CN110418166B - 发送接收方法、设备及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了发送设备、发送方法、接收设备、以及接收方法。本发明的目标是允许在接收侧显示具有适当的辉度动态范围的显示。通过将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N的水平范围的输入视频数据获得传输视频数据，其中，N是大于1的数。连同传输视频数据一起传输在接收侧转换高亮度水平时使用的辅助信息。基于与传输视频数据一起接收的辅助信息，在接收侧转换传输视频数据的高水平侧的水平范围，以使得最高水平达到预定水平。

Description

发送接收方法、设备及系统
本申请是分案申请，其母案申请的申请号为2014800234464，申请日为2014年4月16日，发明名称为“发送设备、发送方法、接收设备、以及接收方法”。
技术领域
本技术涉及一种发送设备、发送方法、接收设备、以及接收方法，更具体地，涉及用于发送通过应用伽玛曲线而获得的传输视频数据的发送设备等。
背景技术
通过在图像显示时提高辉度最低水平和辉度最高水平的同步再现的同步再现能力可以改善高品质图像的虚拟现实。有时，同步再现能力被称为显示动态范围。
在摄影机成像至监测显示的各种情况中，已经将常规标准设置成100 cd/m2的白辉度值。此外，已经将常规传输设置为8位传输(可表示等级： 0至255)作为前提条件。例如，通过使用10位传输或者更高位的传输可扩展表示的等级。已知，伽玛校正进一步作为通过输入具有与显示器的特性相反的特性的数据而实现的显示器的伽玛特性的校正。
例如，非专利文献1描述了通过对传输视频数据进行编码而产生的视频流的发送，例如，通过将伽玛曲线应用于具有0至100％*N(N：大于1) 的水平的输入视频数据而获得该传输视频数据。
引用列表
非专利文献
非专利文献1：High Efficiency Video Coding(HEVC)text specificationdraft 10(for FDIS&Last Call)
发明内容
本发明要解决的问题
本技术的目标是在接收侧实现具有适当辉度动态范围的显示。
问题的解决方案
本技术的概念涉及一种发送设备，包括：
处理单元，将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N的水平范围的输入视频数据，以获得传输视频数据，N为大于1的数；和
发送单元，发送该传输视频数据以及在接收侧转换高辉度水平时使用的辅助信息。
根据本技术，处理单元将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N(N：大于1的数)的水平范围的输入视频数据，以获得传输视频数据。发送单元发送该传输视频数据以及在接收侧转换高辉度水平时使用的辅助信息。例如，发送单元传输预定格式的容器，该容器包含通过对该传输视频数据进行编码所获得的视频流。可以提供辅助信息插入单元，辅助信息插入单元将辅助信息插入到视频流的层和/或容器的层中。
例如，根据本技术，处理单元可对通过将伽玛曲线应用于输入视频数据而获得的输出视频数据进一步执行以下处理以获得该传输视频数据：将输出视频数据的、与输入视频数据的自100％至100％*N的范围内的水平对应的水平转换成与所述输入视频数据的100％对应的水平。在这种情况下，辅助信息可包含关于滤波器的信息，该滤波器应用于处于所述传输视频数据的、与输入视频数据的100％对应的水平的像素数据。
例如，根据本技术，处理单元可对通过将伽玛曲线应用于输入视频数据而获得的输出视频数据进一步执行以下处理以获得传输视频数据：将输出视频数据的、自与输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与输入视频数据的100％*N对应的水平转换成自该阈值至与输入视频数据的100％对应的水平的范围内的水平。
在这种情况中，辅助信息可包含关于滤波器的信息，滤波器应用于自阈值至与输入视频数据的100％对应的水平的范围的传输视频数据中的像素数据。可替代地，在这种情况中，辅助信息可包含关于转换曲线的信息，转换曲线应用于自阈值至与输入视频数据的100％对应的水平的范围内的传输视频数据中的像素数据。
根据本技术，处理单元可直接使用输出视频数据作为传输视频数据，通过将伽玛曲线应用于输入视频数据获得输出视频数据。在这种情况中，辅助信息可包含应用于传输视频数据的高水平侧的转换曲线的信息。
因此，根据本技术，将通过将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N的水平范围的输入视频数据而获得的传输视频数据以及在接收侧转换高辉度水平时所使用的辅助信息一起发送。因此，接收侧能够基于辅助信息转换高辉度水平的传输视频数据。
例如，通过转换具有与输入视频数据的100％水平(最为最高水平) 对应的水平的低动态范围的传输视频数据可获得具有高动态范围的视频数据，因此，最高水平变高。此外，例如，通过转换具有与输入视频数据的100％*N水平(作为最高水平)对应的水平的高动态范围的传输视频数据可获得具有低动态范围的视频数据，因此，最高水平变低。因此，在接收侧可实现具有适当辉度动态范围的显示。
例如，根据本技术，可以提供识别信息插入单元。识别信息插入单元将指示辅助信息已被插入到视频流的层中的识别信息插入到容器的层中。在这种情况中，接收侧能够在无需对视频流进行解码的情况下认识到辅助信息插入到视频流中，并且由此从视频流中适当地提取辅助信息。
本技术的另一种概念涉及接收设备，包括：
接收单元，接收通过将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N的水平范围的输入视频数据而获得的传输视频数据，N为大于1的数；和
处理单元，基于连同传输视频数据一起接收的辅助信息转换传输视频数据的高水平侧的水平范围，使得最高水平变为预定水平。
根据本技术，接收单元接收传输视频数据。通过将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N(N：大于1的数)的水平范围的输入视频数据而获得传输视频数据。处理单元基于连同传输视频数据一起接收的辅助信息转换传输视频数据的高水平侧水平范围，以使得最高水平变成预定水平。
例如，处理单元可基于辅助信息中包含的关于N的信息以及关于监测器的辉度动态范围的信息确定预定水平。例如，接收单元传输预定格式的容器，容器包含通过对传输视频数据进行编码而获得的视频流。例如，辅助信息插入到视频流的层中。
例如，根据本技术，传输视频数据可以是通过对将伽玛曲线应用于所述输入视频数据而获得的输出视频数据进一步执行下列处理所获得的视频数据：将所述输出视频数据的、与输入视频数据的自100％至100％*N 的范围内的水平对应的水平转换成与输入视频数据的100％对应的水平。处理单元通过应用由辅助信息中包含的滤波器信息指定的滤波器，将与输入视频数据的100％对应的水平的各个像素数据的水平转换成从与输入视频数据的100％对应的水平至预定水平的范围内的水平。
根据本技术，传输视频数据是通过对将伽玛曲线应用于输入视频数据而获得的输出视频数据进一步执行以下处理而获得的视频数据：将输出视频数据的、与自输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与输入视频数据的100％*N对应的水平转换成自阈值至与输入视频数据的 100％对应的水平的范围内的水平。处理单元可以通过应用由辅助信息中包含的滤波器信息指定的滤波器，将自阈值至与输入视频数据的100％对应的水平的范围内的各个像素数据的水平转换成自阈值至预定水平的范围内的水平。
根据本技术，传输视频数据可以是通过对将伽玛曲线应用于输入视频数据而获得的输出视频数据进一步执行以下处理而获得的视频数据：将输出视频数据的、与自输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与输入视频数据的100％*N对应的水平转换成自阈值至与输入视频数据的100％对应的水平的范围内的水平。处理单元可以通过应用辅助信息中包含的转换曲线信息，将自阈值至与输入视频数据的100％对应的水平的范围内的各个像素数据转换成自所述阈值至预定水平的范围内的水平
根据本技术，可以使用未经改变的输出视频数据作为传输视频数据，通过将伽玛曲线应用于输入视频数据而获得输出视频数据。处理单元可以通过应用辅助信息中包含的转换曲线信息，将与自输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与输入视频数据的100％*N对应的水平的范围内的传输视频数据中的各个像素数据转换成自阈值至与输入视频数据的L％*100对应的预定水平的范围内的水平，L是等于或小于N的数。
因此，根据本技术，接收通过将伽玛曲线应用于输入视频数据而获得的具有0％至100％*N的水平范围的传输视频数据。然后，基于连同传输视频数据一起接收的辅助信息，转换传输视频数据的高水平侧水平范围，以使得最高水平变为预定水平。因此，例如，可以实现具有适当的辉度动态范围的显示。
本发明的效果
根据本技术，在接收侧可以实现具有适当的辉度动态范围的显示。仅通过示例方式而未因出于任何限制性目的展示了并且而出在本说明书中描述的效果。可以产生其他附加效果。
附图说明
图1是示出了根据实施方式的发送和接收系统的配置实例的框图。
图2是示出了通过应用伽玛曲线而获得的传输视频数据(a)的示图。
图3是示出了通过应用伽玛曲线而获得的传输视频数据(b)的示图。
图4是示出了通过应用伽玛曲线而获得的传输视频数据(c)的示图。
图5是示出了插入到视频流的层中的伽玛曲线信息的示图。
图6是示出了在接收侧对传输视频数据(a)执行的转换处理的示图。
图7是示出了在接收侧对传输视频数据(b)执行的转换处理的示图。
图8中的(a)至图8中的(c)示出了辉度采样值与像素频率(频率) 之间的关系的实例。
