CN112400324A

CN112400324A - 用于处理视频信号的方法和装置

Info

Publication number: CN112400324A
Application number: CN201980046377.1A
Authority: CN
Inventors: P.安德里冯; P.洛佩兹; M-J.科莱蒂斯; D.图泽
Original assignee: InterDigital VC Holdings Inc
Current assignee: InterDigital VC Holdings Inc
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2019-07-11
Publication date: 2021-02-23
Also published as: IL280223B2; WO2020018331A1; WO2020016331A1; US20220368954A1; US11902595B2; KR20210028654A; IL280223B1; JP7483634B2; US20210266608A1; IL280223A; US11388447B2; EP3824633A1; JP2021530884A

Abstract

接收中等动态范围视频信号和相关联的元数据，其中元数据包括表示信号的峰值亮度值的数据。如果中等动态范围视频信号的峰值亮度值小于呈现显示器的峰值亮度值，则在第一模式下处理中等动态范围视频信号以基于接收到的标准动态范围视频信号和相关联的元数据来重构高动态范围视频信号，并且如果中等动态范围视频信号的峰值亮度值大于呈现显示器的峰值亮度值，则在第二模式下处理中等动态范围视频信号以优化接收到的高动态范围视频信号以用于呈现设备。

Description

用于处理视频信号的方法和装置

技术领域

本原理涉及对中等峰值亮度的HDR视频信号的分发。

背景技术

本部分旨在向读者介绍本领域的各个方面，这些方面可能与以下描述和/或要求保护的本原理的各个方面有关。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以促进对本原理的各个方面的更好的理解。因此，应该理解，应从这个角度来理解这些陈述，而不是作为对现有技术的承认。

在下文中，图像数据是指特定图像/视频格式中的样点(像素值)的一个或若干阵列，其指定与图像(或视频)的像素值相关的所有信息以及可以由显示器和/或任何其他装置使用以例如对图像(或视频)进行可视化和/或解码的所有信息。图像包括通常表示图像的光照度(luminance)(或亮度(luma))的以样点的第一阵列的形状的第一分量，以及通常表示图像的色彩度(chrominance)(或色度(chroma))的以样点的其他阵列的形状的第二分量和第三分量。或者，等效地，相同的信息也可以由颜色样点的阵列的集合来表示，诸如传统的三色RGB表示。

像素值由C个值的向量表示，其中C是分量的数量。向量的每个值用定义像素值的动态范围的多个比特表示。

标准动态范围图像(SDR图像)是其亮度值用有限数量的比特(一般为8)表示的图像。该有限的表示不允许小信号变化的正确呈现，特别是在黑暗和明亮的亮度范围中。在高动态范围图像(HDR图像)中，信号表示被扩展以在其整个范围内维持信号的高准确度。在HDR图像中，像素值通常以浮点格式(一般每个分量至少10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)或具有长表示的整数，一般至少16比特。

高效视频编编码(HEVC)标准(ITU的ITU-T H.265电信标准化部(02/2018)，系列H：视听和多媒体系统、视听服务的基础架构-移动视频的编码、高效视频编码、推荐ITU-TH.265)的出现使得能够部署具有增强观看体验的新视频服务，诸如超高清(Ultra HD)服务。除了增加的空间分辨率之外，超高清格式可以带来分别比当前部署的高清晰度格式的标准色域(SCG)和标准动态范围(SDR)更宽的色域(WCG)和更高的动态范围(HDR)。已经提出了用于HDR/WCG视频的表示和编码的不同解决方案，诸如基于感知传递函数的感知量化器(PQ)(SMPTE ST 2084，“主控参考显示器的高动态范围电光传递函数(High Dynamic RangeElectro-Optical Transfer Function of Mastering Reference Displays)”，电影和电视工程师协会，2014，或Diaz，R.、Blinstein，S.和Qu，S.“HEVC视频压缩与高动态范围视频管道的集成(Integrating HEVC Video Compression with a High Dynamic Range VideoPipeline)”，SMPTE运动成像杂志，第125卷，第1期，2016年2月，第14-21页)。一般来说，SMPTE ST 2084允许仅用10或12比特来表示高达10000cd/m2峰值亮度的HDR视频信号。

SDR与解码和呈现装置的向后兼容性是一些视频分发系统(诸如广播或多播系统)中的重要特征。基于单层编码/解码处理的解决方案可以是向后兼容的，例如SDR兼容的，并且可以利用现有的传统分发网络和服务。

这样的基于单层的分发解决方案使得能够在启用HDR的消费者电子(CE)设备上实现高质量HDR呈现，同时还在启用SDR的CE设备上提供高质量SDR呈现。这样的解决方案基于编码的信号(例如SDR信号)和相关联的元数据(每个视频帧或场景几个字节)，相关联的元数据可以用于从解码的信号重构另一信号(例如SDR或HDR信号)。

基于单层的分发解决方案的示例可以在ETSI技术规范TS 103 433-1 V1.2.1(2017年8月)中找到。这种基于单层的分发解决方案在下文中表示为SL-HDR1。

另外，可能已经部署了HDR分发系统(不仅是工作流而且还有解码和呈现装置)。实际上，存在包括HDR内容的许多全球视频服务提供商。然而，分发的HDR材料可以以与消费者终端设备特性不匹配的格式或以与消费者终端设备特性不匹配的特性来表示。通常，消费者终端设备使解码的材料适应其自身的特性。然而，由于消费者终端设备特性与在制作环境中用于对原始内容进行分级的主控显示器相比之间的差异，在HDR TV中采用的技术的多元性在再现方面导致重要的差异。对于内容制作者，艺术意图保真度及其对消费者的再现是至关重要的。因此，在分级处理期间的制作阶段、或者在发行之前在质量检查操作员的控制下生成的“显示适配”元数据使得能够在解码的信号要被适配到终端设备特性时将艺术意图传递给消费者。

与显示适配组合的基于单层的分发解决方案的示例可以在ETSI技术规范TS 103433-2 V1.1.1(2018年1月)中找到。这样的基于单层的分发解决方案在下文中表示为SL-HDR2。

这样的基于单层的分发解决方案SL-HDR1或SL-HDR2生成元数据作为用于重构信号的参数。元数据可以是静态的或动态的。

静态元数据表示对于视频(图像集合)和/或节目来说，表示视频内容或其格式的参数保持相同。

静态元数据对于整个视频内容(场景、电影、剪辑...)是有效的，并且可以取决于图像内容本身或图像内容的表示格式。它们可以分别定义例如图像格式或颜色空间或色域。例如，SMPTE ST 2086：2014“(支持高亮度和宽色域图像的主控显示器色彩容量元数据)Mastering Display Color Volume Metadata Supporting High Luminance and WideColor Gamut Images”定义了这样一类静态元数据，其描述用于在制作环境中对材料进行分级的主控显示器。主控显示器色彩容量(MDCV)SEI(补充增强信息)消息用于H.264/AVC(“通用视听服务的高级视频编码(Advanced video coding for generic audiovisualServices)”，系列H：视听和多媒体系统，推荐ITU-T H.264，ITU的电信标准化部，2017年4月)和HEVC视频编解码器两者的ST 2086的分发。

动态元数据是依赖于内容的信息，使得元数据可以随着图像/视频内容而改变，例如，对于每个图像或对于每个图像组。作为示例，SMPTE ST 2094：2016标准系列“用于色彩容量变换的动态元数据(Dynamic Metadata for Color Volume Transform)”是通常在制作环境中产生的动态元数据。由于色彩重映射信息(CRI)SEI消息，SMPTE ST 2094-30可沿着HEVC及AVC编码的视频流分发。

有付费电视运营商对中等动态范围广播感兴趣。基本上，它包括发送中等峰值亮度的HDR视频。具有较高峰值亮度的消费者显示器向上映射信号，而具有较低峰值亮度的消费者显示器向下映射信号。SL-HDR2可以操作MDR分发，然而当前的向上映射特征依赖于外推，而分发的MDR信号来自向下映射的原始HDR信号(具有校高峰值亮度)。

