CN110099194A - 使用可变分段查找表改善视频信号的传输 - Google Patents

Abstract

本公开涉及使用可变分段查找表改善视频信号的传输，具体地涉及将信号从一种信号格式变换为另一种信号格式。由于在改变格式时可用于存储视频信息的部分的位的数目可以改变，因此需要一过程来适当地转换或变换视频信息。利用查找表的传递函数用于变换。查找表利用可变步长分段方案，该方案减少了所需的查找表存储空间量，并且还减少了估计误差(即插值误差)的数量。查找未存储在查找表中的值，以及使用被存储以估计所请求的值的相邻值时，可能会发生估计误差。在某些应用程序中，以2为底步长或总大小值的对数可以存储在查找表中，以进一步减少所需的存储空间量。视频参数也可用于选择进一步减小查找表的大小和进一步减小估计误差之间的平衡。

Description

使用可变分段查找表改善视频信号的传输

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月31日由Yanbo Sun等人提交的序列号为62/624,588，标题为“用于低成本、高精度伽马校正的方法和装置(METHOD AND APPARATUS FOR LOW COST,HIGH ACCURACY GAMMA CORRECTION)”的美国临时申请的优先权，其与本申请共同转让并且其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请总地涉及EOTF/OETF实现，更具体地，涉及利用查找表的视频传递函数。

背景技术

在标准动态范围视频和显示系统中，通常利用查找表(LUT)来实现伽马传递函数和反伽马传递函数。在视频中，随着颜色深度的增加，LUT条目的数量也会增加。例如，对于8位颜色深度系统，LUT中有256个条目，对于10位颜色深度系统，LUT中有1024个条目。为了降低实现LUT的成本，可以减小LUT的存储空间。通常，这可以使用与LUT组合的线性插值来实现。当使用2位线性插值时，1024个条目的LUT可减少到257个条目。

在高动态范围系统中，高质量图像和视频管线需要最少12位电信号和32位光信号。较低质量的图像可以在其信号中使用较低的位数。由于所需的存储空间增加，支持这些信号之间的传递函数的全部4096个条目的LUT具有更高的相对成本。使用标准插值技术减少LUT可以在视频中引入用户可感知的失真。需要更有效的解决方案来支持更大的LUT条目表而不增加存储成本。

发明内容

在一个方面，本公开提供了一种用于调整处理器中的视频输入的方法。在一个实施例中，该方法包括：(1)接收视频输入，以及(2)利用采用分段查找表(LUT)的传递函数调整视频输入，其中分段LUT利用可变分段步长。

在另一方面，本公开提供了一种视频处理传递函数系统。在一个实施例中，该系统包括：(1)接收器，可操作为接收视频输入和视频参数，其中视频参数是从视频输入确定的，并且视频参数用于电光(EO)变换、光电(OE)变换、电电(EE)变换、光光(OO)变换或反EO变换中的至少一个，(2)存储装置，可操作为存储视频输入、视频参数、经调整的视频和LUT，以及(3)视频处理器，可操作为通过对视频输入执行传递函数来生成经调整的视频，其中传递函数利用LUT，并且LUT利用用于目标LUT值范围的可变分段步长，并且其中可变分段步长由所述视频参数确定。

在又一方面，本公开提供了一种计算机程序产品，其具有存储在非暂时性计算机可读介质上的一系列操作指令，所述操作指令在被执行时指示数据处理装置执行操作以利用分段LUT生成经调整的视频。在一个实施例中，该计算机程序产品包括：(1)接收第一视频，(2)利用采用LUT的传递函数将第一视频转换为第二视频，并且其中分段LUT利用可变分段步长，以及(3)利用所述第一视频生成所述第二视频。

附图说明

现在结合附图参考以下描述，其中：

图1是利用查找表(LUT)实现视频传递函数的示例视频处理系统的框图的图示；

图2A是利用大于所确定的目标误差偏差的误差偏差展示LUT的示例图表的图示；

图2B是利用最小的误差偏差展示LUT的示例图表的图示；

图2C是利用所确定的目标误差偏差处的误差偏差展示LUT的示例图表的图示；

图3是示出了展示请求值和传递函数值之间的不同误差偏差的示例图表的图示；

图4是示出了展示可变分段的LUT的示例实现的框图的图示；

图5是利用可变分段LUT的示例方法的流程图的图示；以及

图6是示例方法的流程图的图示，其中可变分段利用所确定的目标误差偏差。

具体实施方式

视频可以在各种观看系统上播放，即显示。例如，视频可以通过投影仪显示、在液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、阴极射线管(CRT)显示器、等离子显示器、利用镜子和反射器的系统以及其他显示类型上显示。当在这些不同类型的观看系统之一上显示视频时，如果没有调整，可能不会发生用户所感知的视频的精确复制。例如，当观看视频的模拟胶片条时，颜色、对比度和其他视频特性由物理胶片条本身确定。显示变量可以是灯泡的亮度和使用的镜头。