图9是示出了在接收侧对传输视频数据(c)执行的转换处理的示图。
图10是示出了发送设备100的配置实例的框图。
图11是示出了当编码系统是HEVC时，位于GOP的报头的访问单元的示图。
图12是示出了当编码系统是HEVC时，位于GOP的报头之外的位置的访问单元的示图。
图13是示出了色调映射信息SEI消息的结构实例的示图。
图14是示出了色调映射信息SEI消息的结构实例的示图。
图15是示出了色调映射信息SEI消息的结构实例中的主要信息的内容的示图。
图16是示出了HDR转换SEI消息的结构实例的示图。
图17是示出了HDR转换SEI消息的结构实例中的主要信息的内容的示图。
图18是示出了HDR简单描述符的结构实例的示图。
图19是示出了HDR简单描述符的结构实例中的主要信息的内容的示图。
图20是示出了HDR完整描述符的结构实例的示图。
图21是示出了水平映射曲线描述符的结构实例的示图。
图22是示出了用于转换传输视频数据的高水平侧水平的转换曲线(映射曲线)的示图。
图23是示意性地示出了映射曲线表的实例的示图。
图24是示出了包含各种类型的SEI消息和描述符的MPEG2传送流的配置实例的示图。
图25是示出了接收设备的配置实例的框图。
图26是示出了接收设备中的HDR处理单元的配置实例的框图。
图27中的(a)至图27中的(d)是示出了当使用滤波信息时的HDR 处理单元中的接收单元的过程的示图。
图28是示出了当使用滤波信息时的范围映射处理单元的过程的示图。
图29是示出了当使用滤波信息时的范围映射处理单元的过程的示图。
图30是示出了当使用转换曲线信息时的范围映射处理单元的过程的示图。
图31是示出了MPEG-DASH基本流分布系统的配置实例的框图。
图32是示出了以层级方式设置在MPD文件中的相应结构之间的关系的实例的示图。
图33中的(a)至图33中的(c)是示出了DASH规范流片段的结构的示图。
图34是示意性地示出了传送流内的信息的示图，传送流内的信息与对应于MPEG-2TS的片段数据格式的“Initialization Segment”中包含的信息和“Media Segment”中包含的信息对应。
图35是示出了处理MMT结构传输流的发送和接收系统的配置实例的框图。
图36是示出了树形式的MMT包的配置的示图。
图37是示出了具有HDR简单描述表的HDR描述消息的结构实例的示图。
图38是示出了HDR简单描述表的结构实例的示图。
图39是示出了具有HDR完整描述表的HDR描述消息的结构实例的示图。
图40是示出了HDR完整描述表的结构实例的示图。
图41是示出了具有水平映射曲线表的HDR描述消息的结构实例的示图。
图42是示出了水平映射曲线表的结构实例的示图。
具体实施方式
现描述一种用于完成本发明的模式(以下被称之为“实施方式”)。按照下列顺序展开描述。
1.实施方式
2.变形例
<1.实施方式>
[发送和接收系统的配置实例]
图1示出了根据实施方式的发送和接收系统10的配置实例。发送和接收系统10由发送设备100和接收设备200组成。
发送设备100产生MPEG2传送流TS作为容器(container)并且发送广播波上携带的传送流TS。传送流TS包括通过对应用伽玛曲线的传输视频数据进行编码而获得的视频流。
根据本实施方式，例如，通过将伽玛曲线应用于通过摄影机成像获得的具有HDR(高动态范围)的输入视频数据而获得传输视频数据，即，具有0至100％*N(N：大于1的数值)的水平范围的输入视频数据。此处，假设100％水平是与100cd/m2的白辉度值对应的辉度级。
例如，传输视频数据包括下面讨论的传输视频数据(a)、传输视频数据(b)、以及传输视频数据(c)。传输视频数据(a)和传输视频数据(b) 具有与输入视频数据的100％水平对应的最大水平，并且组成具有低动态范围的视频数据。传输视频数据(c)具有与输入视频数据的100％*N对应的最大水平并且组成具有高动态范围的视频数据。
“传输视频数据(a)”
此处，参考图2描述了传输视频数据(a)。在该图中，“内容数据水平范围”表示输入视频数据的0％至100％*N的水平范围。在该图中，“V_100*N”表示与输入视频数据的100％*N水平对应并且在应用伽玛曲线之后获得的视频数据(输出视频数据)的水平。在该图中，“V_100”表示与输入视频数据的100％水平对应并且在应用伽玛曲线之后获得的视频数据(输出视频数据)的水平。在该图中，“编码器输入像素数据范围”表示传输视频数据的自0至V_100的水平范围。例如，基于诸如8位等预定位表达自0至V_100的等级。
通过剪切过程(见虚线b)获得传输视频数据(a)，其进一步将(其数据是通过将伽玛曲线应用于输入视频数据获得的)(见实线a)并且与 100％至100％*N的范围内的输入视频数据的水平对应的输出视频数据转换成与输入视频数据的100％对应的水平(V_100)。传输视频数据(a)具有与0％至100％的范围内的输入视频数据的水平对应的水平并且组成具有低动态范围的视频数据。
“传输视频数据(b)”
此处，参考图3描述了传输视频数据(b)。在该图中，“内容数据水平范围”、“V_100*N”、以及“编码器输入像素数据范围”与图2中示出的对应项相似。在该图中，“V_th”表示作为阈值的阈值剪切水平 (Threshold_clipping_level)，该阈值剪切水平等于或低于与输入视频数据的100％水平对应的水平。
通过映射过程获得传输视频数据(b)，该映射过程将其数据是通过将伽玛曲线(见实线a)应用于输入视频数据所获得的并且位于等于或者低于与输入视频数据的100％对应的水平的阈值(V_th)至与输入视频数据的100％*N对应的水平(V_100*N)的范围内的输出视频数据进一步转换成自阈值(V_th)至与输入视频数据的100％对应的水平(V_100)的范围内的水平。传输视频数据(b)具有与0％至100％的范围内的输入视频数据的水平对应的水平并且组成具有低动态范围的视频数据。
“传输视频数据(c)”
此处，参考图4描述了传输视频数据(c)。在该图中，“内容数据水平范围”和“V_100*N”与图2中示出的对应项相似。在该图中，“编码器输入像素数据范围”表示传输视频数据的0至V_100*N的水平范围。传输视频数据(c)是通过将伽玛曲线(见实线a)应用于输入视频数据而获得的输出视频数据并且不经过进一步的处理。传输视频数据(c)具有与0％至100％*N的范围内的输入视频数据的水平对应的水平并且组成具有高动态范围的视频数据。
返回至图1，发送设备100将关于上述伽玛曲线的信息插入到视频流的层中。例如，如图5示出的，该信息包含“extended_range_white_level”、“nominal_black_level_code_value”、“nominal_white_level_code_value”、以及“extended_white_level_code_value”。
在该信息中，当将“额定白电平(nominal white level)”设置成100％时，“extended_range_white_level”表示整数倍数(N倍)的百分比 (100％*N)。在该信息中，“nominal_black_level_code_value”表示额定黑电平的辉度采样值。当基于8位对视频数据进行编码时，将黑电平设置成“16”。在该信息中，“nominal_white_level_code_value”表示额定白电平的辉度采样值。例如，当基于8位对视频数据进行编码时，将白电平设置成“235”。在该信息中，“extended_white_level_code_value”表示“extended_range_white_level”的辉度采样值。
而且，发送设备100将辅助信息插入到视频流的该层中，该信息用于在接收侧转换传输视频数据的高水平侧的水平范围。例如，辅助信息包含滤波信息和转换曲线信息。后面将详细描述辅助信息。
而且，发送设备100将指示伽玛曲线信息和辅助信息已被插入到视频流的该层中的识别信息插入到传送流TS的层中。例如，插入识别信息作为传送流TS中包含的节目映射表(PMT:Program Map Table)的下级。在不需要对视频流进行解码的情况下，基于识别信息可认识到是否存在或者缺少伽玛曲线信息和辅助信息。后面将详细描述识别信息。
接收设备200接收从发送设备100传输的广播波上携带的传送流TS。传送流TS包括含有编码视频数据的视频流。例如，接收设备200通过对视频流进行解码而获取用于显示的视频数据。
如上所述，视频流的该层包含插入的伽玛曲线信息和辅助信息。另一方面，传送流TS的层包含插入的识别信息，识别信息指示是否已插入伽玛曲线信息和辅助信息。接收设备200基于识别信息认识到是否存在已被插入到视频流的层中的伽玛曲线信息和辅助信息，并且接收设备从视频流获取这些信息，以利用这些信息进行处理。
接收设备200通过使最大水平变成预定水平的方式基于辅助信息转换解码之后的视频数据(传输视频数据)的高水平侧水平范围。在这种情况下，例如，接收设备200基于辅助信息中包含的关于N的信息并且基于关于监测器的辉度动态范围的信息确定该预定水平。
当传输视频数据是上述讨论的传输视频数据(a)、传输视频数据(b)、或者传输视频数据(c)时，接收设备200执行下列转换处理。这些转换处理允许在接收侧以适当的辉度动态范围进行显示。
“对于传输视频数据(a)的转换处理”
此处，参考图6描述对于传输视频数据(a)的转换处理。在该图中，“解码像素数据范围”表示输入视频数据(传输视频数据)的自0至V_100 的水平范围。在该图中，“显示水平范围”表示监测器(显示器)的0％辉度至100％*N辉度的水平范围。实线是表示监测器的伽玛特性的曲线，作为与上述伽玛曲线(见图2中的实线)的特性相反的特性。
接收设备200通过应用辅助信息中包含的滤波信息所指定的滤波器将处于V_100水平的传输视频数据的相应像素数据的水平转换成V_100至预定水平(V_100*N或更低)的范围内的水平。在这种情况下，如链线b 所示，在转换之前，将处于V_100水平的传输视频数据中的像素数据的水平转换成在监测器(显示器)中产生100％辉度或更高的水平。转换之后的视频数据具有与比V_100更高的预定水平等同的最大水平并且组成具有高动态范围的视频数据。
