CN109845262A - 用于将高动态范围画面编码/解码为编码比特流的方法和装置 - Google Patents

Abstract

公开一种用于从编码比特流解码至少一个高动态范围画面的方法和装置，以及用于编码所述比特流的方法和相应的装置。所述解码方法包括：从所述编码比特流解码标准动态范围画面，从所述编码比特流解码一组枢轴点，所述组枢轴点表示调整函数f_adj，选择预定义颜色校正函数b_{p_default}，通过确定调整颜色校正函数b_adj，其中γ是亮度值，从解码标准动态范围画面和调整颜色校正函数b_adj重构高动态范围画面。

Description

用于将高动态范围画面编码/解码为编码比特流的方法和 装置

技术领域

本公开一般涉及画面/视频编码和解码。特别地，但非排他地，本公开的技术领域涉及其像素值属于高动态范围的画面的编码/解码。

背景技术

下面，彩色画面包含特定画面/视频格式的若干样本阵列(像素值)，其例如指定与画面(或视频)的像素值相关的所有信息以及可由显示器和/或任何其他设备使用的所有信息以可视化和/或解码画面(或视频)。彩色画面包括第一样本阵列的形式的至少一个分量(通常为亮度(或亮度)分量)和至少一个其他样本阵列的形式的至少一个其他分量。或者，等效地，相同的信息也可以由一组颜色样本(颜色分量)阵列表示，例如传统的三色RGB表示。

像素值由c值的矢量表示，其中c是分量的数量。矢量的每个值用多个定义像素值的最大动态范围的比特表示。

标准动态范围画面(SDR画面)是彩色画面，其亮度值用通常以2次幂或f光圈量度的有限动态表示。SDR画面具有大约10个f光圈的动态，即线性域中最亮像素和最暗像素之间的比率1000，并且例如通过使用ITU-R BT.709 OETF(光电转换函数)(ITU-R BT.709-5建议书，2002年4月)或ITU-R BT.2020 OETF(ITU-R BT.2020-1建议书，2014年6月)以有限数量的比特(在HDTV(高清电视系统)和UHDTV(超高清电视系统)中最常见的8或10)在非线性域中编码，以减少动态。该有限非线性表示不允许校正小信号变化的呈现，特别是在暗和亮的亮度范围内。在高动态范围画面(HDR画面)中，信号动态要高得多(达到20光圈，最亮像素和最暗像素之间的比率100万)，并且需要新非线性表示以在其整个范围内保持信号的高精度。在HDR画面中，原始数据通常以浮点格式表示(每个分量32比特或16比特，即，浮点或半浮点)，最流行的格式为openEXR半浮点格式(每个RGB分量16比特)，即每个像素48比特)或具有长表示的整数，典型至少16比特。

色域是某一组完整的颜色。最常见的用法是指诸如在给定颜色空间内或由某一输出设备在给定的环境中准确表示的一组颜色。

色域有时由CIE1931颜色空间色度图中提供的RGB原色和白点定义，如图8图示。

在所谓的CIE1931颜色空间色度图中定义原色是共同的。这是在亮度分量上独立定义颜色的二维图(x，y)。然后由于变换，任何颜色XYZ都在该图中投影：

还定义z＝1-x-y分量，但不携带额外信息。

色域在该图中由其顶点是三原色RGB的(x，y)坐标的集合的三角形定义。白点W是属于三角形的另一个给定(x，y)点，通常靠近三角形中心。例如，W可以定义为三角形的中心。

颜色体积由颜色空间和所述颜色空间中表示的值的动态范围定义。

例如，颜色色域由用于UHDTV的RGB ITU-R推荐BT.2020颜色空间定义。较旧的标准(ITU-R推荐BT.709)定义HDTV的较小颜色色域。在SDR中，动态范围正式定义为100尼特(每平方米坎德拉)，用于编码数据的颜色体积，尽管一些显示技术可能示出更亮的像素。

高动态范围画面(HDR画面)是彩色画面，其亮度值用高于SDR画面的动态的HDR动态表示。

正如Danny Pascale在“A Review of RGB Color Spaces'’中广泛解释的那样，色域的变化，即将三原色和白点从色域映射到另一个的变换，可以通过使用线性RGB颜色空间中的3x3矩阵来执行。此外，从XYZ到RGB的空间的改变由3×3矩阵执行。因此，无论RGB或XYZ是颜色空间，色域的改变可以由3×3矩阵执行。例如，可以通过3×3矩阵执行从BT.2020线性RGB到BT.709 XYZ的色域改变。

HDR动态仍未由标准定义，但可以预期动态范围高达几千尼特。例如，HDR颜色体积由RGB BT.2020颜色空间定义，并且在所述RGB颜色空间中表示的值属于0到4000尼特的动态范围。HDR颜色体积的另一个示例由RGB BT.2020颜色空间定义，并且在所述RGB颜色空间中表示的值属于0到1000尼特的动态范围。