当观看相同视频的数字版本时，存在可以考虑的附加视频特性。例如，CRT可以解释如何以50％亮度显示视频像素的一种方式，而LCD可以配置为略微不同的显示特性。相同类型的观看系统的不同模式(例如LCD监视器)也可以被配置为彼此不同地解释视频特性。反向过程可以经历相同的特性差异。例如，摄像机捕获视频并将视频转换为数字格式。

为了在视频在系统或子系统之间传输时调整视频的变化特性，调用通常称为传递函数的过程。传递函数可以采用数字信号并将该信号从其现有格式(例如电信号或光信号)转换为新格式，例如电信号或光信号。例如，数字信号的格式可以从将视频信息存储在12位数据中变为将视频信息存储在32位数据中。也可以使用其他存储值和组合。由于可用于存储一部分视频信息的位数在改变格式时可以改变，因此需要一个过程来适当地转换或变换视频信息。通常，查找表用于此目的。查找表可用于查找一个数字信号格式的值，并找到不同数字信号格式的相应值。找到的值可以用在算法中，例如传递函数，以使得能够进行计算以确定该视频信息的不同数字信号格式值。

随着视频和显示技术的改进，查找表的大小也增加，以处理可被操纵的视频特性的数量的增加，例如颜色、发光(亮度)和其他特性的数量。查找表的大小已经增加到不再有效地将它们存储在需要它们所位于的位置以便将处理速度保持在可接受的水平的点。需要一种方法来减小查找表的大小而不降低用户所感知的视频，即视觉伪像、着色差异、阴影差异和其他伪像。一种方法是从查找表中移除一些值，例如从每4个值中移除3个。

当传递函数需要已从查找表中移除的值时，传递函数可以使用缺失的值的两个相邻值，并估计(即，进行插值)缺失值的值。如果两个相邻值遵循线性路径(如果在图表上绘制)，则插值将足够接近实际值，从而不会引入视觉伪像。如果两个相邻值遵循弯曲路径，则插值可能与实际值足够接近或可能不足够接近。如果插值与实际值相差太远，则会将用户可感知的视觉伪像引入视频中。

为了减小插值和存储在查找表中的实际值之间的误差，可以从查找表中移除较少数量的值(即步长)，例如2个值而不是3个值。本公开示出了使用可变步长查找表，其中表的一些分段(segment)可以使用与在查找表的其他分段中使用的步长不同的步长。通过调整查找表的两个或更多个分段的步长，可以在减小查找表的大小和维持目标视频质量水平之间进行平衡，即，将视觉伪像最小化到用户可能不会注意视觉伪像的点。只要整体视频质量至少满足目标质量水平，一些视觉伪像是可接受的。

一种类型的视频特性可以是伽马校正。在工业中，这通常被称为电光传递函数(EOTF)或光电传递函数(OETF)，这取决于视频信号的方向。如本文所使用的，伽马校正包括EOTF和OETF，以及其他传递函数，例如反EOTF、电电传递函数(EETF)、光光传递函数(OOTF)、反伽马和数字成像系统传递函数。OETF通常是OOTF乘以反EOTF。在光光传递是一比一的情况下，则OETF等于反EOTF。伽马曲线可以调节，以便从视频输入到视频输出的传输可以反映所确定的观看体验。具有浅曲线的低伽马可以在明亮的房间中观看视频时以及在观看系统(例如文字处理器)上观看应用内容时产生更令人满意的用户观看体验。具有更深曲线的更高伽马可以导致更暗的阴影，这可以在更暗的房间和观看电影时产生更好的观看体验。