“对于传输视频数据(b)的转换处理”
此处，参考图7描述了对于传输视频数据(b)的转换处理。在该图中，“解码像素数据范围”表示输入视频数据(传输视频数据)的0至V_100 的水平范围。在该图中，“显示水平范围”表示监测器(显示器)的0％辉度至100％*N辉度的水平范围。实线a是表示监测器的伽玛特性的曲线，作为与上述伽玛曲线(见图3中的实线a)的特性相反的特性。
接收设备200通过应用辅助信息中包含的滤波信息所指定的滤波器或者转换曲线信息将V_th至V_100的范围内的传输视频数据的相应像素数据的水平转换成V_th至预定水平(V_100*N或更低)的范围内的水平。在这种情况下，如链线b所示，在转换之前，将处于V_th至V_100的范围内的水平的传输视频数据中的像素数据的水平转换成在监测器(显示器)中产生100％辉度或更高的水平。转换之后的视频数据具有与比V_100 更高的预定水平等同的最大水平并且组成具有高动态范围的视频数据。
图8中的(a)至图8中的(c)示出了辉度采样值与像素频率(频率) 之间的关系的实例。图8中的(a)示出了发送设备100中的输入视频数据的状态，其中，最大采样值为V_N*100。图8中的(b)示出了在发送设备100中应用伽玛曲线之后的传输视频数据(输出视频数据)的状态，其中，将最大采样值限制为V_100。在这种情况下，以虚线表示的范围内的采样值的像素受映射过程影响并且由此偏移原始水平。
图8中的(c)示出了接收设备200中的转换之后的状态。在这种情况下，存在于以虚线表示的范围内的采样值中的像素是经历转换处理(重新映射过程)的像素。重新映射过程允许受映射过程影响的相应像素的水平接近映射过程之前的水平。根据图8中的(c)，采样值的最大值为 V_N*100。然而，采样值的最大值取决于监测器的辉度动态范围(监测器辉度动态范围)变成比V_N*100更低的水平。
“对于传输视频数据(c)的转换处理”
此处，参考图9描述了对于传输视频数据(b)的转换处理。在该图中，“解码像素数据范围”表示输入视频数据(传输视频数据)的0至 V_100*N的水平范围。在该图中，“显示水平范围”表示监测器(显示器) 的0％辉度至100％*L辉度的水平范围。实线是表示监测器的伽玛特性的曲线，作为与上述伽玛曲线(见图4中的实线a)的特性相反的特性。
接收设备200通过应用辅助信息中包含的转换曲线信息将处于V_th 至V_100*N的范围的水平的传输视频数据中的相应像素数据的水平转换成V_th至预定水平(V_100*L)的范围内的水平。在这种情况下，如链线b所示，在转换之前，将V_th至V_100*N的范围内的传输视频数据中的像素数据的水平转换成在监测器(显示器)中产生V_100*L辉度或更低的水平。转换之后的视频数据具有与比V_100*N更低的预定水平等同的最大水平并且组成具有低动态范围的视频数据。
“发送设备的配置实例”
图10示出了发送设备100的配置实例。发送设备100包括控制单元 101、摄影机102、颜色空间转换单元103、伽玛处理单元104、视频编码器105、系统编码器106、以及发送单元107。控制单元101包括CPU(中央处理单元)并且基于预定储存器中储存的控制程序控制发送设备100中的相应单元的操作。
摄影机102对物体进行成像并且输出具有HDR(高动态范围)的视频数据。该视频数据具有0至100％*N的范围内的水平，诸如，0至400％或者0至800％等。在这种情况下，100％水平与白辉度值100cd/m2对应。颜色空间转换单元103将从摄影机102输出的视频数据的RGB颜色空间转换成YUV颜色空间。
在颜色空间转换之后，伽玛处理单元104将伽玛曲线应用于视频数据并且根据需要执行用于转换高辉度水平的处理(映射过程和剪切过程)，从而获得传输视频数据(见图2至图4)。如果是传输视频数据(a)和传输视频数据(b)，则基于8位表达传输视频数据，如果是传输视频数据(c)，则基于9位或更大的位表达传输视频数据。
例如，视频编码器105使用MPEG4-AVC、MPEG2video、或者HEVC (高效率视频编码)对转换视频数据进行编码，以获得编码的视频数据。而且，视频编码器105通过使用后续阶段提供的流格式器(未示出)产生包含该编码的视频数据的视频流(视频基本流)。
此时，视频编码器105将伽玛曲线信息和辅助信息插入到视频流的层中。辅助信息是在接收侧转换高辉度水平时所使用的信息并且包含滤波信息、转换曲线信息等。
系统编码器106产生传送流TS，传送流TS包含由视频编码器105产生的视频流。发送单元107将广播波上携带的传送流TS或者网络上的包传输至接收设备200。
此时，系统编码器106将指示伽玛曲线信息和辅助信息是否已被插入到视频流的层中的识别信息插入到传送流TS的该层中。系统编码器106 将转换曲线数据进一步插入到传送流TS的该层中。例如，系统编码器106 插入识别信息和转换曲线数据作为传送流TS中包含的节目映射表(PMT: Program Map Table)的视频基本循环(Video ES loop)的下级。
现简要描述图10中示出的发送设备100的操作。通过摄影机102成像的HDR视频数据的RGB颜色空间通过颜色空间转换单元103被转换成 YUV颜色空间。在颜色空间转换之后，HDR视频数据被供应至伽玛处理单元104。在颜色空间转换之后，伽玛处理单元104将伽玛曲线应用于视频数据并且根据需要对视频数据执行用于转换高辉度水平的处理(映射过程和剪切过程)，以获得传输视频数据。该传输视频数据被供应至视频编码器105。
例如，视频编码器105通过使用MPEG4-AVC(MVC)、MPEG2video、或者HEVC(高效率视频编码)对传输视频数据进行编码，以获得编码的视频数据。视频编码器105产生包含该编码的视频数据的视频流(视频基本流)。此时，视频编码器105将伽玛曲线信息插入到视频流的层中并且将包含滤波信息、转换曲线信息等的辅助信息作为在接收侧转换高辉度水平时所使用的辅助信息插入到视频流的该层中。
由视频编码器105产生的视频流被供应至系统编码器106。系统编码器106产生包含视频流的MPEG2传送流TS。此时，系统编码器106将转换曲线数据以及指示伽玛曲线信息和辅助信息已被插入到视频流的层中的识别信息插入到传送流TS的该层中。发送单元107传输广播波上携带的传送流TS。
[伽玛曲线信息、辅助信息、识别信息、转换曲线数据结构、以及TS 结构]
如上所述，伽玛曲线信息和辅助信息被插入到视频流的层中。例如，当编码系统是MPEG4-AVC或者诸如HEVC等具有诸如NAL包的结构等相似编码结构的其他编码系统时，辅助信息作为SEI消息被插入到访问单元(AU)的部分“SEI”中。
伽玛曲线信息作为调和映射信息SEI消息(Tone mapping information SEImessage)被插入。辅助信息作为HDR转换SEI消息(HDR conversion SEI message)被插入。
图11示出了当编码系统是HEVC时，位于GOP(图片组)的报头的访问单元。图12示出了当编码系统是HEVC时，位于GOP(图片组)的除报头之外的位置处的访问单元。如果是HEVC编码系统，则将用于对“Prefix_SEI”进行解码的SEI消息组设置在像素数据在其中编码的切片(slice)之前，而将用于显示“Suffix_SEI”的SEI消息组设置在这些切片(slice)之后。
如图11和图12示出的，色调映射信息SEI消息(Tone mapping information SEImessage)和HDR转换SEI消息(HDR conversion SEI message)被设置成SEI消息组“Suffix_SEI”。
图13和图14示出了“色调映射信息SEI消息”的结构实例(语法， Syntax)。图15示出了该结构实例中的主要信息(语义，Semantics)的内容。在这些图中，“Tone mapping_cancel_flag”是1位标记信息。在这种情况下，“1”表示撤消色调映射(Tone mapping)的之前消息状态。此外，“0”表示传输用于刷新之前状态的相应元素。
例如，“coded_data_bit_depth”的8位字段表示编码数据的位长度并且使用8位至14位。在这些图中，“target_bit_depth”表示最大位长度并且允许使用16位作为最大位，其中，最大位长度被假设为基于色调映射信息SEI消息执行的过程中的输出(output)位长度。
“ref_screen_luminance_white”的32位字段表示参考监测器的额定白电平并且以单位“cd/m2”表达。在这些图中，当将“额定白电平(nominal white level)”设置为100％时，“extended_range_white_level”表示整数倍数(N倍)的百分比(100％*N)。在这些图中，“nominal_black_level_code_value”表示额定黑电平的辉度采样值。当基于8位对视频数据进步编码时，将黑电平设置为“16”。在这些图中，“nominal_white_level_code_value”表示额定白电平的辉度采样值。当基于8位对视频数据进行编码时，将白电平设置为“235”。在该信息中，“extended_white_level_code_value”表示“extended_range_white_level”的辉度采样值。
图16示出了“HDR_conversion SEI message”的结构实例(语法， Syntax)。图17表示该结构实例中的主要信息(语义，Semantics)的内容。在这些图中，“HDR_conversion_cancel_flag”是1位标记信息。在这种情况下，“1”表示撤消之前HDR转换(HDR_conversion)的消息状态。此外，“0”表示传输用于刷新之前状态的相应元素。