对画面(或视频)颜色分级是改变/增强画面(或视频)的颜色的处理。通常，对画面颜色分级涉及相对于该画面的颜色体积(颜色空间和/或动态范围)的改变或色域的改变。因此，相同画面的两个不同颜色分级版本是其值以不同颜色体积(或颜色色域)表示的该画面的版本，或它们中的至少一个颜色根据不同颜色等级而被更改/增强的画面的版本。这可能涉及用户交互。

例如，在电影制作中，使用三色相机将画面和视频捕获为由3个分量(红色，绿色和蓝色)组成的RGB颜色值。RGB颜色值取决于传感器的三色特性(色彩原色)。然后获得捕获画面的第一颜色分级版本以获得剧场呈现(使用特定的剧场等级)。典型地，捕获画面的第一颜色分级版本的值根据诸如定义U HDTV的参数值的BT.2020的标准化YUV格式表示。

YUV格式典型通过在线性RGB分量上应用非线性函数(所谓的光电转换函数(OETF))来获得非线性分量R′G′B′，然后在获得的非线性R′G′B′分量上应用颜色变换(通常3x3矩阵)以获得YUV的三个分量来执行。第一分量Y是亮度分量，并且两个分量U，V是色度分量。

然后，调色师通常与摄影导演一起，通过微调/调整一些颜色值来对捕获画面的第一颜色分级版本的颜色值执行控制，以灌输艺术意图。

已知MPEG视频编码器(例如诸如HEVC标准)与HDR(高动态范围)视频不兼容。此外，许多显示器/终端与HDR视频不兼容。

为了将压缩HDR视频分发到各种各样的显示器/终端并且使得可以使用已知视频编码工具(诸如MPEG视频编码标准)，HDR视频被分发为表示HDR的SDR视频，其具有更有限的动态范围和一组参数以允许从SDR视频重构HDR视频。在这样的系统中，SDR视频使用诸如标准HEVC Main 10配置文件之类的已知工具压缩。

在编码侧，首先将HDR视频分解为SDR视频，这样的分解传递适合于在解码器处或在显示级别从解码SDR视频重构HDR视频的一组参数。这样的一组参数可以用压缩SDR视频编码(通常在可选语法消息中，诸如用于HEVC标准的SEI(补充增强信息)消息)。

图3描绘HDR画面的HDR到SDR分解。HDR到SDR分解处理旨在将输入线性光4∶4∶4HDR画面转换为SDR兼容版本(也以4∶4∶4格式)。这样的处理使用诸如HDR和SDR画面的容器的颜色色域，母版显示峰值亮度，颜色原色之类的辅助信息。这样的辅助信息从画面或视频的特性确定。HDR到SDR分解处理使用保证高质量重构HDR信号的可逆处理从输入HDR信号生成SDR后向兼容版本。在步骤E30中，从输入HDR画面及其特性(辅助信息)，推导出映射变量。这样的映射参数推导的步骤传递亮度映射函数LUT_TM(查找表)，其允许将HDR画面的线性光亮度值映射到类似SDR的亮度值。

在步骤E31中，然后使用亮度映射变量将亮度信号映射到SDR亮度信号。也就是，对于输入HDR画面的每个像素，亮度L从像素的HDR线性光R，G，B值并且从亮度映射函数(其中A＝[A₁A₂A₃]^T是常规3×3 RG′B′到Y′CbCr转换矩阵(例如取决于颜色空间的BT.2020或BT.709)，A₁、A₂、A₃是1×3矩阵。)推导出。

使用亮度映射函数：Y_pre0＝LUT_TM(L)将线性光亮度L映射到类似SDR的亮度Y_pre0。

在步骤E32中，应用颜色的映射以导出SDR信号的色度分量。色度分量U_pre0、V_pre0的构建如下：

使用平方根(接近BT.709 OETF)的伪伽玛化应用于像素的RGB值。

然后，U_pre0和V_pre0值推导如下

该步骤导致色域偏移，也就是与输入HDR信号相比的色调和饱和度的改变。通过颜色色域校正的步骤E34校正这样的色域偏移。在步骤E34中，如下校正色度分量值：

其中A₂、A₃由来自R′G′B′到Y′CbCr的转换矩阵的第二和第三行系数组成，并且b₀是预处理颜色校正LUT(用于查找表)。

亮度分量被校正如下：

Y_pre1＝Y_pre0-v×max(0，a×U_pre1+b×V_pre1)，其中a和b是预定义参数，并且v是能够控制饱和度的控制参数。Y值越高，画面的饱和度越小。

HDR画面到SDR画面分解导致具有像素阵列Y_pre1U_pre1V_pre1的输出SDR画面。

HDR重构处理是HDR到SDR分解处理的逆。图4图示这样的HDR重构处理。解码SDR画面包括分别对应于画面的亮度和色度分量的像素的3个阵列SDR_y、SDR_Cb、SDR_cr。HDR重构针对SDR画面的每个像素处理以下步骤。