视频系统可以将视频源和与该视频源相关联的视频参数作为输入。视频参数可以包括各种因素，例如正在观看的视频的性质或类型、正在使用的观看系统或视频输出系统、正在显示或捕获视频的空间的环境特性、用户的位置和其他因素。例如，在家中黑暗的房间内在LCD上观看动作电影可以具有指定的一组视频参数，并且可以具有唯一的一组配置值以用于伽马传递函数。在明亮的会议室中观看新闻节目可以具有一组不同的视频参数。简单的伽马传递示例可以是具有表示全黑的值0.0和表示全亮的值1.0的视频。视频可以将半亮度值0.5传递给观看系统。观看系统可以具有配置为0.735的半亮度。因此，将视频的像素显示为0.5将显示比预期的视频输入更暗的像素。在替代方案中，用户可以选择一些视频参数，例如，用户可以选择视图选项，例如电影、情景喜剧、自然和其他类型的视图选项。与所选视图选项相关联的视频参数可以应用于发送到视频处理系统的视频参数。

伽马传递函数可用于将视频输入(即第一视频)传递(即转换)为视频输出，即第二视频。视频输入可以来自视频生成器。视频生成器可以检索现有的数字视频，例如来自存储介质、云服务、数据中心、硬盘驱动器、光介质、内联网、互联网和其他来源。视频生成器也可以修改和创建视频，例如利用计算系统和视频处理器。在这种情况下，视频输入是线性电信号。就伽马传递函数而言，线性电信号可以表示视频的发光。视频输出可用于观看系统，例如LCD。在这种情况下，视频输出是非线性光信号。就伽马传递函数而言，非线性光信号可以表示信号的电压。反向系统配置也适用。视频输入可以是非线性光信号，例如来自相机。视频输出可以是线性电信号，例如用于计算系统。

当将视频从电信号转换为光信号或从光信号转换为电信号时，视频系统可以拍摄视频输入并调整视频以更好地表示与未调整的视频相比的原始视频特性。为了以足够快的速率实现视频转换以维持每秒帧数(FPS)的目标水平，可以利用查找表(LUT)来提供各种变换函数所使用的值，例如EOTF、反EOTF、OETF、EETF、OOTF、伽马、反伽马、数字成像传递函数。随着观看系统的能力提高，存储LUT所需的空间量增加。与标准动态范围(SDR)系统相比，高动态范围(HDR)系统需要额外的存储空间。例如，与使用8位动态范围的一些SDR系统相比，一些HDR系统使用12、16或更高位动态范围。例如，支持EOTF的LUT可以有4096个条目来支持用于视频输入的12位电信号。LUT中的每个条目都可以为经调整的视频存储28位或32位光信号。这可导致32位光信号的存储成本为16,384字节。随着LUT尺寸的增加，LUT所需的额外存储空间的成本会增加。当需要加载多个LUT以支持多个通信耦合系统的传递函数时，该成本也会增加。此外，扫描LUT以找到索引值的处理时间随着表的大小的增加而增加。

解决方案可以是通过使用模式丢弃条目来减小LUT的大小，例如每4个条目丢弃3个。使用相邻值的插值可用于填充缺失的条目。该解决方案可以在视频中引入可由用户感知的视觉伪像和失真。

一些解决方案可以具有分段LUT，其中每个分段具有预定的或相等的步长。使用这种类型的LUT将传递函数应用于视频可导致视觉伪像和失真的引入。在视频的伽马曲线的深度或高度弯曲的部分中，目标伽马曲线与LUT提供的插值之间的距离可以很大。该距离是误差偏差值。在某误差偏差值下，用户可以感知到视觉失真。误差偏差值可以根据使用的系统、显示或捕获的视频以及用户的视觉能力和偏好而变化。

本公开介绍了一种通过在其分段中利用可变步长来减小LUT的大小的方法，从而降低LUT的存储成本并降低LUT的扫描时间。另外，可变步长分段LUT可以提供更高的用户视觉满意度，因为通过维持最大或更好的目标误差失真水平，用户可以看到更少的视觉失真。

LUT可以分成不同的分段，其中每个分段的大小独立于其他分段。可以通过近似视频输入上的最佳拟合伽马校正曲线来确定分段。可以从视频参数确定最佳拟合曲线。随着视频输入和视频参数随时间变化，LUT分段可以被重新划分，即重新计算。为了利用分段的LUT，分段索引表用于向分段LUT提供间接索引。间接索引可以引入额外的计算周期来执行两步索引引用。即使有额外的计算周期，整个视频处理系统的成本也可低于使用非分段的LUT。