“threshold_clipping_level”的16位字段表示通过HDR范围内的非线性色调映射(tone mapping)被转换成常规编码范围的辉度的阈值。换言之，“threshold_clipping_level”表示V_th(见图3)。“operator_type”的8 位字段表示执行超过V_th(threshold_clipping_level)的辉度水平的标志 (Marking)时所使用的滤波器类型。“range_max_percent”的8位字段表示100％*N中的N。
“level_mapping_curve_type”的8位字段表示用于将超过V_th (threshold_clipping_level)的辉度水平转换成目标辉度水平的函数的类型。仅当“threshold_clipping_level”保持小于“nominal_white_level_code_value”时，即，当V_th低于辉度100％时，才可设置“level_mapping_curve_type”的8位字段。
如上所述，例如，插入指示伽玛曲线信息和辅助信息已被插入到视频流的层中的识别信息作为传送流TS的节目映射表(PMT)的视频基本循环(Video ES loop)的下级。
图18示出了作为识别信息的HDR简单描述符(HDR_simple descriptor)的结构实例(语法，Syntax)。图19示出了该结构实例中的主要信息(语义，Semantics)的内容。
“HDR_simple descriptor tag”的8位字段表示描述符类型，表明该结构是HDR简单描述符。“HDR_simple descriptor length”的8位字段表示描述符的长度(大小)，表明作为描述符的长度的后续部分的字节计数。
“Tonemapping_SEI_existed”的1位字段是指示视频层(视频流的层) 中是否存在色调映射SEI信息(伽玛曲线信息)的标记信息。在这种情况下，“1”表示存在色调映射SEI信息，而“0”表示缺少色调映射SEI信息。
“HDR_conversion_SEI_existed”的1位字段是指示视频层(视频流的层)中是否存在HDR转换SEI信息(辅助信息)的标记信息。在这种情况下，“1”表示存在HDR转换SEI信息，而“0”表示缺少HDR转换 SEI信息。
图20示出了作为识别信息的HDR完整描述符(HDR_full descriptor) 的结构实例(语法，Syntax)。“HDR_full descriptor tag”的8位字段表示描述符类型，表明该结构是HDR完整描述符。“HDR_full descriptor length”的8位字段表示该描述符的长度(大小)，表明作为描述符的长度的后续部分的字节计数。
尽管此处未详细描述，然而，HDR完整描述符进一步包括上述色调映射信息SEI消息(见图13和图14)、HDR转换SEI消息(见图16)、以及HDR简单描述符中包含的信息(见图18)。
在这种情况下，在基于HDR完整描述符对视频流进行解码之前，不仅允许在接收侧认识到视频层中是否存在或者缺少色调映射SEI信息和 HDR转换SEI信息，而且还允许认识到其中包含的信息内容。
如上所述，例如，进一步插入转换曲线数据作为传送流TS的节目映射表(PMT)的视频基本循环(Video ES loop)的下级。图21示出了作为转换曲线数据的水平映射曲线描述符(level_mapping_curve descriptor) 的结构实例(语法，Syntax)。
“level_mapping_curve descriptor tag”的8位字段表示描述符类型，表明该结构是水平映射曲线描述符。“level_mapping_curve descriptor length”的8位字段表示描述符的长度(大小)，表明作为描述符的长度的后续部分的字节计数。
“mapping_curve_table_id”的8位字段表示映射曲线(mapping curve) 的表的标识符(id)。“mapping_curve_table_id”允许多种类型的使用情况共存。例如，“mapping_curve_table_id”允许区分传输视频数据(b)和传输视频数据(c)中的每个的转换处理中所使用的转换曲线(映射曲线)。
“number of levels N”的16位字段表示传输视频数据的转换目标水平范围内包含的水平数。在这种情况下，对于传输视频数据(b)(见图7)，转换目标水平范围为V_th至V_100，并且对于传输视频数据(c)(间图9)，转换目标水平范围为V_th至V_100*N。
“number of curve types C”的8位字段表示转换曲线(映射曲线)的类型。“number of curve types C”允许具有不同转换特性的多种类型的转换曲线共存。具有不同转换特性的转换曲线的可能实例包括：转换之后具有不同最大水平的转换曲线，以及具有相同的最大水平但具有不同的中间转换水平的转换曲线。
“curve_data”的16位字段表示转换之后的转换曲线(映射曲线)的值。图22示出了三种类型的转换曲线(映射曲线)(a)、(b)、以及(c) 的实例。相应实例具有转换之后的最大水平V_100*N并且具有不同的中间转换水平。图23示意性地示出了与图22中示出的三种类型的转换曲线 (映射曲线)(a)、(b)、以及(c)对应的映射曲线(mapping curves)的表。
图24示出了传送流TS的配置实例。传送流TS包含视频基本流的PES 包“PID1:video PES1”。色调映射SEI信息和HDR转换SEI信息被插入到该视频基本流中。
传送流TS进一步包含PMT(Program Map Table)作为PSI(Program SpecificInformation)。该PSI是描述传送流中包含的相应基本流归属于哪些节目的信息。传送流TS进一步包含EIT(Event Information Table)作为 (Serviced Information)，以用于以事件(节目)为单位进行管理。
PMT包括含有关于相应基本流的信息的基本循环。根据该配置实例， PMT包括视频基本循环(Video ES loop)。该视频基本循环包括诸如流类型等信息、和与上述的一个视频基本流相关联的包标识符(PID)、以及进一步的描述关于视频基本流的信息的描述符。
HDR简单描述符(HDR_simple descriptor)或者HDR完整描述符 (HDR_fulldescriptor)被设置为PMT的视频基本循环(Video ES loop) 的下级。如上所述，这些描述符表示色调映射SEI信息和HDR转换SEI 信息已被插入到视频流中。而且，水平映射曲线描述符 (level_mapping_curve descriptor)被设置为PMT的视频基本循环(Video ES loop)的下级。
“接收设备的配置实例”
图25是接收设备200的配置实例。接收设备200包括控制单元201、接收单元202、系统解码器203、视频解码器204、HDR处理单元205、颜色空间转换单元206、以及显示单元207。控制单元201包括CPU(中央处理单元)并且在预定储存器中存储的控制程序下控制接收设备200的接收单元的操作。
接收单元202接收从发送设备100传输的广播波上携带的传送流TS。系统解码器203从该传送流TS提取视频流(基本流)。系统解码器203进一步从该传送流TS提取上述HDR简单描述符(HDR_simple descriptor) 或者HDR完整描述符(HDR_full descriptor)并且将提取的描述符传输至控制单元201。
控制单元201能够基于描述符认识到色调映射SEI信息和HDR转换 SEI信息是否已被插入到视频流中。例如，当认识到存在SEI信息时，控制单元203能够控制视频解码器204，以使得视频解码器204积极获取SEI 信息。
系统解码器203从该传送流TS提取水平映射曲线描述符 (level_mapping_curvedescriptor)并且将提取的描述符传输至控制单元201。控制单元201能够基于该描述符中包含的映射曲线(mapping curve) 的表控制由HDR处理单元205(使用转换曲线信息)执行的转换处理。
视频解码器204通过对由系统解码器203提取的视频流执行解码过程而获取基带视频数据(传输视频数据)。视频解码器204进一步提取被插入到视频流中的SEI消息并且将提取的SEI消息传输至控制单元201。该 SEI消息包含色调映射信息SEI消息(Tone mappinginformation SEI message)和HDR转换SEI消息(HDR conversion SEI message)。控制单元201基于SEI信息控制解码过程和显示过程。
基于辅助信息，HDR处理单元205转换通过视频解码器204获得的视频数据(传输视频数据)的高水平侧水平范围，以使得视频数据的最大水平变成预定水平。如上所述，在这种情况下，HDR处理单元205执行与传输视频数据(a)、(b)、以及(c)对应的处理(见图6、图7、以及图9)。
后面将详细描述HDR处理单元205。
颜色空间转换单元206将通过HDR处理单元205获得的视频数据的 YUV颜色空间转换成RGB颜色空间。在颜色空间转换之后，显示单元207 基于视频数据显示图像。
[HDR处理单元的配置实例]
图26示出了HDR处理单元205的配置实例。HDR处理单元205包括剪切处理单元251、标志处理单元252、以及范围映射处理单元253。如果是传输视频数据(a)(见图6)，则将传输视频数据(解码像素数据)输入到剪切处理单元251，其中，执行使用滤波信息的处理。
如果是传输视频数据(b)(见图7)，则当V_th (threshold_clipping_level)＝V_100时，将传输视频数据(解码像素数据) 输入至剪切处理单元251中。在剪切处理单元251中，执行使用滤波信息的处理。
