”样本。在其它情况下，图片可为单色的且可仅包含明度样本阵列。
视频编码器20可生成一组译码树单元(CTU)。CTU中的每一个可包括明度样本的译码树块、色度样本的两个对应的译码树块，以及用于对译码树块的样本进行译码的语法结构。在单色图片或具有三个单独色彩平面的图片中，CTU可包括单个译码树块及用于对所述译码树块的样本进行译码的语法结构。译码树块可为样本的N×N块。CTU也可被称为“树块”或“最大译码单元(LCU)”。HEVC的CTU可大体上类似于其它视频译码标准(例如H.264/AVC)的宏块。然而，CTU未必限于特定大小，并且可包含一或多个译码单元(CU)。切片可包含在光栅扫描中连续排序的整数数目个CTU。
本公开可使用术语“视频单元”或“视频块”来指代样本的一或多个块及用于对样本的一或多个块的样本进行译码的语法结构。视频单元的实例类型可包含HEVC中的CTU、CU、PU、变换单元(TU)，或其它视频译码标准的宏块、宏块分区等等。
为了生成经译码CTU，视频编码器20可在CTU的译码树块上以递归方式执行四叉树分割，以将译码树块划分为译码块，因此命名为“译码树单元”。译码块是样本的N×N块。CU可包括具有明度样本阵列、Cb样本阵列和Cr样本阵列的图片的明度样本的译码块和色度样本的两个对应译码块，以及用于对译码块的样本进行译码的语法结构。在单色图片或具有三个单独色彩平面的图片中，CU可包括单个译码块和用于对所述译码块的样本进行译码的语法结构。
视频编码器20可将CU的译码块分割为一或多个预测块。预测块可为其上应用相同预测的样本的矩形(即正方形或非正方形)块。CU的预测单元(PU)可包括图片的明度样本的预测块、色度样本的两个对应预测块，以及用以对预测块样本进行预测的语法结构。在单色图片或具有三个单独色彩平面的图片中，PU可包括单个预测块和用于对预测块样本进行预测的语法结构。视频编码器20可生成CU的每一PU的明度、Cb以及Cr的预测明度、Cb以及Cr块。
视频编码器20可使用帧内预测或帧间预测以生成PU的预测块。如果视频编码器20使用帧内预测以生成PU的预测块，那么视频编码器20可基于与PU相关联的图片的经解码样本来生成PU的预测块。
如果视频编码器20使用帧间预测生成PU的预测块，那么视频编码器20可基于除与PU相关联的图片以外的一或多个图片的经解码样本来生成PU的预测块。帧间预测可以是单向帧间预测(即单向预测)或双向帧间预测(即双向预测)。为了执行单向预测或双向预测，视频编码器20可生成用于当前切片的第一参考图片列表(RefPicList0)和第二参考图片列表(RefPicList1)。
参考图片列表中的每一者可包含一或多个参考图片。当使用单向预测时，视频编码器20可以搜索RefPicList0和RefPicList1中的任一者或两者中的参考图片，以确定参考图片内的参考位置。此外，当使用单向预测时，视频编码器20可至少部分地基于对应于参考位置的样本来生成PU的预测样本块。此外，当使用单向预测时，视频编码器20可生成指示PU的预测块与参考位置之间的空间位移的单一运动向量。为指示PU的预测块与参考位置之间的空间位移，运动向量可包含指定PU的预测块与参考位置之间的水平位移的水平分量且可包含指定PU的预测块与参考位置之间的竖直位移的竖直分量。
当使用双向预测来编码PU时，视频编码器20可确定RefPicList0中的参考图片中的第一参考位置及RefPicList1中的参考图片中的第二参考位置。视频编码器20接着可至少部分地基于对应于第一及第二参考位置的样本来生成PU的预测块。此外，当使用双向预测来编码PU时，视频编码器20可生成指示PU的样本块与第一参考位置之间的空间位移的第一运动，和指示PU的预测块与第二参考位置之间的空间位移的第二运动。
在视频编码器20生成CU的一或多个PU的预测明度、Cb及Cr块之后，视频编码器20可生成CU的明度残余块。CU的明度残余块中的每一样本指示CU的预测明度块中的一者中的明度样本与CU的原始明度译码块中的对应样本之间的差异。另外，视频编码器20可生成CU的Cb残余块。CU的Cb残余块中的每一样本可指示CU的预测Cb块中的一者中的Cb样本与CU的原始Cb译码块中的对应样本之间的差异。视频编码器20还可生成CU的Cr残余块。CU的Cr残余块中的每一样本可指示CU的预测Cr块中的一者中的Cr样本与CU的原始Cr译码块中的对应样本之间的差异。
此外，视频编码器20可使用四叉树分区将CU的明度、Cb和Cr残余块分解成一或多个明度、Cb和Cr变换块。变换块可为应用相同变换的样本的矩形块。CU的变换单元(TU)可包括明度样本的变换块、色度样本的两个对应变换块和用以对变换块样本进行变换的语法结构。在单色图片或具有三个单独色彩平面的图片中，TU可包括单个变换块，和用以对变换块样本进行变换的语法结构。因此，CU的每一TU可与明度变换块、Cb变换块和Cr变换块相关联。与TU相关联的明度变换块可以是CU的明度残余块的子块。Cb变换块可以是CU的Cb残余块的子块。Cr变换块可以是CU的Cr残余块的子块。
视频编码器20可以将一或多个变换应用到TU的明度变换块以生成TU的明度系数块。系数块可以是变换系数的二维阵列。变换系数可以是标量。视频编码器20可将一或多个变换应用到TU的Cb变换块以生成TU的Cb系数块。视频编码器20可将一或多个变换应用到TU的Cr变换块以生成TU的Cr系数块。
在生成系数块(例如明度系数块、Cb系数块或Cr系数块)之后，视频编码器20可量化系数块。量化大体上是指对变换系数进行量化以可能减少用以表示变换系数的数据的量从而提供进一步压缩的过程。此外，视频编码器20可反量化变换系数且将反变换应用到变换系数，以重构图片的CU的TU变换块。视频编码器20可使用CU的TU的经重构变换块以及CU的PU的预测块以重构CU的译码块。通过重构图片的每一CU的译码块，视频编码器20可重构所述图片。视频编码器20可将经重构图片存储在经解码图片缓冲器(DPB)中。视频编码器20可使用DPB中的重构图片以进行帧间预测及帧内预测。
在视频编码器20量化系数块之后，视频编码器20可对指示经量化变换系数的语法元素进行熵编码。举例来说，视频编码器20可对指示经量化变换系数的语法元素执行上下文自适应二进制算术译码(CABAC)。视频编码器20可以在位流中输出经熵编码的语法元素。
视频编码器20可输出包含形成经译码图片及相关联数据的表示的位元序列的位流。所述位流可包括网络抽象层(NAL)单元序列。所述NAL单元中的每一者包含NAL单元标头且包封原始字节序列有效负载(RBSP)。NAL单元标头可包含指示NAL单元类型码的语法元素。由NAL单元的NAL单元标头指定的NAL单元类型码指示NAL单元的类型。RBSP可为含有包封在NAL单元内的整数数目个字节的语法结构。在一些情况下，RBSP包含零个位元。
不同类型的NAL单元可包封不同类型的RBSP。举例来说，第一类型的NAL单元可包封用于图片参数集(PPS)的RBSP，第二类型的NAL单元可包封用于经译码切片的RBSP，第三类型的NAL单元可包封用于补充增强信息(SEI)的RBSP，等等。PPS是可含有适用于零或多个完整经译码图片的语法元素的语法结构。包封视频译码数据的RBSP(与参数集及SEI消息的RBSP相对)的NAL单元可被称为视频译码层(VCL)NAL单元。包封经译码切片的NAL单元在本文中可被称为经译码切片NAL单元。经译码切片的RBSP可包含切片标头和切片数据。
视频解码器30可接收位流。另外，视频解码器30可剖析位流以从位流对语法元素进行解码。视频解码器30可至少部分地基于从位流解码的语法元素来重构视频数据的图片。重构视频数据的过程可大体上与由视频编码器20执行的过程互逆。举例来说，视频解码器30可使用PU的运动向量，以确定当前CU的PU的预测块。视频解码器30可使用PU的一或多个运动向量来生成PU的预测块。
另外，视频解码器30可反量化与当前CU的TU相关联的系数块。视频解码器30可对系数块执行反变换以重构与当前CU的TU相关联的变换块。视频解码器30可通过将当前CU的PU的预测样本块的样本添加到当前CU的TU的变换块的对应样本中来重构当前CU的译码块。通过重构用于图片的每一CU的译码块，视频解码器30可重构所述图片。视频解码器30可将经解码图片存储在经解码图片缓冲器中以供输出和/或用于解码其它图片。
下一代视频应用可用表示利用HDR和WCG俘获的景物的视频数据来操作。所利用的动态范围和色域的参数是视频内容的两个独立属性，且其用于数字电视和多媒体服务目的的规范由若干国际标准定义。举例来说，ITU-R Rec.BT.709“用于制作和国际程序交换的HDTV标准的参数值(Parameter values for the HDTV standards for production andinternational programme exchange)”定义用于高清电视(high definitiontelevision，HDTV)的参数，例如标准动态范围(SDR)和标准色域，且ITU-R Rec.BT.2020“用于制作和国际程序交换的超高清电视系统的参数值(Parameter values for ultra-highdefinition television systems for production and international programmeexchange)”指定超高清电视(ultra-high definition television，UHDTV)参数，例如HDR和WCG。还存在指定其它系统中的动态范围和色域属性的其它标准开发组织(SDO)文件，例如，在SMPTE-231-2(电影与电视工程师学会(Society of Motion Picture andTelevision Engineers))中定义DCI-P3色域，且在SMPTE-2084中定义HDR的一些参数。在下文提供对视频数据的动态范围和色域的简要描述。