替代方面可以利用可变步长LUT并添加样条(spline)插值。样条多项式曲线可以在LUT的相邻条目之间表示。通过应用多项式曲线，特定分段中的步长可以更大，从而进一步减小存储LUT条目所需的大小。可以使用多个变量来描述多项式，并且可以利用额外的计算周期来完成对多项式变量的样条插值算法。这种替代方案可以减小LUT的大小并增加计算周期的数量以完成对视频输入的传递函数算法。另外，在多个LUT方面，直接LUT模式可能难以用样条插值模式实现。

可变分段LUT可以存储在各种类型的存储介质中。例如，LUT可以存储在寄存器或寄存器组、处理器的本地高速缓存、全局高速缓存、随机存取存储器和其他存储器位置中。应用传递函数的视频处理器可以是各种类型的处理器，或者是其他处理器的一部分。例如，视频处理器可以是图形处理单元、中央处理单元和另一种类型的处理单元。此外，视频处理器可以是另一个处理器或系统的一部分。例如，视频处理器可以是计算系统的一部分，例如服务器，它可以是观看系统的一部分，例如监视器和智能手机显示器，并且它可以是视频捕获系统(例如数码相机)的一部分。在替代方案中，视频处理器可以实现为要作为计算系统上的应用程序执行的软件。

可以使用传递函数来实现伽马校正。例如，用于将视频转换为针对目标观看系统的经调整视频的一个传递函数可以由公式1表示：

公式1：SDR传递函数示例，转换为光信号

公式1是传递函数，其导致值在0.0到1.0的范围内。如果观看系统需要0到255范围内的整数值，例如使用8位观看系统，则结果可以乘以255并四舍五入为最接近的整数。反伽马传递函数可以由公式2表示。这可以将视频从光信号变换为电信号，例如，由数码相机捕获的视频。

公式2：SDR传递函数示例，转换为电信号

对于高清晰度电视，典型的传递函数可以由公式3表示，公式3是将视频从电信号转换为针对观看系统的光信号的示例，以及公式4，其是将视频输入从光信号转换为电信号的示例。

公式3：电到光传递函数示例

公式4：光到电传递函数示例

在另一方面，可以利用其他传递函数，例如HDR PQ(也称为SMPTE 2084)。HDR PQ可以提供HDR视频的有效转换。另外，可以利用EOTF、反EOTF、OETF和其他类型。公式5是EOTF的示例。公式6是反EOTF的示例

公式5：EOTF示例

其中x是视频输入中的像素值，以及

公式6：反EOTF示例

其中x是视频输入中的像素值，以及

可以表示对EOTF、反EOTF和OETF分段以生成可变步长LUT的示例方法。对于将范围从0到4095(即12位)的输入电信号值转换为光信号值的示例EOTF，传递函数可以被分成64个分段，如表1所示。

表1：EOTF分段示例

对于给定的输入电信号值x，然后可以使用公式7计算对应于输入值x的分段数。

公式7：EOTF传递函数示例

其中segment_size＝4096/64段。

可以为每个分段选择不同的步长，使得每个分段中的f(x)的插值并不生成用户可感知的误差或不超过目标误差偏差值。

反EOTF和OETF可以将输入光信号值(例如，范围从0到0xFFFFFFFF，即32位)转换为电信号值。传递函数可以使用32个不相等的分段。在该示例中，分段过程可以利用以2为底输入值的对数来减小LUT的大小。分段通过表2中的示例显示。

表2：OETF分段示例

分段数	相应的电信号值范围
		0	0x0000,0000–0x0000,0001
1	0x0000,0002–0x0000,0003
		2	0x0000,0004–0x0000,0007
3	0x0000,0008–0x0000,000F
		:
30	0x7000,0000–0x7FFF,FFFF
		31	0x8000,0000–0xFFFF,FFFF

对于给定的电信号值x，可以使用公式8计算对应于值x的分段数。

公式8：反EOTF传递函数示例

segment_number＝floor(log₂x)

如前所述，可以为每个分段选择不同的步长，使得每个分段中的f(x)的插值并不生成用户可感知的误差或不超过目标误差偏差值。

现在转到附图，图1是用于利用LUT实现视频传递函数的示例视频处理系统100的框图的图示。视频处理系统100包括视频生成器105、视频系统110和观看系统144。视频系统110包括接收器120、存储装置125、视频处理器130和通信器135，每个通信地耦合到另一个。

