CN111316625A - 用于从第一图像生成第二图像的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

对第一图像应用色域映射过程以生成第二图像，第一图像和第二图像的内容是类似的，但是第一图像和第二图像的颜色空间是不同的，可以涉及至少由从比特流获得的色域映射模式控制的色域映射过程，色域映射模式属于包括至少两个预设模式和显式参数模式的集合。如果所获得的色域映射模式是显式参数模式，以及在色域映射过程不允许显式参数模式的情况下，通过从附加数据确定替代色域映射模式来控制色域映射过程。

Description

用于从第一图像生成第二图像的方法和设备
技术领域
本原理一般涉及用于高动态范围(High Dynamic Range，HDR)图像的分发的图像/视频处理。具体地，但不排他地，本原理的技术领域涉及通过对第一图像应用色域(colorgamut)映射过程以生成不同于颜色空间的第二图像来从第一图像生成第二图像，该色域映射过程至少由从比特流获得的色域映射模式来控制。
背景技术
本部分旨在向读者介绍本领域的各个方面，这些方面可能与下面描述和/或要求保护的本原理的各个方面相关。认为这种讨论有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本原理的各个方面。因此，应该理解的是，这些陈述应该从这个角度来理解，而不是作为对现有技术的承认。
在下文中，图像包含特定图像/视频格式的(像素值)的一个或几个样本阵列，例如，其指定了与图像(或视频)的像素值相关的所有信息，以及可以由显示器和/或任何其他设备使用以可视化和/或解码图像(或视频)的所有信息。图像包括呈第一样本阵列形状的至少一个分量，通常是亮度(luma或luminance)分量，并且可能包括呈至少一个其他样本阵列形状的至少一个其他分量，通常是颜色分量。或者，等同地，相同的信息也可以由一组颜色样本阵列来表示，诸如传统的三色RGB表示。
由C值的向量表示像素值，其中C是分量的数量。用定义像素值的最大动态范围的比特数来表示向量的每个值。
低动态范围图像(Low-Dynamic-Range image，LDR图像)是用有限比特数(最常见的是8或10)来表示其亮度值的图像。这种有限的表示不允许小信号变化的正确呈现(rendering)，尤其是在黑暗和明亮的亮度范围内。在高动态范围图像(HDR图像)中，扩展信号表示，以便在其整个范围内保持信号的高准确度。在HDR图像中，表示亮度级别的像素值通常以浮点格式(每个分量为32比特或16比特，即浮点或半浮点)表示，最流行的格式是openEXR半浮点格式(每个RGB分量16比特，即每个像素48比特)，或者具有长表示的整数格式，通常至少16比特。
高效视频编码(High Efficiency Video Coding，HEVC)标准(ITU-T(国际电联电信标准化部门)H.265：ITU(2014/10)，H系列：视听和多媒体系统，视听服务的基础设施—视频编码，高效视频编码，建议ITU-T H.265)的到来，使得能够部署具有增强观看体验的新视频服务，诸如超(Ultra)HD广播服务。除了提高空间分辨率之外，超HD还可以带来更宽的色域(wider color gamut，WCG)，和相比于当前部署的标准动态范围(Standard dynamicrange，SDR)HD-TV(具有标准色域SCG(standard color gamut))的更高的动态范围(higherdynamic range，HDR)。(SMPTE 2014，“主控参考显示器的高动态范围电光传递功能(HighDynamic Range Electro-Optical Transfer Function of Mastering ReferenceDisplays)”，或SMPTE ST 2084，2014，或Diaz,R.、Blinstein,S.和Qu,S.，“具有高动态范围视频管道的集成HEVC视频压缩(Integrating HEVC Video Compression with a HighDynamic Range Video Pipeline)”《SMPTE运动成像杂志》，125卷，第1期；2016年2月，第14-21页)。
在一些视频分发系统(诸如广播或多播系统)中，与解码和呈现设备的SDR后向兼容性是重要的特征。
双层编码是支持该特征的一种解决方案。然而，由于其多层设计，该解决方案并不适用于所有分发工作流。
替代方案是由ETSI建议ETSI TS 103 433-1(2017-08)定义的单层HDR分发解决方案。读者也可以参考IBC 2016年的文章(“具有SDR兼容性的单层HDR视频编码框架(Asingle-Layer HDR video coding framework with SDR compatibility)”，E.
