CN111357286B - 显示装置、用于控制显示装置的方法以及图像提供装置 - Google Patents

显示装置、用于控制显示装置的方法以及图像提供装置 Download PDF

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Abstract

一种显示的显示装置、用于控制显示装置的方法以及图像提供装置。显示装置包括：通信器，被配置为接收图像的图像数据和图像的亮度信息；处理器，被配置为通过使用亮度信息生成色调映射曲线，并将色调映射曲线应用于图像数据以提供经色调映射的图像数据；以及显示器，被配置为基于经色调映射的图像数据显示图像。

Description

显示装置、用于控制显示装置的方法以及图像提供装置
技术领域
本公开的实施例涉及用于显示的显示装置、用于控制显示装置的方法以及图像提供装置。
背景技术
显示装置表示能够将其中存储和/或从外部传输来的图像数据转换为视觉信息从而以屏幕形式输出视觉信息的装置。显示装置可以包括电子板、数字电视、监视器设备、智能电话、平板PC、导航设备、电子广告牌或能够显示图像的各种其它设备。显示装置可以在诸如房屋或商业场所的各种地方用于各种目的。
显示装置可以使用各种显示器将图像输出到外部。显示器可以包括阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、有源有机发光二极管或电子纸。
发明内容
技术问题
因此，本公开的一方面在于提供一种能够直接生成向其上要显示的图像应用的色调映射函数的显示装置、用于控制显示装置的方法以及图像提供装置。
本公开的其它方面将在下面的描述中进行部分地阐述，并且将部分地从该描述中显而易见，或者可以通过实践本公开而获知。
解决方案
根据本公开的一方面，一种显示装置包括：通信器，被配置为接收图像和关于图像亮度的信息；处理器，被配置为使用亮度信息来获取色调映射曲线，并将色调映射曲线应用于图像；以及显示器，被配置为显示应用了色调映射曲线的图像。
处理器可以基于显示器的最大亮度来生成色调映射曲线，并获取色调映射曲线。
亮度信息可以包括图像的亮度分布的百分比信息。
图像的亮度分布可以包括直方图，该直方图是通过累积图像的每个像素的R值、G值和B值中的最大值而获得的。
通信器可以进一步接收基准色调映射曲线的信息。处理器可以通过进一步使用基准色调映射曲线来生成色调映射曲线。
处理器可以通过将显示器的最大亮度与对应于基准色调映射曲线的最大亮度进行比较来生成色调映射曲线。
当显示器的最大亮度与对应于基准色调映射曲线的最大亮度相同时，处理器可以选择基准色调映射曲线作为色调映射曲线，并且当显示器的最大亮度与对应于基准色调映射曲线的最大亮度不同时，处理器可以使用亮度信息与基准色调映射曲线中的至少一个来生成色调映射曲线，并获取色调映射曲线。
当显示器的最大亮度大于对应于基准色调映射曲线的最大亮度时，处理器可以通过增加原点与拐点之间的距离来生成色调映射曲线，并且当显示器的最大亮度小于对应于基准色调映射曲线的最大亮度时，处理器可以通过减小原点与拐点之间的距离来生成色调映射曲线。
通信器可以使用高清多媒体接口(HDMI)标准来接收图像和亮度信息。
根据本公开的另一方面，一种图像提供装置包括：内容获取器，被配置为获取图像文件；处理器，被配置为对获取的图像文件进行解码，并从解码的图像信息获取关于图像亮度的信息和基准色调映射曲线中的至少一个；以及通信器，被配置为将获取的图像亮度信息和基准色调映射曲线中的至少一个传输给显示装置。
根据本公开的另一方面，一种用于控制显示装置的方法包括：接收图像和关于图像亮度的信息；使用亮度信息获取色调映射曲线；将色调映射曲线应用于图像；以及显示应用了色调映射曲线的图像。
使用亮度信息获取色调映射曲线可以包括：基于显示器的最大亮度来生成色调映射曲线；以及获取色调映射曲线。
亮度信息可以包括图像的亮度分布的百分比信息。
可以通过累积图像的每个像素的R值、G值和B值中的最大值来获取图像的亮度分布。
接收图像和图像的亮度信息可以包括接收图像、图像的亮度信息以及基准色调映射曲线的信息，并且使用亮度信息获取色调映射曲线可以包括使用亮度信息和基准色调映射曲线来生成色调映射曲线。
使用亮度信息和基准色调映射曲线来生成色调映射曲线可以包括：将显示器的最大亮度与对应于基准色调映射曲线的最大亮度进行比较。
使用亮度信息和基准色调映射曲线来生成色调映射曲线可以包括以下至少一个：当显示器的最大亮度与对应于基准色调映射曲线的最大亮度相同时，选择基准色调映射曲线作为色调映射曲线；并且当显示器的最大亮度与对应于基准色调映射曲线的最大亮度不同时，使用亮度信息和基准色调映射曲线中的至少一个来生成色调映射曲线并获取色调映射曲线。
当显示器的最大亮度与对应于基准色调映射曲线的最大亮度不同时，使用亮度信息和基准色调映射曲线中的至少一个来生成色调映射曲线并获取色调映射曲线，可以包括以下至少一个：当显示器的最大亮度大于对应于基准色调映射曲线的最大亮度时，通过增加原点与拐点之间的距离来生成色调映射曲线，并且当显示器的最大亮度小于对应于基准色调映射曲线的最大亮度时，通过减小原点与拐点之间的距离来生成色调映射曲线。
接收图像和关于图像亮度的信息可以包括使用高清多媒体接口 (HDMI)标准来接收图像和亮度信息。
本发明的有利效果
本公开的一方面在于提供一种能够直接生成向其上要显示的图像应用的色调映射函数的显示装置、用于控制显示装置的方法以及图像提供装置。
本公开的其它方面将在下面的描述中进行部分地阐述，并且将部分地从该描述中显而易见，或者可以通过实践本公开而获知。
附图说明
通过以下结合附图对实施例的描述，本公开的这些和/或其它方面将变得显而易见，并且更容易理解：
图1是根据实施例的图像提供系统的示意图；
图2是根据实施例的显示装置的方框图；
图3是示出图像的亮度信息的第一图；
图4是示出图像的亮度信息的第二图；
图5是示出由显示装置从图像产生器终端装置接收的传输格式的一部分的图；
图6是色调映射曲线的实施例的图；
图7是示出显示装置生成色调映射曲线的示例的图；
图8A是示出依据色调映射曲线的应用的图像变化的示例的图；
图8B是示出依据色调映射曲线的应用的图像变化的示例的图；
图9是示出图像提供装置和显示装置的实施例的方框图；
图10是根据另一实施例的图像提供系统的示意图；
图11是示出根据另一实施例的显示装置的方框图；
图12是示出基准色调映射曲线的实施例的图，图13是示出从图像提供装置向显示装置传输的传输格式的一部分的图；
图14是基于图像的亮度信息和基准色调映射曲线获取色调映射曲线的第一图；
图15是基于图像的亮度信息和基准色调映射曲线获取色调映射曲线的第二图；
图16是基于图像的亮度信息和基准色调映射曲线获取色调映射曲线的第三图；
图17是示出根据另一实施例的图像提供装置的方框图；
图18是示出根据实施例的用于控制显示装置的方法的流程图；以及
图19是示出根据另一实施例的用于控制显示装置的方法的流程图。
具体实施方式
在以下描述中，在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。由于公知的功能或构造将以不必要的细节使一个或多个示例性实施例模糊，因此不对其进行详细描述。诸如“单元”、“模块”、“构件”和“块”之类的术语可以具体实施为硬件或软件。根据实施例，多个“单元”、“模块”、“构件”和“块”可以被实现为单个组件，或者单个“单元”、“模块”、“构件”和“块”可以包括多个组件。
将理解的是，当一个元件被称为“连接”另一个元件时，它可以直接或间接地连接到另一个元件，其中间接连接包括“经由无线通信网络的连接”。
另外，当部件“包含”或“包括”一个元件时，除非有相反的具体描述，否则该部件还可以包括其它元件，而不排除其它元件。
将理解，虽然术语第一、第二、第三等在本文中可以用于描述各种元件，但是不应被这些术语所限制。这些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。
如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。
现在将详细参考本公开的实施例，其示例在附图中示出。
图1是根据实施例的图像提供系统的示意图。
如图1中所示，根据实施例，为了将图像提供给显示装置100，图像提供系统1可以包括：显示装置100；图像产生器终端装置9，被配置为产生与显示装置100上要显示的图像有关的图像文件10；以及存储介质7或传输器8，被配置为直接或间接传输由图像产生器终端装置9产生的图像文件10。
显示装置100和图像提供装置120可以直接从具有图像文件10的存储介质7接收视频或音频数据。