视频生成器105可以是视频处理器、视频渲染器和本地存储介质，例如存储器、硬盘驱动器、服务器、便携式记忆棒、CD、DVD和其他存储介质。在替代方面，视频生成器105可以位于距视频系统110一定距离处，视频系统110例如，数据中心、云环境和与视频系统分开的其他位置。视频生成器105可以是计算系统的一部分或显示系统(例如监视器)的一部分。视频生成器105是视频系统110的视频输入的源。提供给视频系统110的视频可以由视频处理系统渲染，与视频处理系统分开地被记录，或者可以使用这些类型的视频的组合。视频输入由视频生成器105提供给视频系统110。视频生成器105还可以提供从视频输入确定的可选视频参数。

如果存在视频参数，则视频系统110的接收器120能够接收视频输入和视频参数。接收器120可以将视频输入和视频参数存储在存储装置125中，并将它们直接提供给视频处理器130。存储装置125可以是各种存储介质，例如处理器寄存器、高速缓存存储器、本地存储器和其他存储介质。

如果视频参数未被接收器120接收到，则视频处理器130可利用视频输入生成视频参数。视频处理器130还可利用视频输入修改视频参数。视频处理器130可以利用视频输入和视频参数来分段和加载LUT，并且如果LUT已经被分段和加载则选择LUT。然后，视频处理器130可以利用LUT将传输函数应用于视频输入以生成经调整的视频。经调整的视频可以存储在存储装置125中并直接传输到其他系统。然后，视频处理器130可以向通信器135指示经调整的视频(无论是来自视频处理器130还是存储装置125)都可以被发送到观看系统144。观看系统144可以是显示器，例如计算机监视器、智能电话屏幕、VR显示器和其他类型的观看系统。

视频系统110可以是一个或更多个处理器和芯片，并且是另一个处理系统的一部分。视频系统110可以是计算系统的一部分，并且它可以是观看系统的一部分，例如观看系统144。视频系统110可以是图形处理单元、中央处理单元和其他处理系统。

视频处理系统100是从电信号转换为光信号的视频输入的示例。在另一方面，可以应用反向过程。在反向过程中，视频生成器105可以是视频捕获系统，例如数码相机上的视频捕获系统。观看系统144可以由能够存储电信号形式的经调整视频的数字存储系统代替，例如硬盘驱动器、存储器、高速缓存、CD、DVD、记忆棒、云存储、数据中心存储、服务器和其他存储介质。

图2A是示出利用大于确定的目标误差偏差的误差偏差的LUT的示例图表200的图的图示。图表200具有x轴205，其示出了从任意点“N”开始的连续伽马曲线点。曲线210是由视频参数修改的视频输入的目标伽马曲线。点220-x是伽马曲线210上与x轴点205相交的点。未示出的y轴是在视频输入的该像素的传递函数中使用的相对值。图表200示出了如何识别伽马曲线上的点。在一种实现中，采样点距离的大小可以变化。

图表200示出了两个点220-0和220-4为实心圆圈。点220-0和220-4可以存储在LUT中。LUT中不存在点220-1、220-2和220-3。它们的传递因子值可以从点220-0到220-4插值(interpolate)。插值线显示为线215。插值线215可以例如使用下面提供的公式9来确定。在一些方面，可以利用硬件指令来提高公式9的速度和效率。

公式9：使用点220-0和220-4的插值线传递函数示例

其中α＝(N+1-N)/4

值的线性插值等于第一已知邻居条目乘以被分析的条目与第一已知邻居条目的接近程度的加权值，然后将第二已知邻居条目乘以加权值。加权值是分析值与第一已知邻居条目的相对距离。线性插值将引入误差偏差值。误差偏差值的大小可以取决于分段的传递函数的线性度和分段的步长。

图表200示出了误差偏差222。误差偏差被示为伽马曲线210和插值线215之间的距离。存在目标误差偏差值，其中超过该目标的值可以被用户感知，或者对用户的视觉体验有害。图表200示出了现有LUT减少技术可以创建可以超过目标误差偏差值的视频区域。

图2B是示出利用最小误差偏差的LUT的示例图表240的图的图示。图表240类似于图表200。在图表240中，伽马曲线210与插值线216相同。图表240示出了LUT的分段中的可变步长。点220-0到220-4利用步长为1。由于伽马曲线210通过图表的该部分的急剧曲线，步长1使经调整的视频中的误差偏差最小化。点220-4到点220-36利用步长为32。伽马曲线210在图表240的该部分中基本上是直线，因此插值在诸如220-5和220-6的中间点上工作良好。图表240示出了6个LUT条目可用于表示32个查找值。误差偏差值被最小化，因为在伽马曲线210和插值线216之间没有间隙。图表240示出了简单的伽马曲线和几个相对点(视频的像素)。实现可以具有更复杂的伽马曲线，并且考虑更多的点。可以通过将LUT的分段与目标步长匹配来表示跨曲线的多个分段的多个步长。