在步骤E40中，对于SDR画面的每个像素(x，y)，如下导出值U_post1和V_post1：

其中midSampleVal是预定义的偏移比特常数。

在步骤E41中，如下导出SDR画面的像素(x，y)的值V_post1：

Y_post1＝SDR_y[x][y]+v×max(0，a×U_post1+b×V_post1)，

其中a和b是相同的预定义参数，并且v是能够控制饱和度的控制参数，如在分解处理中。因此，对于重构模块这些参数应该是已知的。它们可以是用压缩SDR画面编码的HDR参数的一部分，或者在解码器处预定义。

这样的步骤之后可能会进行钳位以避免超出传统信号范围。

在步骤E42中，执行颜色校正。在步骤E42中，U_post1和V_post1被修改如下：

其中b_p是后处理颜色校正LUT，其直接取决于预处理颜色校正LUTb₀。

后处理颜色校正LUTb_p可以通过以下确定：

其中K是常数值，L是从L＝invLUT_TM[Y]导出的线性光亮度，invLUT_TM是invLUT_TM的逆函数，并且Y是SDR信号的亮度值。

在步骤E43中，重构像素的RGB(HDR_R，HDR_G，HDR_B)值。在步骤E43中，将值T导出为：

T＝k0×U_post1×V_post1+k1×U_post1×U_post1+k2×V_post1×V_post1

其中k₀，k₁，k₂是取决于SDR颜色色域的预定义值。然后将值S0初始化为0，并应用以下：

-如果(T≤1)，则S0设置为Sqrt(1-T)

-否则，U_post1和V_post1修改如下：

值R1、G1、B1如下导出。

其中M_{Y′CbCr-to-R′G′B′}是从Y′CbCr到R′G′B′的常规转换矩阵。

在步骤E44中，然后从SDR RGB值重构来自HDR画面的RGB值。在步骤E44中，值R2、G2、B2如下从R1、G1、B1导出：

其中invLUT对应于从发送到重构模块的亮度映射参数导出的逆查找表LUT_TM的平方根。

并且，输出样本HDR_R、HDR_G，HDR_B如下从R2、G2、B2导出：

可以应用钳位来限制输出HDR信号的范围。

可以看出，这样的分解和重构处理使用通过方程式(eq.1)联系的预处理和后处理颜色校正函数b₀和b_p。

为了分发表示高保真HDR视频信号的SDR视频信号，通过最小化RGB SDR信号和RGBHDR信号之间的重构误差，在编码侧执行预处理颜色校正b₀的计算。这样的最小化运算由针对视频的每个画面计算的饱和度参数(饱和度偏斜)控制，并且使得能够控制导出的SDR信号的色彩饱和度。因此，预处理颜色校正函数b₀以及因此后处理颜色校正函数b_p取决于HDR视频的原始HDR画面。后处理颜色校正函数b_p的相同推导过程不能应用于解码器侧。

相反，在解码器侧，使用一组预定义的默认LUTsb_{p_default}[k]，k＝1到N。例如，为每个三元组(容器颜色色域，内容颜色色域，峰值亮度)定义一个LUT。在预处理侧，构建调整函数f_adj以尽可能地将LUTb_{p_default}[k]映射到实际LUTb_p，也就是，使得

b_{P_cod}[Y]＝f_adj[Y]×b_{P_default}[k][Y] (eq.2)

对于所有Y值，尽可能接近b_p[Y]，其中b_p使用方程式eq.1从预处理颜色校正函数b₀导出。

为了限制编码成本，使用分段线性模型(PWL)的枢轴点(pivot point)对函数f_adj建模。仅编码这些PWL枢轴点。在后处理步骤中，然后可以解码这些点，构建函数f_adj并且通过应用方程式eq.2从默认LUT b_{P_default}和f_adj重构b_{P_cod} LUT，默认LUTb_{P_default}由于编码的内容特征参数而被识别。

LUTb_p典型具有接近函数A/Y的形状，A是常数，Y是亮度值，如图9所示。图9示出具有Y值的归一化范围的LUTb_p的示例。这样的形状导致小Y值的大斜率。因此，对于小的Y值，f_adj中的小误差可能导致b_p中的大误差，由此降低解码HDR信号的质量和保真度重构。