Figure BDA0002483897500000021
和L.Van de Kerkhof，IBC 2016)。这种单层分发解决方案是SDR兼容的，并利用已有的SDR分发网络和服务。它既能在支持HDR的CE(Consumer Electronic，消费电子)设备上实现高质量HDR呈现，同时也能在SDR CE设备上提供高质量的SDR呈现。这种单层分发解决方案基于单层编码/解码过程，并且独立于编解码器(建议使用10比特编解码器)。这种单层分发解决方案使用(每个视频帧或场景几个字节的)辅助(side)元数据，可以在后处理阶段使用该辅助元数据从解码的SDR信号中重构HDR信号，并将该信号适配到支持HDR的CE设备。这种单层分发解决方案保持了HDR内容的质量(艺术意图)，即，与具有4:2:0色度(chroma)采样(所谓的HEVC主10(Main 10)简档)的每个样本8比特至10比特的比特深度的HEVC编码相比，不存在由于SDR兼容性特征造成的可见损害。
为了受益于这种质量，已经为各种HDR比特流提出了包括预/后处理的相应方法和元数据。因此，ETSI建议ETSI TS 103 433被分为3个部分SL-HDRx，每个部分解决不同的分发工作流。ETSI建议ETSI TS 103 433-1(2017-08)(称为SL-HDR1)公开了一种基于SDR视频、用于传输HDR视频内容的后向兼容系统。未来的ETSI建议ETSI TS 103 433-2(称为SL-HDR2)，将被起草用于PQ(Perceptual Quantization transfer function，感知量化传递功能)视频的显示器适配。未来的ETSI建议ETSI TS 103 433-3(称为SL-HDR3)，起草用于HLG(Hybrid Log-Gamma transfer function，混合对数-伽马传递功能)视频的显示器适配系统。
特别地，ETSI TS 103 433-1(SL-HDR1)的附录D提供了可逆色域映射过程的描述，该过程可以在以BT.709色域(由可变sdrPicColourSpace指定)提供SDR到HDR重构过程的输入SDR图片时应用，并且该过程不同于HDR图片的目标BT.2020色域(由可变hdrPicColourSpace指定)。在该附录中，定义了颜色后向兼容性，使得CE接收器仅支持BT.709颜色空间，而使用SL-HDR1要分发的视频可以支持BT.2020颜色空间。ETSI TS 103433-2(SL-HDR2)的第二稳定草案(draft)的附录D也提供了基于SL-HDR1的附录D的色域映射的描述。本领域技术人员将会注意到，附录D中定义的可逆色域映射不限于SDR到HDR重构，而是与颜色空间的任何改变兼容。特别地，SL-HDR1的附录D公开了一组可逆色域映射的模式，这些模式通过显式参数、预设方法或实现者相关的方法的指示信令通知给CE设备。一些低成本CE设备中的低端电路可能无法处理显式参数模式。在这种情况下，这些设备将对以下权衡(trade-off)进行仲裁：要么放弃色域映射，要么使用它们自己的“盲”色域映射算子。在这两种情况下，用户的体验都会降低。当指定SL-HDR技术作为在支持HDR的CE设备上提供高质量HDR呈现的优质服务时，这是一个问题。
发明内容
以下给出了本原理的简化概述，以便提供对本原理的一些方面的基本理解。该概述不是对本原理的广泛概述。其不旨在标识本原理的关键或关键要素。以下概述仅以简化的形式呈现了本原理的一些方面，作为下面提供的更详细的描述的序言。
本原理阐述了用从第一图像生成第二图像的方法来弥补现有技术的至少一个缺点，该方法包括对第一图像应用色域映射过程以生成第二图像，第二图像的内容类似于第一图像的内容，但是第二图像的颜色空间不同于第一图像的颜色空间，该色域映射过程至少由从比特流获得的色域映射模式控制，并且该色域映射模式属于包括至少两个预设模式和显式参数模式的集合。该方法还包括，在获得的色域映射模式是显式参数模式(色域映射模式gamutMappingMode等于1)的情况下，以及在所述方法的色域映射过程不允许将显式参数模式用于从所述第一图像生成所述第二图像的情况下，从附加数据确定替代色域映射模式，然后由该替代色域映射模式而不是显式参数模式来控制色域映射过程。
根据实施例，确定色域映射模式还包括在至少两个预设模式中选择色域映射模式。
根据实施例，附加数据包括第一图像的颜色空间、第二图像的颜色空间、用于生成第一图像的主控(mastering)显示器的颜色空间、用于生成第二图像的主控显示器的颜色空间中的至少一个。
根据实施例，附加数据是比特流中信令通知的元数据。根据可替代实施例，附加数据由应用环境确定，例如附加数据(诸如下面描述的hdrDisplayColourSpace)信令通知或存储在应用的配置文件中。
根据实施例，比特流是SL-HDR1比特流。在这种情况下，确定替代色域映射模式包括当hdrDisplayColourSpace等于“2”时选择预设模式BT.709为P3D65色域(替代gamutMappingMode设置为“2”)，以及当hdrDisplayColourSpace等于“1”时选择预设模式BT.709为BT.2020色域(替代gamutMappingMode设置为“3”)。
根据实施例，比特流是SL-HDR2比特流。在这种情况下，确定替代色域映射模式包括当hdrDisplayColourSpace等于“2”时选择预设模式P3D65为BT.709色域(替代gamutMappingMode设置为“4”)，以及当hdrDisplayColourSpace等于“1”时选择预设模式BT.2020为BT.709色域(替代gamutMappingMode设置为“5”)。
根据实施例，确定色域映射过程为不能根据指示符使用显式参数模式。在变体中，该指示符存储在实现该方法的设备中。