图2C是示出利用在确定的目标误差偏差处的误差偏差的LUT的示例图表260的图示。图表260类似于图表200和240。图表260示出了可接受的误差偏差值。点220-3已从LUT中移除。该部分的分段步长是2。插值线250用于点220-3的值。插值线250是点220-2和220-4的插值。误差偏差值252在目标偏差值内。图表260示出了在伽马曲线的不同部分或分段中的可变LUT步长1、2和32，例如，点220-0和220-1之间的步长为1，在点之间220-2和220-4的步长为2，并且点220-4和220-36之间的步长为32。用于确定可变步长的算法可以利用目标误差偏差值、视频输入和视频参数来平衡生成减少条目的LUT和生成用户可接受的经调整的视频。

图3是示出请求值和伽马曲线之间的不同误差偏差的示例图表300的图示。图表300示出了更复杂的伽马曲线f(x)310。X轴305示出了每个分段的相等步长。线320-x示出了x轴305上的各种伽马曲线输入x值的曲线310上的交点。线330-x示出了x轴305上各种传递函数输入x值的最佳拟合插值线315上的交点。误差偏差330-x指向在确定可变步长分段过程中需要考虑的误差偏差。例如，误差偏差330-3可以在目标误差偏差值内，并且误差偏差330-2可以在目标误差偏差值处。这两点不需要改变步长。如果误差偏差330-1大于目标误差偏差，则算法可以减小曲线310的该分段中的步长，使得插值线315移近曲线310，因此,将误差偏差330-1减小到可接受的目标值。

图4是示出可变分段的LUT 400的示例实现的框图的图示。LUT 400可以作为表401发起，具有索引410和传递函数值415。索引410以连续顺序示出。索引410的顺序可以是各种顺序。在分析视频输入和视频参数之后，可以如表集420中所示对LUT进行分段。表430是分段索引表。表430具有索引范围432、分段开始值434和分段步长436。例如，索引0-63利用步长16，索引960-1023利用步长64。可以在传递函数的相对线性的分段中使用较大的步长，并且可以在传递函数的线性较小的分段中使用较小的步长。

在替代方面，如果所有分段中的步长是2的幂次方，则可以减小表430以存储以2为底步长的对数，以进一步减少存储表430的位数。第二表格是引用LUT 440。引用LUT 440具有索引442和存储的传递函数值444。在该示例中，对于0和63之间的索引，对于原始LUT中的每16个条目，在该LUT中可以存在一个条目。对于960和1023之间的索引，对于原始LUT中的每64个条目，该LUT中可以有一个条目。

可以通过检查分段索引表430来确定传递函数f(x)以确定x的输入值位于哪个分段以及该分段的步长。还标识该分段的起始索引。然后检查引用LUT 440，从起始索引开始并假设标识为均匀步长直到找到正确的索引，或者如果x的特定值被移除，则直到找到两个相邻索引。如果找到特定索引，则在传递函数中使用x的值。如果未找到索引，则将插值算法应用于相邻索引，并且在传递函数中利用插值的结果。该算法提供可变LUT步长，其中LUT的大小减小，并且由于两次引用计算周期增加了最小的增长。

例如，可以使用列表1来计算表430的LUT偏移。使用用于演示的C语言构造来呈现清单1。算法的实现可以使用一种或更多种计算语言，例如汇编、python、C、Verilog、VHDL和其他语言。

清单1：分段索引偏移计算示例

对于输入x，即视频输入像素或点，该过程可以确定分段、索引'i'并从total_step[i](总步数)中检索步长，即来自表430的信息。分段索引可以使用例如公式10来确定。在另一方面，当通过使用log₂函数进一步减小LUT时，公式11可以表示分段索引计算。

公式10：分段索引计算示例

公式11：分段索引计算示例，使用log₂函数

i＝log₂x

可以通过示例公式12和示例公式13来演示通用计算算法。公式12可以用于计算LUT基址。公式13可用于计算线性插值。示例公式14可用于演示传递函数f(x)的计算。公式12、13和14是示例算法，并且可以使用其他算法来实现类似的结果。公式15演示了分段大小、步长和总大小参数之间的关系。