已经考虑到前述内容而设计了本实施例。

发明内容

以下呈现本原理的简化概述，以便提供对本原理的一些方面的基本理解。本发明内容不是本原理的广泛概述。其并不旨在标识本原理的关键或重要元素。以下概述仅以简化形式呈现本原理的一些方面，作为下面提供的更详细描述的前序。

根据本公开的一个方面，公开了一种用于处理视频信号的方法。这样的方法包括：

-接收中等动态范围视频信号和相关联的元数据，所述元数据包括表示中等动态范围视频信号的峰值亮度值的数据；-接收表示呈现显示器的峰值亮度值的数据；

-确定中等动态范围视频信号的峰值亮度值是大于还是小于呈现显示器的峰值亮度值；

-基于所述确定来配置处理器，其中，所述处理器具有用于基于接收到的标准动态范围视频信号和相关联的元数据来重构高动态范围视频信号的第一模式、和用于优化用于呈现设备的接收到的高动态范围视频信号的第二模式；以及

-如果所述中等动态范围视频信号的峰值亮度值小于所述呈现显示器的峰值亮度值，则由所述处理器在所述第一模式下处理所述中等动态范围视频信号，并且如果所述中等动态范围视频信号的峰值亮度值大于所述呈现显示器的峰值亮度值，则由所述处理器在所述第二模式下处理所述中等动态范围视频信号。

根据本公开的另一方面，公开了一种用于处理视频信号的处理器，其中所述处理器具有基于接收到的标准动态范围视频信号和相关联的元数据来重构高动态范围视频信号的第一模式，和用于优化用于呈现设备的接收到的高动态范围视频信号的第二模式。这样的处理器包括：

-用于接收中等动态范围视频信号和相关联的元数据的部件，所述元数据包括表示所述中等动态范围视频信号的峰值亮度值的数据；

-用于接收表示呈现显示器的峰值亮度值的数据的部件；

-用于确定所述中等动态范围视频信号的峰值亮度值是大于还是小于所述呈现显示器的峰值亮度值的部件；以及

-用于如果中等动态范围视频信号的峰值亮度值小于呈现显示器的峰值亮度值，则在第一模式下处理中等动态范围视频信号，并且如果中等动态范围视频信号的峰值亮度值大于呈现显示器的峰值亮度值，则在第二模式下处理中等动态范围视频信号的部件。

本公开还提供了一种包括根据前述描述的处理器的装置。本实施例还提供了一种包括指令的计算机程序产品，其中，所述指令在由计算机执行时使计算机执行所描述的方法。

根据以下结合附图对示例的描述，本原理的具体性质以及本原理的其他目的、优点、特征和用途将变得显而易见。

附图说明

在附图中，示出了本原理的示例。

图1示出了根据本原理的示例的支持向具有改进的显示适配特征的显示器的内容分发的端到端工作流的高级表示；

图2示出了根据基于单层的分发解决方案的支持向HDR和SDR CE显示器的内容制作和分发的端到端工作流；

图3示出了图2的工作流程的特定实现；

图4a示出了感知传递函数的图示；

图4b示出了用于映射的分段曲线的示例；

图4c示出了用于将感知均匀信号转换到线性光域的曲线的示例；

图5示出了可以被配置为实施关于图1至图4c描述的方法的装置的架构的示例性实施例；

图6示意性地示出了MDR分发用例；

图7示意性地示出了S-LHDR-2内置显示映射；

图8示意性地示出了用于处理MDR的S-LHDR-2解决方案；

图9示意性地示出了用于处理MDR的本实施例的示例；以及

图10示出了适配的SL-HDR后处理器逻辑的图；

相似或相同的元素用相同的附图标记表示。

具体实施方式

在下文中将参考附图更充分地描述本原理，在附图中示出了本原理的示例。然而，本原理可以以许多替代形式呈现，并且不应被解释为限于本文阐述的示例。因此，虽然本原理易于进行各种修改和替代形式，但是其具体示例在附图中通过示例的方式示出并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，并不意图将本原理限制于所公开的特定形式，而是相反，本公开将覆盖落入由权利要求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。

本文使用的术语仅用于描述特定示例的目的，并不旨在限制本原理。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”、“包涵(comprising)”、“包含(includes)”和/或“含有(including)”指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。此外，当元件被称为“响应”或“连接”到另一元件时，它可以直接响应或直接连接到另一元件，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”到另一元件时，不存在中间元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出的项目中的一个或多个的任何和所有组合，并且可以缩写为“/”。应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件进行区分。例如，在不脱离本原理的教导的情况下，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。尽管一些示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，在框图和操作流程图中每个框表示电路元件、模块或代码的一部分，其中，所述代码包括用于实施指定的(多个)逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意，在其他实施方式中，框中提到的(多个)功能可以不按所提到的顺序发生。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者所述框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。本文中提及“根据示例”或“在示例中”意味着结合示例描述的特定特征、结构或特征可以包括在本原理的至少一个实施方式中。在说明书中的各个地方出现的表述“根据示例”或“在示例中”不一定都指相同的示例，也不一定是与其他示例相互排斥的单独的或替代的示例。权利要求中出现的附图标记仅仅是为了说明，并且对权利要求的范围没有限制作用。虽然没有明确描述，但是可以以任何组合或子组合来采用本示例和变型。

通常，两个不同的图像具有不同的亮度动态范围。图像的亮度的动态范围是所述图像的亮度值的最大值与最小值之间的比率。

通常，当图像的亮度的动态范围低于1000(例如，500:100cd/m²超过0.2cd/m²)时，所述图像被表示为标准动态范围(SDR)图像，并且当图像的亮度的动态范围等于或大于1000(例如，10000:1000cd/m²超过0.1cd/m²)时，所述图像被表示为HDR图像。亮度由单位坎德拉每平方米(cd/m²)表示。该单位取代也可以被使用的术语“尼特(nit)”(尽管在国际单位体系中不建议使用)。

本原理被描述用于预处理、编码、解码和后处理图像，但是扩展到图像序列(视频)的预处理、编码、解码和后处理，因为如下所述序列的每个图像被顺序地预处理、编码、解码和后处理。

图1示出了根据本原理的示例的支持向具有改进的显示适配特征的显示器的内容分发的端到端工作流的高级表示。装置A1被配置为实施用于对图像或视频流进行预处理和编码的方法，装置A2被配置为实施如下所述的用于对图像或视频流进行解码和后处理的方法，并且装置A3被配置为显示解码的和后处理的图像或视频流。两个远程装置A1和A2通过分发网络NET进行通信，其中，该分发网络NET被配置为至少将编码的图像或视频流从装置A1提供给装置A2。

装置A1包括被配置为实施如下所述的预处理和/或编码方法的至少一个设备。所述至少一个设备属于包括移动设备、通信设备、游戏设备、平板(或平板计算机)、诸如膝上型计算机的计算机设备、静态图像相机、视频相机、编码芯片、静态图像服务器和视频服务器(例如，广播服务器、视频点播服务器或网络服务器)的设备的集合。

装置A2包括被配置为实施如下所述的解码和/或后处理方法的至少一个设备。所述至少一个设备属于包括移动设备、通信设备、游戏设备、计算机设备和机顶盒的设备的集合。

装置A3包括被配置为实施显示方法的至少一个设备。所述至少一个设备属于包括电视机(或电视)、平板电脑(或平板计算机)、诸如膝上型计算机的计算机设备、显示器、头戴式显示器和呈现/显示芯片的设备的集合。