根据它们的其他方面，本原理涉及一种用于从第一图像生成第二图像的设备，一种计算机程序产品，包括当在计算机上执行该程序时，执行所公开的方法的步骤的程序代码指令，一种处理器可读介质，其中存储有当在计算机上执行该程序时、用于使处理器至少执行所公开的方法的步骤的指令。针对该方法描述的任何实施例都与该设备兼容。
附图说明
在附图中，示出了本原理的示例。其示出：
-图1示出了支持内容产生和到HDR和SDR显示器的传送的端到端工作流；
-图2示出了根据图1的端到端工作流的单层分发比特流SL-HDRx的非限制性示例；
-图3a更详细地描绘了利用SL-HDRx比特流的预处理阶段；
-图3b更详细地描绘了利用SL-HDR1比特流的后处理阶段；
-图3c更详细地描述了利用SL-HDR2或利用SL-HDR3比特流的后处理阶段；
-图4示出了根据本原理的示例的用于从第一图像生成第二图像的方法的步骤的框图；
-图5a示出了根据用于从第一图像生成第二图像的方法的步骤的框图的SL-HDR比特流的非限制性示例；
-图5b示出了根据确定替代色域映射模式的步骤的框图的SL-HDR1比特流的非限制性示例；
-图5c示出了根据确定替代色域映射模式的步骤的框图的SL-HDR2比特流的非限制性示例；
-图6示出了根据本原理的示例的设备的架构的示例；和
-图7示出了根据本原理的示例的通过通信网络通信的两个远程设备；
相似或相同的元件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
下文将参考附图更全面地描述本原理，附图中示出了本原理的示例。然而，本原理可以以多种替代形式来体现，并且不应被解释为限于在此阐述的示例。因此，尽管本原理易于进行各种修改和替换形式，但是其具体示例在附图中以示例的方式示出，并且将在此详细描述。然而，应当理解，并不旨在将本原理限制于所公开的特定形式，相反，本公开将覆盖落入由权利要求所限定的本原理的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。
本文使用的术语仅是为了描述特定的示例，而不是为了限制本发明的原理。如本文所使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprise)”、“包括(comprising)”、“包括(include)”和/或“包括(including)”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。此外，当元件被称为“响应”或“连接”到另一元件时，该元件可以直接响应或连接到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接响应”或“直接连接”到其他元件时，不存在中间元件。本文使用的术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项目的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。
应当理解，尽管术语第一、第二等可以在本文用来描述各种元件，但是这些元件不应该被这些术语所限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本原理的教导。
尽管一些图包括通信路径上的箭头以示出通信的主要方向，但是应当理解，通信可以在与所描绘的箭头相反的方向上发生。
关于框图和操作流程图描述了一些示例，其中每个框表示电路元件、模块或代码的部分，其包括用于实现(多个)指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意，在其他实现方式中，框中标注的(多个)功能可以以标注的顺序以外的顺序发生。例如，根据涉及的功能，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行。
本文提到的“根据示例”或“在示例中”意味着结合该示例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本原理的至少一个实现方式中。在说明书的不同地方的短语“根据示例”或“在示例中”的出现不一定都指相同的示例，也不一定是与其他示例互斥的单独的或可替代的示例。
权利要求中出现的附图标记仅是为了说明，对权利要求的范围没有限制作用。
虽然没有明确描述，但是本示例和变体可以以任何组合或子组合来采用。
本原理被描述用于编码/解码/重构图像，但是扩展到图像序列(视频)的编码/解码/重构，因为该序列的每个图像如下所述被顺序地编码/解码/重构。
图1示出了支持内容产生和到HDR和SDR显示器的传送的端到端工作流。其涉及利用辅助元数据的单层SDR/HDR编码-解码，如在ETSI TS 103433中定义的。
在预处理阶段，传入HDR视频被分解为SDR视频和元数据。然后，用任何SDR视频编解码器对SDR视频进行编码，并且SDR比特流通过现有传统SDR分发网络承载，伴随着在特定信道上传送或嵌入在SDR比特流中的元数据。优选地，视频编解码器是HEVC编解码器，诸如H.265/HEVC编解码器或H.264/AVC。当与H.265/HEVC或H.264/AVC结合使用时，元数据通常由SEI消息承载。
解码SDR比特流，然后解码的SDR视频可用于SDR消费电子(CE)显示器。
接下来，在功能上与预处理阶段相反的后处理阶段，从解码的SDR视频和从特定通道获得的元数据或从SDR比特流中重构HDR视频。
图2示出了根据图1的端到端工作流的单层分发比特流SL-HDRx的非限制性示例。