另外，显示装置100、图像产生器终端装置9和传输器8可以被配置为经由有线通信网络、无线通信网络或通过组合有线通信网络和无线通信网络而建立的网络向至少一个方向传输数据(例如，图像文件10)。可以使用电缆来构造有线通信网络。例如，可以使用成对电缆、同轴电缆、光纤电缆或以太网电缆来实现电缆。无线通信网络可以包括局域网和电信网络中的至少一个。例如，局域网可以通过Wi-Fi、蓝牙、Wi-Fi直连、蓝牙低功耗、CAN通信、Zigbee和/或近场通信(NFC)来实现。电信网络可以基于诸如3GPP、3GPP2或WiMAX系列之类的移动通信标准来实现。
显示装置100可以表示被配置为显示图像的设备。显示装置100可以从图像文件10获取图像数据11，并且在屏幕上可视地显示获取的图像。根据实施例，显示装置100可以从图像文件10获取元数据12，并且通过使用元数据12对图像数据11执行特定图像处理，然后在屏幕上可视地显示被执行了图像处理的图像。
具体地，显示装置100可以从诸如光盘的存储介质7获取图像文件10 的元数据12，并且通过使用元数据对图像数据11执行图像处理。光盘可以是UHD BD盘，但不限于此。
显示装置100可以从图像提供装置120接收图像文件10。即，显示装置100可以经由存储介质7从由图像提供装置120接收的图像文件10获取元数据12，并使用元数据对图像数据11执行图像处理。
显示装置100可以经由外部有线和/或无线通信网络接收图像文件10，和/或从外部存储介质(未示出)和/或图像提供装置120接收图像文件10，外部存储介质(未示出)和/或图像提供装置通过显示装置100中设置的诸如通用串行总线(USB)端子和高清多媒体接口(HDMI)之类的各种端子连接，或者通过使用诸如IEEE 1394之类的标准的各种电缆连接。
显示装置100可以包括数字TV，连接到台式计算机的监视器设备(包括安装有电视接收卡的情况)、膝上型计算机、智能电话、平板PC、导航设备、电子广告牌、电子黑板、投影仪、便携式游戏机、智能手表、头戴式显示器(HMD)和/或能够输出图像的各种设备。
图像产生器终端装置9可以接收、选择和/或生成用于再现图像的图像文件10。图像产生器终端装置9可以包括台式计算机、膝上型计算机、智能电话、平板PC和/或专门设计用于图像制作的线性编辑系统或非线性编辑系统。另外，可以将能够产生和编辑图像的各种设备用作图像产生器终端装置9。
可以通过使用特定编解码器进行转换来产生图像文件10。特定编解码器可以包括H.26x编解码器(例如，H.262(MPEG2)、H.263(MPEG4)、H.264(AVC)和/或H.265(HEVC))、WMV编解码器、WebM/VP9编解码器、英特尔、Indeo、CinePak、ProRes或DNxHD编解码器。基于上述编解码器，可以通过由设置在图像产生器终端装置9中的编码器进行压缩来产生图像文件10。
图像文件10可以包括用于再现图像的图像数据11(参考图2)和添加到图像数据11的元数据12(参考图2)。
图像数据11可以表示关于要再现的图像本身的数据。例如，图像数据 11可以包括关于多个图像帧的信息。根据图像文件10的格式或显示装置 100的再现方法，图像数据11可以包括每秒预定数量(例如，24个或30 个)的图像帧。图像可以由至少一个场景形成。至少一个场景可以通过由一组图像帧形成的至少一个剪辑来实现。图像数据11可以被记录在图像文件10的主体部分中以被传输。
元数据12可以包括与图像数据11有关的各种信息。例如，元数据12 可以包括关于图像数据11的标识的信息、关于图像数据11的内容的信息、关于图像数据11的版权的信息、关于图像数据11的重建方法的信息、关于图像数据11的搜索和/或电子节目指南(EPG)的信息中的至少一个信息。元数据12通常可以记录在要传输的图像文件10的头部中，但是不限于此。
图像文件10可以经由有线/无线通信网络传输给显示装置100。图像文件10可以由传输器8传输给显示装置100和/或图像提供装置120。
可替代地，可以将图像文件10传输给显示装置100，使得将图像文件 10记录在可由计算机读取的记录介质上，然后将该记录介质直接安装到显示装置100。此外，可以将图像文件10传输给显示装置100，使得将图像文件10记录在记录介质上，并且将该记录介质安装到分离的再现设备，然后通过该再现设备的操作将图像文件10传输给显示装置100。计算机可读的记录介质可以包括磁盘存储介质、磁带、光学记录介质和半导体存储设备。具体地，图像文件10可以记录在诸如DVD或蓝光盘之类的记录介质中，并且被配置为播放DVD或蓝光盘的再现设备可以分析并传输记录在记录介质上的图像文件10，和/或将图像文件10传输给显示装置100而无需额外处理。因此，显示装置100可以在屏幕上显示对应于图像数据11和/ 或元数据12的图像。
稍后将详细描述显示装置100和元数据12的结构和操作。
传输器8可以将具有用于再现图像的图像数据11和添加到图像数据11 的元数据12的图像文件10传输给显示装置100。
传输器8可以将用于再现图像的图像数据11和添加到图像数据11的元数据12传输给图像提供装置120。在这种情况下，传输器8可以通过有线和/或无线通信网络从图像产生器终端装置9接收用于再现图像的图像数据11以及添加到图像数据11的元数据12。例如，传输器8可以通过用于各种公共广播或有线广播的广播传输设备和/或用于提供流服务或视频点播服务的计算机装置(服务器)来实现。
依据实施例，可以省略传输器8。在这种情况下，可以经由存储介质7 将图像文件10从图像产生器终端装置9传输给显示装置100或图像提供装置120。
图像提供装置120可以表示被配置为接收图像文件10并从接收的图像文件10获取再现图像所需的数据，然后将数据提供给显示装置100的装置。
图像提供装置120可以从图像文件10获取图像数据11和/或元数据12，该图像文件10存储在诸如DVD或蓝光盘的特定记录介质中，和/或从存储介质7或传输器8接收的，并且图像提供装置120将获取的图像数据11和 /或元数据12传输给显示装置100。根据需要，图像提供装置120还可以对获取的图像数据11执行特定的图像处理。
图像提供装置120可以由DVD播放器、蓝光播放器、游戏机、机顶盒和/或电视接收卡来实现。另外，图像提供装置120可以由获取图像文件10 并在对图像文件10执行特定处理或者不执行特定处理的情况下将图像文件10传输给显示装置100的各种装置来实现。
在下文中，将更详细地描述显示装置100的操作。
图2是根据实施例的显示装置的方框图。
参考图2，根据实施例，显示装置100可以包括：通信器101，接收图像文件10；处理器110，对接收的图像文件10执行图像处理；显示器103，显示图像；以及存储器105，存储处理器110的操作所需的各种信息。
通信器101可以可通信地连接到图像产生器终端装置9、传输器8和图像提供装置120中的至少一个，以接收图像文件10并将接收的图像文件 10传输给处理器110。例如，通信器101可以包括连接到有线通信网络或天线的端子和相关组件、连接到无线通信网络的通信芯片和相关组件。
通信器101可以通过使用同轴电缆、数字视觉接口(DVI)、高清多媒体接口(HDMI)标准或雷电接口标准来接收图像文件10，但是不限于此。
根据实施例，通信器101可以进一步接收音频数据。根据需要，可以将音频数据添加到图像文件10，然后进行传输。
根据实施例，通信器101可以向图像产生器终端装置9、传输器8和图像提供装置120中的至少一个传输或提供与显示装置100是否能够执行特定功能有关的信息。
例如，通信器101可以将与显示装置100是否支持高动态范围(HDR) 有关的信息传输给上述装置8、9和120中的至少一个。
对于另一示例，通信器101可以与上述装置8、9和120中的至少一个通信，并提供数据以允许显示装置100通过分配增强显示标识数据(EDID) 的特定区域来显示与显示装置100是否能够执行特定功能有关的信息。
因此，上述装置8、9和120中的至少一个可以识别显示装置100是否能够具有高动态范围的功能，并基于识别结果选择是否传输特定元数据12，例如关于亮度的信息12-1或关于基准色调映射曲线的信息。
处理器110可以基于从通信器101传输来的图像文件10获取图像数据 11，并且通过使用元数据12对图像数据11进行特定图像处理，从而允许显示器103向外部输出(显示)执行了图像处理的图像。
处理器110可以包括中央处理单元(CPU)、微控制器单元(MCU)、微处理器(Micom)、应用处理器(AP)、电子控制单元(ECU)和/或能够进行各种算术处理并生成控制信号的其它电子器件。可以使用一个或多个半导体芯片和相关组件来实现这些设备。