因此，需要改进从压缩的标准动态范围画面重构的HDR画面的质量。

发明内容

根据本原理的一个方面，公开了一种用于从编码比特流解码至少一个高动态范围画面的方法。这样的方法包括：

-从所述编码比特流解码标准动态范围画面的步骤，

-从所述编码比特流解码一组枢轴点的步骤，所述组枢轴点表示调整函数fadj，

-选择预定义颜色校正函数b_{p_default}的步骤，

-通过以下确定调整颜色校正函数b_adj的步骤：

1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])，其中Y是亮度值，

-从解码标准动态范围画面和调整颜色校正函数b_adj重构高动态范围画面的步骤。

根据该原理，重构的高动态范围画面的重构误差被限制。使用给定方程式从实际后处理颜色校正b_p更精细地建模在解码器处使用的后处理颜色校正函数b_p。1/b_adj的形状接近直线(具有Y值的范围上的一致斜率)，如LUT1/b_p的形状。因此，本原理使得更好地控制随着Y值的全范围的误差(具有随着该范围的更一致的幅度)成为可能。

本公开的另一方面是用于将至少一个高动态范围画面编码到编码比特流的方法。所述方法包括：

-使用至少一个预处理颜色校正函数b₀将所述高动态范围画面分解成标准动态范围画面的步骤，

-从所述预处理颜色校正函数b₀确定后处理颜色校正函数b_p的步骤，

-选择预定义颜色校正函数b_{p_default}的步骤，

-通过以下确定用于调整所述预定义颜色校正函数b_{p_default}的调整函数f_adj，以传递调整颜色校正函数b_adj的步骤：

1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])，其中Y是亮度值，

其中所述确定所述调整函数fad_j的步骤包括执行1/b_p和1/b_adj之间的误差最小化，

-将一组枢轴点编码到所述编码比特流的步骤，所述组枢轴点表示所述确定调整函数f_adj，

-将所述标准动态范围画面编码到所述编码比特流的步骤。

本公开的另一方面是用于从编码比特流解码至少一个高动态范围画面的装置。所述解码装置包括：

-用于从所述编码比特流解码标准动态范围画面的部件，

-用于从所述编码比特流解码一组枢轴点的部件，所述组枢轴点表示调整函数f_adj，

-用于选择预定义颜色校正函数b_{p_default}的部件，

-用于通过以下确定调整颜色校正函数b_adj的部件：

1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])，其中Y是亮度值，

-用于从解码标准动态范围画面和调整颜色校正函数b_adj重构高动态范围画面的部件。

本公开的另一方面是用于将至少一个高动态范围画面编码到编码比特流的装置。所述编码装置包括：

-用于使用预处理颜色校正函数b₀将所述高动态范围画面分解成标准动态范围画面的部件，

-用于从所述预处理颜色校正函数b₀确定后处理颜色校正函数b_p的部件，

-用于选择预定义颜色校正函数b_{p_default}的部件，

-用于通过执行1/b_p和1/b_adj之间的误差最小化，通过以下确定用于调整所述预定义颜色校正函数b_{p_default}的调整函数f_adj，以传递调整颜色校正函数b_adj的部件：

1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])，其中Y是亮度值，

-用于将一组枢轴点编码到所述编码比特流的部件，所述组枢轴点表示所述确定调整函数f_adj，

-用于将所述标准动态范围画面编码到所述编码比特流的部件。

本公开的另一方面是一种计算机程序，其包括软件代码指令，用于当所述计算机程序由处理器执行时，执行根据本原理的任何实施例的方法。

本公开的另一方面是一种表示至少一个编码的高动态范围画面的比特流。这样的比特流包括：

-表示从所述高动态范围画面获得的至少一个标准动态范围画面的编码数据，

-表示以下的编码数据：

·一组枢轴点，其表示调整函数f_adj，用于调整预定的颜色校正函数b_{p_default}，以传递调整颜色校正函数b_adj，所述调整颜色校正函数b_adj由1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])确定，其中Y是亮度值，所述调整颜色校正函数b_adj用于从解码的所述标准动态范围画面重构所述高动态范围画面。

公开了一种具有存储在其上的比特流的非暂时性处理器可读介质，其中，比特流包括：

-表示从所述高动态范围画面获得的至少一个标准动态范围画面的编码数据，

-表示以下的编码数据：

·一组枢轴点，其表示调整函数f_adj，用于调整预定的颜色校正函数b_{p_default}，以传递调整颜色校正函数b_adj，所述调整颜色校正函数b_adj由1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])确定，其中Y是亮度值，所述调整颜色校正函数b_adj用于从解码的所述标准动态范围画面重构所述高动态范围画面。

附图说明

图1图示根据本原理的实施例的用于将HDR画面编码为编码比特流的示例性系统。

图2图示根据本原理的实施例的用于将HDR画面解码为编码比特流的示例性系统。

图3图示用于将HDR画面分解为SDR画面的示例性方法的框图。

图4图示用于从依据编码比特流解码的SDR画面重构HDR画面的示例性方法的框图。

图5图示根据本原理的实施例的用于将HDR画面编码为编码比特流的示例性方法的框图。

图6图示根据本原理的实施例的用于从编码比特流解码HDR画面的示例性方法的框图。

图7图示根据本原理的实施例的用于实现本文公开的方法之一的示例性装置。

图8示出色度图的示例。

图9示出LUT b_p的示例，具有表示本文公开的解码方案中使用的后处理颜色校正函数的Y值的归一化范围。

具体实施方式

在下文中，使用HEVC编码工具来描述编码/解码方法，然而，本文描述的编码/解码方法独立于用于编码SDR画面和HDR参数(作为用于从压缩SDR画面重构HDR画面的辅助信息)的编码工具。因此，本文公开的原理应用于适合于编码/解码SDR画面和辅助信息的任何编码工具。