公式12：广义LUT基索引地址算法示例

N＝Segment_offset(i)+floor((X-segment_start(i))/step_size[i])

公式13：广义线性插值算法示例

α＝1-modulus(X-Segment_start(i)，step_size[i])/step_size[i]

公式14：广义传递函数算法示例

公式15：segment_size(分段大小)、step_size(步长)和total_step(总步数)之间的关系

step_size(i)*total_step(i)＝segment_size

值total_step(i)、step_size(i)或它们各自的log₂值可以存储在LUT中。通过选择作为2的幂次方的segment_size和total_step(i)可以在不使用分频器的情况下简化硬件实现。

图5是利用可变分段LUT的示例方法500的流程图的图示。方法500在步骤501开始并行进至步骤505。在步骤505中，接收视频输入。可以从视频处理系统、存储系统、相机捕获系统和其他系统接收视频输入。视频可以是捕获的视频、渲染的视频和视频类型的组合。行进至步骤510，确定LUT分段。确定LUT分段可以包括确定用于对LUT进行分段的算法。视频输入可以由处理器分析，以确定应用于视频输入的伽马曲线的每个分段的分段步长。

行进至步骤515，通过将传递函数应用于视频输入来调整视频输入。传递函数可以利用LUT来引用存储在LUT中的传递函数值。LUT可以使用可变分段步长。方法500在步骤550结束。

图6是示例方法600的流程图的图示，其中可变分段利用确定的目标误差偏差。方法600在步骤601开始并行进至步骤605。在步骤605中，接收视频输入。另外，接收视频参数。视频参数与视频输入有关，可以提供有关如何转换视频的附加信息，例如提供目标系统配置参数、视频输入内容样式(即电影、新闻、自然)、位置参数(即，环境照明)、用户偏好和目标误差偏差值。

行进至步骤610，可以利用视频输入和视频参数来确定LUT的分段。步骤610可以递归地或循环地实现，如图6中所示。一旦确定了分段，如果发现从伽马曲线和插值线确定的误差偏差值超过目标误差偏差值，则可以在步长中减小LUT的该部分的分段步长。步长的减小可以将误差偏差值减小到满足目标误差偏差值的点或更好的点。一旦满足目标误差偏差值，方法600就前进到步骤615。

在步骤615中，如果步长都是2的幂次方，则通过应用算法(例如log₂算法)可以进一步减小LUT的大小。在替代方面，可以应用其他算法来减小大小。行进至步骤620，可以将传递函数应用于视频输入，利用可变步长分段LUT生成经调整的视频。行进至步骤625，可以将经调整的视频发送到处理器、系统、存储介质、观看系统和其他目标位置。方法600在步骤650结束。

上述装置、系统或方法或其至少部分可以体现在各种处理器中或由各种处理器执行，例如数字数据处理器或计算机，包括云计算系统和服务器，其中处理器被编程或存储可执行程序或用于执行装置或系统的方法或功能的一个或更多个步骤的软件指令序列。这些程序的软件指令可以代表算法并且以机器可执行的形式编码在非暂时性数字数据存储介质上，例如磁盘或光盘、随机存取存储器(RAM)、磁性硬盘、闪存和/或只读存储器(ROM)，以使各种类型的数字数据处理器或计算机(包括云计算系统和服务器)能够执行本文描述的系统的上述一个或更多个方法或功能的一个、多个或所有步骤。

本文公开的某些实施例还可以涉及具有非暂时性计算机可读介质的计算机存储产品，其上具有程序代码，用于执行体现至少部分装置、系统或执行或指向本文所述方法的至少一些步骤的各种计算机实现的操作。本文使用的非暂时性介质是指除了暂时的传播信号之外的所有计算机可读介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括但不限于：磁介质，诸如硬盘、软盘和磁带；光介质，如CD-ROM盘；磁光介质，如光磁软盘；以及专门配置用于存储和执行程序代码的硬件设备，例如ROM和RAM设备。程序代码的示例包括诸如由编译器产生的机器代码和包含可由计算机使用解释器执行的更高级代码的文件。

在解释本公开时，所有术语应以与上下文一致的最广泛的方式解释。特别地，术语“包括”和“包含”应当被解释为以非排他的方式指代元件、组件或步骤，指示所引用的元件、组件或步骤可以存在，或者被使用，或与未明确引用的其他元件、组件或步骤组合。