根据示例，网络是广播网络，其适于将静态图像或视频图像从装置A1广播到多个装置A2。基于DVB和ATSC的网络是这样的广播网络的示例。

根据另一示例，网络是适于将静态图像或视频图像从装置A1传送到多个装置A2的宽带网络。基于互联网的网络、GSM网络或IP网络电视是这样的宽带网络的示例。

在示例性实施例中，端到端工作流使用用于装置A1的广播服务器、用于装置A2的机顶盒、用于装置A3的电视机和DVB地面广播网络。

在替代实施例中，装置A2和A3被组合在单个设备中，例如集成了机顶盒解码和后处理功能的电视。

在替代实施例中，分发网络NET由在其上存储编码的图像或视频流的物理封装介质替代。

物理封装介质包括诸如蓝光盘和超高清蓝光(Ultra HD Blu-ray)的光学封装介质，但也包括诸如在OTT和VoD服务中使用的基于内存的封装介质。

图2示出了根据基于单层的分发解决方案的支持向HDR和SDR CE显示器的内容制作和分发的端到端工作流。

基本上，所述基于单层的分发解决方案可以增加SDR直接向后兼容性，即，它利用现有的SDR分发网络和服务，并且在启用HDR的CE设备上实现高质量HDR呈现，包括在SDR CE设备上的高质量SDR呈现。

SL-HDR1是这样的基于单层的分发解决方案的一个示例。

但是，所述基于单层的分发解决方案还可以涉及在分发网络上使用的解决方案，其中，显示适配动态元数据连同PQ HDR视频信号一起被传送。如在推荐ITU-R BT.2100-1“用于国际节目的制作和交换的高动态范围电视的图象参数值(Image parameter valuesfor high dynamic range television for use in production and internationalprogramme exchange)”中定义的，PQ表示“感知量化”。

图2所示的工作流涉及具有相关联的元数据的基于单层的分发解决方案，并且示出了使用用于根据表示解码的图像的三个解码的分量

和例如在SL-HDR1或SL-HDR2中指定的所述元数据来重构表示输入图像的三个分量

的三个分量

的方法的示例。

信息数据ID确定必须考虑哪个基于单层的分发解决方案。通常，在实践中，仅实例化一个基于单层的分发解决方案，并且信息数据ID是固定值。如果实例化了多于一个基于单层的分发解决方案，则信息数据ID指示必须考虑这些基于单层的分发解决方案中的哪一个。

一般地，可以实例化SL-HDR1和SL-HDR2，并且信息数据ID指示是否必须考虑SL-HDR1或SL-HDR2。

基本上，图2中所示的基于单层的分发解决方案包括预处理步骤20、编码步骤23、解码步骤25和26以及后处理步骤28。

在下文中，分量

指定图像n的分量m。这些分量

以特定图像格式表示图像I_n。一般地，图像格式以颜色容量(例如，色度和动态范围)、颜色编码系统(例如，RGB、YCbCr)表征。

预处理步骤20的输入和输出是分别由表示为

和

的三个分量表示的图像，并且后处理步骤28的输入和输出是分别由表示为

和

的三个分量表示的图像。

图2中所示的基于单层的分发解决方案可以包括格式适配步骤21、22、27、29，以使三个分量

的格式适配于要应用于这些分量的进一步处理的输入。

例如，在步骤21(可选)，三个分量

的格式被适配为适合预处理步骤20的输入格式的格式。

例如，分量

是非线性信号，在文献中表示为亮度，其通过以下方式从伽马压缩分量

获得：

并且通过对输入图像的分量应用伽马压缩来获得分量

其中，γ是伽马因子，优选地等于2.4，A＝[A₁ A₂ A₃]^T是包括三个1x3子矩阵A₁,A₂,A₃的转换矩阵，其中

A₁＝[A₁₁ A₁₂ A₁₃]

A₂＝[A₂₁ A₂₂ A₂₃]

A₃＝[A₃₁ A₃₂ A₃₃]

其中A_mn(m＝1,...,3，n＝1,...3)是子矩阵系数。

例如，当三个分量

是RGB分量时，转换矩阵A可为如在推荐ITU-R BT.2020-2或推荐ITU-R BT.709-6中指定的典型3×3 R'G'B'到Y'CbCr转换矩阵。

当考虑BT.2020色域时，

当考虑BT.709色域时，

转换矩阵A是可逆的。例如，表示为A^-1的矩阵A的逆由下式给出：

其中，A′_mn(m＝1,...,3，n＝1,...3)是子矩阵系数。

当考虑BT.2020色域时，

并且当考虑BT.709色域时，

所述输入格式适配步骤21还可以包括例如通过对输入图像的三个分量

中的至少一个应用传递函数(诸如PQ或HLG传递函数或其逆(推荐ITU-R BT.2100))来将输入图像I₁的比特深度适配为诸如10比特的比特深度。

在步骤22(可选)，还可以将三个分量

的格式适配为适合编码步骤23的输入格式的格式。

在步骤27，(可选的)三个分量

的格式可以被适配为适合后处理步骤28的输入的格式，并且在步骤29，三个分量

的格式可以被适配为可以从目标装置(例如，机顶盒、连接的TV、启用HDR/SDR的CE设备、超高清蓝光播放器)的至少一个特性定义的格式。在步骤21，使用矩阵A的逆。

所述格式适配步骤(21、22、27、29)可以包括其他颜色空间转换和/或色域映射(和/或逆色域映射)。例如，当三个解码的分量

和输出图像的三个分量

或者输入图像的三个分量

在不同色彩空间和/或色域中表示时，可使用逆色域映射。

可以使用通常的格式适配处理，诸如R'G'B'到Y'CbCr或Y'CbCr到R'G'B'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。

例如，SL-HDR1可以使用如ETSI技术规范TS 103 433-1 V1.2.1的附录D(2017年8月)中所指定的格式适配处理和逆色域映射。

在预处理步骤20，三个分量

被分解为三个分量

(其格式可能已经在步骤22期间被适配以得到三个分量

)和参数集SP，并且切换步骤24确定三个分量

是在比特流B中编码的三个分量

还是三个分量

(或

)(步骤23)。

在步骤23，可以用任何视频编解码器对三个分量

进行编码，并且贯穿整个分发网络来携带包括比特流B的信号。

根据变型步骤23，参数集SP和/或信息数据ID作为相关联的静态和/或动态元数据在比特流B中被传送。

根据变型，参数集SP和/或信息数据ID作为相关联的静态和/或动态元数据在特定信道上被传送。

然后，旨在由图1的装置A2解码的至少一个信号携带比特流B和伴随的元数据。

在变型中，比特流B存储在存储介质上，诸如例如蓝光盘或硬盘或机顶盒的存储器。

在变型中，至少一些伴随的相关联的元数据被存储在存储介质上，诸如例如超高清蓝光盘或硬盘或机顶盒的存储器。

优选地，在步骤23，利用诸如H.265/HEVC编解码器或H.264/AVC的视频编解码器对分量

的至少一个三元组的序列(每个分量表示图像)以及可能相关联的元数据进行编码。

在步骤25中，至少部分地从比特流B或从另一特定通道获得参数集SP。还可以从单独的存储介质获得参数集SP的参数中的至少一个参数。

在步骤26，从比特流B获得三个解码的分量

在作为预处理步骤20的邻近函数逆的后处理步骤28，从三个解码的分量

和所获得的参数集SP来重构三个分量

更详细地，预处理步骤20包括步骤200-203。

在步骤200，通过对表示输入图像的亮度的分量

应用映射函数来获得分量

从数学上讲,

其中，MF是可以减小图像亮度的动态范围的映射函数。注意，其逆函数(表示为IMF)可以反向地增加图像亮度的动态范围。

在步骤202，通过对分量

应用逆映射函数来获得重构的分量

其中，IMF是映射函数MF的逆函数。因此，重构的分量

的值属于分量

的值的动态范围。

在步骤201，通过对表示输入图像的色度的分量

和

进行校正、作为分量

和重构的分量

的函数来导出分量

和

该步骤201允许控制从三个分量

获得的颜色，并保证它们与输入图像的颜色的感知匹配。通过调整色度校正和逆映射步骤的参数，可以在控制下保持分量

和

(通常表示为色度分量)的校正。因此，从三个分量

获得的颜色饱和度和色调受到控制。通常，当使用非参数映射函数(步骤200)时，这样的控制是不可能的。

可选地，在步骤203，可以调整分量

以进一步控制感知饱和度，如下：

其中，a和b是两个参数。

该步骤203允许控制亮度(由分量

表示)，以保证从三个分量

获得的颜色(饱和度和色调)与输入图像的颜色之间的感知颜色匹配。

参数集SP可以包括与映射函数或其逆(步骤200、202和282)有关的信息数据、与色度校正(步骤201和281)有关的信息数据、与饱和度调整函数(步骤203和280)有关的信息(特别是它们的参数a和b)、以及与格式适配阶段21、22、27、29中使用的转换有关的信息(例如，色域映射和/或逆色域映射参数)。