SL-HDR1(ETSI TS 103 433-1)规范包括用于信号重构的动态元数据(CC1+TM元数据)(元数据可以嵌入到用于HEVC的用户定义的SEI消息中，并且包括将在后处理中使用的主控显示器颜色体积/空间元数据和色域映射元数据)；指定后处理以从解码的SDR信号和SL-HDR1元数据重构HDR信号的SDR到HDR重构过程。SL-HDR1还描述了从HDR内容生成SDR信号的预处理；可逆色域映射过程；HDR到HDR显示器适配过程；元数据丢失或损坏时的错误隐藏策略；CTA-861-G中的信令(特别是用于HDMI2.1)。
扩展SLL-HDR2(在写入时处于第二稳定草案阶段的ETSI TS 103 433-2)解决PQ10的显示器适配，并且扩展SL-HDR3(在撰写时处于早期草案阶段的ETSI TS 103 433-3)解决HLG10的显示器适配和色调偏移校正。这些扩展是基于SL-HDR1规范构建的，并且在后处理中重新使用相同的元数据和相同的像素循环硬件。然而，后处理是使用不同的软件层实现方式来驱动的。
因此，SL-HDRx比特流是包含编码的视频和相关联的SL-HDRx元数据的比特流(如TS 103 433-X的附录A或B中所指定的)。
为了清楚起见，图3a更详细地描绘了根据SL-HDR1的非限制性示例的预处理阶段。然而，本原理与SL-HDR2或SL-HDR3兼容。应当注意，“色域映射”术语也覆盖“逆色域映射”。实际上，在后处理器侧，在SL-HDR1中应用逆色域映射过程(色域的扩展)，而在SL-HDR2中应用色域映射过程(色域的压缩)。在预处理阶段，SL-HDR1和SL-HDR2/3从HDR到SDR分解信号。SL-HDR1分发获得的SDR视频和元数据，而SL-HDR2分发HDR视频的HDR10版本(它们可能与通常是HDR10的主控(master)相同)和元数据。
预处理阶段的核心组件是HDR到SDR分解，其从HDR视频生成SDR视频和动态元数据。更精确地，HDR到SDR分解旨在将以特定输入格式(这里是RGB)表示的HDR视频转换为以特定输出格式(这里是YSDR,USDR,VSDR)表示的SDR视频，但是本原理不限于特定输入/输出格式(颜色空间或色域)。
可选地，HDR视频的格式、SDR视频的格式，可以分别适配所述特定输入格式、所述特定输出格式。因此，HDR视频的内容类似于SDR视频的内容，但是SDR视频的颜色空间不同于HDR视频的颜色空间。所述输入/输出格式适配可以包括颜色空间转换和/或色域映射。可以使用通常的格式适配过程，诸如RGB到YUV或YUV到RGB转换、BT.709到BT.2020或BT.2020到BT.709、对色度分量进行下采样或上采样等。注意，众所周知的YUV颜色空间也指现有技术中众所周知的YCbCr或Y’CbCr或者Y’C’bC’r。
特别地，SL-HDR1规范的附录D描述了由比特流中承载的参数/元数据驱动的可逆色域映射，使得重构的扩展HDR WCG信号质量受到运营商或内容创建者的控制和批准，这是由于在参数的生成阶段(分发之前)期间可能的质量检查阶段。这种受控的色域映射方法比“盲”(即，不受质量检查阶段期间批准的元数据或参数的指导)色域映射方法有利地增强了内容保真度，该“盲”色域映射方法忽略了在传输之前在SDR SCG信号中分解的原始内容的特性。ETSI SL-HDR1规范的附录D中指定的可逆色域映射覆盖不同的色域映射模式：显式参数传送(其中色域映射过程中使用的一整组参数值被发送到CE设备)、预设(其中一组预定参数值由索引引用)或实现者相关(对应于盲方法)的方法。
色域映射模式的值 色域映射模式
0 实现方式相关的方法
1 显式参数(见条款6.3.9)
2 预设#1：BT.709到P3D65色域(见表12)
4 预设#2：BT.709到BT.2020色域(见表13)
4-63 保留以供将来使用
64-127 未指定
128-255 保留以供将来使用
表1：SL-HDR1中呈现的色域映射模式
为了清楚起见，图3b更详细地描绘了根据SL-HDR1的非限制性示例的后处理阶段。然而，呈现的原理与SL-HDR2或SL-HDR3兼容，如图3c所示，分别使用措词第一视频和第二视频来代替SDR视频和HDR视频，其中第一视频对应于比特流的编码的/解码的视频(是SDR、HDR10或HLG)，并且其中第二视频(HDR/SDR)对应于后处理之后在CE设备(显示器)上呈现的视频。
后处理阶段的核心组件是HDR重构，其从解码的SDR视频和元数据生成重构的HDR视频。更精确地，该HDR重构旨在将以特定输入格式(这里是YSDR,USDR,VSDR)表示的SDR视频转换为以特定输出格式(这里是RGB)表示的输出HDR视频，但是本原理不限于特定输入/输出特定格式(颜色空间或色域或者原色)。
可选地，重构的HDR视频的格式可以适配目标系统特性(例如，机顶盒、连接的TV指示显示器)，和/或当解码的SDR视频(HDR重构阶段的输入)以及重构的HDR视频(HDR重构阶段的输出)在不同的颜色空间和/或色域中表示时，可以使用逆色域映射。输入或输出格式适配可以包括颜色空间转换和/或色域映射。可以使用通常的格式适配过程，诸如RGB到YUV(或YUV到RGB)转换、BT.709到BT.2020或BT.2020到BT.709、下采样或上采样色度分量等。ETSI规范SL-HDR1的附录E提供了格式适配过程的示例，并且ETSI规范SL-HDR1的附录D提供了逆色域映射过程。HDR重构是HDR到SDR分解的反函数。
因此，如预处理先前所展示的，在特定实例中，色域映射GM(或取决于输入/输出图像的颜色空间的逆色域映射IGM)有利地由色域映射模式控制，该色域映射模式从比特流获得并包括显式参数模式、至少两个预设(对应于标准化颜色空间转换)模式。然而，一些低成本的CE设备可能不能用于处理显式参数模式。在这种情况下，这些设备要么放弃色域映射(用标准调色板呈现重构的内容)，要么使用它们自己的“盲”色域映射算子(忽略原始内容的原始扩展的/宽色域)。因此，需要一种用于根据包括非盲色域映射GM的视频的后处理的方法，该非盲色域映射GM考虑了原始内容的输入扩展的/宽色域。