动态范围通常定义为视频信号的最小亮度(例如明度)与最大亮度之间的比率。也可依据“f-光圈(f-stop)”来测量动态范围，其中一个f-光圈对应于信号的动态范围的双倍。在MPEG的定义中，HDR内容是以大于16个f-光圈表示亮度变化的特征的内含。在一些条款中，10与16个f-光圈之间的层级被视为中间动态范围，但其在其它定义中被视为HDR。在本公开的一些实例中，HDR视频内容可为与传统使用的具有标准动态范围的视频内容(例如由ITU-R Rec.BT.709指定的视频内容)相比具有更高动态范围的任何视频内容。
图2为说明HDR数据的概念的概念图。人类视觉系统(HVS)能够感知比SDR内容和HDR内容大得多的动态范围。然而，HVS包含用以使HVS的动态范围变窄为所谓的同步范围的自适应机制。同步范围的宽度可取决于当前光照条件(例如当前亮度)。由HDTV的SDR、UHDTV的预期HDR和HVS动态范围提供的动态范围的可视化在图2中展示。
当前视频应用程序和服务受ITU Rec.709调控，并且提供SDR，通常支持每m2约0.1到100坎德拉(candela，cd)(通常称为“尼特(nit)”)的亮度(例如明度)范围，从而导致小于10个f-光圈。期望一些实例的下一代视频服务提供高达16个f-光圈的动态范围。在SMPTE-2084及ITU-R Rec.2020中已指定一些初始参数。
除HDR以外更真实的视频体验的另一方面是色彩维度。色彩维度通常由色域定义。图3为说明实例色域的概念图，所述色域包含SDR色域(基于BT.709色彩原色的三角形100)和用于UHDTV的更宽色域(基于BT.2020色彩原色的三角形102)。图3还描绘所谓的光谱轨迹(由舌形区104界定)，表示自然色彩的限值。如图3所说明，从BT.709(三角形100)移动到BT.2020(三角形102)，色彩原色旨在提供具有约70％的更多色彩的UHDTV服务。D65指定针对BT.709和/或BT.2020规范的实例白色。
在表1中展示针对DCI-P3、BT.709和BT.202色彩空间的色域规范的实例。
表1色域参数
Figure GDA0003395920690000141
如表1中可看出，色域可由白色点的X和Y值以及由原色的X和Y值(例如红色(R)、绿色(G)和蓝色(B))定义。X和Y值表示色彩的色度(X)及亮度(Y)，如由CIE 1931色彩空间所定义。CIE 1931色彩空间定义纯色之间的联系(例如在波长方面)和人类眼睛如何感知这类色彩。
HDR/WCG视频数据通常每分量(甚至是浮点)以极高精度获取且存储，具有4:4:4色度次取样格式和极宽色彩空间(例如CIE XYZ)。这表示目标在于高精度且几乎是在数学上无损的。然而，用于存储HDR/WCG视频数据的这种格式可包含大量冗余且对于压缩目的来说可能并非是最佳的。具有基于HVS的假设的更低精度格式通常用于目前先进技术的视频应用。
图4为说明HDR/WCG表示转换的实例的流程图。用于压缩目的的视频数据格式转换过程的一个实例包含三个主要过程，如图4中所展示。视频编译装置12可执行图4的技术。线性RGB数据110可为HDR/WCG视频数据且可存储在浮点表示中。视频编译装置12可使用用于动态范围压缩的非线性传递函数(TF)112来压缩线性RGB数据110。视频编译装置12可利用传递函数112来使用任何数目的非线性传递函数(例如，如SMPTE-2084中定义的PQ TF)压缩线性RGB数据110。在一些实例中，视频编译装置12执行色彩转换过程114以将经压缩数据转换到更加紧密或稳固的色彩空间(例如YUV或YCrCb色彩空间)中，所述色彩空间更适合于由混合视频编码器进行压缩。视频编译装置12接着使用浮动到整数(floating-to-integer)表示量化单元116来量化这类数据以产生经转换的HDR'数据118。在这一实例中，HDR'数据118呈整数表示。HDR'数据现呈更适合于由混合视频编码器(例如应用HEVC技术的视频编码器20)进行压缩的格式。给出图4中所描绘的过程的次序作为实例，且所述次序可在其它应用中变化。举例来说，色彩转换可先于TF过程。另外，可将额外处理(例如空间次取样)应用于色彩分量。
大体来说，相对于图4的技术，将传递函数应用于数据(例如HDR/WCG视频数据)以压缩数据的动态范围。这类压缩允许用较少位来表示数据。在一个实例中，传递函数可以是一维(1D)非线性函数且可反映终端用户显示器的电光传递函数(EOTF)的反向(例如，针对Rec.709中的SDR所指定)。在另一个实例中，传递函数可粗略估计HVS对亮度变化的感知，例如HDR的SMPTE-2084中所指定的PQ传递函数。OETF的反向过程为电光传递函数(EOTF)，其将代码层级映射回明度。
图5为说明HDR/WCG反转换的实例的流程图。解码器侧处的反转换描绘于图5中。可由客户端装置14，且具体来说由图1的视频后处理器31执行图5的技术。客户端装置14可经由使用混合视频解码器(例如应用HEVC技术的视频解码器30)解码视频数据来在客户端装置14处获得经转换HDR'数据120。客户端装置14可接着使用反量化单元122来反量化HDR'数据120。客户端装置14可接着将反向色彩转换过程124应用于反量化的HDR'数据。反向色彩转换过程124可为色彩转换过程114的反向。举例来说，客户端装置14可使用反向色彩转换过程124来将HDR'数据从YCrCb格式转换回到RGB格式。接下来，客户端装置14可将反向传递函数126应用于数据以加回由传递函数112压缩以再创建线性RGB数据128的动态范围。
图6为说明用于从在感知上均匀的代码层级到线性明度的视频数据转换(包含SDR和HDR)的电光传递函数(EOTF)的实例的概念图。图6展示用以压实特定色彩容器的动态范围的非线性传递函数的若干实例。传递函数还可以分别应用于每一R、G及B分量。
由ITU-R建议BT.1886指定的参考EOTF可由以下方程式指定：
L＝a(max[(V+b)，0])γ
其中：
L：屏幕明度，单位为cd/m2
LW：对于白色的屏幕明度
LB：对于黑色的屏幕明度
V：输入视频信号级(归一化的，在V＝0时为黑色到在V＝1时为白色)。对于根据建议ITU-R BT.709掌握的内容，10位数字代码值“D”根据以下方程式映射成V值：V＝(D-64)/876
γ：幂函数的指数，γ＝2.404
a：用户增益的变量(传统“对比度”控制)
Figure GDA0003395920690000161
b：用户黑场电平提升的变量(传统“亮度”控制)
Figure GDA0003395920690000162
以上变量a和b通过对以下方程式求解而导出，以使得V＝1得到
L＝LW且V＝0得到L＝LB：
LB＝a·bγ
Lw＝a·(1+b)γ
为了更高效地支持更高动态范围数据，SMPTE最近已标准化称作SMPTE ST-2084的新传递函数。ST2084的规范如下定义EOTF应用。将TF应用于归一化的线性R、G、B值，从而产生R′G′B′的非线性表示。ST2084通过NORM＝10000定义归一化，其与10000尼特(cd/m2)的峰值亮度相关联。
R′＝PQ_TF(max(0，min(R/NORM，1)))
G′＝PQ_TF(max(0，min(G/NORM，1)))
B′＝PQ_TF(max(0，min(B/NORM，1)))
其中
Figure GDA0003395920690000163
Figure GDA0003395920690000171
Figure GDA0003395920690000172
Figure GDA0003395920690000173
Figure GDA0003395920690000174
Figure GDA0003395920690000175
通常，EOTF经定义为具有浮点精确性的函数，由此在应用所谓的OETF的反向TF的情况下不会向具有这类非线性的信号引入误差。ST2084中指定的反向TF(OETF)经定义为inversePQ函数：
R＝10000×inversePQ_TF(R′)
G＝10000×inversePQ_TF(G′)
B＝10000×inversePQ_TF(B′)
其中
Figure GDA0003395920690000176
Figure GDA0003395920690000177
Figure GDA0003395920690000178
Figure GDA0003395920690000179
Figure GDA00033959206900001710
Figure GDA00033959206900001711
应注意，EOTF和OETF为有效研究和标准化的主题，且用于一些视频译码系统中的TF可不同于ST2084。