参考图2，根据实施例，处理器110可以包括：元数据提取器111，从图像文件10获得元数据12；第一图像处理器113，对图像数据11执行特定的图像处理；色调映射曲线生成器115，基于元数据12生成关于图像数据11的色调映射曲线20(参考图6)；色调映射曲线应用器117，将色调映射曲线20应用于图像数据11；以及第二图像处理器119，根据需要执行附加图像处理。可以省略上述组件113至119中的至少一个。例如，可以省略第一图像处理器113与第二图像处理器119之中的至少一个。图2示出了元数据提取器111、第一图像处理器113、色调映射曲线生成器115、色调映射曲线应用器117和第二图像处理器119彼此分离，这是为了便于描述。因此，应当理解，上述组件111至117没有彼此物理分离，因此，依据实施例，上述组件111至117中的至少一个可以在物理或逻辑上彼此分离。
元数据提取器111可以从通信器101接收图像文件10，然后从图像文件10获取元数据12，然后将获取的元数据12传输给色调映射曲线生成器 115。根据实施例，元数据提取器111可以将图像文件10或从图像文件10 获取的图像数据11传输给第一图像处理器113、色调映射曲线应用器117 和第二图像处理器119中的至少一个。
依据实施例，由元数据提取器111获取的元数据12可以包括关于亮度的信息12-1。关于亮度的信息12-1可以包括指示要处理和/或要再现的图像的亮度的信息。
图3是示出关于图像的亮度的信息的第一视图，而图4是示出关于图像的亮度的信息的第二视图。在图4中，x轴表示亮度，而y轴表示与从每个像素11-a至11-d检测到的特定亮度相对应的值的检测频率。
参考图3，图像数据11可以包括多个像素11-a至11-d。多个像素11-a 至11-d表示形成图像的最小单位。多个像素11-a至11-d可以包括多个子像素11-a1至11-d4，使得每个像素11-a至11-d可以表达特定的颜色。例如，诸如第一像素11-a的任何一个像素可以包括多个子像素11-a1至11-a4。子像素11-a1至11-a4可以发射或不发射特定颜色的光，诸如红色R、绿色 G和蓝色B，以允许第一像素11-a发射特定颜色的光。图3示出每个像素 11a至11d包括四个子像素11-a1至11d4，具有发射红光的子像素、发射绿色的两个子像素和发射蓝光的子像素，但是子像素11-a1的至11-d4数量、颜色的种类和/或颜色的布置图案不限于图3。例如，在单个像素11a至11d 中可以包含六个或更多个子像素，或者可以将子像素11-a1至11-d4配置成使得子像素11-a1至11-d4中的一个发射白光。
可以通过使用包含在每个像素11-a至11-d中的子像素11-a1至11-d4 的值来获得亮度信息12-1。具体地，对于每个像素11-a至11-d，可以在每个像素11-a至11-d中包含的子像素11-a1至11-d4之中获得最大亮度。当累积亮度的最大值时，可以得到直方图或与直方图相似的或曲线图13(以下称为“直方图”)，如图4所示。在这种情况下，在直方图13中与最频繁获得的亮度相对应的值xm相对较高，而在直方图13中与很少获得的亮度相对应的值相对较低。
可以使用以这种方式获取的直方图13来定义亮度信息12-1。例如，亮度信息12-1可以包括基于直方图13的百分比信息。百分比信息表示当总数据为100时，特定值与基准值相距多远。即，百分比信息可以被定义为特定值相对于整体所定位的点。例如，可以将特定值N％ile的百分比信息 (可以称为Max RGB N％百分比信息)定义为直方图13X轴上的特定值x1，这允许直方图13的整个区域与从原点0开始的区域之间的比率具有与特定值N％ile相对应的比率N％。例如，可以将50％ile的百分比信息定义为直方图13的所有值之中与距离基准值(例如，0(零))50％的位置相对应的值，而99％ile的百分比信息可以被定义为直方图13中与距离基准值99％的位置相对应的值。
亮度信息12-1可以包括多个百分比信息。例如，多个百分比信息可以包括一个或多个百分比，其中将特定值N％ile定义为1％ile、5％ile、10％ ile、25％ile、50％ile、75％ile、90％ile、95％ile、98％ile和99％ile中的至少一个。换句话说，亮度信息12-1可以包括对应于1％ile、5％ile、10％ ile、25％ile、50％ile、75％ile、90％ile、95％ile、98％ile和99％ile中的至少一个的百分比信息，但不限于此。多个百分比信息中的特定值N％ile 可以被定义为大于或小于上述值。另外，可以与上述值部分不同地或全部不同地来定义多个百分比信息中的特定值N％ile。
可以针对图像数据11中的每个帧或每个剪辑来定义亮度信息12-1，或者可以针对每个场景来定义亮度信息12-1。换句话说，可以通过对应于单个图像数据11的多个部分中的每个来定义多个亮度信息12-1。
可替代地，可以针对整个图像定义亮度信息12-1。即，可以针对一个图像数据11的整体定义亮度信息12-1。针对图像数据11的每个部分定义的亮度信息12-1可以用于执行动态色调映射，并且针对整个图像定义的亮度信息12-1可以用于执行静态色调映射。
图5是示出由显示装置从图像产生器终端装置接收的传输格式的一部分的视图。
具体地，图5示出了供应商专用信息帧(VSIF)传输格式。通过使用 H.265(HEVC)编解码器，对压缩图像进行解码，从而释放其压缩以获取音频/视频信号。从补充增强信息(SEI)获取元数据，并且音频/视频信号经由HDMI从图像产生器终端装置9传输给显示装置100，并且传输元数据信息。在该处理中，在图像产生器终端装置9连接到HDMI状态下传输供应商专用信息帧(VSIF)传输格式以传输元数据。
亮度信息12-1可以包含在元数据12的SEI中。图像产生器终端装置9 可以从元数据12获取亮度信息12-1，并且图像产生器终端装置9可以将亮度信息12-1添加到VSIF传输格式12-2，然后将具有亮度信息12-1的VSIF 传输格式12-2传输给显示装置100，如图5中所示。
参考图5，可以在将亮度信息12-1包含在除了存储有VSIF类型码或长度的区域12a之外的其它区域12b至12k中之后，传输亮度信息12-1。
亮度信息12-1可以包括多个不同的百分比信息，诸如关于1％ile、5％ ile、10％ile、25％ile、50％ile、75％ile、90％ile、95％ile、98％ile和99％ ile中的每一个的信息。
同时，公开的亮度信息12-1不限于通过使用ST.2094-40标准形成为 HDMI的VSIF格式。可替代地，可以通过参考诸如UHD BD盘或BD盘之类的光盘标准，通过将亮度信息包含在分配给诸如播放列表之类的光盘标准格式的特定区域的信息中，来将亮度信息传输给显示装置100。
再次参考图2，第一图像处理器113可以转换图像数据11，以允许处理器110将色调映射曲线应用于图像数据11。具体地，第一图像处理器113 可以通过根据特定标准(例如，ST 2084标准)转换传递函数(例如，电光传递函数(EOTF))，来获取色调映射曲线可应用于的特定形式的数据。例如，传递函数可以是应用于图像数据11的伽玛(即，亮度校正值)，并且在这种情况下，第一图像处理器113可以从图像数据11释放伽玛并将图像数据11转换成可应用光电-光传递函数(OOTF)的形式(例如，线性图像数据)。通过第一图像处理器113的处理获取的图像数据可以传输给色调映射曲线应用器117。
色调映射曲线生成器115可以基于元数据12的亮度信息12-1生成色调映射曲线。
图6是色调映射曲线的实施例的视图，而图7是示出显示装置生成色调映射曲线的示例的图。在图6和图7中，x轴表示输入图像(原始图像) 的亮度，而y轴表示显示图像(输出图像)的亮度。
虽然图像数据11整体上或针对每个剪辑片段或场景具有特定亮度，但是当显示装置100能够以相对低于或高于图像数据11的特定亮度的亮度来显示图像时，显示装置100可以执行色调映射处理以校正输入图像与输出图像之间的亮度差异。例如，当图像数据11的亮度是1000尼特但是显示装置100的最大亮度是500尼特时，显示装置100可能不会以适当的亮度输出图像数据11，因此显示装置100可以通过使用特定转换执行色调映射处理来转换图像数据11的亮度。用于色调映射处理的转换(函数)是色调映射曲线。
色调映射曲线20可以被定义为输入亮度与输出亮度之间的关系，如图 6和图7中所示。换句话说，当将原始图像数据11的亮度给予N10时，通过由处理器110应用色调映射曲线20，可以将输出图像的亮度改变为与N10 相对应的N01。在这种情况下，色调映射曲线20的x轴上的最大值可以被定义为图像文件10的最大亮度(例如，1000尼特)，而色调映射曲线20 的y轴上的最大值可以被定义为显示装置100输出的图像的最大亮度(例如，500尼特)。