图3c更详细地描述了根据SL-HDR2或SL-HDR3的后处理阶段。对于SL-HDR2，在后处理时，将色域映射应用于重构的SDR或HDR，重构的SDR或HDR具有低于分发网络上承载的HDR信号的峰值亮度，并且该色域映射由元数据控制。
后处理阶段的核心组件是HDR/SDR重构，其从解码的HDR视频和元数据生成重构的HDR视频或重构的SDR视频。更精确地，HDR重构旨在将以特定输入格式表示的HDR视频转换为以特定输出格式表示的输出HDR/SDR视频，但是本原理不限于特定输入/输出特定格式(颜色空间或色域或者原色)。
可选地，当解码的HDR视频(HDR/SDR重构阶段的输入)和重构的HDR/SDR视频(HDR重构阶段的输出)在不同的颜色空间和/或色域中表示时，重构的HDR/SDR视频的格式可以适配显示器特性(例如，机顶盒、连接的TV)和/或可以使用逆色域映射。输入或输出格式适配可以包括颜色空间转换和/或色域映射。可以使用通常的格式适配过程，诸如RGB到YUV(或YUV到RGB)转换、BT.709到BT.2020或BT.2020到BT.709、下采样或上采样色度分量等。
因此，如预处理先前所展示的，在特定示例中，色域映射GM(或取决于输入/输出图像的颜色空间的逆色域映射IGM)有利地由色域映射模式控制，该色域映射模式从比特流获得并包括显式参数模式、至少两个预设(对应于标准化颜色空间转换)模式。然而，一些低成本的CE设备可能不能用于处理显式参数模式。在这种情况下，这些设备要么放弃色域映射(用标准调色板呈现重构的内容)，要么使用它们自己的“盲”色域映射算子(忽略原始内容的原始扩展的/宽色域)。再一次地，需要一种用于根据包括非盲色域映射GM的视频的后处理来自包括非盲色域映射GM的视频的方法，该非盲色域映射GM考虑了原始内容的输入扩展的/宽色域。
图4示出了根据本原理的示例的用于从第一图像生成第二图像的方法的步骤的框图。
该方法包括，在步骤47中，对第一图像应用色域映射过程(或逆色域映射过程)以生成第二图像。根据上述示例，第二图像的内容类似于第一图像的内容，但是第二图像的颜色空间不同于第一图像的颜色空间。为了说明的目的，第二图像可以是在BT 2020颜色空间中重构的WCG图像，并且第一图像可以是BT 709颜色空间的SCG图像(SL-HDR1情况)；或者第一图像可以是BT 709颜色空间的SCG图像，而第二图像可以是BT 2020颜色空间中的WCG图像(SL-HDR2或SL-HDR3情况)。根据特定的特征，色域映射过程至少由从比特流获得的色域映射模式gamutMappingMode来控制。这种色域映射模式通知CE设备在预处理阶段使用的色域映射，该色域映射将确保在后处理阶段之后由CE设备显示的主视频内容和视频内容之间的颜色呈现的高保真度。根据另一特定的特征，色域映射模式属于包括至少两个预设模式和SL-HDRx规范所展示的显式参数模式的集合，其中显式参数模式提供色域映射过程的完全参数控制。
为此，在步骤41中，从比特流获得gamutMappingMode。该gamutMappingMode可以由元数据承载，并且可以例如通过如上所述解析SEI消息来获得。在步骤42中，测试gamutMappingMode，以检查它是否被设置为显式参数模式。在gamutMappingMode不是显式参数模式的情况下，例如，如果gamutMappingMode设置为预设模式，则gamutMappingMode被传递到步骤47，用于控制色域映射(GM/IGM)。例如，为不同(可能范围)的内容/图像格式原色定义预设。
在gamutMappingMode是显式参数模式的情况下，在步骤43中，测试色域映射过程以检查其是否允许显式参数模式，即色域映射过程是否能够应用可编程色域映射，该可编程色域映射考虑到以显式参数模式信令通知的色域映射参数。根据该方法的实施例，指示符44表示显式GM/IGM能力，并用于确定色域映射过程是否允许显式参数模式。这样的指示符存储在寄存器中。在色域映射过程允许显式参数模式的情况下，gamutMappingMode连同色域映射参数一起被传递到步骤47，用于控制色域映射过程(GM/IGM)。在gamutMappingMode是显式参数模式的情况下，以及在方法的色域映射过程不允许该gamutMappingMode的情况下，在步骤45中，从附加数据46中确定替代色域映射模式(替代gamutMappingMode)，然后该替代gamutMappingMode被传递到步骤47，用于控制色域映射过程(GM/IGM)。
根据实施例，由测试42和43的输出控制的开关48将gamutMappingMode或替代gamutMappingMode连接到色域映射过程47。
根据步骤45的实施例，确定色域映射模式还包括在至少两个预设模式中选择色域映射模式。有利地，这样的实施例保留了显式色域模式的大部分优点，用于在仅支持预设的接收器/设备内处理色域映射，因为预设选择不是盲目的，而是由附加数据控制的。
根据步骤45的其他实施例，附加数据包括第一图像的颜色空间、第二图像的颜色空间、用于生成第一图像的主控显示器的颜色空间、用于生成第二图像的主控显示器的颜色空间、目标显示器的颜色空间、SL-HDR预处理的输入图片的颜色空间中的至少一个。换句话说，例如通过对原始WCG内容颜色空间或用于对原始WCG内容分级的主控显示器的颜色空间或者由目标显示器支持的颜色空间的了解，来确定朝向预设或(多个)其他的映射。
-图5a示出了根据用于从第一图像生成第二图像的方法的步骤的框图的SL-HDR比特流的非限制性示例。
该方法基于任何HDR或SDR重构过程，其需要SDR/HDR10/HLG图像和元数据作为输入。