例如，可以如条款C.2.2(ETSI技术规范TS 103 433-1 V1.2.1)所指定的来确定与函数TM和/或ITM有关的控制参数，并且可以如条款C.2.3和C.3.4(ETSI技术规范TS 103433-1 V1.2.1)中所指定的来确定色度校正函数β(.)和他们的参数。

参数集SP的参数的数值的示例可以在例如附录F(表F.1)(ETSI技术规范TS 103433-1 V1.2.1)中找到。

该参数集SP还可以包括三个分量

的信息数据ID和信息特性(图2和图3的步骤29、图3的步骤284)。

更详细地，后处理步骤28包括将参数集合SP中的至少一个参数作为输入的步骤280-282。

在可选步骤280，三个分量

中的分量

(步骤27的输出)可以如下被调整：

其中，a和b是参数集SP的两个参数。

例如，当信息数据ID指示必须考虑SL-HDR1时执行步骤280，并且当信息数据ID指示必须考虑SL-HDR2时不执行步骤280。

在步骤282，通过对分量

或

(可选)应用映射函数来获得三个分量

中的分量

其中，ITM是从参数集SP中的至少一个参数导出的逆映射函数。

在步骤281，通过根据分量

或

(可选)对三个分量

的分量

进行逆校正来导出三个分量

的分量

根据实施例，分量

和

乘以色度校正函数β(.)，其中，色度校正函数β(.)如由参数集SP中的参数所定义的并且其值取决于分量

或者

(可选)。

从数学上讲，分量

由下式给出：

或可选地，

图3表示图2的基于单层的解决方案的硬件友好最优化。所述最优化包括两个附加的步骤283和284，并且允许通过减少总线位宽使用来降低硬件实施的复杂性。

在步骤283，通过考虑参数集SP的参数，从步骤281的输出的分量

和

来获得表示为(R₁、G₁、B₁)的三个分量：

其中，m₀,m₁,m₂,m₃是参数集SP的参数，并且S₀是从分量

和

以及参数集SP的其他参数导出的。

可以如条款6.3.2.6(ETSI技术规范TS 103 433-1 V1.2.1)中所定义来确定参数m₀,m₁,m₂,m₃和S₀，并且可以如条款7.2.4(ETSI技术规范TS 103 433-1 V1.2.1和ETSI技术规范TS 103 433-2 V1.1.1)中所定义来确定它们用于重构的用途。

在步骤284，然后通过根据步骤282的输出的分量

缩放三个分量(R₁、G₁、B₁)来获得三个分量

其中，

(步骤282)。

例如，可以如条款C.3.2(ETSI技术规范TS 103 433-1 V1.2.1)中所指定的来确定与映射函数MF和/或其逆IMF有关的控制参数。可以如条款C.2.3和C.3.4(ETSI技术规范TS103 433-1 V1.2.1)中所指定的来确定色度校正函数β(.)和它们的参数。与控制参数有关的信息数据(所述控制参数与映射函数或其逆有关)和与色度校正函数β(.)有关的信息数据以及它们的参数是参数集合SP的元素。参数集SP的参数的数值的示例可以在例如附录F(表F.1)(ETSI技术规范TS 103 433-1 V1.2.1)中找到。

可以如ETSI技术规范TS 103 433-1 V1.2.1的条款6.3.2.6(matrixCoefficient[i]定义m₀,m₁,m₂,m₃)和条款6.3.2.8(kCoefficient[i]用于构建S₀)中所指定的来确定参数m₀,m₁,m₂,m₃和S₀，并且可以如条款7.2.4(ETSI技术规范TS 103 433-1 V1.2.1)中所指定的来确定它们用于重构的用途。

映射函数MF(.)基于感知传递函数，其目标是将输入图像的分量转换为输出图像的分量，从而减小(或增加)其亮度值的动态范围。因此，输出图像的分量的值属于比输入图像的分量的值更低(或更大)的动态范围。所述感知传递函数使用控制参数的有限集合。

根据图2或图3的端到端工作流的第一示例性实施例，信息数据ID指示必须考虑SL-HDR1。

根据所述第一示例性实施例的第一变型，分量

是在文献中表示为亮度的非线性信号，其通过以下方式从输入图像的伽马压缩RGB分量获得(步骤21)：

接下来，根据所述第一变型，然后通过对输入图像的RGB分量应用伽马压缩来获得第二分量

和第三分量

(步骤21)：

其中，γ可以是伽马因子，优选地等于2.4，并且A＝[A₁ A₂ A₃]^T是典型的3×3 R'G'B'到Y'CbCr转换矩阵(例如，取决于颜色空间的推荐ITU-R BT.2020-2或推荐ITU-RBT.709-6)，A₁,A₂,A₃是1×3矩阵。

接下来，根据所述第一变型，根据第一分量

与重构的分量

之间的比率对第二分量

和第三分量

进行色度校正：

其中，Ω是取决于三个分量

的原色的常数值(例如，对于推荐BT.2020等于1.2)或者是参数集SP中的参数。

最后，根据所述第一变型，然后可以将三个分量

表示为Y’CbCr 4：2：0伽马传输特性视频信号。

根据所述第一示例性实施例的第二变型，输入图像的分量

是通过以下方式从输入图像I₁的RGB分量获得的线性光亮度分量L：

接下来，根据所述第二变型，然后通过对输入图像I₁的RGB分量应用伽马压缩来导出第二分量

和第三分量

接下来，根据所述第二变型，然后通过根据第一分量

与伽马压缩的重构的分量

之间的比率校正第一分量

和第二分量

来导出第二分量

和第三分量

(步骤201)。

根据图2或图3的端到端工作流的第二示例性实施例，信息数据ID指示必须考虑SL-HDR2。

三个分量

可接着表示为Y'CbCr 4：4：4全范围PQ10(PQ 10比特)视频信号(在推荐ITU-R BT.2100中指定)。提供三个分量

其是从三个分量

(通常为10、12或16比特)计算的PQ 10比特图像数据和相关联的元数据，然后使用例如HEVC主10配置文件编码方案对所述PQ 10比特图像数据进行编码(步骤23)。

接下来，根据所述第二变型，然后通过根据第一分量

与重构的分量

之间的比率校正第一分量

和第二分量

来导出第二分量

和第三分量

(步骤201)。

根据所述第二示例性实施例的第一变型，从三个解码的分量

直接获得三个分量

根据所述第二示例性实施例的第二变型，在后处理步骤28，从三个解码的分量

和参数集SP重构三个分量

(步骤25)。

然后，三个分量

可用于启用SDR或HDR的CE显示器。如上所述，图像I₃的格式可能被适配(步骤29)。图2和图3的映射函数TM基于感知传递函数，其目标是将输入图像I₁的分量转换为图像I₁₂的分量，从而减小(或增加)其亮度值的动态范围。因此，图像I₁₂的分量的值属于比输入图像I₁的分量的值更低(或更大)的动态范围。所述感知传递函数使用控制参数的有限集合。