在以下对实施例的描述中，当提到函数f的LUT(查找表)时，应当理解，函数f执行的运算使用包括一组亮度值的函数f的预先计算出的值的LUT实现。在下文中，对函数f或LUT f的引用指的是相同的函数，LUT f是函数f的更快实现方式。

图1图示根据本原理的实施例的用于将HDR画面编码为编码比特流的示例性系统。这样的编码系统可以用于分发压缩HDR视频，同时分发表示具有更有限动态范围的HDR视频的相关联SDR视频。这样的编码系统为SDR向后兼容的HDR分发提供解决方案。

描述本公开用于编码/解码彩色HDR画面，但是扩展到画面序列(视频)的编码/解码，因为序列的每个彩色画面被顺序编码/解码，如下描述。

HDR画面首先输入到HDR到SDR分解的模块。这样的模块执行HDR到SDR分解并输出作为输入的HDR画面的动态缩减版本的SDR画面。

输出SDR画面是输入HDR画面的重新整形版本，使得保持色调和感知饱和度并且增加SDR画面相对于HDR画面的视觉质量。HDR到SDR分解模块还输出另外用于HDR画面重构的一组HDR参数。

这样的一组HDR参数包括至少亮度映射参数，以允许导出用于将SDR亮度转换为HDR亮度的逆亮度映射表(LUT)。

然后将SDR画面输入到执行画面编码的编码模块。这样的编码模块可以是例如适合于编码以10比特深度表示的视频和画面的HEVC Main 10编码器。编码模块输出表示SDR画面的压缩版本的编码比特流。HDR参数也由编码模块编码，作为编码比特流的一部分。作为示例，可以在HEVC Main 10比特流的SEI消息(补充增强信息消息)中对这样的HDR参数编码。

然后可以在传输介质上存储或传输这样的编码比特流。

根据本文利用图5公开的各种实施例，进一步描述了这里给出的编码系统的方法步骤。

图2图示根据本原理的实施例的用于从编码比特流解码HDR画面的示例性系统。作为示例，编码比特流符合HEVC Main 10配置文件。

这样的编码比特流包括表示SDR画面的编码数据和表示适合于从编码比特流中压缩的SDR画面的解码版本重构HDR画面的HDR参数的编码数据。

这样的编码比特流可以存储在存储器中或从传输介质接收。

编码比特流首先输入到执行画面解码和HDR参数解码的解码模块。解码模块可以是例如符合HEVC Main 10配置文件解码器的解码器。

解码模块输出解码SDR画面和一组HDR参数。

可以通过传统SDR显示器(SDR输出)显示解码SDR画面。终端用户可以从他的传统SDR显示器中查看这样的SDR画面。

因此，公开的系统向后兼容任何SDR传统显示器。

然后将解码SDR画面和HDR参数输入到用于SDR到HDR重构的模块。这样的模块使用给定的HDR参数从解码SDR画面重构HDR画面。然后，输出解码的HDR画面并且可以通过HDR兼容显示器(HDR输出)显示。

根据本文利用图6公开的各种实施例，进一步描述这里给出的解码系统的解码方法步骤。

1-将HDR画面编码为编码比特流：

图5图示根据本原理的实施例的用于将HDR画面编码为编码比特流的示例性方法的框图。

在步骤E50中，HDR画面被分解为SDR画面。这样的HDR到SDR分解与参考图3说明的分解处理类似地执行。分解处理使用预处理颜色校正函数b₀。

在步骤E51中，如上所述，使用方程式eq.1从所述预处理颜色校正函数b₀确定后处理颜色校正函数b_p。

在步骤E52中，在一组预定义颜色校正函数b_{p_default}[k]中选择预定义颜色校正函数b_{p_default}。根据HDR画面或HDR画面所属的序列的内容特性来选择这样的函数b_{p_default}。这样的预定义的颜色校正函数组对于解码器是已知的。

在步骤E53中，确定调整函数f_adj。这样的调整函数用于调整所述预定义颜色校正函数b_{p_default}，以传递调整后的颜色校正函数b_adj。利用本原理，调整函数f_adj定义如下：

1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])，其中Y是亮度值。

通过对所有Y值执行1/b_p和1/b_adj之间的误差的最小化来确定所述调整函数f_adj。例如，可以使用最小二乘法来估计函数f_adj。得到的f_adj函数是分段线性函数，然后由一组枢轴点(Y_i，f_adj[Y_i])近似(对于i＝0到(N_pwl-1)，以限制编码成本。