预计在SL-HDR的首次部署期间，所有支持SL-HDR的(即能够在嵌入的SL-HDR后处理器模块中处理SL-HDR元数据的接收器)接收器都支持色域映射过程的简化版本，例如基于有限的一组3D LUT，而不支持附录D中定义的分析过程。因此，由于设备内部寄存器，或者由于处理色域映射的接收器中的EDID或HDMI HDR动态元数据数据块或VSVDB中的比特，不能够处理或解释这些显式参数的接收器设备可以指示这种能力。
如对图4的描述，接收器从SL-HDR比特流中解析SEI元数据，以至少获得gamutMappingMode和hdrDisplayColourSpace或hdrMasterDisplayColourSpace之一(见SL-HDR1的附录A)。如果gamutMappingMode设置为“1”，即如表1所示，则色域映射模式是显式参数模式，并且如果支持SL-HDR的接收器仅允许预设模式，则映射模块基于hdrDisplayColourSpace或hdrMasterDisplayColourSpace之一确定替代gamutMappingMode。
图5b和图5c分别示出了根据映射模块的SL-HDR1比特流和SL-HDR2比特流的非限制性示例。
在SL-HDR1的情况下，第一图像是具有标准色域(诸如，BT.709)的图像，第二图像是具有WCG(诸如，P3D65、BT.2020)的图像，并且当hdrDisplayColourSpace(或hdrMasterDisplayColourSpace)等于“2”时，映射模块选择预设模式BT.709为P3D65色域(gamutMappingMode设置为“2”)，并且当hdrDisplayColourSpace(或hdrMasterDisplayColourSpace)等于“1”时，映射模块选择预设模式BT.709为BT.2020色域(gamutMappingMode设置为“3”)。
在SL-HDR2的情况下，第一图像是具有WCG(诸如P3D65、BT.2020)的图像，第二图像是具有标准色域(诸如BT.709)的图像，并且hdrDisplayColourSpace(或hdrMasterDisplayColourSpace)等于“2”时，映射模块选择预设模式P3D65为BT.709色域(gamutMappingMode设置为“4”)，并且当hdrDisplayColourSpace(或hdrMasterDisplayColourSpace)等于“1”时，映射模块选择预设模式BT.2020为BT.709色域(gamutMappingMode设置为“5”)。
注意，该映射模块可以应用于实现SL-HDR1、2或3规范的每个接收器/设备。
根据又一实施例，代替使用hdrDisplayColourSpace，可以在传输层使用SL-HDR1规范的附录A.2.2.2中指定的src_mdcv_primaries_*语法元素，或者HEVC规范中指定的display_primaries_*语法元素，或者来自ATSC3.0或CN-HDR的服务信令信息。通常，到预设的映射可以从用于display_primaries_*语法元素的表A.5或用于src_mdcv_primaries_*元素的表A.4中得到启发，从至少一组先前存储的预定参数值中恢复丢失或损坏的参数。
在图1-图5c中，模块是功能单元，其可以与可区分物理单元相关或不相关。例如，这些模块或其中一些模块可以被集合在一个独特的组件或电路中，或者有助于软件的功能。相反，一些模块可能由独立的物理实体组成。与本原理兼容的装置使用纯硬件来实现，例如使用专用硬件，诸如ASIC或FPGA或者VLSI(分别是专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array)、超大规模集成电路(VeryLarge Scale Integration))，或从嵌入在设备中的几个集成电子元件或者从硬件和软件组件的混合来实现。
图6表示设备60的示例性架构，设备60可以被配置为实现结合图1-图5c描述的方法。
设备60包括通过数据和地址总线61链接在一起的以下元件：
-微处理器62(或CPU)，其例如是DSP(或数字信号处理器(DigitalSignalProcessor))；
-ROM(或只读存储器(Read Only Memory))63；
-RAM(或随机存取存储器(Random Access Memory))64；
-I/O接口65，用于从应用接收要发送的数据；以及
-电池66。
根据示例，电池66在设备外部。在每一个提到的存储器中，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，整个程序或大量接收到的或解码的数据)。ROM 63至少包括程序和参数。ROM 63可以存储算法和指令来执行根据本原理的技术。当接通时，CPU 62将程序上传到RAM中，并执行相应的指令。
在寄存器中，RAM 64包括由CPU 62执行并在设备60接通后上传的程序、寄存器中的输入数据、寄存器中方法的不同状态中的中间数据以及寄存器中用于方法的执行的其他变量。
例如，本文描述的实现方式可以以方法或过程、装置、软件程序、数据流或信号来实现。即使仅在单一实现形式的上下文中讨论(例如，仅作为方法或设备讨论)，所讨论的特征的实现方式也可以以其他形式(例如，程序)实现。例如，装置可以用适当的硬件、软件和固件来实现。例如，这些方法可以在装置中实现，例如处理器，其一般指处理设备，例如，包括计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑设备。处理器还包括通信设备，诸如计算机、手机、便携式/个人数字助理(“PDA(portable/personal digital assistant)”)以及便于终端-用户之间的信息的通信的其他设备。
根据预处理和/或编码设备的示例，从源获得视频或视频图像。例如，源属于包括以下各项的集合：