在本公开的上下文中，术语“信号值”或“色值”可用于描述对应于图像元素的特定色彩分量(例如R、G、B或Y)的值的明度级。信号值通常表示线性光级(明度值)。术语“代码层级”或“数字代码值”可指图像信号值的数字表示。这种数字表示通常表示非线性信号值。EOTF表示提供给显示装置(例如宿装置32)的非线性信号值与由显示装置产生的线性色值之间的关系。
RGB数据通常用作输入色彩空间，这是由于RGB是通常由图像俘获传感器产生的数据的类型。然而，RGB色彩空间在其分量当中具有高冗余，且对于压缩表示来说并非最优。为实现更紧密和更稳固表示，RGB分量通常(例如执行色彩变换)转换成适合于压缩的更不相关的色彩空间，例如YCbCr。YCbCr色彩空间在不同的较不相关分量中分离呈明度(Y)形式的亮度和色彩信息(CrCb)。在这一上下文中，稳固表示可指以受限位速率压缩时具有抗丢包和抗误码的较高级别的特征的色彩空间。
在色彩变换后，目标色彩空间中的输入数据仍可以高位深度(例如浮点精确性)表示。高位深度数据可例如使用量化过程来转换成目标位深度。某些研究展示出，10到12位的精确性结合PQ传递足以向16个f-光圈的HDR数据提供低于最小可辨差异(JND)的失真。大体来说，JND是必须变化以使差异(例如通过HVS)可辨的某物(例如视频数据)的量。以10位精确性表示的的数据可进一步利用大部分目前先进技术的视频译码解决方案来译码。这一量化为有损译码的元素并且为引入到经转换数据的不精确性的来源。
下一代HDR/WCG视频应用可用在HDR和CG的不同参数下俘获的视频数据来操作。不同配置的实例可为对具有至多1000尼特或至多10,000尼特的峰值亮度的HDR视频内容的俘获。不同色域的实例可包含BT.709、BT.2020以及SMPTE指定的P3或其它。
可利用并有所有其它当前使用的色域的单一色彩空间，例如目标色彩容器。这类目标色彩容器的一个实例为BT.2020。对单一目标色彩容器的支持将简化HDR/WCG系统的标准化、实施方案和部署，这是由于减少数目的操作点(例如色彩容器、色彩空间、色彩转换算法等的数目)和/或减少数目的必需算法应由解码器(例如视频解码器30)支持。
在这类系统的一个实例中，不同于目标色彩容器(例如BT.2020)的用固有色域(例如P3或BT.709)俘获的内容可在处理之前(例如在视频编码之前)转换成目标容器。以下是这类转换的若干实例：
从BT.709到BT.2020色彩容器的RGB转换：
R2020＝0.627404078626×R709+0.329282097415×G709+0.043313797587×B709
G2020＝0.069097233123×R709+0.919541035593×G709+0.011361189924×B709
B2020＝0.016391587664×R709+0.088013255546×G709+0.895595009604×B709
从P3到BT.2020色彩容器的RGB转换：
R2020＝0.753832826496×RP3+0.198597635641×GP3+0.047569409186×BP3
G2020＝0.045744636411×RP3+0.941777687331×GP3+0.012478735611×BP3
B2020＝-0.001210377285×RP3+0.017601107390×GP3+0.983608137835×BP3
对于现代视频译码系统，通常使用的色彩空间为YCbCr，如ITU-R BT.709中所指定。BT.709标准中的YCbCr色彩空间指定从R'G'B'到Y'CbCr(非恒定明度表示)的以下转换过程：
Y′＝0.2126×R′+0.7152×G′+0.0722×B′
Cb＝(B^′-Y^′)/1.8556
Cr＝(R^′-Y^′)/1.5748
以上还可以使用以下避免Cb及Cr分量的除法的近似转换来实施：
Y′＝0.212600×R′+0.715200×G′+0.072200×B′
Cb＝-0.114572×R′-0.385428×G′+0.500000×B′
Cr＝0.500000×R′-0.454153×G′-0.045847×B′
在这一转换期间，在P3或BT.709色域中俘获的信号的动态范围可在BT.2020表示中减小。由于数据是以浮点精确性表示，所以不存在损失；然而，当与色彩转换(例如以下方程式3中展示的从RGB到YCrCB的转换)和量化(以下方程式4中的实例)组合时，动态范围减小导致输入数据的量化误差增大。
Y′＝0.2627×R′+0.6780×G′+0.0593×B′；
Figure GDA0003395920690000191
Figure GDA0003395920690000192
DY′＝(Round((1＜＜(BitDepthY-8))×(219×Y′+16)))
DCb＝(Round((1＜＜(BitDepthCr-8))×(224×Cb+128)))
DCr＝(Round((1＜＜(BitDepthCb-8))×(224×Cr+128)))
其中
Round(x)＝Sign(x)×Floor(Abs(x)+0.5)
Sign(x)＝如果x＜0，那么为-1；如果x＝0，那么为0；如果x＞0，那么为1
Floor(x)小于或等于x的最大整数
Abs(x)＝如果x＞＝0，那么为x；如果x＜0，那么为-x
Clip1Y(x)＝Clip3(0，(1＜＜BitDepthY)-1，x)
Clip1C(x)＝Clip3(0，(1＜＜BitDepthC)-1，x)
Clip3(x，y，z)＝如果z＜x，那么为x；如果z＞y，那么为y；否则为z
在以上方程式中，方程式DY′为经量化Y′分量，DCb为经量化Cb且DCr为经量化Cr分量。术语＜＜表示逐位右移。BitDepthY、BitDepthCr和BitDepthCb分别为经量化分量的所需位深度。
以上还可以使用以下避免Cb及Cr分量的除法的近似转换来实施：
Y′＝0.262700×R′+0.678000×G′+0.059300×B′
Cb＝-0.139630×R'-0.360370×G'+0.500000×B'
Cr＝0.500000×R'-0.459786×G'-0.040214×B'
另外，在现实的译码系统中，对具有减小的动态范围的信号进行译码可导致经译码色度分量显著的精确性损失且将被查看者观测为译码假影，例如色彩失配和/或色彩渗透。
未经压缩视频信号经由高速数字物理接口从解码器(例如源装置，例如客户端装置14)传信到终端消费装置(例如宿装置32)，例如显示器或TV。消费电子产品装置(例如数字电视(DTVs)、数字有线、卫星或地面机顶盒(STB))和相关外围装置(包含(但不限于)DVD播放器/记录器)和其它相关源装置或宿装置利用未经压缩数字接口的协定、要求和建议在由消费电子协会(CTA)R4.8 DTV接口小组委员会CTA-861制作的规范中定义。所定义的协定、要求和建议包含：视频格式和波形；比色和量化；压缩和未经压缩以及线性脉冲编码调制(L-PCM)音频的输送；辅助数据的携载；以及视频电子标准协会(VESA)增强的扩展显示标识数据标准(E-EDID)的实施方案，其由宿装置使用以声明显示能力和特性。
CTA 861-G规范可包含用于携载更大量的动态(在时间上变化的)元数据的扩展信息帧数据结构，其可用于可应用于终端装置(例如具有从例如解码器或接收器的视频信号源提供的信息的显示器或TV)的智能处理、引导映射、显示自适应和色彩容量变换。用2字节数目识别扩展信息帧应用的类型。当扩展信息帧类型译码设置为0x0001、0x0002、0x0003或0x0004时，扩展信息帧将携载HDR动态元数据。HDR动态元数据扩展信息帧含有HDR动态元数据，所述HDR动态元数据可携载于经压缩视频位流的补充增强信息(SEI)消息中，所述经压缩视频位流例如HEVC、AVC或VP8/VP9/VP10位流，或其它。
如果源装置(例如客户端装置14)支持HDR动态元数据扩展信息帧类型(如由相关扩展信息帧类型指示)的发射且如果源装置确定宿装置(例如宿装置32)能够接收所述信息，那么源装置可结合根据HDR元数据类型的规则编码的视频来发送HDR动态元数据扩展信息帧。源装置不应将含有扩展信息帧类型0x0001、0x0002、0x0003或0x004的HDR动态元数据扩展信息帧发送到并不指示在宿装置的HDR动态元数据数据块中支持扩展信息帧类型的宿装置。
经由扩展显示标识数据(EDID)进行宿装置与源装置之间的通信。存储在宿装置中的这类数据描述DTV(显示器)能够接收和再现的视频格式。根据源装置的请求经由接口将信息供应到源装置。源装置接着选择其输出格式，考虑到原始视频流的格式和宿装置所支持的格式。
显示能力的参数在若干指定数据块中在宿装置和源装置之间传送，所述数据块例如比色数据块、HDR静态元数据块、HDR动态元数据数据块和其它块。
比色数据块指示支持特定扩展比色法标准和色域相关标准，例如BT.2020或DCI-P3。HDR数据块经由如显示器的EOTF(BT.1886、ST 2084或其它)的特性、内容的动态范围的所需参数(例如所需内容最小/最大明度或所需内容最大帧平均明度)的这类参数来指示宿装置的HDR能力，以供用于显示器上的内容的最优再现。HDR动态元数据数据块指示支持的HDR动态元数据类型的类型和版本。
比色数据块(CDB)和HDR静态元数据数据块中描述的显示能力指示宿装置的HDR/WCG能力的某些参数。CDB中指定公认的比色法(也就是表示格式或色彩容器)，例如BT.2020或DCI-P3。然而，在HDR静态元数据数据块中定义呈所需最小/最大内容明度形式的显示HDR能力。