在最小均方方法中，计算函数f_adj，使得误差

是最小的，其中Y_max是Y的最大可能值，并且其中f_adj[Y]如下导出：

对于[Y_i，Y_i+1]中的任何Y，f_adj[Y]＝f_adj[Y_i]+(Y-Y_i)/(Y_i+1-Y_i)×(f_adj[Y_i+1]-f_adj[Y_i])

用于执行该最小化的一种可能算法如下。

分段线性函数f_adj用N_pwl＝(Y_max-1)个点初始化，其中对于i＝0到(Y_max-1)，每个点(Y_i，f_adj[Y_i])被定义为：

Y_i＝i

也导出相应的误差E。

然后，当N_pwl大于点的目标数量(通常为6点)时，点(Y_k，f_adj[Y_k])(当被移除时，生成最小误差E)被识别并从表示f_adj的枢轴点的列表中移除。这通过测试剩余N_pwl个枢轴点中的每一个，计算由没有该点生成的分段线性函数f_adj产生的相应误差E_k来完成。对于其Ek最小的点被移除并且N_pwl减少了一。重复该处理，直到N_pwl达到枢轴点的目标数量为止。

在步骤E54中，将这样的一组枢轴点编码到编码比特流。这样的一组枢轴点例如被编码为HRD参数的一部分，如图1的编码系统中解释。

在步骤E55中，SDR画面也被编码为所述编码比特流，如结合图1所述。

2-从编码比特流解码HDR画面：

图6图示根据本原理的实施例的用于从编码比特流解码HDR画面的示例性方法的框图。

在步骤E60中，从所述编码比特流解码SDR画面。

在步骤E61中，从所述编码比特流解码一组枢轴点。所述一组枢轴点表示调整函数f_adj。

在步骤E62中，在一组预定义颜色校正函数b_{p_default}[k]中选择预定义颜色校正函数b_{p_default}。这样的一组预定义颜色校正函数b_{p_default}[k]与关于图5在编码器处定义的相同。这样的函数b_{p_default}根据HDR画面或者HDR画面属于的序列的内容特性选择。将这样的内容特性发送到解码作为辅助信息或者与关于图2描述的HDR参数一起发送。

在步骤E63中，根据以下构建调整颜色校正函数b_adj：

其中Y是亮度值，其中调整函数f_adj从解码的该组枢轴点重建。

然后在步骤E64中，类似于参考图4描述的重构处理，从解码SDR画面和调整颜色校正函数b_adj重构HDR画面。

在图1至图6中，方法步骤由作为功能单元的模块执行，这样的模块可以与可区分的物理单元相关或不相关。例如，这些模块或它们中的一些可以在独特的部件或电路中集合在一起，或者有助于软件的功能。相反，一些模块可能由单独物理实体组成。与本公开兼容的装置使用纯硬件(例如使用诸如ASIC或FPGA或VLSI(分别为“专用集成电路”，“现场可编程门阵列”，“超大规模集成”)之类的专用硬件)，或者从嵌入在设备中的若干集成电子组件或从硬件和软件组件的混合实现。

图7表示可以配置为实现关于图1-6描述的方法的设备70的示例性架构。

设备70包括由数据和地址总线71联系在一起的以下元件：

-微处理器72(或CPU)，例如是DSP(或数字信号处理器)；

-ROM(或只读存储器)73；

-RAM(或随机存取存储器)74；

-I/O接口75，用于从应用程序发送和/或接收数据；以及

-电池76。

根据变型，电池76在设备外部。图7的这些元件中的每一个都是本领域技术人员公知的，并且不再另外公开。在每个提到的存储器中，说明书中使用的词语“寄存器”可以对应于小容量的区域(一些比特)或非常大的区域(例如整个程序或大量的接收或解码的数据)。ROM 73至少包括程序和参数。根据本公开的方法的算法存储在ROM 73中。当接通时，CPU 73将程序上载到RAM中并执行相应的指令。

RAM74在寄存器中包括由CPU72执行并在设备71接通之后上载的程序，寄存器中的输入数据，寄存器中方法的不同状态的中间数据，以及寄存器中用于执行方法的其他变量。

本文描述的实现方式可以在例如方法或处理，装置，软件程序，数据流或信号中实现。即使仅在单个实现方式的上下文中讨论(例如，仅作为方法或设备讨论)，但所讨论的特征的实现方式还可以以其它形式(例如程序)来实现。例如，可以以合适的硬件、软件和固件来实现装置。可以以例如诸如处理器之类的装置来实现所述方法，处理器指通常包括例如计算机、微处理器、集成电路或者可编程逻辑设备的处理设备。处理器还包括通信设备，诸如例如，计算机、蜂窝电话、便携式/个人数字助理(PDA)，以及便于在终端用户之间信息通信的其他设备。