色调映射曲线20可以包括从原点(0)延伸到第一点P11并具有线性形状的线性区域A1，以及从第一点P11(拐点)延伸的非线性区域A2。例如，非线性区域A2可以具有n阶函数(N＞1)。具体地，非线性区域A2 可以被给出为二次方程式，诸如等式1。
【数学式1】
y＝4(1-x)3P1+6x2(1-x)2P2+4x(1-x)3P3+x4
可替代地，可以通过使用设计者设计的至少n阶函数来定义色调映射曲线20的非线性区域A2。
色调映射曲线生成器115可以基于亮度信息12-1生成色调映射曲线。
具体地，色调映射曲线生成器115可以通过使用亮度信息12-1中的至少两项百分比信息(诸如50％ile的百分比信息12f和99％ile的百分比信息12k)来获取第一点P11。具体地，色调映射曲线生成器115可以将50％ ile的百分比信息12f除以99％ile的百分比信息12k和预定最大值中的任何一个(例如，较大的值)，从而获取其间的第一比率。根据需要，色调映射曲线生成器115可以将50％ile的百分比信息12f向左侧或右侧偏移预定位，然后将偏移后的值除以99％ile的百分比信息12k和预定的最大值中的任何一个，从而获取第一比率。
接着，色调映射曲线生成器115可以通过将第一比率应用于预定函数 (例如，斜坡函数)来获取第一点P11的x轴坐标。
另外，色调映射曲线生成器115可以将输入图像的最大亮度除以输出图像的最大亮度，以获取其间的第二比率(其对应于线性部分的斜率)。色调映射曲线生成器115可以通过将第二比率应用于所获取的第一点P11的 x轴坐标来获取第一点P11的y轴坐标。
根据需要，色调映射曲线生成器115可以调整获取的第一点P11。例如，色调映射曲线生成器115可以部分地改变第一点P11的位置，以允许色调映射曲线20具有S形或给出特定的效果。在这种情况下，色调映射曲线生成器115可以通过相对地减小第一点P11的x轴坐标值和y轴坐标值中的至少一个来改变第一点P11的位置。
因此，色调映射曲线生成器115可以获取线性区域A1中的线性函数 L1(即，原点(0)与第一点P11之间的线性函数)。
随后，色调映射曲线生成器115可以获取关于非线性区域A2的函数 C0。例如，色调映射曲线生成器115可以通过计算N阶函数的系数(例如，等式1的P1、P2和P3)中的每一个来获取非线性区域A2中的函数C0至 C2。
在这种情况下，色调映射曲线生成器115可以基于在原点(0)与第一点P11之间经过的直线L1的斜率来获取等式1的第一系数P1。色调映射曲线生成器115可以选择与直线L1的斜率相同的第一系数P1，或者通过部分地调整直线L1的斜率来获取第一系数P1。
随后，色调映射曲线生成器115可以在非线性区域A2中选择至少一个点，诸如第二点P12和第三点P13，然后基于第一点系数P1和至少一个点 P12和P13来获取第二系数P2和第三系数P3。
色调映射曲线生成器115可以基于至少一个亮度信息12-1来获取至少一个点P12和P13的坐标。换句话说，可以基于特定值N％ile的百分比信息来获取至少一个点P12和P13。
具体地，色调映射曲线生成器115可以通过将某些百分比信息(例如， 50％ile的百分比信息12f)与其它百分比信息(例如，0％ile的百分比信息) 之间的差除以某些百分比信息(例如，95％ile的百分比信息12i)与预定最大值之间的任意一个(例如，较大的值)来获取第三比率。以相同的方式，色调映射曲线生成器115可以通过将某些百分比信息(例如，75％ile 的百分比信息12g)与其它百分比信息(例如，0％ile的百分比信息)之间的差除以某些百分比信息(例如，95％ile的百分比信息12i)与预定最大值之间的任意一个(例如，较大的值)来获取第四比率。在这种情况下，可以将该某些百分比信息与其它百分比信息之间的差向左侧或右侧偏移预定位，然后进行除法运算。其它某些百分比信息与其它百分比信息之间的差也可以相同的方式偏移。
随后，色调映射曲线生成器115可以通过将第三值应用于预定函数(例如，上述斜坡函数)来获取与第三比率相对应的第一结果值，并通过将第四值应用于该预定函数来获取与第四比率相对应的第二结果值。色调映射曲线生成器115可以通过使用平均方法或加权平均方法对两个结果值进行插值来获取第一目标值。在这种情况下，色调映射曲线生成器115可以将与第二点P12有关的值(target_50_v2、target_50_v1、target_50_t11和target_50_t12)应用于预定函数。另外，以相同的方式，色调映射曲线生成器115可以通过将第三比率和第四比率连同与第三点P13有关的值 (target_85_v2、target_85_v1、target_85_t11和target_85_t12)一起应用于预定函数，来获取与第三比率相对应的第三结果值和与第四比率相对应的第四结果值。色调映射曲线生成器115可以通过使用平均方法或加权平均方法对两个结果值进行插值来获取第二目标值。色调映射曲线生成器115可以通过计算经过第一点P11的水平线P11y与最大值之间的差跟经过第一点 P11的水平线P11y与非线性区域A2中的第一目标值之间的差的比率来获取第二点P12的y值y 50。另外，色调映射曲线生成器115可以通过计算经过第一点P11的水平线P11y与最大值之间的差跟经过第一点P11的水平线P11y与非线性区域A2中的第二目标值之间的差的比率来获取第三点 P13的y值y 85。因此，色调映射曲线生成器115可以基于与第二点P12 相对应的x轴坐标x50和y轴坐标y50以及与第三点P13相对应的x轴坐标x85和y轴坐标y85来获取色调映射曲线20的第二系数P2和第三系数 P3。因此，可以获取等式1的所有系数P1至P3，然后可以生成色调映射曲线20。
图8A是示出依据应用色调映射曲线的图像变化的示例的图，而图8B 是示出依据应用色调映射曲线的图像变化的示例的图。
色调映射曲线应用器117可以接收在色调映射曲线生成器115中生成的色调映射曲线20并从元数据提取器111或第一图像处理器113接收图像数据11，从而将色调映射曲线20应用于图像数据11。
当显示装置100执行静态色调映射时，色调映射曲线生成器115可以生成单个色调映射曲线20a，如图8A中所示，然后色调映射曲线应用器117 可以将相同的色调映射曲线20a应用于图像数据11中的所有剪辑或场景 11-1至11-3。因此，对应于剪辑或场景11-1至11-3的输出图像13-1至13-3 可以改变为具有相同的亮度或具有彼此相似的亮度。因此，可以将相对较暗的图像11-1转换为更暗的图像13-1，然后进行显示。相对较亮的图像11-3 可以被转换为具有适当亮度的图像13-3，然后进行显示。
当显示装置100执行动态色调映射时，色调映射曲线生成器115可以生成多个色调映射曲线20-1至20-3，如图8B中所示。可以针对每个剪辑或每个场景生成多个色调映射曲线20-1至20-3。因此，色调映射曲线应用器117可以将色调映射曲线20-1至20-3应用于图像数据11中的所有剪辑或每个场景。具体地，色调映射曲线应用器117可以将对应的色调映射曲线应用于对应的剪辑或场景，或将相同的色调映射曲线应用于一些剪辑或场景。因此，对应于所有剪辑或场景11-1至11-3的输出图像13-1至13-3 的亮度可以彼此不同地改变(一些剪辑或场景被改变为具有相同的亮度)。因此，可以将相对较暗的图像11-1转换为相对较亮且适当的图像14-1，然后进行显示，并且可以将相对较亮的图像11-3转换为相对较暗且适当的图像14-3，然后进行显示。
再次参考图2，第二图像处理器119可以将色调映射后的图像的光学参考信号改变为电参考信号。第二图像处理器119可以对色调映射后的图像执行最终伽玛处理。第二图像处理器119输出的信号可以传输给显示器 103。
显示器103可以将色调映射后的图像显示给外部。例如，显示器103 可以通过使用显示面板来实现。显示面板可以包括等离子体显示面板 (PDP)、发光二极管(LED)显示面板和/或液晶显示器(LCD)。发光二极管(LED)显示面板可以包括有机发光二极管(OLED)。有机发光二极管 (OLED)可以包括无源矩阵OLED(PMOLED)或有源矩阵OLED (AMOLED)。可替代地，依据实施例，190可以包括阴极射线管(CRT)。另外，除了上述示例之外，显示器103可以包括至少一个能够显示屏幕的设备。