图4a示出了可以用于映射亮度分量的感知传递函数TM的图解，但是可以使用用于映射亮度分量的类似的感知传递函数。映射由主控显示器峰值亮度参数(在图4a中等于5000cd/m²)控制。为了更好地控制黑电平和白电平，应用了在依赖于内容的黑电平和白电平之间的信号延伸。然后，如图4b所示，使用由三个部分构成的分段曲线来映射转换的信号。下部和上部是线性的，陡度分别由shadowGain控制和highlightGain控制参数确定。中间部分是在两个线性部分之间提供连续且平滑的桥接的抛物线。交叉的宽度由midToneWidthAdjFactor参数确定。控制映射的所有参数可以作为元数据传送，例如通过使用ETSI TS 103 433-1附录A.2元数据中指定的SEI消息。

图4c示出了感知传递函数TM(图4a)的逆的示例，以示出感知优化的亮度信号可以如何基于目标传统显示最大亮度(例如100cd/m²)被转换回线性光域。

在步骤25(图2或图3)，获得参数集SP以从三个分量

重构三个分量

这些参数可以从从比特流(例如比特流B)获得的元数据获得。

ETSI TS 103 433-1 V1.2.1条款6和附录A.2提供了所述元数据的语法的示例。该ETSI推荐的语法被描述用于从SDR视频重构HDR视频，但是该语法可以扩展到从任何解码的分量重构任何图像；作为示例，TS 103 433-2 V1.1.1使用相同的语法来从HDR视频信号(具有不同的动态范围)重构显示适配的HDR视频。

根据ETSI TS 103 433-1 V1.2.1，可以根据所谓的基于参数的模式或基于表的模式来传送所述动态元数据。对于分发工作流，基于参数的模式可能是感兴趣的，其中，分发工作流的主要目标以非常低的附加有效载荷或带宽使用来携带动态元数据，从而提供直接SDR后向兼容服务。对于配备有低端终端的工作流，或者当需要更高级别的适配来适当地表示HDR和SDR流时，基于表的模式可能是感兴趣的。在基于参数的模式中，要传送的动态元数据是表示要在后处理步骤应用的逆映射函数的亮度映射参数，即tmInputSignalBlackLevelOffset、tmInputSignalWhiteLevelOffset、shadowGain、highlightGain、midToneWidthAdjFactor、tmOutputFineTuning参数。

此外，要传送的其他动态元数据是用于微调如ETSI TS 103 433-1 V1.2.1条款6.3.5和6.3.6中所指定的默认色度校正函数β(.)的颜色校正参数(saturationGainNumVal、saturationGainX(i)和saturationGainY(i))。如上所述，参数a和b可以分别携带在saturationGain函数参数中。可以使用HEVC SL-HDR信息(SL-HDRI)用户数据注册SEI消息(参见ETSI TS 103 433-1 V1.2.1附录A.2)或诸如在AVS2/IEEE1857.4规范中指定的另一扩展数据机制来传送这些动态元数据。典型的动态元数据有效载荷大小小于每个图片或场景100字节。

返回图3，在步骤25，解析SL-HDR ISEI消息以获得参数集SP中的至少一个参数。

在步骤282和202，从获得的映射参数重构(导出)逆映射函数ITM(所谓的lutMapY)(更多细节参见ETSI TS 103 433-1 V1.2.1条款7.2.3.1，-TS 103 433-2 V1.1.1的相同条款)。

在步骤282和202，色度校正函数β(.)(所谓的lutCC)也从获得的颜色校正参数重构(导出)(更多细节参见ETSI TS 103 433-1 V1.2.1条款7.2.3.2，TS 103 433-2 V1.1.1的相同条款)。

在基于表的模式中，要传送的动态数据是表示映射函数的分段线性曲线的枢轴点。例如，动态元数据是指示枢轴点的数量的luminanceMappingNumVal、指示枢轴点的横坐标(x)值的luminanceMappingX、以及指示枢轴点的纵坐标(y)值的luminanceMappingY(更多细节参见ETSI TS 103 433-1 V1.2.1条款6.2.7和6.3.7)。此外，要传达的其他动态元数据可以是表示色度校正函数β(.)的分段线性曲线的枢轴点。例如，动态元数据是指示枢轴点的数量的colorCorrectionNumVal、指示枢轴点的x值的colorCorrectionX、以及指示枢轴点的y值的colorCorrectionY(更多细节参见ETSI TS 103 433-1 V1.2.1条款6.2.8和6.3.8)。可以使用HEVC SL-HDRI SEI消息来传达这些动态元数据(在ETSI TS 103 433-1V1.2.1的附录A.2.3中提供了条款6参数和附录A分发元数据之间的映射)。

在步骤25，解析SL-HDRI SEI消息以获得表示逆映射函数的分段线性曲线的枢轴点和表示色度校正函数β(.)的分段线性曲线的枢轴点，以及色度到亮度注入参数a和b。

在步骤282和202，从与表示逆映射函数ITM的分段线性曲线有关的那些枢轴点导出逆映射函数(更多细节参见ETSI TS 103 433-1 V1.2.1条款7.2.3.3，-ETSI TS 103433-2 V1.1.1的相同条款)。

在步骤281和201，也从与表示色度校正函数β(.)的分段线性曲线有关的所述枢轴点的那些枢轴点导出色度校正函数β(.)(更多细节参见ETSI TS 103 433-1 V1.2.1条款7.2.3.4，-TS 103 433-2 V1.1.1的相同条款)。

注意，也由后处理步骤使用的静态元数据可以由SEI消息传送。例如，基于参数的模式或基于表的模式的选择可以由ETSI TS 103 433-1 V1.2.1(条款A.2.2)指定的payloadMode信息携带。诸如例如原色或最大显示主控显示器亮度的静态元数据由AVC、HEVC中指定的主控显示器颜色容量(MDCV)SEI消息传送，或者嵌入在ETSI TS 103 433-1V1.2.1附录A.2中指定的SL-HDRI SEI消息内。

根据步骤25的实施例，信息数据ID由比特流中的语法元素显式地用信号通知，并且因此通过解析比特流而获得。例如，所述语法元素是诸如包含在SL-HDRI SEI消息中的sl_hdr_mode_value_minus1语法元素的SEI消息的一部分。

根据实施例，所述信息数据ID标识对输入图像I₁应用什么处理以处理参数集SP。

根据该实施例，然后可以使用信息数据ID来推断如何使用参数来重构三个分量

(步骤25)。

例如，当信息数据ID等于1时，信息数据ID指示参数集SP已经通过将SL-HDR1预处理步骤(步骤20)应用于输入图像而获得，并且三个解码的分量

形成SDR图像。当信息数据ID等于2时，信息数据ID指示已经通过将SL-HDR2预处理步骤(步骤20)应用于HDR 10比特图像(步骤20的输入)获得了参数，即三个解码的分量

是HDR 10图像，并且逆映射函数ITM函数可以由PQ传递函数(或其逆)组成。

中等动态范围(MDR)分发对应于在DVB动态映射信息(亦称DMI)(即HDR动态元数据)标准化阶段期间提取的用例。一般地，MDR显示器(诸如本文档中限定的)是HDR显示器，其特征在于数百cd/m²(例如500cd/m²)的峰值亮度，而HDR显示器(诸如本文档中引用的)的范围具有从一千到数千cd/m²(例如1000或2000cd/m²)的峰值亮度。特别地，HDR峰值亮度大于MDR峰值亮度。

实际上，运营商最感兴趣的是确保其客户在图像再现方面的最高可能质量。因此，MDR分发表现为广播符合“一般”消费者显示的信号的第一步。

图6表示MDR分发用例。在该图中，源信号HDR_s由预处理块60转换为中等动态范围信号MDR，该中等动态范围信号MDR被分发在诸如上述的网络NET上。在接收端，取决于连接的显示器的呈现显示器的峰值亮度L_pdisp，中等动态范围信号MDR在块61中被向下映射到HDR^-或SDR信号，或者在块62中被向上映射到HDR⁺信号。HDR⁺信号的“HDR(>MDR)呈现”64由具有优异处理和峰值亮度的高端TV执行，而HDR^-信号的“HDR(<MDR)/SDR呈现”63由入门级到中间范围显示器执行。HDR/MDR信号通常与PQ10信号编码一起分发(参见推荐ITU-RBT.2100[3])。为了简化的目的，编码/解码阶段不出现在该方案上。此外，显示适配(亦称显示映射)处理61、62可以与呈现一起被嵌入在显示器中，或者它们可以被设置在显示器外部的源设备(例如，STB)中。