关于传输视频数据(b)(见图7)，当V_th(threshold_clipping_level) <V_100时，可执行使用滤波信息的过程或者使用转换曲线信息的过程。当执行使用滤波信息的过程时，则将传输视频数据(解码像素数据)输入到剪切处理单元251中。当执行使用转换曲线信息的过程时，则将传输视频数据(解码像素数据)输入到范围映射处理单元253中。
如果是传输视频数据(c)(见图9)，则将传输视频数据(解码像素数据)输入到范围映射处理单元253中，其中，执行使用转换曲线信息的处理。
最初讨论的是执行使用滤波信息的处理的情况。剪切处理单元251使用阈值剪切水平从组成传输视频数据的像素数据中提取处于与该阈值剪切水平(Threshold_clipping_level)的水平相等或更高的水平的像素数据作为用于重新映射处理的目标。如果是传输视频数据(a)，阈值剪切水平 (Threshold_clipping_level)则变为V_100。
例如，假设图27中的(a)示出了组成传输视频数据的像素数据的一部分，其中，仅以白色表示的像素数据与处于等于或高于阈值剪切水平的水平的像素数据对应。如图27中的(b)示出的，剪切处理单元251提取以白色部分表示并且与重新映射过程的目标对应的像素数据。在这种情况下，HDR处理单元205在不改变这些数据的值的情况下输出并不与重新映射过程的目标对应的像素数据。
标志处理单元252通过执行以操作符类型(Operator_type)表示的滤波器类型的滤波操作并且同时还使用对应像素数据周围的像素数据，对与重新映射过程的目标对应的各个像素数据执行水平分离。图27中的(c) 示出了与重新映射过程的目标对应的相应像素数据的水平分离的状态。图 27中的(d)示出了三个阶段的水平分离，即，(i)“最高水平”；(2)“第 2高水平”；以及3)“第3高水平”。尽管此处为了易于理解而使水平分离阶段由三个阶段组成，然而，在实际情况中，建立了更多个阶段。
范围映射处理单元253将相应像素数据的值映射至与水平分离的相应阶段对应的值，并且输出结果。范围映射处理单元253通过使用范围最大百分比(renge_max_percent)映射各个值，即，值N和监测器辉度动态范围(Monitor Luminance dynamic range)。
图28示出了范围映射的实例。根据该图中示出的实例，范围最大百分比(renge_max_percent)为“4”，而监测器辉度动态范围(Monitor Luminance dynamic range)为400％。(1)将“最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得与显示单元207的输出辉度对应的输出辉度百分比(Output luminance percentage)变为400％。(2)将“第2最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为300％。(3) 将“第3最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为200％。
图29示出了范围映射的另一实例。为易于理解该说明，假设标志处理单元252将“情况1”至“情况4”中的相应实例分为两个阶段：(1)“最高水平”和(2)“第2最高水平”。
根据该图中所示的实例“情况1”，范围最大百分比为“8”，而监测器辉度动态范围为“800％”。将(1)“最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为800％。将(2)“第2最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为400％。
根据该图中所示的实例“情况2”，范围最大百分比为“4”，而监测器辉度动态范围为800％。将(1)“最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为400％。将(2)“第2最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为200％。
如果是该实例，则视频数据的动态范围扩展高达至400％。因此，即使监测器辉度的动态范围扩展高达至800％，输出辉度百分比的最大值也因而被选择为使得与视频数据的动态范围的400％对应。结果，可减少高辉度部分的不必要的亮度和不自然度。
根据该图中所示的实例“情况3”，范围最大百分比为“8”，而监测器辉度动态范围为400％。将(1)“最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为400％。将(2)“第2最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为200％。
如果是该实例，监测器辉度的动态范围扩展高达至400％。因此，即使监测器辉度的动态范围扩展高达至400％，输出辉度百分比的最大值也因而被选择为与视频数据的动态范围的400％对应。结果，可获得与监测器辉度的动态范围一致的用于显示的视频数据，因此，可避免高辉度侧的喷出(blown-out)状态，即，所谓的喷出高亮状态。
根据实例“情况4”，范围最大百分比为“8”，而监测器辉度动态范围为100％。将(1)“最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为100％。将(2)“第2最高水平”的像素数据映射至这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为100％。
下面讨论的是执行使用转换曲线信息的过程的情况。范围映射处理单元253参考映射曲线(mapping curve)的表将在传输视频数据中包含的 V_th至V_100*N的转换目标水平范围内的相应像素数据的值进行映射，并且输出映射值作为输出数据。这种情况中使用的转换曲线是具有范围最大百分比(renge_max_percent)的转换曲线，即，在通过使用值N和监测器辉度动态范围(Monitor Luminance dynamic range)而确定的转换之后的最大水平。
通过与上述讨论的使用滤波信息的方式相似的方式确定转换之后的最大水平(见图29)。例如，如果将范围最大百分比设置为“8”，并且将监测器辉度动态范围设置为“800％”，则可以确定最大水平为这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为“800％”。例如，如果将范围最大百分比设置为“4”，并且将监测器辉度动态范围设置为“800％”，则可以确定最大水平是这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为400％。
至于传输视频数据中的转换目标水平范围之外的像素数据，在不进行变化的情况下使用转换目标水平范围之外的相应像素数据的值作为范围映射处理单元253的输出，并且由此用作HDR处理单元205的输出。
图30示出了范围映射的实例(情况5)。根据该图中所示的实例，范围最大百分比(renge_max_percent)为“4”，而监测器辉度动态范围(Monitor Luminance dynamicrange)为200％。在这种情况下，确定最大水平为这样一个值，即，使得输出辉度百分比变为200％。根据该实例，将传输视频数据的最大水平“960”转换成水平“480”。
范围映射处理单元253使用关于监测器辉度动态范围(Monitor Luminancedynamic range)的信息。当接收设备200是机顶盒(STB)时，允许基于经由HDMI从监测器侧的EDID获得的信息而确定监测器辉度动态范围。当在制造商专用信息帧(Vender SpecificInfo Frame)中限定“Range_max_percent”以及SEI消息和描述符中的相应元素时，允许在机顶盒与监测器之间共享这些元素。在该上下文中，HDMI是注册商标。
现简要描述图25中示出的接收设备200的操作。接收单元202接收从发送设备100传输的广播波上携带的传送流TS。该传送流TS被供应至系统解码器203。系统解码器203从该传送流TS中提取视频流(基本流)。系统解码器203从该传送流TS中进一步提取HDR简单描述符(HDR_simple descriptor)或者HDR完整描述符(HDR_full descriptor) 并且将提取的描述符传输至控制单元201。
控制单元201基于该描述符认识到色调映射SEI信息和HDR转换SEI 信息是否已被插入到视频流中。例如，当认识到存在SEI信息时，控制单元203能够控制视频解码器204，以使得视频解码器204积极获取SEI信息。
通过系统解码器204提取的视频流被供应至视频解码器204。视频解码器204对视频流执行解码过程，以产生基带视频数据。视频解码器204 进一步提取被插入到视频流中的SEI消息并且将提取的SEI消息传输至控制单元201。
SEI消息包含色调映射信息SEI消息(Tone mapping information SEI message)和HDR转换SEI消息(HDR conversion SEI message)。控制单元201基于SEI信息控制解码过程和显示过程。
通过视频解码器204获得的视频数据(传输视频数据)被供应至HDR 处理单元205。HDR处理单元205基于辅助信息转换传输视频数据的高水平侧水平范围，以使得传输视频数据的最大水平变为预定水平。
由HDR处理单元206获得的视频数据的YUV颜色空间通过颜色空间转换单元206被转换成RGB颜色空间。在颜色空间转换之后，视频数据被供应至显示单元207，显示单元207显示图像，该图像与具有传输视频数据的辉度动态范围并且进一步具有与监测器的辉度动态范围一致的辉度动态范围的接收视频数据对应。
如上所述，图1中示出的发送和接收系统10中的发送设备100传输通过将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N的水平范围的输入视频数据而获得的传输视频数据，以及传输在接收侧转换高辉度水平时所使用的辅助信息。因此，接收侧能够基于该辅助信息转换该传输视频数据的高辉度水平，例如，为此，接收侧能够实现具有适当辉度动态范围的显示。