本申请所涉及领域的技术人员将理解，可以对所描述的实施例进行其他和进一步的添加、删除、替换和修改。还应理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制，因为本公开的范围仅受权利要求的限制。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。尽管与本文描述的那些类似或等同的任何方法和材料也可用于本公开的实践或测试，但本文描述了有限数量的示例性方法和材料。

应注意，如本文和所附权利要求中所用，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确说明。

Claims (28)

1.一种用于调整处理器中的视频输入的方法，包括：

接收视频输入；以及

利用采用分段查找表(LUT)的传递函数调整所述视频输入，其中所述分段LUT利用可变分段步长。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述传递函数是高动态范围(HDR)电光传递函数(EOTF)、HDR光电传递函数(OETF)、电电传递函数

(EETF)、光光传递函数(OOTF)或反EOTF之一。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述传递函数是伽马传递函数和反伽马传递函数之一。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述传递函数是数字成像传递函数。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述传递函数是感知量化器(PQ)传递函数。

6.如权利要求1所述的方法，还包括：

将经调整的视频输入发送到观看系统。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

将经调整的视频输入发送到存储介质。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述可变分段步长由误差偏差目标值确定。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述可变分段步长是利用所述视频输入来确定的。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述分段LUT包括指示所述视频输入的值的分段步长的分段索引表以及由所述分段表索引并对值进行引用的引用LUT，其中所述值在所述传递函数中使用。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述处理器是图形处理单元

(GPU)。

12.如权利要求1所述的方法，还包括：

接收与所述视频输入相关联的视频参数；以及

其中所述分段LUT利用所述视频参数。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述LUT存储以2为底总步数值的对数。

14.一种视频处理传递函数系统，包括：

接收器，操作为接收视频输入和视频参数，其中所述视频参数是从所述视频输入确定的，并且所述视频参数用于电光(EO)变换、光电(OE)变换、电电(EE)变换、光光(OO)变换或反EO变换中的至少一种；

存储装置，操作为存储所述视频输入、所述视频参数、经调整的视频和查找表(LUT)；以及

视频处理器，操作为通过对所述视频输入执行传递函数来生成所述经调整的视频，其中所述传递函数利用所述LUT，并且其中所述LUT利用可变分段步长用于目标LUT值范围，并且其中所述可变分段步长由所述视频参数确定。

15.如权利要求14所述的系统，其中所述EO变换是高动态范围

(HDR)EO变换函数、伽马变换函数、感知量化器(PQ)变换函数或数字成像传递函数之一。

16.如权利要求14所述的系统，其中所述OE变换是HDR OE变换函数、反伽马变换函数、PQ变换函数或数字成像传递函数之一。

17.如权利要求14所述的系统，其中所述可变分段步长还由误差偏差目标值确定。

18.如权利要求14所述的系统，其中所述系统是图形处理单元(GPU)的一部分。

19.如权利要求14所述的系统，还包括：

通信器，操作为发送所述经调整的视频。

20.如权利要求19所述的系统，其中所述视频参数是利用所述发送的经调整的视频的目标系统来确定的。

21.如权利要求14所述的系统，其中所述视频处理器被操作为生成和修改所述视频参数。

22.如权利要求14所述的系统，其中所述视频输入来自光源或数字电子源。

23.一种计算机程序产品，具有存储在非暂时性计算机可读介质上的一系列操作指令，所述操作指令在被执行时指示数据处理装置执行操作以利用分段查找表(LUT)生成经调整的视频，所述操作包括：

接收第一视频；

利用采用所述LUT的传递函数将所述第一视频转换为第二视频，并且其中所述分段LUT利用可变分段步长；以及

利用所述第一视频生成所述第二视频。

24.如权利要求23所述的计算机程序产品，还包括：

接收视频参数，其中所述视频参数与所述第一视频相关联；以及

其中所述分段LUT利用所述视频参数。

25.如权利要求24所述的计算机程序产品，其中所述可变分段步长是从所述视频参数和目标误差偏差参数确定的。

26.如权利要求24所述的计算机程序产品，其中所述视频参数是利用目标输出系统来确定的。

27.如权利要求23所述的计算机程序产品，其中所述传递函数是电光、光电、电电、光光、反向电光、伽马、反伽马、感知量化器或数字成像中的至少一种。

28.如权利要求23所述的计算机程序产品，其中所述计算机程序产品在图形处理单元(GPU)上执行。