该用例背后的思想是内容分发者将HDR信号与中间动态范围MDR信号一起广播，这比在具有优异动态范围的高端主控显示器上主控的原始HDR信号更能代表大多数部署的HDR显示器特性。当运营商控制分发阶段上游的HDR到MDR下转换60时，消费者显示器上的呈现质量被更好地保留，因为显示图像处理偏差被最小化。实际上，显示图像处理通常通过要呈现的内容的统计来执行，但是没有来自内容制作者的任何指导，与由至少从发射编码器携带的(动态)元数据驱动的显示适配处理不同(并且其结果由运营商控制)，这种显示适配可以被限定为“盲的”。

MDR分发的一些优点如下：

-分发的MDR信号更好地适合实际部署的HDR显示器特性(显示器中信号转换的范围更小)；

-HDR到MDR信号由运营商控制，从而保证内容艺术意图保留(特别是对于垂直市场/付费电视运营商而言是关键的)；

-运营商可以适配多年的分发的信号以更好地匹配其客户端平均显示特性(例如，当客户端显示器群峰值亮度增加时，增加分发的MDR峰值亮度)。

显示映射算法负责执行(MDR)信号动态范围对显示器能力的适配。然而，从具有廉价处理的低端设备到嵌入高度复杂的图像处理模块和各种显示技术(诸如LED、OLED或QDOT)的高端片上系统，广泛产品范围内的各种各样的显示器在内容呈现方面引入了重要的不平等。随着提供更高差异化机会的HDR的出现，最近差异甚至在增加。问题是内置显示器映射很大程度上取决于显示器价格范围(SoC复杂度)和呈现技术。此外，这样的“盲的”显示映射算法(即，不由运营商引导或选择)可能无法成功地坚持原始内容艺术意图，特别是当显示器特性与用于对内容进行分级的主控显示器的显示特征非常不同时。在这种情况下，利用传送运营商批准的内容的动态映射的动态映射元数据是有益的。

有两种格式用于携带HDR信号：HLG和PQ(参见[3])。付费电视运营商在涉及质量保证时宁可考虑PQ，因为信号在整个端到端视频链中被携带而不损害质量。HLG格式提出内置显示适配，但具有可能无法满足付费电视运营商在质量方面的要求的限制(参见[3]和[4])。然而，以下原理也可以应用于HLG格式的HDR信号上的显示适配。

考虑SL-HDR技术(ETSI TS 103 433标准套件)，SL-HDR2提出了由HDR编码的PQ10信号的动态元数据引导的显示映射。

这在图7中示出，其中，在图7中，在分发阶段，输入的编码的HDR PQ10信号由预处理块70分析以生成动态元数据SL-HDR2 MD。HDR信号由后处理块71转换为中等动态范围信号MDR，并且通过分发网络NET与伴随的元数据MD一起分发。此外，附加动态元数据SL-HDR2MD通常通过SEI消息传递机制在分发网络上传输。

在分发网络的下游，MDR信号可以由符合PQ10的显示器直接解译，并且显示映射72可以发生在显示器中(或者在显示器的上游，例如在诸如STB、超高清蓝光盘播放器等源接收器中)。替代地，伴随有MDR到HDR/SDR元数据(例如，SL-HDR2元数据)的MDR信号可以由包括“MDR到HDR/SDR后处理”块73的设备(例如，集成SL-HDR2后处理器的STB或TV)解译，以重构显示适配的HDR或SDR信号。该块73可以被直接嵌入在呈现显示器中或者被分开设置在源设备(例如STB)中，其中，所述源设备将显示适配的/重构的信号调度到呈现显示器以用于HDR/SDR呈现74。

SL-HDR2规范([2])的附录H“用于显示适配的Lpdisp的最小值和最大值(Minimumand maximum value of Lpdisp for display adaptation)”提供了关于可以使用SL-HDR2显示器映射的呈现显示器峰值亮度范围的推荐。如在那里所提到的，在Lpdisp在100cd/m²与HDR分级监视器的最大亮度(hdrDisplayMaxLuminance(在[1]中的条款6.2.3))之间的任何位置的情况下，条款7.3的用于显示适配的元数据重新计算实际上是插值。可以使用条款7.3的相同过程重新计算元数据，以对具有高于HDR分级监视器的最大亮度的Lpdisp的值的呈现显示器执行显示适配。因为这现在是外推，所以应该注意不要使用过高的Lpdisp值。该条款提供了对Lpdisp的下边界和上边界的推荐，以应用条款7.3的过程进行显示适配。显示适配不应用于低于Lpdisp_min或高于Lpdisp_max的Lpdisp的值，参见以下等式：

Lpdisp_min＝100cd/m²

Lpdisp_max＝LHDR×2，如果LHDR≤1000cd/m²

Min(Max(L_HDRx 1，25；2000)；10000)，否则

其中：

L_HDR是HDR主控显示器最大亮度hdrDisplayMaxLuminance。

图8中示意性地示出了用于处理MDR信号的S-LHDR-2解决方案，其中HDR_s、MDR、HDR₁和HDR₂信号的峰值亮度可以例如如下：

LHDR_s>500cd/m²

LMDR＝500cd/m²

LHDR₁>500cd/m²

LHDR₂<500cd/m²

类似于图7，输入的PQ10编码的信号HDR_s由预处理块80分析以生成动态元数据MD₁。HDR信号由后处理块81转换为中等动态范围信号MDR。

在分发网络的下游，MDR信号被适配到呈现显示器的峰值亮度。在具有最大亮度值LHDR₁的HDR显示器83的情况下，呈现显示器的峰值亮度值L_pdisp1被提供给“后处理SL-HDR2”块82，其中，该“后处理SL-HDR2”块82通过外推来执行分发的MDR信号的向上映射。另一方面，为了在具有最大亮度值LHDR₂的SDR/HDR显示器85上呈现接收到的信号，由“后处理SL-HDR2”块84响应于呈现显示器的峰值亮度值L_pdisp2来执行经由插值的分发的MDR信号的向下映射。

该SL-HDR2解决方案被很好地设计用于处理峰值亮度低于所传输的MDR信号的峰值亮度的呈现显示器。然而，尽管当前SL-HDR2技术允许将MDR峰值亮度信号外推到更高的HDR峰值亮度(例如，考虑具有超过1000cd/m²的峰值亮度的高级电视机)，但是外推的信号不考虑原始源HDR信号(在发射编码器侧的HDR到MDR预处理模块的上游)，因此这样的显示适配的信号可能偏离原始信号意图。本实施例提出了一种解决方案，以规避针对MDR信号的SL-HDR2设计的这种限制，其中以下原理可以应用于基于HLG的技术。

ETSI TS 103 433(SL-HDR)标准套件(包括指定SL-HDR1的第1部分和指定SL-HDR2的第2部分)实施预处理和后处理模块。预处理模块生成元数据(运营商批准的)，并且后处理模块将元数据应用于信号以便重构另一信号。后处理模块在消费者装备中实施为唯一的硬件块，使得该相同的硬件块用于解译SL-HDR1和SL-HDR2信号：SL-HDR后处理器。SL-HDR元数据对于第1部分和第2部分也是公共的。

本实施例的全局思想是通过重新使用该现有的公共硬件模块(存在于实施SL-HDR后处理器的消费电子设备中)和重新配置为SL-HDR1或SL-HDR2模式以应对当前限制，来利用SL-HDR2后处理器用于向下映射MDR信号或利用SL-HDR1后处理器用于向上映射MDR信号。