经由以上块中继的信息允许源装置将经解码未经压缩信号转换为所述宿装置可理解的格式。转换过程可包含内容的HDR色调映射(以符合所需最大明度层级)和/或色彩容器转换(以符合所支持的比色格式)，或HDR动态元数据类型和参数实体的选择，其将允许宿装置进行信号自适应以符合其能力。
然而，这一情境下的信号自适应的问题不限于色调映射(以符合所需最大明度层级)和色彩容器转换。显示自适应还将包含色域映射以使信号适应于显示器的色域能力。在一些情境下，如果显示器的色域能力将可用于源装置，那么这类映射的参数可由HDR动态元数据信息提供。这可极大地降低宿装置处的色彩容量映射的计算复杂性，且将允许源装置对目标显示器进行引导映射以在新环境中保留艺术意图。
另外，当前技术并不指定用于宿装置指示其所支持样本值范围的任何方式。含有一或多个信道(例如RGB和YCbCr表示中的三个信道)的数据的固定长度经译码视频/图像表示可不使用全范围来表示所述数据。举例来说，常用的“有限范围”仅允许16到235(包含端值)的明度样本值，且对于8位YCbCr表示，仅允许16到240(包含端值)的色度(Cb和Cr)值。全范围表示使用整个值范围以用于表示数据，例如对于8位YCbCr表示中的Y、Cb和Cr信道的值0到255(包含端值)。还存在其它这类范围表示(本文中并未列举)；当前也无法使宿装置表达对那些表示的支持。
本公开的技术描述具有反馈信道的数字视频接口的若干显示自适应方法。虽然相对于UHD和HDR/WCG视频信号到终端装置(例如显示器或TV)的数字视频接口传信描述方法中的大多数，但是应了解，本文中所描述的技术中的一或多个也可包含在其它接口中，所述其它接口中，用于通信的一些存在于发送器(发送数据)与接收器(接收数据)之间以确定接收器的能力，且源修改数据或基于所述确定选择待传信的参数。
大体来说，宿装置可经由视频接口的反馈信道将关于待提供给宿装置(终端装置)的内容的色域能力或所需色域的参数的信息传信到源装置(例如CTA 861的EDID)。可以各种方式描述所需色域的参数。在一个实例中，宿装置可显式地或使用到CTA 861规范的表69的ID来传信接近于所需色域和/或色彩容器(例如BT.709或DCI-P3)的比色表示。
非限制性实例包含将这类信息引入到HDR静态元数据数据块，更新为CTA 861-G规范文本的表82的实例展示在标记为字节#N/8的行中：
Figure GDA0003395920690000221
表2 HDR静态元数据数据块
其中所需色域数据用最接近于所需色域的比色表示的标识符表示，例如到CTA861-G规范文本的表69的ID，其如下再现于表3中。
Figure GDA0003395920690000222
表3数据字节3比色法支持标志
在另一实例中，宿装置可以所支持和/或所需色域的多段3D体积描述形式传信所需色域数据。
在另一例子中，宿装置可经由以归一化表示(例如0..1)表示的色域原色可定义所需色域数据的参数，如表1中所展示。在另一例子中，宿装置可提供由显示器支持的色彩容量的更精密描述。所述更精密描述可包含使用RGB原色的色彩容量或使用例如xyY或Lab的另一色彩空间中的色彩容量的覆盖面积的描述。在又一例子中，宿装置可传信反馈信道的另一数据块中的(例如HDR动态元数据数据块中的)所需色域数据的参数，
宿装置可经由源处可用的内容的色彩容量到由HDR参数指定的色彩容量的视频数据色彩容量变换来使视频信号适应于所提供的色域能力/或所需色域，例如内容的所需最小/最大明度和所需色域的参数。宿装置可进一步通过使用经由HDR动态元数据块提供的参数来调适视频信号以提供色域能力或所需色域参数。基于宿装置的能力的参数，例如内容的所需最小或最大明度和所需色域的参数，源装置可从可具有内容的可用参数集中选择参数的子集。源装置可将可经传信的所选择参数传信到宿装置。
在一些实例中，具有内容的源装置处可用的参数可包含多个色彩容量变换参数集。因此，源装置可选择待发送到宿装置的一或多个色彩容量参数集。
源装置可包含数据块中的样本范围表示，使得宿装置可表达对一或多个样本范围(例如有限范围、全范围等)的支持。源装置可使用这类信息来处理从样本范围表示到宿装置支持的表示的内容。下文提供这类传信的实例，但可通过其它方式(例如在其它数据块中)实施所述传信。
表4：样本值范围数据块
Figure GDA0003395920690000231
表5：经支持的样本值范围描述符
SM_n 经支持的静态元数据描述符
VR_0 有限范围
VR_1 全范围
VR_2 受限范围
VR_3 SDI范围
VR_4到VR_7 留作将来使用(0)
本文中所描述的技术使得宿装置能够传信一或多个数据块以包含宿装置的色域配置内的优选色域设置，而非继续接收具有超出宿装置的色域范围的色彩信息的视频数据或强制宿装置执行多个繁重的计算过程以变换视频数据。源装置可接着调适发送到宿装置的视频数据，使得视频数据的色域对准、属于或至少更接近于宿装置的色域。
通过这种方式，宿装置可更高效地解码所接收视频数据，因为视频数据的颜色可更紧密地与宿装置的色域对准。这可导致宿装置显示具有对于来自源装置的原始视频数据颜色更加真实的更清晰图像，以及降低的功率消耗。此外，使得宿装置能够播发其能力(即与其能力相关联的更多参数)可使得源装置能够将内容处理为宿装置支持或优选的格式。这可降低包含显示自适应和色彩容量变换的过程的宿装置的设计的复杂性，因为这些过程中的一些可在源装置处进行。本文中所描述的技术还可使得源装置能够执行内容的引导映射到宿装置的高动态范围(HDR)或WCG能力以保留艺术意图。
此外，如果所述处理在宿装置处进行，那么播发宿装置的能力可使得源装置能够仅发送与宿装置相关的元数据或参数，而非发送可能对宿装置没有用处的过量的元数据和参数。对于色彩容量变换中的一些，预期数百个参数集可经传信以用于为图像/视频的不同部分以及不同类型的目标显示特性指示不同参数。
图7为说明可实施本公开的技术的视频编码器20的实例的框图。视频编码器20可在已由视频预处理器19处理的目标色彩容器中在视频切片内执行视频块的帧内译码和帧间译码。帧内译码依赖于空间预测来减少或去除给定视频帧或图片内的视频中的空间冗余。帧间译码依赖于时间预测来减少或去除视频序列的相邻帧或图片内的视频中的时间冗余。帧内模式(I模式)可指若干基于空间的译码模式中的任一种。例如单向预测(P模式)或双向预测(B模式)的帧间模式可指若干基于时间的译码模式中的任一种。
在图7的实例中，视频预处理器19可与视频编码器20集成于单一装置中。视频预处理器19可实施为各种合适的编码器电路中的任一者，例如一或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑、软件、硬件、固件或其任何组合。当部分地以软件实施所述技术时，装置可将用于所述软件的指令存储于合适的非暂时性计算机可读媒体中且使用一或多个处理器以硬件执行所述指令以执行本公开的技术。如上文所论述，在其它实例中，视频预处理器19可分别为与视频编码器20分离的装置。
如图7中所展示，视频编码器20接收待编码的视频帧内的当前视频块。在图7的实例中，视频编码器20包含模式选择单元40、视频数据存储器41、经解码图片缓冲器64、求和器50、变换处理单元52、量化单元54和熵编码单元56。模式选择单元40又包含运动补偿单元44、运动估计单元42、帧内预测处理单元46和分割单元48。针对视频块重构，视频编码器20还包含反量化单元58、反变换处理单元60和求和器62。还可包含解块滤波器(图7中未展示)以对块边界进行滤波，从而从经重构视频去除成块性假影。在必要时，解块滤波器将通常对求和器62的输出进行滤波。除了解块滤波器外，还可使用额外滤波器(环路内或环路后)。为简洁起见未展示这些滤波器，但在必要时，这些滤波器可对求和器50的输出进行滤波(作为环路内滤波器)。
视频数据存储器41可存储待由视频编码器20的组件编码的视频数据。可(例如)从视频源18获得存储在视频数据存储器41中的视频数据。经解码图片缓冲器64可以是参考图片存储器，其存储参考视频数据以供用于由视频编码器20例如以帧内或帧间译码模式编码视频数据。视频数据存储器41和经解码图片缓冲器64可通过各种存储器装置中的任一者形成，例如动态随机存取存储器(DRAM)，包含同步DRAM(SDRAM)、磁阻式RAM(MRAM)、电阻式RAM(RRAM)或其它类型的存储器装置。视频数据存储器41和经解码图片缓冲器64可由相同存储器装置或单独存储器装置提供。在各种实例中，视频数据存储器41可与视频编码器20的其它组件一起在芯片上，或相对于那些组件在芯片外。
在编码过程期间，视频编码器20接收待译码的视频帧或切片。所述帧或切片可划分成多个视频块。运动估计单元42及运动补偿单元44相对于一或多个参考帧中的一或多个块执行所接收视频块的帧间预测译码以提供时间预测。帧内预测处理单元46可替代地相对于与待译码块相同的帧或切片中的一或多个相邻块执行对所接收视频块的帧内预测译码以提供空间预测。视频编码器20可执行例如多个译码遍次，以针对每一视频数据块选择适当的译码模式。