而且，图1中示出的发送和接收系统10将指示辅助信息已被插入到视频流的层中的识别信息插入到从发送设备100传输至接收设备200的传送流TS的层中。因此，不需要一定必须对视频流进行解码，就可以认识到辅助信息是否被插入到视频流中，因此，可以实现从视频流中适当地提取辅助信息。
<2.变形例>
[MPEG-DASH基本流分布系统的应用]
在上述实施方式中，已经讨论由传送流(MPEG-2TS)组成的容器。然而，本技术同样可应用于被配置为通过使用诸如因特网等网络而实现接收终端的分布的系统。如果是经由因特网的分布，则分布通常使用MP4 或者其他格式容器。
图31示出了流分布系统30的配置实例。流分布系统30是 MPEG-DASH基本流分布系统。根据流分布系统30的配置，N个IPTV客户端33-1、33-2、以及高达至33-N经由CDN(内容交付网络)34与DASH 片段流转化器31和DASH MPD服务器32连接。
DASH片段流转化器31基于预定内容的媒体数据(诸如，视频数据、音频数据、以及子标题数据)产生DASH规范流片段(以下被称之为“DASH 片段”)并且响应IPTV客户端的HTTP请求传输该片段。DASH片段流转化器31可以是专用于流的服务器或者也可以是行使网络(Web)服务器的功能的服务器。
响应对经由CDN 14从IPTV客户端33(33-1、33-2、以及高达至33-N) 传输的对应流的片段的请求，DASH片段流转化器31经由CDN 34将预定流的片段作为请求源进一步传输至IPTV客户端33。在这种情况下， IPTV客户端33参考MPD(媒体演示描述)文件中描述的速率值，根据各个客户端存在的网络环境的状态，选择并且请求具有最佳速率的流。
DASH MPD服务器32是以下服务器：该服务器产生用于获取通过 DASH片段流转化器31生成的DASH片段的MPD文件。基于从内容管理服务器(图31中未示出)接收的内容元数据并且基于通过DASH片段流转化器31产生的片段的地址(url)生成MPD文件。
根据MPD格式，通过利用称为诸如视频流和音频流等各个流的表示法(Representations)的元素描述了相应的属性。例如，在MPD文件中描述了与具有不同速率的多个视频数据流一致的各个独立表示法的速率。 IPTV客户端33参考上述速率值能够根据IPTV客户端33存在的相应网络环境选择最佳流。
图32示出了以层级方式设置在上述MDP文件中的相应结构之间的关系的实例。如图32中的(a)示出的，作为整个MPD文件的媒体演示(Media Presentation)中存在以一定时间间隔分割开的多个周期(Period)。例如，初始周期从0秒开始，而后续周期从100秒开始。
如图32中的(b)示出的，周期包含多个表示法(Representation)。该多个表示法包括根据上述适配设置(AdaptationSet)分组并且与具有不同流属性(诸如，速率等)且包含相同内容的视频数据流相关联的表达法组。
如图32中的(c)示出的，表示法包括片段信息(SegmentInfo)。如图32中的(d)示出的，片段信息包括初始化片段(Initialization Segment) 和多个媒体片段(MediaSegment)，每个媒体片段均描述了关于以一定周期划分的对应片段(Segment)的信息。每个媒体片段均包括关于用于实际获取视频和音频片段数据及其他片段数据的地址(url)等的信息。
流可在根据适配设置分组的多个表示法之间自由切换。因此，根据存在各个IPTV客户端的网络环境可以选择具有光速率的流，因此，可以实现连续的电影发布。
图33中的(a)示出了片段结构。基于组成元素的差异可将片段划分成三种类型。第一结构包括除编解码器初始化信息“Initialization Segment”之外的用于存储碎片电影数据的多个“媒体片段(Media Segment)”。第二结构仅包括一个“Media Segment”。第三结构包括与编解码器初始化信息“Initialization Segment”整合的“Media Segment”。图33中的(b)和图33中的(c)示出了当使用仅包括一个“Media Segment”的结构时，与 ISOBMFF和MPEG-2TS对应的片段的数据格式的实例。
当将本技术应用于MPEG-DASH基本流分布系统30时，将其中已插入色调映射信息SEI消息(Tone mapping information SEI message)和HDR 转换SEI消息(HDR conversionSEI message)的视频流设置在“Media Segment”的位置处。此外，HDR简单描述符(HDR_simple descriptor) 或者HDR完整描述符(HDR_full descriptor)、以及水平映射曲线描述符 (level_mapping_curve descriptor)设置在“Initialization Segment”的位置处。
图34示意性地示出了传送流内的信息，该信息与对应于MPEG-2TS 的片段的数据格式的“Initialization Segment”中包含的信息和“Media Segment”中包含的信息对应(见图33中的(c))。如上所述，MPEG-DASH 基本流分布系统30的IPTV客户端33(33-1、33-2、以及高达至33-N) 基于关于MPD文件中提供的地址(url)的信息获取“InitializationSegment”和“Media Segment”，并且显示图像。
根据图31中示出的系统分布系统30，将包含伽玛曲线信息和附加信息的用于重新映射的SEI消息同样插入到视频流的层中。而且，将包含指示是否存在或者缺少插入的SEI消息的识别信息的描述符插入到系统层 (容器层)中。因此，IPTV客户端33能够通过与图1中示出的发送和接收系统10的接收设备200的方式相似的方式执行处理。
[MMT结构传输流的应用]
近年来，MMT(MPEG Media Transport)作为用于下一代广播的传送结构而引起关注。MMT结构的主要特征在于与IP网络共存。本技术还可应用于处理MMT结构传输流的发送和接收系统。
图35示出了处理MMT结构传输流的发送和接收系统40的配置实例。发送和接收系统40包括传送包发送设备300和传送包接收设备400。
发送设备300产生具有MMT结构的传送包(见ISO/IEC CD 23008-1)，即，包含MMT包的传输流，并且发送设备经由RF传输路径或者通信网络传输路径将产生的传输流传输至接收侧。传输流是以时间共享方式并且至少以碎片包的大小包括第一MMT包和第二MMT包的多路流，其中，第一MMT包包含作为有效载荷的视频和音频传输媒体，并且第二MMT 包包含关于作为有效载荷的传输媒体的信息。
接收设备400经由RF传输路径或者通信网络传输路径从发送端接收上述传输流。接收设备400通过使用基于时间信息获取的解码时间和显示时间处理从传输流提取的传输媒体，从而显示图像并且输出语音。
图36示出了树形式的MMT包的构造。MMT包由MMT包报头(MMT Packet Header)、MMT有效载荷报头(MMT Payload Header)、以及MMT 有效载荷(MMT Payload)组成。MMT有效载荷包含消息(Message)、 MPU(Media Processing Unit)、FEC修复符号(FEC RepairSymbol)、以及其他。基于MMT有效载荷报头中包含的有效载荷类型(payload_type) 执行这些信令。
将各种类型的消息内容以表格形式插入到消息中。在一些情况中， MPU碎裂细分成MFU(MMT Fragment Unit)。在这种情况下，将MFU 报头(MFU Header)添加到各个MFU的报头中。MMT有效载荷包含与视频和音频媒体数据相关联的MPU以及与元数据相关联的MPU。基于 MMT包报头中存在的包ID(Packet_ID)可识别包含相应MPU的MMT 包。
当将本技术应用于处理MMT结构传输流的发送和接收系统40时，被设置成MMT有效载荷的MMT结构传输流是包含插入的色调映射信息 SEI消息(Tone mapping informationSEI message)和HDR转换SEI消息 (HDR conversion SEI message)的视频流。而且，例如，限定了具有HDR 描述表(HDR description table)的消息，包含与上述HDR简单描述符(HDR_simple descriptor)或者HDR完整描述符(HDR_full descriptor)、以及水平映射曲线描述符(level_mapping_curve descriptor)的内容相似的内容。
图37示出了具有HDR简单描述表的HDR描述消息(HDR description Message)的结构实例(语法，Syntax)。16位字段的“message_id”表示该结构是HDR描述消息。8位字段的“version”表示该消息的版本。16 位字段的“length”表示该消息的长度(大小)，从而显示后续部分的字节计数。HDR描述消息包含HDR简单描述表(HDR simple descriptiontable)。
图38示出了HDR简单描述表的结构实例(Syntax)。“table_id”的8 位字段表示该结构是HDR简单描述表。“version”的8位字段表示该表的版本。在这种情况下，“table_id”和“version”在系统中被唯一地分配。“length”的16位字段表示该表的全部(大小)。“packet_id”的16位字段与MMT包报头中包含的“packet_id”相同。该结构允许资产层面相关联。
与图18中示出的HDR简单描述符(HDR_simple_descriptor)相似，“tone_mapping_SEI_existed”的1位字段是指示视频层(视频流的层)中是否存在色调映射SEI信息(伽玛曲线信息)的标记信息。在这种情况下，“1”表示存在色调映射SEI信息，而“0”表示缺少色调映射SEI信息。