根据编码或编码器的特定实施例，从源获得HDR彩色画面。例如，源属于包含以下项的组：

-本地存储器(73或74)，例如视频存储器或RAM(或随机存取存储器)，闪存，ROM(或只读存储器)，硬盘；

-存储接口，例如具有大容量贮存器、RAM，闪存、ROM、光盘或磁性载体的接口；

-通信接口(75)，例如，有线接口(例如，总线接口、广域网接口、局域网接口)或无线接口(例如，IEEE 802.11接口或蓝牙接口)；和

-画面捕获电路(例如，传感器，例如CCD(或电荷耦合器件)或CMOS(或互补金属氧化物半导体))。

根据解码或解码器的不同实施例，HDR解码画面被发送到目的地；具体而言，目的地属于包括以下的一组：

-本地存储器(73或74)，例如视频存储器或RAM(或随机存取存储器)，闪存，ROM(或只读内存)，硬盘；

-存储接口，例如具有大容量贮存器、RAM、闪存、ROM、光盘或磁性载体的接口；

-通信接口(75)，例如，有线接口(例如，总线接口，广域网接口，局域网接口)或无线接口(例如IEEE 802.11接口或接口)；和

-显示器。

根据编码或编码器的不同实施例，编码比特流被发送到目的地。作为示例，编码比特流被存储在本地或远程存储器中，例如，视频存储器(74)或RAM(74)，硬盘(73)。在变型中，比特流被发送到存储接口(例如，具有大容量贮存器、闪存、ROM、光盘或磁性载体的接口)和/或通过通信接口(75)(例如，到点对点链路、通信总线、点对多点链路或广播网络的接口)被发送。

根据解码或解码器的不同实施例，从源获得比特流。示例性地，从本地存储器读取比特流，例如，视频存储器(74)，RAM(74)，ROM(73)，闪存(73)或硬盘(73)。在变型中，比特流从存储接口(例如，具有大容量贮存器、RAM、ROM、闪存、光盘或磁性载体的接口)被接收和/或从通信接口(75)(例如，到点对点链路、总线、点对多点链路或广播网络的接口)被接收。

根据不同实施例，被配置为实现关于图1或图5描述的编码方法的设备70属于包括以下的组：

-移动设备；

-通信设备；

-游戏设备；

-平板电脑(或平板计算机)；

-膝上型计算机；

-照相机

-摄像机；

-编码芯片；

-静态画面服务器；和

-视频服务器(例如，广播服务器，视频点播服务器或网络服务器)。

根据不同实施例，被配置为实现关于图2或图6描述的解码方法的设备70属于包括以下的组：

-移动设备；

-通信设备；

-游戏设备；

-机顶盒；

-电视机；

-平板电脑(或平板计算机)；

-膝上型计算机；

-显示器；和

-解码芯片。

可以在各种不同的装备或者应用中体现在此描述的各种处理和特征的实现方式。这样的设备的示例包括编码器、解码器、处理来自解码器输出的后处理器、向编码器提供输入的预处理器、视频编码器、视频解码器、视频编解码器、网络服务器、机顶盒、膝上型计算机、个人计算机、蜂窝电话、PDA以及处理画面或视频的任何其他设备或其它通信设备。应清楚，设备可以是移动的、并且甚至被安装在移动车辆上。

另外，该方法可以由处理器执行的指令来实现，并且这样的指令(和/或由实现方式产生的数据值)可以存储在计算机可读存储介质上。计算机可读存储介质可以采用计算机可读程序产品的形式，该计算机可读程序产品体现在一个或多个计算机可读介质中并且具有可由计算机执行的体现在其上的计算机可读程序代码。本文使用的计算机可读存储介质被认为是非暂时性存储介质，其具有在其中存储信息的固有能力以及提供从其中检索信息的固有能力。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统，装置或设备，或者前述的任何适当组合。要明白，以下虽然提供本原理可以应用于的计算机可读存储介质的更特定示例，但仅仅是本领域普通技术人员容易明白的例示性而非详尽清单：便携式计算机盘；硬盘；只读存储器(ROM)；可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)；便携式致密盘只读存储器(CD-ROM)；光学存储设备；磁存储设备；或者前述的任何适当组合。

指令可以形成有形地体现在处理器可读介质上的应用程序。

指令可以在例如硬件，固件，软件或组合中。指令可以在例如操作系统，单独的应用程序或两者的组合中找到。因此，处理器被特征化为例如被配置为执行处理的设备和包括具有指令的处理器可读介质的设备(诸如存储设备)。此外，除了指令以外或者替代指令，处理器可读介质可以存储由实现方式产生的数据值。