此外，分割单元48可基于前述译码遍次中的前述分割方案的评估来将视频数据块分割成子块。举例来说，分割单元48可最初将帧或切片分割成LCU，并且基于速率失真分析(例如速率失真优化)来将LCU中的每一者分割成子CU。模式选择单元40可以进一步产生指示将LCU分割成若干子CU的四叉树数据结构。四叉树的叶节点CU可包含一或多个PU及一或多个TU。
模式选择单元40可例如基于误差结果来选择编码模式、帧内或帧间中的一者，且将所得经帧内或经帧间译码块提供到求和器50以生成残余块数据且提供到求和器62以重构经编码块，以供用作参考帧。模式选择单元40还将语法元素(例如运动向量、帧内模式指示符、分割信息和其它这类语法信息)提供到熵编码单元56。
运动估计单元42和运动补偿单元44可高度集成，但出于概念的目的分别加以说明。由运动估计单元42执行的运动估计是生成运动向量的过程，所述过程估计视频块的运动。举例来说，运动向量可指示当前视频帧或图片内的视频块的PU相对于参考图片(或其它经译码单元)内的预测块相对于当前图片(或其它经译码单元)内正经译码的当前块的位移。预测块是被发现就像素差而言与待译码的块紧密匹配的块，其可利用绝对差总和(SAD)、平方差总和(SSD)或其它差度量来确定。在一些实例中，视频编码器20可计算存储于经解码图片缓冲器64中的参考图片的子整数像素位置的值。举例来说，视频编码器20可内插参考图片的四分之一像素位置、八分之一像素位置或其它分数像素位置的值。因此，运动估计单元42可相对于全像素位置和分数像素位置执行运动搜索并且输出具有分数像素精度的运动向量。
运动估计单元42通过比较经帧间译码切片中的视频块的PU的位置与参考图片的预测块的位置来计算PU的运动向量。参考图片可从第一参考图片列表(列表0)或第二参考图片列表(列表1)中选出，其中每一者识别存储在经解码图片缓冲器64中的一或多个参考图片。运动估计单元42将所计算出的运动向量发送到熵编码单元56和运动补偿单元44。
由运动补偿单元44执行的运动补偿可涉及基于由运动估计单元42确定的运动向量来提取或生成预测块。同样，在一些实例中，运动估计单元42与运动补偿单元44可在功能上集成。在接收到当前视频块的PU的运动向量后，运动补偿单元44可在参考图片列表中的一者中定位所述运动向量指向的预测块。求和器50通过从经译码的当前视频块的像素值减去预测块的像素值从而形成像素差值来形成残余视频块，如下文所论述。大体来说，运动估计单元42相对于明度分量执行运动估计，并且运动补偿单元44对于色度分量及明度分量两者使用基于明度分量计算的运动向量。模式选择单元40也可生成与视频块和视频切片相关联的语法元素以供视频解码器30在解码视频切片的视频块时使用。
作为如上文所描述由运动估计单元42和运动补偿单元44执行的帧间预测的替代方案，帧内预测处理单元46可对当前块进行帧内预测。具体来说，帧内预测处理单元46可确定用来对当前块进行编码的帧内预测模式。在一些实例中，帧内预测处理单元46可(例如)在单独的编码编次期间使用各种帧内预测模式对当前块进行编码，且帧内预测处理单元46(或在一些实例中，模式选择单元40)可从经测试的模式中选择适当的帧内预测模式来使用。
举例来说，帧内预测处理单元46可使用速率失真分析来计算用于各种经测试的帧内预测模式的速率失真值，并从所述经测试的模式当中选择具有最佳速率失真特性的帧内预测模式。速率失真分析大体上确定经编码块与经编码以产生所述经编码块的原始未编码块之间的失真(或误差)的量，以及用于产生经编码块的位速率(即，位数目)。帧内预测处理单元46可根据用于各种经编码块的失真和速率计算比率，以确定哪个帧内预测模式对于所述块展现最佳速率失真值。
在选择用于块的帧内预测模式后，帧内预测处理单元46可将指示用于块的所选帧内预测模式的信息提供到熵编码单元56。熵编码单元56可对指示所选帧内预测模式的信息进行编码。视频编码器20可在所发射的位流中包含配置数据，所述配置数据可包含多个帧内预测模式索引表和多个经修改的帧内预测模式索引表(也称为码字映射表)、编码各种块的上下文的定义，以及用于所述上下文中的每一个的最可能帧内预测模式、帧内预测模式索引表和经修改帧内预测模式索引表的指示。
视频编码器20通过从正经译码的原始视频块减去来自模式选择单元40的预测数据而形成残余视频块。求和器50表示执行这一减法运算的一或多个组件。变换处理单元52将例如离散余弦变换(DCT)或概念上类似的变换等变换应用于残余块，从而产生包括残余变换系数值的视频块。变换处理单元52可执行概念上类似于DCT的其它变换。还可以使用小波变换、整数变换、子带变换或其它类型的变换。在任何状况下，变换处理单元52向残余块应用所述变换，从而产生残余变换系数的块。所述变换可将残余信息从像素值域转换到变换域(例如，频域)。变换处理单元52可将所得变换系数发送到量化单元54。
量化单元54对变换系数进行量化以进一步降低位速率。量化过程可减小与系数中的一些或全部相关联的位深度。可以通过调节量化参数来修改量化程度。在一些实例中，量化单元54可接着对包含经量化变换系数的矩阵执行扫描。替代地，熵编码单元56可执行扫描。
在量化后，熵编码单元56对经量化变换系数进行熵译码。举例来说，熵编码单元56可执行上下文自适应可变长度译码(CAVLC)、上下文自适应二进制算术译码(CABAC)、基于语法的上下文自适应二进制算术译码(SBAC)、概率区间分割熵(PIPE)译码或另一熵译码技术。在基于上下文的熵译码的状况下，上下文可基于相邻块。在由熵编码单元56进行熵译码之后，可以将经编码位流发射到另一装置(例如视频解码器30)，或将所述经编码位流存档以用于稍后发射或检索。
反量化单元58及反变换处理单元60分别应用反量化及反变换以在像素域中重构残余块，例如以供稍后用作参考块。运动补偿单元44可通过将残余块添加到经解码图片缓冲器64的帧中的一者的预测块来计算参考块。运动补偿单元44还可将一或多个内插滤波器应用于经重构的残余块以计算子整数像素值以用于运动估计。求和器62将经重构残余块添加到由运动补偿单元44产生的运动补偿预测块，以产生经重构视频块以用于存储于经解码图片缓冲器64中。经重构视频块可由运动估计单元42和运动补偿单元44用作参考块来对后续视频帧中的块进行帧间译码。
图8为说明可实施本公开的技术的视频解码器30的实例的框图。具体来说，视频解码器30可将视频数据解码到目标色彩容器中，所述目标色彩容器可接着由视频后处理器31处理，如上文所描述。在图8的实例中，视频解码器30包含熵解码单元70、视频数据存储器71、运动补偿单元72、帧内预测处理单元74、反量化单元76、反变换处理单元78、经解码图片缓冲器82和求和器80。在一些实例中，视频解码器30可执行大体上与相对于视频编码器20(图7)描述的编码遍次互逆的解码遍次。运动补偿单元72可基于从熵解码单元70接收到的运动向量来生成预测数据，而帧内预测处理单元74可基于从熵解码单元70接收到的帧内预测模式指示符来生成预测数据。
在图8的实例中，视频后处理器31可与视频解码器30集成于单一装置中。视频后处理器31可实施为各种合适的编码器电路中的任一者，例如一或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑、软件、硬件、固件或其任何组合。当部分地以软件实施所述技术时，装置可将用于所述软件的指令存储于合适的非暂时性计算机可读媒体中且使用一或多个处理器以硬件执行所述指令以执行本公开的技术。如上文所论述，在其它实例中，视频后处理器31可分别为与视频解码器30分离的装置。
视频数据存储器71可存储待由视频解码器30的组件解码的视频数据，例如经编码视频位流。举例来说，可经由视频数据的有线或无线网络通信或通过存取物理数据存储媒体来从计算机可读媒体16(例如从例如相机的本地视频源)获得存储在视频数据存储器71中的视频数据。视频数据存储器71可以形成存储来自经编码视频位流的经编码视频数据的经译码图片缓冲器(CPB)。经解码图片缓冲器82可以是参考图片存储器，其存储参考视频数据以供用于由视频解码器30例如以帧内或帧间译码模式解码视频数据。视频数据存储器71和经解码图片缓冲器82可通过各种存储器装置中的任一者形成，例如动态随机存取存储器(DRAM)，包含同步DRAM(SDRAM)、磁阻式RAM(MRAM)、电阻式RAM(RRAM)或其它类型的存储器装置。视频数据存储器71和经解码图片缓冲器82可由相同存储器装置或单独存储器装置提供。在各种实例中，视频数据存储器71可与视频解码器30的其它组件一起在芯片上，或相对于那些组件在芯片外。
在解码过程期间，视频解码器30从视频编码器20接收表示经编码视频切片的视频块和相关联的语法元素的经编码视频位流。视频解码器30的熵解码单元70对位流进行熵解码以生成经量化系数、运动向量或帧内预测模式指示符和其它语法元素。熵解码单元70将运动向量和其它语法元素转发到运动补偿单元72。视频解码器30可在视频切片层级和/或视频块层级接收语法元素。
当视频切片经译码为经帧内译码(I)切片时，帧内预测处理单元74可基于经传信的帧内预测模式和来自当前帧或图片的先前经解码块的数据来生成用于当前视频切片的视频块的预测数据。当视频帧经译码为经帧间译码(即，B或P)切片时，运动补偿单元72基于从熵解码单元70接收到的运动向量和其它语法元素来产生当前视频切片的视频块的预测块。可由参考图片列表中的一者内的参考图片中的一者产生预测块。视频解码器30可基于存储在经解码图片缓冲器82中的参考图片使用默认构建技术来构建参考图片列表：列表0和列表1。运动补偿单元72通过剖析运动向量和其它语法元素来确定用于当前视频切片的视频块的预测信息，且使用所述预测信息来产生用于正经解码的当前视频块的预测块。举例来说，运动补偿单元72使用接收到的语法元素中的一些来确定用于对视频切片的视频块进行译码的预测模式(例如帧内预测或帧间预测)、帧间预测切片类型(例如B切片或P切片)、用于切片的参考图片列表中的一或多个的构建信息、用于切片的每一经帧间编码视频块的运动向量、用于切片的每一经帧间译码视频块的帧间预测状况和其它信息，从而对当前视频切片中的视频块进行解码。