存储器105可以临时地或非临时地存储用于处理器110的操作的各种信息。例如，存储器105可以存储与色调映射曲线20的生成有关的各种应用(被称为程序或APP)。可以在显示装置100的生产或分发期间在存储器 105中存储和/或更新应用，并且/或者可以在经由电子软件分发网络接收到应用之后将应用存储和/或更新。例如，存储器105可以包括主存储器和辅助存储器中的至少一个。
在下文中，将描述使用图像提供装置120来接收图像文件10的实施例。
图9是示出图像提供装置和显示装置的实施例的方框图。
参考图9，根据实施例，图像提供装置120可以包括：内容获取器121，其获取包括图像数据11和元数据12的图像文件10；处理器130，其从获取的图像文件中获取元数据12；通信器123，其将所获取的元数据12传输给外部的显示装置140；以及存储器125，其临时或非临时地存储用于图像提供装置120的操作的各种信息。
内容获取器121可以可通信地连接到图像产生器终端装置9、传输器8 和图像提供装置120中的至少一个。内容获取器121可以接收图像文件10 并将接收到的图像文件10传输给处理器130。
依据实施例，内容获取器121可以用读取器代替，该读取器被配置为可从安装的记录介质(例如，DVD或蓝光)读取数据。
处理器130可以从内容获取器121传输来的图像文件10中获取图像数据11和元数据12。具体地，处理器130可以包括：解码器131，其对压缩图像数据10进行解码；以及元数据提取器133，其从解码的图像数据10 获取元数据12。
解码器131可以使用预定的编解码器对图像数据10进行解码。
元数据提取器133可以从解码的图像数据10获取关于元数据12中包含的亮度的信息。此外，解码器131可以将关于获取的亮度的信息插入经由HDMI传输的VSIF格式中。
通信器123可以通过使用HDMI标准中指定的VSIF将图像数据11和具有亮度信息的元数据12传输给显示装置140。可替代地，通信器123可以被配置为基于诸如USB或IEEE1394的标准技术与显示装置140的通信器141进行通信。
显示装置140可以基于接收到的图像数据11和元数据12执行图像处理，然后向外部显示处理后的图像。
具体地，显示装置140可以包括通信器141、显示器143、存储器145 和处理器150。
显示装置140的通信器141可以从图像提供装置120接收图像数据11 和元数据12，然后将其传输给处理器150。
处理器150可以基于元数据12来生成色调映射曲线20，并且通过将所生成的色调映射曲线20应用于图像数据11来对图像数据11执行图像处理。根据实施例，处理器150可以包括第一图像处理器151、色调映射曲线生成器153、色调映射曲线应用器155和第二图像处理器157。可替代地，可以省略一些上述组件。第一图像处理器151、色调映射曲线生成器153、色调映射曲线应用器155和第二图像处理器157可以被实现为与第一图像处理器113、色调映射曲线生成器115、色调映射曲线应用器117和第二图像处理器119实际上相同或对其进行部分修改来实现。因此，将省略其描述。
显示器143可以输出或显示应用了色调映射曲线20的图像，并且存储器145可以存储处理器150的操作所需的各种应用和数据。显示器143和存储器145可以与显示装置100的显示器103和存储装置105实际上相同，因此将省略其描述。
在下文中，将参考图10至图16描述图像提供系统的另一实施例。在描述图像提供系统2的另一实施例时，为了避免重复描述，可以省略与根据上述实施例的图像提供系统1实际上相同部分的描述。然而，即使省略了图像提供系统2的一部分配置的描述，也应当理解，稍后将描述的图像提供系统2并不排除所省略的结构、操作或方法。
图10是根据另一实施例的图像提供系统的示意图，而图11是示出根据另一实施例的显示装置的方框图。
如图10中所示，根据另一实施例，为了将图像提供给显示装置200，图像提供系统2可以包括：显示装置200；图像产生器终端装置9，被配置为产生与要显示在显示装置200上的图像有关的图像文件10a；以及图像提供装置220，被配置为将图像文件10a提供给显示装置200。
根据另一实施例，图像文件10a可以从图像产生器终端装置9传输给图像提供装置220，或者图像文件10a可以以光盘的形式提供给图像提供装置220。图像提供装置220可以从图像文件10a获取元数据12，并且将元数据12传输给显示装置200。
参考图11，从图像提供装置220传输给显示装置200的图像文件10a 可以包括用于再现图像的图像数据11和添加到图像数据11的元数据12。除了亮度信息12-1之外，元数据12还可以包括基准色调映射曲线12-3。
图12是示出基准色调映射曲线的实施例的图，而图13是示出从图像提供装置向显示装置传输的传输格式的一部分的图。
如图11中所示，图像文件10a可以包括用于再现图像的图像数据11 和添加到图像数据11的元数据12。
由图像提供装置220传输到显示装置200的图像数据11和元数据12 除了包括亮度信息12-1之外，还可以包括基准色调映射曲线12-3。
以与实施例相同的方式，亮度信息12-1可以表示指示图像数据11的亮度的信息。例如，亮度信息12-1可以包括基于通过累积每个像素11-a 至11-d中包含的子像素11-a1至11-d4的最大亮度值而生成的直方图而定义的百分比信息。
基准色调映射曲线12-3表示关于图像数据11的色调映射曲线，该图像数据由图像产生器终端装置9产生或者由图像产生器创建和定义和/或定义。基准色调映射曲线12-3可以被包含到元数据12，然后被提供给显示装置200。具体地，基准色调映射曲线12-3可以包括基于基准显示装置的亮度生成的色调映射曲线。基准显示装置可以包括设置在图像产生器终端装置9中的显示装置(例如，安装到终端装置的显示器或通过电缆连接的监视器设备)，或者与图像产生器终端装置9分开设置的显示装置(未示出)。
具体地，当图像产生器终端装置9的用户(例如，内容创建者)通过使用图像产生器终端装置9来产生图像时，图像产生器终端装置9可以生成基准色调映射曲线12-3，该基准色调映射曲线12-3是通过使用基准显示装置可应用于图像的色调映射曲线，作为与基准色调映射曲线相对应的最大亮度，其中图像产生器终端装置9可以通过用户的操作来生成基准色调映射曲线12-3，或者图像产生器终端装置9可以通过预定设置自动生成基准色调映射曲线12-3。可以针对图像数据11中的每个帧或每个剪辑或每个场景定义基准色调映射曲线12-3。换句话说，可以在单个图像文件10a中包含多个基准色调映射曲线12-3。可以在动态色调映射处理的操作中使用多个基准色调映射曲线12-3。另外，可以为整个图像定义基准色调映射曲线12-3。换句话说，一个基准色调映射曲线12-3可以包含在一个图像文件10a中。在静态色调映射处理中可以使用一个基准色调映射曲线12-3。
依据实施例，图像产生器终端装置9可以基于所产生的图像的最大亮度(例如，1000尼特)和/或基准显示装置的最大亮度(例如，500尼特) 来生成基准色调映射曲线12-3。
在这种情况下，传输给显示装置200的元数据12可以包括最大亮度 12-3。
图像的最大亮度可以等于或不同于基准显示装置的最大亮度。在后一种情况下，图像的最大亮度可以大于基准显示装置的最大亮度，或者图像的最大亮度可以小于基准显示装置的最大亮度。
参考图13，图像提供装置220可以根据从图像产生器终端装置9传输的图像数据和元数据，或者通过对光盘进行解码而获取的图像数据和元数据11，来获取亮度信息12-1(distribution_maxrgb_percentiles)、基准色调映射曲线(拐点12-4a和Bezier_curve_anchors 12-4b)以及基准显示装置 12-5的亮度(targeted_system_display_maximum_luminance)。
每条信息可以包含在由图像产生器终端装置9产生的图像文件10a的 SEI部分中。
每条信息可以包含在通过对光盘中编码的内容进行解码而获取的SEI 部分中。
每条信息可以包含在通过对光盘中编码的内容进行解码而获取的播放列表部分中。
图像提供装置220可以获取包含在SEI部分中的每条信息，将获取的信息插入到图13的VSIF结构中，并且通过HDMI将信息传输给显示装置 200。
亮度信息12-1，尤其是不同的多条百分比信息(例如，有关1％ile、5％ ile、10％ile、25％ile、50％ile、75％ile、90％ile、95％ile.98％ile和99％ ile中每一个的信息)可以记录在第一部分12l中。