对于本领域技术人员将显而易见的是，实现方式可以产生各种信号，这些信号被格式化以携带可以例如存储或传输的信息。该信息可以包括例如用于执行方法的指令，或者由描述的实现方式之一产生的数据。例如，信号可以被格式化以携带用于写入或读取描述的实施例的语法的规则作为数据，或者携带由描述的实施例写入的实际语法值作为数据。这样的信号可以被格式化，例如作为电磁波(例如，使用频谱的射频部分)或者作为基带信号。格式化可以包括，例如，编码数据流和用编码数据流调制载波。信号携带的信息可以是例如模拟或数字信息。如已知的，信号可以通过各种不同的有线或无线链路传输。信号可以存储在处理器可读介质上。

已经描述多个实现方式。然而，将理解，可以进行各种修改。例如，不同实现方式的元素可以被组合、补充、修改或者移除以产生其它实现方式。另外，本领域技术人员将理解，其它结构和处理可以替换公开的那些，并且作为结果的实现方式将与所公开的实现方式以至少基本上相同的(多个)方式、执行至少基本上相同的(多个)功能来实现至少基本上相同的(多个)结果。相应地，这些和其它实现方式是可以由本公开想到的。

Claims (10)

1.一种用于从编码比特流解码至少一个高动态范围画面的方法，所述方法包括：

-从所述编码比特流解码标准动态范围画面，

-从所述编码比特流解码一组枢轴点，该组枢轴点表示调整函数f_adj，

-选择预定义颜色校正函数b_{p_default}，

-通过以下确定调整的颜色校正函数b_adj：

1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])，其中Y是亮度值，

-从解码的标准动态范围画面和调整颜色校正函数b_adj重构高动态范围画面。

2.一种用于将至少一个高动态范围画面编码到编码比特流的方法，所述方法包括：

-使用至少一个预处理颜色校正函数b₀将所述高动态范围画面分解成标准动态范围画面，

-从所述预处理颜色校正函数b₀确定后处理颜色校正函数b_p，

-选择预定义颜色校正函数b_{p_default}，

-通过以下确定用于调整所述预定义颜色校正函数b_{p_default}的调整函数f_adj，以传递调整的颜色校正函数b_adj：

1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])，其中Y是亮度值，

其中所述确定所述调整函数f_adj包括执行1/b_p和1/b_adj之间的误差的最小化，

-将一组枢轴点编码到所述编码比特流，所述组枢轴点表示所确定的调整函数f_adj，

-将所述标准动态范围画面编码到成所述编码比特流。

3.一种用于从编码比特流解码至少一个高动态范围画面的装置，包括至少一个处理器，被配置用于：

-从所述编码比特流解码标准动态范围画面，

-从所述编码比特流解码一组枢轴点，所述组枢轴点表示调整函数f_adj，

-选择预定义颜色校正函数b_{p_default}，

-通过以下确定调整的颜色校正函数b_adj：

1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])，其中Y是亮度值，

-从解码的标准动态范围画面和调整的颜色校正函数b_adj重构高动态范围画面。

4.一种用于将至少一个高动态范围画面编码到编码比特流的装置，包括至少一个处理器，其被配置用于：

-使用预处理颜色校正函数b₀将所述高动态范围画面分解成标准动态范围画面，

-从所述预处理颜色校正函数b₀确定后处理颜色校正函数b_p，

-选择预定义颜色校正函数b_{p_default}，

-通过执行1/b_p和1/b_adj之间的误差最小化，通过以下确定用于调整所述预定义颜色校正函数b_{p_default}的调整函数f_adj，以传递调整的颜色校正函数b_adj：

1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])，其中Y是亮度值，

-将一组枢轴点编码到所述编码比特流，所述组枢轴点表示所确定的调整函数f_adj，

-将所述标准动态范围画面编码到所述编码比特流。

5.一种计算机程序，包括软件代码指令，用于当所述计算机程序由处理器执行时，执行根据权利要求1或2中任一项所述的方法。

6.一种表示至少一个编码的高动态范围画面的比特流，包括：

-表示从所述高动态范围画面获得的至少一个标准动态范围画面的编码数据，

-表示以下的编码数据：

·一组枢轴点，其表示调整函数f_adj，用于调整预定的颜色校正函数b_{p_default}，以传递调整的颜色校正函数b_adj，所述调整的颜色校正函数b_adj由1/b_adj[Y]＝f_adj[Y]×(1/b_{p_default}[Y])确定，其中Y是亮度值，所述调整的颜色校正函数b_adj用于从解码的所述标准动态范围画面重构所述高动态范围画面。

7.一种包含用于根据权利要求3解码的装置的电子设备。

8.根据权利要求7所述的电子设备，选自包括以下的组：移动设备、通信设备、游戏设备、机顶盒、电视机、平板电脑、膝上型计算机、显示器和解码芯片。

9.一种包含用于根据权利要求4编码的装置的电子设备。

10.根据权利要求9所述的电子设备，选自包括以下的组：移动设备、通信设备、游戏设备、平板电脑、膝上型计算机、照相机、摄像机、编码芯片、静态画面服务器、和视频服务器。