运动补偿单元72也可基于内插滤波器来执行内插。运动补偿单元72可使用由视频编码器20在编码视频块期间使用的内插滤波器来计算参考块的子整数像素的内插值。在这一状况下，运动补偿单元72可根据接收到的语法元素来确定由视频编码器20使用的内插滤波器，且使用所述内插滤波器来产生预测块。
反量化单元76将在位流中提供且由熵解码单元70解码的经量化变换系数反量化，即解量化。反量化过程可包含使用由视频解码器30针对视频切片中的每一视频块计算以确定应应用的量化程度和同样的反量化程度的量化参数QPY。反变换处理单元78将反变换，例如反DCT、反整数变换或概念地类似的反变换过程，应用于变换系数，以便产生像素域中的残余块。
在运动补偿单元72基于运动向量和其它语法元素生成当前视频块的预测块之后，视频解码器30通过对来自反变换处理单元78的残余块与由运动补偿单元72生成的对应预测块进行求和而形成经解码视频块。求和器80表示执行这一求和运算的一或多个组件。在必要时，解块滤波器还可应用于对经解码块进行滤波以便去除成块性假影。还可使用其它环路滤波器(在译码环路内或在译码环路之后)来使像素转变平滑或者以其它方式改善视频质量。随后将给定帧或图片中的经解码视频块存储在经解码图片缓冲器82中，经解码图片缓冲器82存储用于后续运动补偿的参考图片。经解码图片缓冲器82还存储经解码视频以用于稍后呈现在显示装置(例如图1的宿装置32)上。
根据本公开的一或多种技术，视频解码器30的组件(包含视频后处理器31)可经配置以执行本文中所描述的技术中的任一种。举例来说，视频后处理器31可经由视频接口将第一视频数据发送到宿装置。视频后处理器31可从宿装置且经由视频接口的反馈信道进一步接收宿装置的优选色域设置，所述宿装置的优选色域设置用于从视频解码器30接收到的内容。视频后处理器31可使用优选色域设置来调适第二视频数据，且经由视频接口将适应于优选色域设置的第二视频数据发送到宿装置。
在一些实例中，优选色域设置可包含一或多个高动态范围(HDR)参数。在这些实例中，在调适第二视频数据中，视频预处理器19可使用用于由一或多个HDR参数指定的第二视频数据的色彩容量的视频数据色彩容量变换来调适第二视频数据。一或多个HDR参数可包含以下中的一或多个：内容的最小所需明度、内容的最大所需明度和一或多个所需色域参数，所述一或多个所需色域参数可包含所需色域的比色表示和以归一化表示来表示的色域原色中的一或多个。
在一些实例中，视频后处理器31可进一步处理来自样本范围表示的第二视频数据，使得所述样本范围表示由宿装置支持。
在一些实例中，优选色域设置可进一步包含使用RGB原色的色彩容量的描述和色彩空间中的色彩容量的覆盖面积中的一或多个。色彩空间可包含xyY色彩空间或Lab色彩空间。
在一些实例中，在接收优选色域设置中，视频后处理器31可接收第一数据块中的一或多个所需色域参数以及第二数据块中的一或多个色域能力。一或多个所需色域参数可包含能够由宿装置实现最优执行的色域设置，然而一或多个色域能力可包含宿装置能够处理的色域设置。在一些实例中，第一数据块可以是HDR动态元数据数据块。
图9为说明可实施本公开的技术的宿装置32的实例的框图。在图9的实例中，宿装置32可包含处理器33、显示装置36和视频接口38。在其它实例中，宿装置32可包含更多组件(例如电源或视频存储器)，或更少组件。
处理器33可实施为各种合适的编码器电路中的任一者，例如一或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑、软件、硬件、固件或其任何组合。当部分地以软件实施所述技术时，装置可将用于所述软件的指令存储于合适的非暂时性计算机可读媒体中且使用一或多个处理器以硬件执行所述指令以执行本公开的技术。如上文所论述，在其它实例中，处理器33可为与宿装置32分离的装置。
显示装置36可包含能够向用户显示视频数据的任何结构。显示装置36的实例包含液晶显示器(LCD)、点阵式显示屏(dot matrix display)、发光二极管(LED)显示器、有机发光二极管(OLED)显示器、电子墨水屏(e-ink)或能够向宿装置32的用户输出可见信息的类似单色或彩色显示器。
宿装置32的视频接口38可经由一或多个有线和/或无线网路通过在一或多个网络发射和/或接收网路信号上来与外部装置(例如客户端装置14)通信。视频接口38的实例包含网络接口卡(例如以太网卡)、光收发器、射频收发器、GPS接收器或可发送和/或接收信息的任何其它类型的装置。视频接口38的其它实例可包含短波无线电、蜂窝数据无线电、无线网络无线电以及通用串行总线(USB)控制器。
根据本公开的一或多种技术，宿装置32的组件(包含处理器33)可经配置以执行本文中所描述的技术中的任一种。举例来说，处理器33可经由视频接口从源装置接收第一视频数据。处理器33可接着经由视频接口的反馈信道发送宿装置32的优选色域设置，所述宿装置32的优选色域设置用于从源装置接收到的内容。处理器33可接着经由视频接口且至少部分地基于优选色域设置来从源装置接收第二视频数据。第二视频数据可具有基于优选色域设置的色域设置。
在一些实例中，优选色域设置可包含一或多个色域能力和一或多个所需色域参数中的一或多个。一或多个所需色域参数可包含能够由宿装置实现最优执行的色域设置，然而一或多个色域能力可包含宿装置能够处理的色域设置。在一些实例中，一或多个所需色域参数可包含所需色域的比色表示和以归一化表示来表示的色域原色中的一或多个。在一些这类实例中，在发送优选色域设置中，处理器33可传信第一数据块中的一或多个所需色域参数且传信第二数据块中的一或多个色域能力。第一数据块可以是HDR动态元数据数据块。
在一些实例中，优选色域设置可进一步包含使用RGB原色的色彩容量的描述和色彩空间中的色彩容量的覆盖面积中的一或多个。色彩空间可包含xyY色彩空间或Lab色彩空间。在一些其它情况下，优选色域设置还可包含与第二视频数据相关联的样本范围表示。
在一些实例中，处理器33还可从源装置接收一或多个HDR参数。在这些实例中，视频后处理器31可使用优选色域设置和一或多个HDR参数来调适由源装置接收到的内容。一或多个HDR参数可包含以下中的一或多个：内容的最小所需明度、内容的最大所需明度和一或多个所需色域参数。
图10为说明根据本公开的技术的经配置以经由反馈信道将优选色域设置发送到源装置的宿装置的实例技术的流程图。图10的方法可由宿装置32，且具体地说宿装置32的处理器33执行。
根据本公开的一或多种技术，宿装置32的组件(包含处理器33)可经配置以执行本文中所描述的技术中的任一种。举例来说，处理器33可经由视频接口从源装置接收第一视频数据(202)。处理器33可接着经由视频接口的反馈信道发送宿装置32的优选色域设置，所述宿装置32的优选色域设置用于从源装置接收到的内容(204)。处理器33可接着经由视频接口且至少部分地基于优选色域设置来从源装置接收第二视频数据(206)。第二视频数据可具有基于优选色域设置的色域设置。
在一些实例中，优选色域设置可包含一或多个色域能力和一或多个所需色域参数中的一或多个。一或多个所需色域参数可包含能够由宿装置实现最优执行的色域设置，然而一或多个色域能力可包含宿装置能够处理的色域设置。在一些实例中，一或多个所需色域参数可包含所需色域的比色表示和以归一化表示来表示的色域原色中的一或多个。在一些这类实例中，在发送优选色域设置中，处理器33可传信第一数据块中的一或多个所需色域参数且传信第二数据块中的一或多个色域能力。第一数据块可以是HDR动态元数据数据块。
在一些实例中，优选色域设置可进一步包含使用RGB原色的色彩容量的描述和色彩空间中的色彩容量的覆盖面积中的一或多个。色彩空间可包含xyY色彩空间或Lab色彩空间。在一些其它情况下，优选色域设置还可包含与第二视频数据相关联的样本范围表示。
在一些实例中，处理器33还可从源装置接收一或多个HDR参数。在这些实例中，处理器33可使用优选色域设置和一或多个HDR参数来调适由源装置接收到的内容。一或多个HDR参数可包含以下中的一或多个：内容的最小所需明度、内容的最大所需明度和一或多个所需色域参数。
图11为说明根据本公开的技术的经配置以经由(例如显示接口(例如HDMI 2.0接口)的)反馈信道从源装置接收优选色域设置的源装置的实例技术的流程图。图10的方法可由客户端装置14，且具体地说客户端装置14的视频后处理器31执行。
根据本公开的一或多种技术，客户端装置14的组件(包含视频后处理器31)可经配置以执行本文中所描述的技术中的任一种。举例来说，视频后处理器31可经由视频接口(例如HDMI 2.0接口)将第一视频数据发送到宿装置(302)。视频后处理器31可从宿装置且经由视频接口的反馈信道进一步接收宿装置的优选色域设置，所述宿装置的优选色域设置用于从客户端装置14接收到的内容(304)。视频后处理器31可使用优选色域设置来调适第二视频数据(306)，且经由视频接口将适应于优选色域设置的第二视频数据发送到宿装置(308)。