-本地存储器(63或64)，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(65)，例如与大容量存储器、RAM、闪存、ROM、光盘或磁支持的接口；
-通信接口(65)，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(诸如IEEE 802.11接口或
Figure BDA0002483897500000151
接口)；以及
-图像捕获电路(例如，传感器，诸如，例如，CCD(或电荷耦合设备(Charge-CoupledDevice))或CMOS(或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)))。
根据后处理和/或解码设备的示例，发送解码的视频或重构的视频到目的地；具体地，目的地属于包括以下各项的集合：
-本地存储器(63或64)，例如视频存储器或RAM、闪存、硬盘；
-存储接口(65)，例如与大容量存储器、RAM、闪存、ROM、光盘或磁支持的接口；
-通信接口(65)，例如有线接口(例如总线接口(例如USB(或通用串行总线(Universal Serial Bus)))、广域网接口、局域网接口、HDMI(High DefinitionMultimedia Interface，高清晰度多媒体接口))或无线接口(诸如IEEE 802.11接口、
Figure BDA0002483897500000152
或
Figure BDA0002483897500000153
接口)；以及
-显示器。
根据预处理和/或编码的示例，发送比特流和/或承载元数据的其他比特流到目的地。作为示例，这些比特流之一或两者都存储在本地或远程存储器中，例如视频存储器(64)或RAM(64)、硬盘(63)。在变体中，这些比特流之一或两者被发送到存储接口(65)，例如具有大容量存储器、闪存、ROM、光盘或磁支持的接口，和/或通过通信接口(65)传输，例如点对点链路、通信总线、点对多点链路或广播网络的接口。
根据后处理和/或解码的示例，从源获得比特流和/或承载元数据的其他比特流。示例性地，从本地存储器读取比特流，例如视频存储器(64)、RAM(64)、ROM(63)、闪存(63)或硬盘(63)。在变体中，从存储接口(65)接收比特流，例如与大容量存储器、RAM、ROM、闪存、光盘或磁支持的接口，和/或从通信接口(65)接收比特流，例如点对点链路、总线、点对多点链路或广播网络的接口。
根据示例，配置为实现如上所述的预处理方法和/或编码方法的设备60属于包括以下各项的集合：
-移动设备；
-通信设备；
-游戏设备；
-平板(平板电脑)；
-膝上型计算机；
-静止图像相机；
-摄像机；
-编码芯片；
-静止图像服务器；以及
-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)。
根据示例，配置为实现如上所述的后处理方法和/或解码方法的设备60属于包括以下各项的集合：
-移动设备；
-通信设备；
-游戏设备；
-机顶盒；
-TV；
-平板(平板电脑)；
-膝上型计算机；
-显示器，以及
-解码芯片。
根据本原理的示例，如图7所示，在通信网络NET上的两个远程设备A和B之间的传输环境中，设备A包括与存储器RAM和ROM相关的处理器，其被配置为实现如上所述的用于编码图像的方法，并且设备B包括与存储器RAM和ROM相关的处理器，其被配置为实现如上所述的用于解码的方法。
根据示例，网络是广播网络，适于从设备A向包括设备B的解码设备广播静止图像或视频图像。
旨在由设备A传输的信号承载比特流和/或承载元数据的另一比特流。比特流包括如前所述的编码的视频。该信号还包括与用于从所述解码的视频重构视频的参数值相关的元数据。
该信号还包括标识用于恢复丢失或损坏的参数的一组预定参数的指示符。
根据实施例，所述指示符隐藏在由信号承载的元数据中。
本文描述的各种过程和特征的实现方式可以体现在各种不同的设备或应用中。这种设备的示例包括编码器、解码器、从解码器输出的后处理器处理、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、手机、PDA以及用于处理图像或视频的任何其他设备或其他通信设备。应该清楚的是，该设备可以是移动的，甚至可以安装在移动车辆中。
此外，这些方法可以通过由处理器执行的指令来实现，并且这些指令(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取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，并且其上体现由计算机可执行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从其提供信息检索的固有能力。计算机可读存储介质可以是，例如，但不限于，电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。应当理解，尽管提供了可以应用本发明原理的计算机可读存储介质的更具体的示例，但正如本领域普通技术人员容易理解的那样，以下仅是说明性的而非穷尽性的列举：便携式计算机磁盘；硬盘；只读存储器(ROM)；可擦除可编程只读存储器(EPROM(erasable programmable read-only memory)或闪存)；便携式光盘只读存储器(compact disc read-only memory，CD-ROM)；光学存储设备；磁存储设备；或前述的任何合适的组合。
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。