图9中示出了对应的SL-HDR后处理器逻辑修改。一般地，预分发阶段80和81与先前在图8的上下文中描述的预分发阶段相同。特别是，SL-HDR2元数据由SL-HDR2预处理器生成一次，然后，SL-HDR2后处理器应用计算出的元数据来执行HDR到MDR转换(即，实际上在分发阶段之前操作SL-HDR2显示映射处理)。然后，在分发网络上传输发送MDR信号和SL-HDR元数据。

在分发网络之后，可以集成在消费者电子设备中的SL-HDR后处理器被改变，如图10所示：

1)在第一步骤10，SL-HDR后处理器接收：

a)MDR信号

b)MDR到HDR/SDR(SL-HDR)元数据

c)(至少)呈现显示器的峰值亮度(L_pdisp)

(例如通过EDID-参见CTA-861.3/CTA-861-G[5])

2)SL-HDR后处理器在接下来的步骤11中确定MDR信号的峰值亮度(L_MDR)是大于还是小于MDR信号应当适配的呈现显示器的峰值亮度(L_pdisp)。

3)在SL-HDR后处理器中的元数据应用：

a)如果(L_MDR>L_pdisp)，则在步骤12中使用SL-HDR2后处理器以应用于SL-HDR2元数据

b)否则(如果L_MDR≤L_pdisp)，则将修改后的SL-HDR1后处理器用于步骤13以用于SL-HDR2元数据的应用，而不是使用SL-HDR2元数据的外推。

应当注意，类似于SL-HDR后处理器硬件，SL-HDR元数据对于SL-HDR1和SL-HDR2是公共的。

根据实施例，公共的SL-HDR后处理器(即，对于SL-HDR1或2是公共的)通常响应于[1]的附录A中指定的SL-HDR动态元数据的字段sl_hdr_mode_value_minus1(与PartID变量匹配)而进入特定模式(SL-HDR1或2)。根据图10中描绘的逻辑来重写该字段的值(上述用例3b)。另外，如下所述，当该字段在SL-HDR后处理器中被重写时，SL-HDR1后处理器被修改(适配)。

要对SL-HDR1后处理器的输入进行操作的适配是双重的：

-SL-HDR1后处理器常规输入是用伽马传递函数而不是PQ(或HLG)编码的信号，以及

-SL-HDR1后处理器常规输入是SDR信号(假设其峰值亮度为100cd/m²)而不是HDR/MDR信号的峰值亮度(一般超过100cd/m²)。

因此，在由修改的SL-HDR1后处理器对MDR信号的处理中，TS 103 433-1[1]的条款7.2.3.1.3(块“感知均匀信号”)中指定的处理由TS 103 433-2[2]的条款7.2.3.1.3(块“感知均匀信号”)中指定的处理来替代，使得SL-HDR1可以线性化HDR PQ信号(在HDR PQ信号中表示MDR信号)而不是SDR(编码的伽马)信号。条款7.2.3.1.3中指定的处理是图2和图3中的步骤282的一部分。

类似地，[1]的条款7.2.3.1.9(块“逆EOTF”)中指定的处理块被[2]的7.2.3.1.9中指定的处理块来替代。条款7.2.3.1.9中指定的处理是图2和图3中的步骤282的一部分。

此外，在[1]的任何相关部分中，表示100cd/m²的SDR主控显示器的最大显示主控亮度的L_SDR应当被设置为MDR信号的最大亮度(或峰值亮度)，即，每当L_SDR出现在规范中时，它应当在整个文档中被L_MDR替代。

例如，根据coded_picture_info_present_flag被设置为1时设置的字段coded_picture_max_luminance来检索该信息。

替代地，可以从target_picture_max_luminance字段获得信息。这些字段在[1]的附录A中指定。

在变型中，当使用SL-HDR1后处理器时，即当SL-HDR后处理器被配置为SL-HDR1后处理器模式以向上映射MDR信号时，改变对于SL-HDR2固定为0的chroma_to_luma_injection[i]和k_coefficient[j]参数值。

作为示例，这些值默认为诸如TS 103 433-1的附录F中的表F.1中所述的恢复模式值。

实施例的一些优点如下：

-将SL-HDR1后处理用于MDR信号的向上映射，相对于SL-HDR2后处理改善了重构的HDR信号的再现，因为SL-HDR1天然地向上映射信号，而SL-HDR2天然地通过设计向下映射信号(没有MDR信号的外推，而是在其MDR向下转换之前考虑原始信号峰值亮度)，从而获得SL-HDR后处理器的最佳使用。

-该解决方案可以被部署为已经在市场上的启用SL-HDR的消费产品的固件更新。

在图1-4c、6-10上，模块是功能单元，其可以与可区分的物理单元相关或不相关。例如，这些模块或它们中的一些模块可以在唯一的组件或电路中组合在一起，或者有助于软件的功能。相反，一些模块可以潜在地由单独的物理实体组成。与本原理兼容的装置使用纯硬件来实施，例如使用专用硬件，诸如ASIC或FPGA或VLSI，分别为“专用集成电路”、“现场可编程门阵列”、“超大规模集成”，或者使用来自嵌入在装置中的若干集成电子组件来实施，或者使用来自硬件和软件组件的混合来实施。

图5表示可以被配置为实施关于图1至图4c、6-10描述的方法的装置50的架构的示例性实施例。

装置50包括通过数据和地址总线51链接在一起的以下元件：微处理器52(或CPU)(例如是DSP(或数字信号处理器))、ROM(或只读存储器)53、RAM(或随机存取存储器)54、用于从应用接收要发送的数据的I/O接口55、以及可选地电池56。根据示例，电池56在装置外部。在每个提到的存储器中，说明书中使用的词语“寄存器”可以对应于小容量的区域(某些比特)或非常大的区域(例如，整个程序或大量接收或解码的数据)。ROM 53至少包括程序和参数。ROM 53可以存储算法和指令以执行根据本原理的技术。当开启时，CPU 52将程序上传到RAM 54中并执行相应的指令。RAM 54包括在寄存器中由CPU 52执行并在装置50开启之后上传的程序、寄存器中的输入数据、寄存器中处于方法的不同状态的中间数据、以及寄存器中用于执行方法的其他变量。

本文描述的实施方式可以例如以方法或过程、装置、软件程序、数据流或信号来实施。即使仅在单一形式的实施方式的上下文中进行讨论(例如，仅作为方法或装置进行讨论)，所讨论的特征的实施方式也可以以其他形式(例如程序)来实施。装置可以以例如适当的硬件、软件和固件来实施。方法可以在例如诸如处理器的装置中实施，该装置通常指的是处理装置，包括例如计算机、微处理器、集成电路或可编程逻辑装置。处理器还包括通信装置，诸如例如计算机、移动电话、便携式/个人数字助理(“PDA”)、以及促进终端用户之间的信息通信的其他装置。

根据示例，从源获得输入视频或输入视频的图像。例如，源属于包括以下内容的集合：本地存储器(53或54)(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(55)(例如，与大容量存储器、RAM、闪存、ROM、光盘或磁性载体的接口)、通信接口(55)(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

接口))、以及图像捕获电路(例如诸如例如CCD(或电荷耦合器件)或CMOS(或互补金属氧化物半导体)的传感器)。

根据示例，携带元数据的比特流被发送到目的地。作为示例，比特流存储在本地或远程存储器中，例如视频存储器或RAM(54)、硬盘。在变型中，比特流中的至少一个被发送到存储接口(55)(例如，与大容量存储器、闪存、ROM、光盘或磁性载体的接口)和/或通过通信接口(55)(例如，到点对点链路、通信总线、点对多点链路或广播网络的接口)发送。

根据其他示例，携带元数据的比特流是从源获得的。示例性地，从本地存储器(例如，视频存储器(54)、RAM(54)、ROM(53)、闪存(53)或硬盘(53))读取比特流。在变型中，从存储接口(55)(例如，与大容量存储器、RAM、ROM、闪存、光盘或磁性载体的接口)接收比特流，和/或从通信接口(55)(例如，到点对点链路、总线、点对多点链路或广播网络的接口)接收比特流。