在一些实例中，在调适第二视频数据中，客户端装置14可确定待由宿装置32使用的一或多个色域映射参数(例如HDR参数)集，以用于将第二视频数据转换到优选色域。客户端装置14可将这些参数附加到第二视频数据，且将经组合的信息提供到宿装置32。在其它实例中，在调适第二视频数据中，客户端装置14可使用优选色域设置来映射第二视频数据的色彩信息，所述第二视频数据的色彩信息待与宿装置32的优选色域设置兼容。
在一些实例中，优选色域设置可包含一或多个高动态范围(HDR)参数。在这些实例中，在调适第二视频数据中，视频后处理器31可使用用于由一或多个HDR参数指定的第二视频数据的色彩容量的视频数据色彩容量变换来调适第二视频数据。一或多个HDR参数可包含以下中的一或多个：内容的最小所需明度、内容的最大所需明度和一或多个所需色域参数，所述一或多个所需色域参数可包含所需色域的比色表示和以归一化表示来表示的色域原色中的一或多个。
在一些实例中，视频后处理器31可进一步处理来自样本范围表示的第二视频数据，使得所述样本范围表示由宿装置支持。
在一些实例中，优选色域设置可进一步包含使用RGB原色的色彩容量的描述和色彩空间中的色彩容量的覆盖面积中的一或多个。色彩空间可包含xyY色彩空间或Lab色彩空间。
在一些实例中，在接收优选色域设置中，视频后处理器31可接收第一数据块中的一或多个所需色域参数以及第二数据块中的一或多个色域能力。一或多个所需色域参数可包含能够由宿装置实现最优执行的色域设置，然而一或多个色域能力可包含宿装置能够处理的色域设置。在一些实例中，第一数据块可以是HDR动态元数据数据块。
图12为说明根据本公开的技术的经配置以经由反馈信道将优选色域设置发送到源装置的宿装置以及经配置以经由反馈信道从宿装置接收优选色域设置的源装置的实例技术的流程图。图11的方法可由以下来执行：客户端装置14，且具体地说客户端装置14的视频后处理器31；以及宿装置32，且具体地说宿装置32的处理器33。
客户端装置14可经由视频接口将第一视频数据发送到宿装置32(402)。宿装置32可经由视频接口接收第一视频数据(404)。宿装置32可接着经由视频接口的反馈信道将宿装置32的优选色域设置发送到客户端装置14(406)。优选色域设置可用于从客户端装置14接收到的内容。客户端装置14可经由视频接口的反馈信道从宿装置32接收优选色域设置(408)。客户端装置14可使用优选色域设置来调适第二视频数据(410)。客户端装置14可接着经由视频接口将适应于优选色域设置的第二视频数据发送到宿装置32(412)。宿装置32可基于优选色域设置来从客户端装置14接收第二视频数据。
在一些实例中，在调适第二视频数据中，客户端装置14可确定待由宿装置32使用的一或多个色域映射参数集，以用于将第二视频数据转换到优选色域。客户端装置14可将这些参数附加到第二视频数据，且将经组合的信息提供到宿装置32。在其它实例中，在调适第二视频数据中，客户端装置14可使用优选色域设置来映射第二视频数据的色彩信息，所述第二视频数据的色彩信息待与宿装置32的优选色域设置兼容。
如本公开中所描述，视频译码器可指视频编码器或视频解码器。类似地，视频译码单元可指视频编码器或视频解码器。同样地，在适用时，视频译码可指视频编码或视频解码。
应认识到，取决于实例，本文中所描述的技术中的任一者的某些动作或事件可按不同顺序来执行，可添加、合并或全部省略所述动作或事件(例如，实践所述技术未必需要所有所描述动作或事件)。此外，在某些实例中，可例如经由多线程处理、中断处理或多个处理器同时而非依序地执行动作或事件。
在一或多个实例中，所描述功能可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以软件实施，那么所述功能可作为一或多个指令或代码在计算机可读媒体上存储或发射，并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读媒体可包含计算机可读存储媒体，其对应于例如数据存储媒体或通信媒体的有形媒体，通信媒体包含有助于例如根据通信协议将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。以此方式，计算机可读媒体大体上可对应于(1)非暂时性的有形计算机可读存储媒体，或(2)通信媒体，例如信号或载波。数据存储媒体可以是可由一或多个计算机或一或多个处理器存取以检索用于实施本公开中所描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用媒体。计算机程序产品可包含计算机可读媒体。
借助于实例而非限制，这类计算机可读存储媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置、快闪存储器，或可用以存储呈指令或数据结构形式的所需程序码且可由计算机存取的任何其它媒体。并且，适当地将任何连接称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤缆线、双绞线、数字订户线(digital subscriber line，DSL)或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源发射指令，那么同轴电缆、光纤缆线、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包含在媒体的定义中。然而，应理解，所述计算机可读存储媒体和数据存储媒体并不包含连接、载波、信号或其它暂时性媒体，而是实际上针对于非暂时性有形存储媒体。如本文中所使用，磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。
指令可由一或多个处理器执行，所述一或多个处理器例如是一或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其它等效的集成或离散逻辑电路。因此，如本文中所使用的术语“处理器”可指前述结构或适用于实施本文中所描述的技术的任何其它结构中的任一者。另外，在一些方面中，本文中所描述的功能性可在经配置以用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内提供，或并入在组合编解码器中。并且，所述技术可完全实施于一或多个电路或逻辑元件中。
本公开的技术可实施于广泛多种的装置或设备中，包含无线手持机、集成电路(IC)或IC集合(例如芯片结集合)。本公开中描述各种组件、模块或单元以强调经配置以执行所公开的技术的装置的功能方面，但未必需要通过不同硬件单元实现。确切地，如上文所描述，各种单元可结合合适的软件和/或固件组合在编解码器硬件单元中，或由互操作硬件单元的集合来提供，所述硬件单元包含如上文所描述的一或多个处理器。
已描述了本公开的各种实例。预期所描述的系统、操作或功能的任何组合。这些和其它实例在随附权利要求书的范围内。

Claims (30)

1.一种处理视频数据的方法，所述方法包括：
利用支持高动态范围HDR和宽色域WCG的宿装置且经由视频接口从源装置接收第一视频数据，所述第一视频数据具有第一色域设置，所述第一色域设置包括所述宿装置的色域能力之外的第一一个或多个色彩设置；
响应于接收所述第一视频数据，利用所述宿装置且经由所述视频接口的反馈信道向所述源装置发送所述宿装置的优选色域设置，所述宿装置的所述优选色域设置用于从所述源装置接收到的内容，所述第一视频数据包括所述宿装置的所述色域能力之外的所述第一一个或多个色彩设置，其中，所述优选色域设置包括支持HDR和WCG的所述宿装置的优选色域的多段3D体积描述；以及
利用所述宿装置、经由所述视频接口且至少部分地基于所述优选色域设置来从所述源装置接收第二视频数据，所述第二视频数据具有第二色域设置，所述第二色域设置包括所述宿装置的所述色域能力之内的第二一个或多个色彩设置并且不包括所述宿装置的所述色域能力之外的所述第一一个或多个色彩设置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述优选色域设置还包括以下各项中的一个或多个：一或多个色域能力和一或多个所需色域参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一或多个所需色域参数包含所需色域的比色表示。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述一或多个所需色域参数包含以归一化表示方式来表示的色域原色。
5.根据权利要求2所述的方法，其中发送所述优选色域设置包括：
利用所述宿装置传信第一数据块中的所述一或多个所需色域参数；以及