而且，与图18中示出的HDR简单描述符(HDR_simple_descriptor) 相似，“HDR_conversion_SEI_existed”的1位字段是指示视频层(视频流的层)中是否存在HDR转换SEI信息(附加信息)的标记信息。在这种情况下，“1”表示存在HDR转换SEI信息，而“0”表示缺少HDR转换 SEI信息。
图39示出了具有HDR描述表的HDR描述消息(HDR description Message)的另一结构实例(语法，Syntax)。“message_id”的16位字段表示该结构是HDR描述消息。“version”的8位字段表示该消息的版本。“length”的16位字段表示该消息的长度(大小)，从而显示后续部分的字节计数。HDR描述消息包含HDR完整描述表(HDR full description table)。
图40示出了HDR完整描述表的结构实例(语法，Syntax)。“table_id”的8位字段表示该结构是HDR简单描述表。“version”的8位字段表示该表的版本。在这种情况下，“table_id”和“version”在系统中被唯一地分配。“length”的16位字段表示该表的全部(大小)。“packet_id”的16位字段与MMT包报头中包含的“packet_id”相同。该结构允许资产层面相关联。
尽管此处未详细描述，然而，HDR完整描述表包含“tone_mapping_SEI_existed”和“HDR_conversion_SEI_existed”，并且包含与图20中示出的HDR完整描述符(HDR_fulldescriptor)的对应信息相似的进一步信息。
图41是示出了具有水平映射曲线表的HDR描述消息的配置实例的示图。“message_id”的16位字段表示该结构是HDR描述消息。“version”的8位字段表示该消息的版本。“length”的16位字段表示该消息的长度 (大小)，从而显示后续部分的字节计数。HDR描述消息包含水平映射曲线表(Level_mapping_curve_table)。
图42示出了水平映射曲线表的结构实例(语法，Syntax)。“table_id”的8位字段表示该结构是水平映射曲线表。“version”的8位字段表示该表的版本。在这种情况中，“table_id”和“version”在系统中被唯一地分配。“length”的16位字段表示该表的全部(大小)。“packet_id”的16位字段与MMT包报头中包含的“packet_id”相同。该结构允许资产层面相关联。
尽管此处未详细描述，然而，与图21中示出的水平映射曲线描述符 (level_mapping_curve descriptor)相似，包含“mapping_curve_table_id”、“number of levelsN”、“number of curve types C”、以及“curve_data”的信息。
如上所述，MPEG-DASH基本流分布系统30的IPTV客户端33(33-1, 33-2以及高达33-N)基于关于MPD文件中存在的地址(url)获取“Initialization Segment”和“MediaSegment”并且显示图像。此时，与图 1中示出的发送和接收系统10中的接收设备200相似，可以实现使用SEI 消息的处理。
根据图35中示出的发送和接收系统40，将包含伽玛曲线信息和辅助信息的用于重新映射的SEI消息同样插入到视频流的层中。此外，将包含指示是否存在或者缺少插入的SEI消息的识别信息的描述表插入到系统层 (容器的层)中。因此，通过传送包接收设备400可以实现与图1中示出的发送和接收系统10中的接收设备200的处理相似的处理。
本技术可具有下列配置。
(1)一种发送设备，包括：
处理单元，所述处理单元将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N的水平范围的输入视频数据，以获得传输视频数据，N为大于1的数；和
发送单元，发送所述传输视频数据以及在接收侧转换高辉度水平时使用的辅助信息。
(2)根据上述提到的(1)所述的发送设备，其中，
所述发送单元传输预定格式的容器，所述容器包含通过对所述传输视频数据进行编码所获得的视频流；并且
所述发送设备包括辅助信息插入单元，所述辅助信息插入单元将所述辅助信息插入到所述视频流的层和/或所述容器的层中。
(3)根据上述提到的(2)所述的发送设备，包括识别信息插入单元，所述识别信息插入单元将识别信息插入到所述容器的所述层中，其中，所述识别信息指示所述辅助信息已被插入到所述视频流的所述层中。
(4)根据上述提到的(1)至(3)中任一项所述的发送设备，其中，所述处理单元对通过将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据所获得的输出视频数据进一步执行以下处理以获得所述传输视频数据：将所述输出视频数据的、与所述输入视频数据的100％至100％*N的范围内的水平对应的水平转换成与所述输入视频数据的100％对应的水平应。
(5)根据上述提到的(4)所述的发送设备，其中，所述辅助信息包含滤波器的信息，所述滤波器应用于与所述输入视频数据的100％对应的水平的所述传输视频数据的像素数据。
(6)根据上述提到的(1)至(3)中任一项所述的发送设备，其中，所述处理单元对通过将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据而获得的输出视频数据进一步执行以下处理以获得所述传输视频数据：将所述输出视频数据的、与所述输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与所述输入视频数据的100％*N对应的水平的范围内的水平转换成自所述阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围内的水平。
(7)根据上述提到的(6)所述的发送设备，其中，所述辅助信息包含滤波器的信息，所述滤波器应用于自所述阈值至与所述输入视频数据的 100％对应的水平的范围内的所述传输视频数据的像素数据。
(8)根据上述提到的(6)所述的发送设备，其中，所述辅助信息包含转换曲线的信息，所述转换曲线应用于自所述阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围内的所述传输视频数据的像素数据。
(9)根据上述提到的(1)至(3)中任一项所述的发送设备，其中，所述处理单元直接使用输出视频数据作为所述传输视频数据，通过将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据获得所述输出视频数据。
(10)根据上述提到的(9)所述的发送设备，其中，所述辅助信息包含应用于所述传输视频数据的高水平侧的转换曲线的信息。
(11)一种发送方法，包括：
处理步骤，将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N的水平范围的输入视频数据，以获得传输视频数据，N为大于1的数；和
发送步骤，发送所述传输视频数据以及在接收侧转换高辉度水平时使用的辅助信息。
(12)一种接收设备，包括：
接收单元，接收通过将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N的水平范围的输入视频数据所获得的传输视频数据，N为大于1的数；和
处理单元，基于连同所述传输视频数据一起接收的辅助信息转换所述传输视频数据的高水平侧的水平范围，使得最高水平变为预定水平。
(13)根据上述提到的(12)所述的接收设备，其中，所述处理单元基于所述辅助信息中包含的关于所述N的信息以及关于监测器的辉度动态范围的信息确定所述预定水平。
(14)根据上述提到的(12)或(13)所述的接收设备，其中，
所述传输视频数据是通过对将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据所获得的输出视频数据进一步执行下列处理所获得的视频数据：将所述输出视频数据的、与所述输入视频数据的自100％至100％*N的范围内的水平对应的水平转换成与所述输入视频数据的100％对应的水平；并且
所述处理单元通过应用由所述辅助信息中包含的滤波器信息指定的滤波器，将与所述输入视频数据的100％对应的水平的各个像素数据的水平转换成从与所述输入视频数据的100％对应的水平至所述预定水平的范围的水平。
(15)根据上述提到的(12)或(13)所述的接收设备，其中，
所述传输视频数据是通过对将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据所获得的输出视频数据进一步执行以下处理所获得的视频数据：将所述输出视频数据的、与自所述输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与所述输入视频数据的100％*N对应的水平转换成自所述阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围的水平；并且
所述处理单元通过应用由所述辅助信息中包含的滤波器信息指定的滤波器，将自所述阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围的所述传输视频数据中的各个像素数据转换成自所述阈值至所述预定水平的范围的水平。
(16)根据上述提到的(12)或(13)所述的接收设备，其中，
所述传输视频数据是通过对将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据所获得的输出视频数据进一步执行以下处理所获得的视频数据：将所述输出视频数据的、与自所述输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与所述输入视频数据的100％*N对应的水平的范围的水平转换成自所述阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围内的水平；并且