可以将关于基准色调映射曲线12-3的信息12-4a和12-4b分配给与第一部分12l不同的第二部分12m和第三部分12n，然后经由HDMI将其传输给显示装置。具体地，可以将关于放置在基准色调映射曲线12-3的线性区域A1的端部上的与拐点相对应的点P0的信息分配给第二部分12m，然后经由HDMI传输给显示装置。可以将关于与基准色调映射曲线12-3的非线性区域A2相对应的函数的信息(例如，等式1)分配给第三部分12n，然后经由HDMI传输给显示装置。
在这种情况下，关于与非线性区域A2相对应的函数的信息可以包括与非线性区域A2相对应的函数的系数(例如，P1至P9)。可以经由与对应于非线性区域A2的函数的阶数相对应的HDMI，将该函数的系数传输给显示装置。
例如，对于二次函数，由于传输关于三个系数P1至P3的信息，并且由于色调映射曲线从原点到拐点P0是线性的，并且从拐点P0到其它部分的函数的系数P1到P9是给定的，所以能够仅基于存储在第二部分12m和第三部分12n中的数据来识别和获取基准色调映射曲线12-3。
将再次参考图11详细描述根据另一实施例的显示装置200。将省略对与图2所示的部分相同的部分进行描述。
如图11中所示，显示装置200可以包括图像接收器201、对接收到的图像文件10a执行图像处理的处理器210、显示图像的显示器203以及存储处理器210的操作所需的各种信息的存储器205。
图像接收器201可以接收由图像提供装置220传输的图像文件10a，并将包括具有亮度信息12-1和基准色调映射曲线12-3的元数据的接收到的图像文件10a传输给处理器210。根据需要，接收器201可以进一步接收音频数据。
处理器210可以基于从图像接收器201传输来的图像文件10a获得的元数据12，对图像数据11执行预定的图像处理。
处理器210可以包括：元数据提取器211，其从图像文件10a获取元数据12；第一图像处理器213，其对图像数据11执行特定的图像处理；色调映射曲线生成器215，其基于元数据12生成关于图像数据11的色调映射曲线30：30-1至30-4(参考图14至图16)；色调映射曲线应用器217，其将色调映射曲线20应用于图像数据11；以及第二图像处理器219，其根据需要执行附加图像处理。如上所述，应当理解，上述组件211至219不是彼此物理分离的，因此依据实施例，上述组件211至219中的至少一个可以物理或逻辑上彼此分离。
元数据提取器211可以从图像接收器201接收图像文件10a，从传输的图像文件10a获取元数据12，并且将获取的元数据12传输给色调映射曲线生成器215。例如，第一图像处理器213可以转换图像数据11以允许将色调映射曲线应用于图像数据11。色调映射曲线应用器217可以通过使用在色调映射曲线生成器215中生成的色调映射曲线将色调映射曲线30：30-1 至30-4应用于图像数据11。第二图像处理器219可以将色调映射曲线应用器217在其上执行色调映射的图像的光学参考信号改变成电参考信号。
元数据提取器211、第一图像处理器213、色调映射曲线应用器217和第二图像处理器219的功能或操作可以与元数据提取器111、第一图像处理器113、色调映射曲线应用器117和第二图像处理器119实际上相同。因此，将省略其描述。
图14是基于关于图像的亮度的信息和基准色调映射曲线获取色调映射曲线的第一视图，图15是基于关于图像的亮度的信息和基准色调映射曲线获取色调映射曲线的第二视图，而图16是基于关于图像的亮度的信息和基准色调映射曲线获取色调映射曲线的第三视图。在图14至图16中，假定图像的最大亮度为1000尼特，并且基准显示装置的最大亮度为500尼特，但这仅是示例。
色调映射曲线生成器215可以通过使用元数据12来生成色调映射曲线 30：30-1至30-4。
具体地，色调映射曲线生成器215可以将基准显示装置12-3a的最大亮度与显示装置200的最大亮度进行比较(它表示显示器203的最大亮度，该最大亮度是存储器205中的预存储值)，并基于比较结果选择或生成色调映射曲线30：30-1至30-4。
如图14中所示，当基准显示装置12-3a的最大亮度与显示装置200的最大亮度相同或相似时(例如，两个显示装置的亮度均为500尼特)，色调映射曲线生成器215可以选择传输的基准色调映射曲线12-3作为要应用于图像数据11的色调映射曲线30。换句话说，选择的色调映射曲线30可以与基准色调映射曲线12-3相同。选择的色调映射曲线30可以被传输给色调映射曲线应用器217。
如图15中所示，当基准显示装置12-3a的最大亮度不同于显示装置200 的最大亮度并且基准显示装置12-3a的最大亮度大于显示装置200的最大亮度时，色调映射曲线生成器215可以基于基准色调映射曲线12-3生成新的色调映射曲线30-1和30-2。
例如，色调映射曲线生成器215可以将基准色调映射曲线12-3的拐点 P22移动到相对地更接近原点0，以选择新的色调映射曲线30-1和30-2的拐点P23和P24，并且计算从所选择的拐点P23和P24开始的非线性区域 A4和A5中的函数，从而基于拐点P23和P24和非线性区域A4和A5中的函数来新获得色调映射函数30-1和30-2。
根据实施例，随着基准显示装置12-3a的最大亮度与显示装置200的最大亮度之间的差越大(也就是说，显示装置200的最大亮度相对小于基准显示装置的最大亮度)，色调映射曲线生成器215可以将拐点P23和P24 移动到比基准色调映射曲线12-3的拐点P22相对更接近原点0。例如，当显示装置200的最大亮度足够低(例如，100尼特)时，色调映射曲线生成器215可以选择原点0或邻近原点0的点作为拐点P24，并且当显示装置200的最大亮度相对不很低(例如，300尼特)时，色调映射曲线生成器215可以选择相对远离原点0的点作为拐点P24。
依据实施例，色调映射曲线生成器215可以根据显示装置200的最大亮度成比例地选择拐点P23和P24的位置。此外，色调映射曲线生成器215 可以在显示装置200的最大亮度相对较低的状态下，基于基准色调映射曲线12-3的拐点P22选择拐点23的位置，并且在显示装置200的最大亮度足够低的状态下基于拐点P24。例如，在显示装置200的最大亮度足够低的状态下，色调映射曲线生成器215可以选择基准色调映射曲线12-3的拐点P22和拐点P24，然后在显示装置200的最大亮度相对较低的状态下，通过将预定的插值方法应用于选择的拐点P22和P24来选择拐点P23的位置。
接下来，色调映射曲线生成器215可以计算关于非线性区域A4和A5 的函数。依据实施例，色调映射曲线生成器215可以通过使用基准色调映射曲线12-3的系数P1至P9来计算关于非线性区域A4和A5的函数。可替代地，色调映射曲线生成器215可以基于在图7中传输的亮度信息12来计算关于非线性区域A4和A5的函数。
因此，色调映射曲线生成器215可以获取与显示装置200的最大亮度相对应的色调映射曲线30-1和30-2。
如图16中所示，当基准显示装置12-3a的最大亮度不同于显示装置200 的最大亮度并且要显示图像的显示装置200的最大亮度大于基准显示装置 12-3a的最大亮度时，色调映射曲线生成器215可以生成新的色调映射曲线 30-1和30-2。
例如，色调映射曲线生成器215可以通过移动基准色调映射曲线12-3 的拐点P22使其相对远离原点0来校正基准色调映射曲线12-3的拐点P22，以选择新的色调映射曲线30-3和30-4的拐点P33和P34，并计算非线性区域A7和A8中的函数，从而获得色调映射函数30-3和30-4。
根据实施例，以与上述相同的方式，色调映射曲线生成器215可以将基准显示装置12-3a的最大亮度与显示装置200的最大亮度进行比较，并且当显示装置200的最大亮度大于基准显示装置12-3a的最大亮度时，色调映射曲线生成器215可以基于显示装置200的最大亮度来获取色调映射函数30-3和30-4。
例如，当显示装置200的最大亮度更大(即，显示装置200的最大亮度相对大于基准显示装置的最大亮度)时，色调映射曲线生成器215可以选择比基准色调映射曲线12-3的拐点P22更远离原点0的点来作为拐点 P33和P34。在这种情况下，当显示装置200的最大亮度相对更大时，色调映射曲线生成器215可以选择比基准色调映射曲线12-3的拐点P22更远离原点0的点作为拐点P33和P34。例如，当显示装置200的最大亮度足够高(例如，1000尼特)时，色调映射曲线生成器215可以选择离原点0相对较远的点(例如，色调映射曲线30-4的中心点)作为拐点P34。在这种情况下，可以以与非线性区域Ag的函数相同的线性函数来实现非线性区域A9的函数。另外，当显示装置200的最大亮度相对不很大时(例如，700 尼特)，色调映射曲线生成器215可以选择离原点0相对不远的点作为拐点 P33。