利用所述宿装置传信第二数据块中的所述一或多个色域能力。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一数据块包括高动态范围HDR动态元数据数据块。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述优选色域设置还包含使用RGB的色彩容量的描述中的一或多个。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，优选色域设置还包括色彩空间，其中，所述色彩空间包括xyY色彩空间或Lab色彩空间。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述优选色域设置还包括由所述宿装置支持的样本范围表示。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
利用所述宿装置接收用于所述优选色域设置的映射信息，所述映射信息包括来自所述源装置的一或多个高动态范围HDR参数；以及
使用所述优选色域设置和所述一或多个HDR参数利用所述宿装置来调适由所述源装置接收到的所述第二视频数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述映射信息进一步包括映射函数的参数，且其中所述一或多个HDR参数包括以下中的一或多个：所述内容的最小所需明度、所述内容的最大所需明度和一或多个所需色域参数。
12.一种处理视频数据的方法，所述方法包括：
利用源装置且经由视频接口将第一视频数据发送到支持高动态范围HDR和宽色域WCG的宿装置，所述第一视频数据具有第一色域设置，所述第一色域设置包括所述宿装置的色域能力之外的第一一个或多个色彩设置；
响应于发送所述第一视频数据，利用所述源装置且经由所述视频接口的反馈信道从所述宿装置接收所述宿装置的优选色域设置，所述宿装置的所述优选色域设置用于从所述源装置接收到的内容，所述第一视频数据包括所述宿装置的所述色域能力之外的所述第一一个或多个色彩设置，其中，所述优选色域设置包括支持HDR和WCG的所述宿装置的优选色域的多段3D体积描述；
使用所述优选色域设置利用所述源装置来调适第二视频数据；以及
利用所述源装置且经由所述视频接口将适应于所述优选色域设置的所述第二视频数据发送到所述宿装置，所述第二视频数据具有第二色域设置，所述第二色域设置包括所述宿装置的所述色域能力之内的第二一个或多个色彩设置并且不包括所述宿装置的所述色域能力之外的所述第一一个或多个色彩设置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中调适所述第二视频数据包括：
利用所述源装置且基于所述优选色域设置来确定用于所述优选色域设置的映射信息，所述映射信息包括一或多个高动态范围HDR参数；
利用所述源装置将所述映射信息附加到所述第二视频数据；以及
利用所述源装置将所述第二视频数据与所述映射信息一起发送到所述宿装置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述映射信息进一步包括映射函数的参数，且其中所述一或多个HDR参数包括以下中的一或多个：所述内容的最小所需明度、所述内容的最大所需明度和一或多个所需色域参数。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述一或多个所需色域参数包含所需色域的比色表示和以归一化表示方式来表示的色域原色中的一或多个。
16.根据权利要求12所述的方法，其中调适所述第二视频数据包括：
利用所述源装置且使用所述优选色域设置来处理来自样本范围表示的所述第二视频数据，使得所述样本范围表示由所述宿装置支持。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述优选色域设置还包含使用RGB原色的色彩容量的描述和色彩空间中的色彩容量的覆盖面积中的一或多个。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述色彩空间包括xyY色彩空间或Lab色彩空间。
19.根据权利要求12所述的方法，其中接收所述优选色域设置包括：
利用所述源装置接收第一数据块中的一或多个所需色域参数；以及
利用所述源装置接收第二数据块中的一或多个色域能力。
20.根据权利要求12所述的方法，其中调适所述第二视频数据包括：
利用所述源装置且使用所述优选色域设置来映射所述第二视频数据的色彩信息，所述第二视频数据的所述色彩信息待与所述宿装置的所述优选色域设置兼容。
21.一种用于处理视频数据的设备，所述设备包括：
存储器，其经配置以存储所述视频数据；和
处理器，其使用电路来实施，所述设备经配置以：
经由视频接口从源装置接收第一视频数据，所述第一视频数据具有第一色域设置，所述第一色域设置包括所述设备的色域能力之外的第一一个或多个色彩设置；
响应于接收所述第一视频数据，经由所述视频接口的反馈信道向所述源装置发送所述设备的优选色域设置，所述设备的所述优选色域设置用于从所述源装置接收到的内容，所述第一视频数据包括所述设备的所述色域能力之外的所述第一一个或多个色彩设置，其中，所述优选色域设置包括支持高动态范围HDR和宽色域WCG的所述设备的优选色域的多段3D体积描述；以及
经由所述视频接口且至少部分地基于所述优选色域设置来从所述源装置接收第二视频数据，所述第二视频数据具有第二色域设置，所述第二色域设置包括所述设备的所述色域能力之内的第二一个或多个色彩设置并且不包括所述设备的所述色域能力之外的所述第一一个或多个色彩设置。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述优选色域设置还包括以下中的一或多个：一或多个色域能力、一或多个所需色域参数和与所述第二视频数据相关联的样本范围表示，其中所述一或多个所需色域参数包含所需色域的比色表示和以归一化表示方式来表示的色域原色中的一或多个。
23.根据权利要求22所述的设备，其中所述处理器经配置以发送所述优选色域设置包括所述处理器经配置以：
传信第一数据块中的所述一或多个所需色域参数，其中所述第一数据块包括高动态范围HDR动态元数据数据块；以及
传信第二数据块中的所述一或多个色域能力。
24.根据权利要求21所述的设备，其中所述优选色域设置包含使用RGB原色的色彩容量的描述和色彩空间中的色彩容量的覆盖面积中的一或多个，其中所述色彩空间包括xyY色彩空间或Lab色彩空间。
25.根据权利要求21所述的设备，其中所述处理器进一步经配置以：
接收用于所述优选色域设置的映射信息，所述映射信息包括映射函数的参数和来自所述源装置的一或多个高动态范围HDR参数，其中所述一或多个HDR参数包括以下中的一或多个：所述内容的最小所需明度、所述内容的最大所需明度和一或多个所需色域参数；以及
使用包含所述优选色域设置和所述一或多个HDR参数的信息来调适由所述源装置接收到的所述内容。
26.一种非暂时性计算机可读存储介质，其具有存储于其上的指令，所述指令在执行时将用于处理视频数据的设备配置成：
经由视频接口从源装置接收第一视频数据，所述第一视频数据具有第一色域设置，所述第一色域设置包括所述设备的色域能力之外的第一一个或多个色彩设置；
响应于接收多数第一视频数据，经由所述视频接口的反馈信道向所述源装置发送所述设备的优选色域设置，所述设备的所述优选色域设置用于从所述源装置接收到的内容，所述第一视频数据包括所述设备的所述色域能力之外的所述第一一个或多个色彩设置，其中，所述优选色域设置包括支持高动态范围HDR和宽色域WCG的所述设备的优选色域的多段3D体积描述；以及
经由所述视频接口且至少部分地基于所述优选色域设置来从所述源装置接收第二视频数据，所述第二视频数据具有第二色域设置，所述第二色域设置包括所述设备的所述色域能力之内的第二一个或多个色彩设置并且不包括所述设备的所述色域能力之外的所述第一一个或多个色彩设置。
27.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述优选色域设置包括以下中的一或多个：一或多个色域能力、一或多个所需色域参数和与所述第二视频数据相关联的样本范围表示，其中所述一或多个所需色域参数包含所需色域的比色表示和以归一化表示方式来表示的色域原色中的一或多个。
28.根据权利要求27所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中将所述设备配置成发送所述优选色域设置的所述指令包括在执行时将所述设备配置成如下操作的指令：
传信第一数据块中的所述一或多个所需色域参数，其中所述第一数据块包括高动态范围HDR动态元数据数据块；以及
传信第二数据块中的所述一或多个色域能力。
29.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述优选色域设置还包含使用RGB原色的色彩容量的描述和色彩空间中的色彩容量的覆盖面积中的一或多个，其中所述色彩空间包括xyY色彩空间或Lab色彩空间。
30.根据权利要求26所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令在执行时进一步将所述设备配置成：
接收用于所述优选色域设置的映射信息，所述映射信息包括映射函数的参数和来自所述源装置的一或多个高动态范围HDR参数，其中所述一或多个HDR参数包括以下中的一或多个：所述内容的最小所需明度、所述内容的最大所需明度和一或多个所需色域参数；以及
使用包含所述优选色域设置和所述一或多个HDR参数的信息来调适由所述源装置接收到的所述内容。
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