所述处理单元通过应用所述辅助信息中包含的转换曲线信息，将自所述阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围内的所述传输视频数据的各个像素数据转换成自所述阈值至所述预定水平的范围内的水平。
(17)根据上述提到的(12)或(13)所述的接收设备，其中，
所述传输视频数据是未经改变的输出视频数据，通过将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据获得所述输出视频数据；并且
所述处理单元通过应用所述辅助信息中包含的转换曲线信息，将与所述输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与所述输入视频数据的100％*N对应的水平的范围内的所述传输视频数据中的各个像素数据转换成所述阈值至与所述输入视频数据的L％*100对应的所述预定水平的范围内的水平，L是等于或小于N的数。
(18)一种接收方法，包括：
接收步骤，接收通过将伽玛曲线应用于具有0％至100％*N的水平范围的输入视频数据所获得的传输视频数据，N为大于1的数；和
处理步骤，基于连同所述传输视频数据一起接收的辅助信息，转换所述传输视频数据的高水平侧的水平范围，使得最高水平变为预定水平。
本技术的主要特征在于，将通过将伽玛曲线应用于具有HDR的输入视频数据而获得的传输视频数据以及在接收侧转换高辉度水平时所使用的辅助信息(滤波信息和转换曲线信息)一起传输，从而在接收侧实现具有适当的辉度动态范围的显示(见图10)。
参考标号列表
10 发送和接收系统
30 流分布系统
31 DASH片段流转化器
32 DASH MPD服务器
33-1至33-N IPTV客户端
34 CDN
40 发送和接收系统
100 发送设备
101 控制单元
102 摄影机
103 颜色空间转换单元
104 伽玛处理单元
105 视频编码器
106 系统编码器
107 发送单元
200 接收设备
201 控制单元
202 接收单元
203 系统解码器
204 视频解码器
205 HDR处理单元
206 颜色空间转换单元
207 显示单元
251 剪切处理单元
252 标志处理单元
253 范围映射处理单元
300 传送包发送设备
400 传送包接收设备。

Claims (19)

1.一种发送设备，包括：
处理单元，被配置为将伽玛曲线应用于与0％至100％*N的水平范围对应的输入视频数据，以获得传输视频数据，其中，100％水平是与100cd/m2的白辉度值对应的辉度级；和
发送单元，被配置为发送所述传输视频数据以及在接收侧转换所述传输视频数据的高水平侧的水平范围使用的辅助信息；其中，所述辅助信息包括所述N的值的信息，所述N大于1，
其中，当发送所述传输视频数据时，所述辅助信息包含转换曲线的信息，所述转换曲线应用于自与所述输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围内的所述传输视频数据的像素数据。
2.根据权利要求1所述的发送设备，其中，所述发送单元被配置为传输预定格式的容器，所述容器包含通过对所述传输视频数据进行编码所获得的视频流；以及
所设置的辅助信息插入单元，所述辅助信息插入单元将所述辅助信息插入到所述视频流的层和/或所述容器的层中。
3.根据权利要求2所述的发送设备，包括：识别信息插入单元，被配置为将识别信息插入到所述容器的所述层中，其中，所述识别信息指示所述辅助信息已被插入到所述视频流的所述层中。
4.根据权利要求3所述的发送设备，其中，所述处理单元进一步被配置为对通过将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据所获得的输出视频数据执行以下处理以获得所述传输视频数据：将所述输出视频数据的、与所述输入视频数据的100％至100％*N的范围内的水平对应的水平转换成与所述输入视频数据的100％对应的水平。
5.根据权利要求4所述的发送设备，其中，所述辅助信息包含滤波器的信息，所述滤波器应用于与所述输入视频数据的100％对应的水平的所述传输视频数据的像素数据。
6.根据权利要求1所述的发送设备，其中，所述处理单元被进一步配置为对通过将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据所获得的输出视频数据执行以下处理以获得所述传输视频数据：将所述输出视频数据的、与所述阈值至与所述输入视频数据的100％*N对应的水平的范围内的水平转换成自所述阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围内的水平。
7.根据权利要求6所述的发送设备，其中，所述辅助信息包含滤波器的信息，所述滤波器应用于自所述阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围内的所述传输视频数据的像素数据。
8.根据权利要求1所述的发送设备，其中，所述处理单元被配置为直接使用输出视频数据作为所述传输视频数据，通过将所述伽玛曲线应用于所述输入视频数据获得所述输出视频数据。
9.根据权利要求1所述的发送设备，其中，所述辅助信息包含应用于所述传输视频数据的高水平侧的转换曲线的信息。
10.一种接收设备，包括：
接收单元，被配置为接收通过将伽玛曲线应用于与0％至100％*N的水平范围对应的输入视频数据所获得的传输视频数据，其中，100％水平是与100cd/m2的白辉度值对应的辉度级；
处理单元，被配置为基于连同所述传输视频数据一起接收的辅助信息转换所述传输视频数据的高水平侧的水平范围，使得最高水平变为预定水平；和
显示单元，具有辉度动态范围，所述辉度动态范围能够经由HDMI基于所述显示单元的EDID确定；
其中，所述辅助信息包括所述N的值的信息，并且N大于1，
其中，当发送所述传输视频数据时，所述辅助信息包含转换曲线的信息，所述转换曲线应用于自与所述输入视频数据的100％对应的水平相等或更低的阈值至与所述输入视频数据的100％对应的水平的范围内的所述传输视频数据的像素数据。
11.一种发送和接收系统，包括：
电路，被配置为：
接收通过将伽玛曲线施加至具有从低辉度值至第一高辉度值的第一辉度值范围的输入视频数据所获得的传输视频数据，所述传输视频数据具有从所述低辉度值至第二高辉度值的第二辉度值范围，所述第二高辉度值具有比所述第一高辉度值更小的值；
基于连同所述传输视频数据一起接收的辅助信息转换所述传输视频数据的辉度值，以使所述传输视频数据的最大辉度值增加，
其中，
所述传输视频数据是通过对通过将所述伽玛曲线应用至所述输入视频数据所获得的输出视频数据的辉度值执行转换处理所获得的视频数据，所述辉度值落在低于所述第二高辉度值的第一预定值和所述第一高辉度值之间的范围，经转换的辉度值落在所述第一预定值和所述第二高辉度值之间的范围，并且
所述电路通过应用包含在所述辅助信息中的转换曲线信息，将所述第一预定值和所述第二高辉度值之间的范围中的所述传输视频数据的辉度值转换成所述第一预定值和第三高辉度值之间的范围中的辉度值，所述第三高辉度值与所述第二高辉度值不同。
12.根据权利要求11所述的发送和接收系统，其中，所述传输视频数据是通过对通过将所述伽玛曲线应用至所述输入视频数据所获得的输出视频数据的辉度值执行转换处理所获得的视频数据，所述辉度值落入所述第二高辉度值和所述第一高辉度值之间的范围，经转换的辉度值具有所述第二高辉度值，并且所述电路将具有所述第二高辉度值的所述传输视频数据的辉度值转换成所述第二高辉度值和第三高辉度值之间的范围的辉度值，其中所述第三高辉度值与所述第二高辉度值不同。
13.根据权利要求11所述的发送和接收系统，其中，所述电路通过应用包含在所述辅助信息中的滤波器信息中指定的滤波器来转换所述传输视频数据的辉度值。
14.根据权利要求11所述的发送和接收系统，其中，所述最大辉度值基于包含在所述辅助信息中的监测器的辉度动态范围来确定。
15.根据权利要求11所述的发送和接收系统，其中，
所述传输视频数据是通过对通过将所述伽玛曲线应用至所述输入视频数据所获得的输出视频数据的辉度值执行转换处理所获得的视频数据，所述辉度值落在低于所述第二高辉度值的第一预定值和所述第一高辉度值之间的范围，经转换的辉度值落在所述第一预定值和所述第二高辉度值之间的范围，并且
所述电路通过应用包含在所述辅助信息中的滤波器信息中指定的滤波器，将所述第一预定值和所述第二高辉度值之间的范围中的所述传输视频数据的辉度值转换成所述第一预定值和所述第三高辉度值之间的范围中的辉度值，所述第三高辉度值与所述第二高辉度值不同。
16.根据权利要求11所述的发送和接收系统，包括：
控制单元，控制所述发送和接收系统的运行；
接收单元，从传输流接收所述传输视频数据；
视频解码器，执行所述传输视频数据的解码处理，其中，视频解码器对插入所述视频流中的SEI消息进行提取；和
HDR处理单元，响应于所述辅助信息对所述第一辉度值范围进行HDR转换；
颜色空间转换单元，将所述传输视频数据的第一颜色空间转换成第二颜色空间。
17.根据权利要求16所述的发送和接收系统，其中，所述第一颜色空间为YUV颜色空间，所述第二颜色空间是RGB颜色空间。
18.根据权利要求16所述的发送和接收系统，其中，所述控制单元确定是否色调映射SEI信息和HDR转换SEI信息已被插入所述传输视频流中。
19.根据权利要求16所述的发送和接收系统，其中，所述视频解码器对插入所述传输视频流中的SEI消息进行提取，并将所提取的SEI消息传输至所述控制单元，其中，所述控制单元确定色调映射SEI信息和HDR转换SEI信息是否已被插入所述传输视频流中。
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