根据示例，被配置为实施如上所述的方法的装置50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(或平板计算机)、膝上型计算机、静态图像相机、摄像机、编码/解码芯片、电视、机顶盒、显示器、静态图像服务器和视频服务器(例如，广播服务器、视频点播服务器或网络服务器)。

本文描述的各种处理和特征的实施方式可以体现在各种不同的装备或应用中。这样的装备的示例包括编码器、解码器、处理来自解码器的输出的后处理器、向编码器提供输入的预处理器、视频编码器、视频解码器、视频编解码器、网络服务器、机顶盒、膝上型计算机、个人计算机、移动电话、PDA、以及用于处理图像或视频的任何其他设备或者其他通信装置。应当清楚的是，该装备可以是移动的，甚至安装在移动车辆中。

此外，方法可以通过由处理器执行的指令来实施，并且这样的指令(和/或由实施方式产生的数据值)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，其中，该计算机可读程序产品体现在一个或多个计算机可读介质中并且具有体现在其上的可由计算机执行的计算机可读程序代码。如本文所使用的计算机可读存储介质被认为是非暂时性存储介质，其具有在其中存储信息的固有能力以及提供从中检索信息的固有能力。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或者前述的任何合适的组合。应当理解，虽然下面提供了可以应用本原理的计算机可读存储介质的更具体的示例，但是如本领域普通技术人员容易理解的那样，仅仅是说明性的而非穷举性的列表：便携式计算机；软盘；硬盘；只读存储器(ROM)；可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)；便携式光盘只读存储器(CD-ROM)；光学存储设备；磁性存储设备；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。指令可以是例如硬件、固件、软件或其组合。指令可以在例如操作系统、单独的应用或两者的组合中找到。因此，处理器的特征可以在于，例如，被配置为执行处理的装置和包括具有用于执行处理的指令的处理器可读介质(诸如存储装置)的装置。此外，除了指令之外或代替指令，处理器可读介质还可以存储由实施方式产生的数据值。

对于本领域技术人员显而易见的是，实施方式可以产生各种信号，其中，这些信号被格式化以携带例如可以被存储或发送的信息。该信息可以包括例如用于执行方法的指令或由所描述的实施方式之一产生的数据。例如，信号可以被格式化以携带用于写入或读取本原理的所描述的示例的语法的规则的数据，或者携带由本原理的所描述的示例写入的实际语法值的数据。这样的信号可以被格式化为例如电磁波(例如，使用频谱的射频部分)或基带信号。格式化可以包括例如对数据流进行编码并且利用编码的数据流来调制载波。信号携带的信息可以是例如模拟或数字信息。众所周知，信号可以通过各种不同的有线或无线链路传输。信号可以存储在处理器可读介质上。

已经描述了许多实施方式。然而，将理解，可以进行各种修改。例如，可以对不同实施方式的元素进行组合、补充、修改或删除，以产生其他实施方式。另外，本领域普通技术人员将理解，可以用其他结构和处理代替所公开的结构和处理，并且所产生的实施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，以至少实现与所公开的实施方式基本上相同的结果。因此，本申请考虑了这些和其他实施方式。

参考文献

[1]ETSI TS 103 433-1 v1.2.1(2017年8月)，《用于消费电子设备中使用的高性能单层高动态范围(HDR)系统》；第1部分：直接标准动态范围(SDR)兼容HDR系统(SL-HDR1)。

[2]ETSI TS 103 433-2 v1.1.1:《用于消费电子设备中使用的高性能单层高动态范围(HDR)系统》；第2部分：用于基于感知量化(PQ)传递函数的高动态范围(HDR)系统的增强(SL-HDR-2)。

[3]推荐ITU-R BT.2100-2(2018年7月),“用于制作和国际程序交换中使用的高动态范围电视的图像参数值”。

[4]ITU-R BT.2390-4报告,“用于制作和国际程序交换的高动态范围电视”,(2018年4月)。

[5]CTA-861-G,CTA标准CTA-861-G,2016年11月:“用于未压缩高速数字接口的DTV概况”。

Claims

1.一种用于处理视频信号的方法，包括：

-接收中等动态范围视频信号和相关联的元数据，所述元数据包括表示所述中等动态范围视频信号的峰值亮度值的数据；

-接收表示呈现显示器的峰值亮度值的数据；

-确定所述中等动态范围视频信号的所述峰值亮度值是大于还是小于所述呈现显示器的所述峰值亮度值；

-基于所述确定来配置处理器，其中，所述处理器具有基于接收到的标准动态范围视频信号和相关联的元数据来重构高动态范围视频信号的第一模式、和优化接收到的高动态范围视频信号以用于所述呈现设备的第二模式；以及

-如果所述中等动态范围视频信号的所述峰值亮度值小于所述呈现显示器的所述峰值亮度值，则由所述处理器在所述第一模式下处理所述中等动态范围视频信号，并且如果所述中等动态范围视频信号的所述峰值亮度值大于所述呈现显示器的所述峰值亮度值，则由所述处理器在所述第二模式下处理所述中等动态范围视频信号。

2.一种用于处理视频信号的处理器，所述处理器具有基于接收的标准动态范围视频信号和相关联的元数据来重构高动态范围视频信号的第一模式，和优化用于渲染设备的接收的高动态范围视频信号的第二模式，所述处理器包括：

-用于接收表示呈现显示的峰值亮度值的数据的部件；

-用于确定所述中等动态范围视频信号的所述峰值亮度值是大于还是小于所述呈现显示的所述峰值亮度值的部件；以及

-用于如果所述中等动态范围视频信号的所述峰值亮度值小于所述呈现显示的所述峰值亮度值，则在所述第一模式下处理所述中等动态范围视频信号，并且如果所述中等动态范围视频信号的所述峰值亮度值大于所述呈现显示的所述峰值亮度值，则在所述第二模式下处理所述中等动态范围视频信号的部件。

3.根据权利要求1所述的方法，或者根据权利要求2所述的处理器，其中，在所述第一模式下处理所述中等动态范围视频信号以向上映射所述中等动态范围视频信号，并且在所述第二模式下处理所述中等动态范围视频信号以向下映射所述中等动态范围视频信号。

4.根据权利要求3所述的方法或处理器，其中，包括在所述元数据中的变量具有表示所述第二模式的数据值，以指定在根据所述第二模式的分发之前已经处理了高动态范围视频信号以生成所述中等动态范围视频信号。

5.根据权利要求4所述的方法或处理器，其中，如果所述中等动态范围视频信号的峰值亮度值小于所述呈现显示器的所述峰值亮度值，则用表示所述第一模式的数据值重写所述变量。

6.根据权利要求4或5所述的方法或处理器，其中，所述变量是所述接收到的元数据内的SEI消息的一部分。

7.根据权利要求6所述的方法或处理器，其中，所述处理器被配置为在所述第一模式下处理SL-HDR1信号，并且在所述第二模式下处理SL-HDR2信号，并且所述变量对应于sl_hdr_mode_value_minus1语法元素。

8.根据权利要求7所述的方法或处理器，其中，接收到的所述中等动态范围视频信号被表示为SL-HDR2信号，并且所述处理器适于在所述第一模式下处理所述信号。

9.根据权利要求8所述的方法或处理器，其中，所述处理器适于在所述第一模式下线性化所述中等动态范围视频信号。

10.根据权利要求8或9所述的方法或处理器，其中，在根据所述第一模式的所述处理中，表示标准动态范围主控显示器的最大显示主控亮度的参数被设置为所述中等动态范围视频信号的所述峰值亮度值。

11.一种装置，包括根据权利要求2至10中任一项所述的处理器。

12.根据权利要求11所述的装置，还包括用于向显示设备提供处理后的所述中等动态范围视频信号的输出。

13.根据权利要求11所述的装置，还包括：显示器，用于显示处理后的所述中等动态范围视频信号。

14.一种包括指令的计算机程序产品，其中，所述指令在由计算机执行时使所述计算机执行根据权利要求1和3至10中任一项所述的方法。