例如，指令可以是硬件、固件、软件或其组合。例如，指令可以在操作系统、单独的应用或两者的组合中找到。因此，例如，处理器可以被表征为被配置为执行过程的设备和包括具有用于执行过程的指令的处理器可读介质(诸如存储设备)的设备。此外，除了指令之外或代替指令，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来说显而易见的是，实现方式可以产生各种格式化的信号，以承载例如可以被存储或传输的信息。例如，该信息可以包括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，可以格式化信号以承载用于写入或读取本原理的描述的示例的语法的规则作为数据，或者以承载由本原理的描述的示例写入的实际语法值作为数据。例如，这种信号可以被格式化为电磁波(例如，使用频谱的射频部分)或基带信号。例如，格式化可以包括，编码数据流和用编码的数据流调制载波。例如，信号承载的信息可以是模拟或数字信息。众所周知，信号可以通过各种不同的有线或无线链路传输。该信号可以存储在处理器可读介质上。
已经描述了许多实现方式。然而，应当理解，可以做出各种修改。例如，不同实现方式的元素可以被组合、补充、修改或移除以产生其他实现方式。此外，本领域普通技术人员将理解，可以用其他结构和过程来替代所公开的那些结构和过程，并且得到的实现方式将以至少基本上相同的方式执行至少基本上相同的功能，以实现与所公开的实现方式至少基本上相同的结果。因此，本申请考虑了这些和其他实现方式。

Claims (14)

1.一种用于从第一图像生成第二图像的方法，
所述方法包括对所述第一图像应用色域映射过程以生成所述第二图像，所述第二图像的内容对应于所述第一图像的内容，但是所述第二图像的颜色空间不同于所述第一图像的颜色空间，所述色域映射过程至少由从比特流获得的色域映射模式控制，以及，所述色域映射模式属于包括至少两个预设模式和显式参数模式的集合；
所述方法还包括，在所述获得的色域映射模式是所述显式参数模式的情况下，以及所述方法的色域映射过程不允许将显式参数模式用于从所述第一图像生成所述第二图像的情况下，从附加数据确定替代色域映射模式，所述色域映射过程由所述替代色域映射模式控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定色域映射模式还包括在所述至少两个预设模式中选择色域映射模式。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述附加数据包括所述第一图像的颜色空间、所述第二图像的颜色空间、用于生成所述第一图像的主控显示器的颜色空间、用于生成所述第二图像的主控显示器的颜色空间、目标显示器的颜色空间、SL-HDR预处理的输入图片的颜色空间中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述附加数据是比特流中信令通知的元数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述比特流是SL-HDR1比特流。
6.根据权利要求5所述的方法，其中确定替代色域映射模式包括：当hdrDisplayColourSpace等于“2”时，通过将替代gamutMappingMode设置为“2”来选择预设模式BT.709为P3D65色域，以及当hdrDisplayColourSpace等于“1”时，通过将替代gamutMappingMode设置为“3”来选择预设模式BT.709为BT.2020色域。
7.根据权利要求4所述的方法，其中所述比特流是SL-HDR2比特流。
8.根据权利要求7所述的方法，其中确定替代色域映射模式包括：当hdrDisplayColourSpace等于“2”时，通过将替代色域映射模式设置为“4”来选择预设模式P3D65为BT.709色域，以及当hdrDisplayColourSpace等于“1”时，通过将替代色域映射模式设置为“5”来选择预设模式BT.2020为BT.709色域。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括根据指示符确定色域映射过程是否不能使用显式参数模式。
10.一种用于从第一图像生成第二图像的设备，
所述设备包括：一个或多个处理器和至少一个存储器，其中所述一个或多个处理器被配置为色域映射所述第一图像以生成所述第二图像，所述第二图像的内容对应于所述第一图像的内容，但是所述第二图像的颜色空间不同于所述第一图像的颜色空间，所述色域映射由从比特流获得的色域映射模式控制，并且所述色域映射模式属于包括至少两个预设模式和显式参数模式的集合；以及
其中，所述一个或多个处理器被配置为在所述获得的色域映射模式是显式参数模式的情况下，以及在所述处理器不允许使用显式参数模式进行色域映射的情况下，从附加数据中确定替代色域映射模式，所述色域映射由所述替代色域映射模式控制。
11.根据权利要求8所述的设备，其中，所述一个或多个处理器被配置为根据存储在所述设备中的指示符来确定色域映射是否允许显式参数模式。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的设备，其中所述设备属于包括以下各项的集合：
-移动设备；
-通信设备；
-游戏设备；
-机顶盒；
-TV；
-蓝光光盘播放器；
-播放器；
-平板(平板电脑)；
-膝上型计算机；
-显示器；
-相机，以及
-解码芯片。
13.一种计算机程序产品，包括程序代码指令，当在计算机上执行该程序时，执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
14.一种非暂时性处理器可读介质，其中存储有指令，用于当在计算机上执行该程序时，使处理器至少执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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