依据实施例，色调映射曲线生成器215可以根据显示装置200的最大亮度成比例地选择拐点P33和P34的位置。色调映射曲线生成器215可以在显示装置200的最大亮度相对不很低的状态下基于基准色调映射曲线 12-3的拐点P22选择P33的位置，并且在显示装置200的最大亮度足够高的状态下基于拐点P34。
当选择拐点P34和P35时，色调映射曲线生成器215可以计算关于非线性区域A7和A8的函数。色调映射曲线生成器215可以通过使用色调映射曲线12-3的系数P1至P9来计算关于非线性区域A4和A5的函数。可替代地，色调映射曲线生成器215可以基于在图7中传输的亮度信息12来计算关于非线性区域A4和A5的函数。
因此，当显示装置200的最大亮度相对较高时，色调映射曲线生成器 215可以生成并获取适合于显示装置200的色调映射曲线30-3和30-4。
可以将由色调映射曲线生成器215生成的色调映射曲线30：30-1至 30-4传输给色调映射曲线应用器217，并且色调映射曲线应用器217可以将色调映射曲线30：30-1至30-4应用于图像文件10a。
在此之前，已经参考图14至图16描述了当图像的最大亮度为1000尼特并且基准显示装置的最大亮度为500尼特时色调映射曲线生成器215的操作。然而，应当理解，色调映射曲线生成器215的上述操作或与之相关的特定值仅是示例，因此这些操作和值可以根据条件或设计者的选择而变化。
显示器203和存储器205可以与根据实施例的显示装置100的显示器 103和存储器105实际上相同或进行部分地修改来实现。因此，将省略其描述。
在下文中，将以其中图像提供装置220用于接收图像文件10a的示例来描述图像提供系统的另一实施例。在描述图像提供装置220的另一实施例时，为了避免重复描述，可以省略与上述实施例实际上相同的部分的描述。然而，即使省略其一部分配置的描述，也应当理解，稍后将描述的图像提供系统2并不排除所省略的结构、操作或方法。
图17是示出根据另一实施例的图像提供装置的方框图。
参考图17，根据另一实施例，图像提供装置220可以包括：内容获取器221，其获取包括图像数据11和元数据12的图像文件10a；处理器230，其从获取的图像文件获取元数据12；通信器223，其将所获取的元数据12 传输给外部的显示装置240；以及存储器225，其临时或非临时存储用于图像提供装置220的各种信息。
内容获取器221可以从图像产生器终端装置9、传输器8和图像提供装置220中的至少一个接收图像文件10a，并将接收到的图像文件10a传输给处理器230。依据实施例，图像提供装置220可以包括配置成从记录介质读取数据的读取器，而不是内容获取器121。
压缩类型的图像文件10a可以从图像产生器终端装置9传输给图像提供装置220。
处理器230可以从内容获取器221传输来的图像文件10a中获取图像数据11和元数据12。
具体地，图像提供装置220可以包括：解码器231，其通过使用预定编解码器对压缩图像文件10a进行解码；以及元数据提取器233，其从解码数据中获取元数据12。通过元数据提取器233，图像提供装置220可以从图像文件10a获取亮度信息12-1、基准色调映射曲线12-3和最大亮度12-3a。
通信器223可以可通信地连接到显示装置240的通信器241，并且如图13中所示，通过HDMI将图像数据11和获取的元数据12传输给显示装置240。
因此，图像提供装置220可以将亮度信息12-1、基准色调映射曲线12-3 和最大亮度12-3a传输给显示装置240。
显示装置240可以在显示器243上显示与图像数据11相对应的图像。然而，在输出图像之前，显示装置240可以通过使用由图像提供装置220 获取并传输的亮度信息12-1、基准色调映射曲线12-3和最大亮度12-3a来执行图像处理。
具体地，显示装置240的处理器250可以包括：第一图像处理器251，其对图像数据11进行转换以允许将色调映射曲线应用于图像数据11；色调映射曲线生成器253，其通过使用亮度信息12-1、基准色调映射曲线12-3 和最大亮度12-3a生成特定色调映射曲线30：30-1至30-4(参考图14至 16)；色调映射曲线应用器255，其将色调映射曲线30：30-1至30-4应用于图像数据11；以及第二图像处理器257，其将执行了色调映射的图像的光学参考信号改变为电参考信号。可以省略上述组件251至257中的至少一个。第一图像处理器251、色调映射曲线生成器253、色调映射曲线应用器255和第二图像处理器257可以被实现为与第一图像处理器213、色调映射曲线生成器215、色调映射曲线应用器217和第二图像处理器219实际上相同或进行部分修改来实现。因此，将省略其描述。
在下文中，将参考图18和图19描述根据实施例的用于控制显示装置的方法。
图18是示出根据实施例的用于控制显示装置的方法的流程图。
参考图18，可以由图像产生器终端装置9或图像产生器生成图像数据和亮度信息，然后可以将生成的图像数据和亮度信息以图像文件的形式传输给显示装置。
例如，显示装置可以通过服务器设备或中继器直接从图像产生器终端装置9或图像产生器接收图像数据和元数据。可替代地，显示装置可以通过信号传输接口接收从光盘或单独的图像文件获取的图像数据和元数据。
可以通过使用直方图来获取亮度信息，该直方图是通过累积图像的每个像素的子像素值的最大值(例如，R值、G值和B值中的最大值)而获得的。例如，亮度信息可以包括基于直方图定义的百分比信息。
显示装置可以接收图像文件(302)并且从接收到的图像文件中获取图像数据和元数据(304)。
当图像提供装置接收到图像文件时，图像提供装置可以从图像文件获取图像数据和元数据，并且可以通过预定的通信标准(例如，HDMI或USB) 将图像数据和元数据传输给显示装置。
显示装置可以基于元数据中包含的亮度信息来生成色调映射曲线(306)。例如，显示装置可以基于包含在亮度信息中的至少两项百分比信息 (例如，50％ile百分比信息和99％ile百分比信息)来选择任意一个点(拐点)，并基于至少两项百分比信息计算非线性区域中的函数的系数，从而生成色调映射曲线。显示装置可以基于安装在显示装置上的显示器(例如，显示面板)的最大亮度来生成色调映射曲线。
显示装置可以生成要应用于整个图像的色调映射曲线，或者可以生成要分别应用于图像的每个剪辑或场景的多个色调映射曲线。
显示装置可以将所生成的色调映射曲线应用于图像数据(308)，并且将应用了色调映射曲线的图像数据输出至外部(310)。
因此，显示装置可以适当地获取和使用针对图像的色调映射曲线，而无需接收色调映射曲线。
色调映射曲线的上述生成和/或应用也可以由连接到显示装置的图像提供装置来执行。
图19是示出根据另一实施例的用于控制显示装置的方法的流程图。将省略与图18所示的部分相同的部分的描述。
参考图19，图像产生器终端装置9或图像产生器可以生成图像文件，并且通过服务器设备或中继器或者光盘介质或文件形式的内容，将图像文件传输给图像提供装置和/或显示装置(320)。
图像文件可以包括图像数据和元数据，并且元数据还可以包括亮度信息、基准显示装置的最大亮度和基准色调映射曲线。
显示装置可以接收由图像提供装置获取的图像文件或图像数据和元数据(322)，并且从元数据获取亮度信息和基准色调映射曲线(324)。
根据实施例，当显示装置从图像产生器终端装置或图像产生器接收元数据时，显示装置可以直接获取亮度信息和基准色调映射曲线。可替代地，当显示装置从图像提供装置接收元数据时，可以由图像提供装置获取亮度信息和基准色调映射曲线。
元数据可以包括亮度信息，关于基准显示装置的最大亮度的信息以及基准色调映射曲线。
显示装置可以基于亮度信息，关于基准显示装置的最大亮度的信息和基准色调映射曲线中的至少一个来获取或生成色调映射曲线(326)。
例如，显示装置可以将与基准色调映射曲线相对应的最大亮度(例如，基准显示装置的最大亮度)与显示装置的显示器的最大亮度进行比较。当基于比较结果，与基准色调映射曲线相对应的最大亮度与显示装置的显示器的最大亮度相同时，显示装置可以将接收到的基准色调映射曲线选择作为要应用于图像数据的色调映射曲线。
当与基准色调映射曲线相对应的最大亮度与显示器的最大亮度不同时，显示装置可以通过使用亮度信息和基准色调映射曲线中的至少一个来生成并获取色调映射曲线。
例如，当显示器的最大亮度大于基准显示装置的最大亮度时，显示装置可以将基准色调映射曲线的拐点放置成相对远离原点。换句话说，显示装置可以通过增加基准色调映射曲线的拐点与原点之间的距离来选择新色调映射曲线的拐点。接下来，显示装置可以使用基准色调映射曲线的系数和/或亮度信息来计算系数，然后基于所计算的系数来计算非线性区域的函数，从而通过使用选择的拐点和计算出的非线性区域的函数来生成色调映射曲线。
另一方面，当显示器的最大亮度小于与基准色调映射曲线相对应的最大亮度时，显示装置将基准色调映射曲线的拐点放置成相对靠近原点。换句话说，显示装置可以通过减小基准色调映射曲线的拐点与原点之间的距离来选择新色调映射曲线的拐点。接下来，显示装置可以使用基准色调映射曲线的系数和/或亮度信息来计算系数，然后基于所计算的系数来计算非线性区域的函数，从而通过使用选择的拐点和计算出的非线性区域的函数来生成色调映射曲线。
因此，可以适当地选择或生成要应用于图像数据的色调映射曲线。
显示装置可以生成要应用于整个图像的色调映射曲线，或者可以生成要分别应用于图像的每个剪辑或场景的多个色调映射曲线。
显示装置可以将所生成的色调映射曲线应用于图像数据(328)。
可以经由显示器将应用了色调映射曲线的图像数据可视地输出到外部 (330)。
从以上描述显而易见，根据所提出的显示装置、用于控制该显示装置的方法和图像提供装置，可以直接生成要应用于要在显示装置和/或图像提供装置上显示的图像的色调映射函数，而无需从外部接收函数。
可以利用显示装置和/或图像提供装置所提供的图像的亮度值来生成适合于待显示图像的色调映射曲线，和/或可以接收所接收图像的亮度值和基准色调映射曲线，然后基于所接收图像的亮度值和基准色调映射曲线生成适合于待显示图像的色调映射曲线。
由于不需要将色调映射曲线添加到图像的元数据然后将元数据传输给显示装置和/或图像提供装置，因此尽管使用可传输元数据的大小相对较小的通信标准，显示装置和/或图像提供装置仍可以获取适合于要显示的图像的色调映射曲线。
由于不需要将与每个图像或图像的每个部分(例如，场景)相对应的色调映射曲线传输给显示装置和/或图像提供装置以实现动态高动态范围，因此可以获得经济效果。
可以以由各种计算机实现方式执行的程序的形式来实现根据上述实施例的用于控制显示装置的方法。该程序可以包括程序指令、数据文件和数据结构本身或其组合。可以通过使用由计算机通过使用解释器执行的高级代码，以及通过使用由编译器生成的机器代码来设计或制造程序。另外，程序可以被特别地设计为实现上述用于控制显示装置的方法的控制方法，或者可以通过使用计算机软件领域的普通技术人员公知且可用的各种函数或定义来实现。
用于实现用于控制显示装置的方法的程序可以被记录在计算机可读的记录介质上。计算机可读的记录介质可以包括各种类型的硬件设备，这些硬件设备能够存储响应于来自计算机的调用而执行的特定程序，例如，磁盘存储介质(诸如硬盘或软盘)、光学介质(诸如磁带、光盘(CD)或DVD)、磁光介质(诸如软盘)以及半导体存储设备(诸如ROM、RAM或闪存)。
在上文中，描述了显示装置、用于控制该显示装置的方法和图像提供装置的各种实施例，但不限于此。本领域技术人员通过基于上述实施例进行校正和修改而可实现的各种实施例可以对应于上述显示装置、用于控制该显示装置的方法以及图像提供装置。例如，当以与上述方法不同的顺序执行上述技术时，和/或以与上述方法不同的方式耦合或组合或由其它组件或等效物替代或代替上述诸如系统、结构、设备和电路之类的组件时，可以实现与上述显示装置、用于控制显示装置的方法以及图像提供装置相同或相似的结果，并且这些可以与上述显示装置，用于控制显示装置的方法和图像提供装置相对应。
虽然已经示出和描述了本公开的一些实施例，但是本领域技术人员将理解，可以在不脱离本公开的原理和精神的情况下对这些实施例进行改变，本公开的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种显示装置，包括：
处理器，被配置为使用所述显示装置接收的图像的亮度信息和所述显示装置接收的基准色调映射曲线来生成色调映射曲线，并将所述色调映射曲线应用于所述显示装置接收的图像的图像数据以提供经色调映射的图像数据；以及
显示器，被配置为基于所述经色调映射的图像数据显示所述图像；
其中，所述色调映射曲线包括：线性区域，从所述色调映射曲线的原点延伸到所述色调映射曲线的拐点，所述线性区域的斜率被设置为所述图像的最大亮度与所述显示器的最大亮度之间的比率，并且在整个线性区域上保持在所述比率；以及非线性区域，从所述拐点延伸到所述色调映射曲线的对应于所述显示器的最大亮度的点；
与所述显示器的最大亮度小于对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度的情况相比，所述处理器被配置为当所述显示器的最大亮度大于对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度时，通过增加所述原点与所述拐点之间的距离来生成所述色调映射曲线，并且
与所述显示器的最大亮度大于对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度的情况相比，所述处理器被配置为当所述显示器的最大亮度小于对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度时，通过减小所述原点与所述拐点之间的距离来生成所述色调映射曲线。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中
所述处理器被配置为基于所述显示器的最大亮度来生成所述色调映射曲线。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其中
所述亮度信息包括所述图像的亮度分布的百分比信息，并且所述处理器被配置为使用所述百分比信息来生成所述色调映射曲线。
4.根据权利要求3所述的显示装置，其中
所述图像的所述亮度分布包括直方图，所述直方图是通过累积所述图像的每个像素的R值、G值和B值中的最大值而获得的。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中
所述处理器被配置为当所述显示器的最大亮度与对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度相同时，选择所述基准色调映射曲线作为所述色调映射曲线，并且
所述处理器被配置为当所述显示器的最大亮度与对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度不同时，使用所述亮度信息和所述基准色调映射曲线中的至少一个来生成所述色调映射曲线。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中
所述显示装置被配置为使用高清多媒体接口标准来接收所述图像数据和所述亮度信息。
7.一种由显示装置执行的方法，包括：
通过显示装置，
接收图像的图像数据、所述图像的亮度信息和基准色调映射曲线；
使用所述亮度信息和所述基准色调映射曲线来生成色调映射曲线；
将所述色调映射曲线应用于所述图像数据，以提供经色调映射的图像数据；并且
基于所述经色调映射的图像数据在显示器上显示所述图像；
其中，所述色调映射曲线包括：线性区域，从所述色调映射曲线的原点延伸到所述色调映射曲线的拐点，所述线性区域的斜率被设置为所述图像的最大亮度与所述显示器的最大亮度之间的比率，并且在整个线性区域上保持在所述比率；以及非线性区域，从所述拐点延伸到所述色调映射曲线的对应于所述显示器的最大亮度的点；
生成所述色调映射曲线包括：
与所述显示器的最大亮度小于对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度的情况相比，当所述显示器的最大亮度大于对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度时，通过增加所述原点与所述拐点之间的距离来生成所述色调映射曲线，并且
与所述显示器的最大亮度大于对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度的情况相比，当所述显示器的最大亮度小于对应于所述基准色调映射曲线的最大亮度时，通过减小所述原点与所述拐点之间的距离来生成所述色调映射曲线。
8.根据权利要求7所述的方法，其中
生成所述色调映射曲线包括：基于所述显示器的最大亮度来生成所述色调映射曲线。
9.根据权利要求7所述的方法，其中
所述亮度信息包括所述图像的亮度分布的百分比信息，并且
生成所述色调映射曲线包括：使用所述百分比信息来生成所述色调映射曲线。
10.根据权利要求9所述的方法，其中
通过累积所述图像的每个像素的R值、G值和B值中的最大值来获取所述图像的亮度分布。
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