DE102019102431A1 - Unterdrücken von Pixel-Farbfehlern in HDR-Videosystemen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Offenbarung richtet sich an einen Prozess zur teilweisen oder vollständigen Unterdrückung oder Beschränkung von Pixel-Farbfehlern. Diese Pixel-Farbfehler, die durch kleine Rauschwerte dargestellt werden, können bei der Signalverarbeitung von Videosignalen mit hohem Dynamikumfang (HDR) eingebracht werden. Die Konvertierung von visuellen Inhalten in eine Half Precision-Gleitkommadarstellung, z.B. FP16, kann aufgrund von Rundungen kleine Mengen an Signalrauschen verursachen. Das Rauschen kann während der HDR-Signalverarbeitung multipliziert und akkumuliert werden, was zu visuellen Artefakten und verminderter Bildqualität führt. Die Offenbarung kann diese Rauschmengen in Pixel-Farbkomponentenwerten erkennen und das Rauschen unterdrücken oder teilweise unterdrücken, um zu verhindern, dass sich das Rauschen bei der nachfolgenden HDR-Signalverarbeitung akkumuliert.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Diese Anmeldung ist im Allgemeinen auf ein Pixel-Farbkomponenten-Korrekturverfahren und insbesondere auf die Unterdrückung von Farbfehlern in Videosystemen mit hohem Dynamikumfang (high dynamic range: HDR) gerichtet.
• HINTERGRUND
• In Computergrafiken und Videosystemen können HDR-Grafik- und -Videoinhalte im linearen erweiterten rot-grün-blauen (scRGB) Farbraum mit Half Precision-Gleitkommaformat (FP16, definiert in IEEE 754-2008) erzeugt werden. Um eine HDR-Anzeige zu steuern, kann das FP16-Pixel in Perceptual Quantizer (PQ)-kodierte RGB- oder YCbCr- (wie im ITU-R BT2100-Standard definiert) HDR-Signale umgewandelt werden. Während dieses Kodierungsprozesses können Quantisierungsfehler, die im ursprünglichen FP16-Inhalt vorhanden sind, durch eine Kombination von Farbraumkonvertierungen, PQ-Kodierung, Chroma-Filterung und Subsampling verstärkt werden. Solche Fehler werden durch eine HDR-Anzeige weiter verstärkt, die die PQ-kodierten HDR-Signale verarbeitet, indem z.B. Chroma-Upsampling, Farbraumkonvertierungsmatrix und PQ-Dekodierungsverfahren durchführt werden. Solche verstärkten Fehler führen dazu, dass Artefakte auf HDR-Anzeigen angezeigt werden, die für einen Nutzer sichtbar sind, der den Inhalt auf der HDR-Anzeige betrachtet, was die Qualität des angezeigten Inhalts mindert.
• ZUSAMMENFASSUNG
• In einem Aspekt wird ein Verfahren zum Unterdrücken von Pixel-Farbkomponentenrauschen in einem HDR (High Dynamic Range)-Signal beschrieben. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren: (1) Konvertieren einer Farbwertdarstellung eines Pixels in eine Farbwertdarstellung mit geringerer Genauigkeit, wobei das Konvertieren einen Rauschpegel in einem oder mehreren Farbkomponentenwerten des Pixels erzeugt, (2) Vergleichen der Farbkomponentenwerte mit einem Rauschschwellenwert für das Pixel und (3) Reduzieren unter Verwendung des Vergleichens eines oder mehrerer der Farbkomponentenwerte des Pixels, wobei der Rauschschwellenwert aus dem Rauschpegel berechnet wird.
• In einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt mit einer Reihe von Verfahrensanweisungen beschrieben, die auf einem nicht-flüchtigen, computerlesbaren Medium gespeichert sind, das bei seiner Ausführung eine Datenverarbeitungsvorrichtung anweist ein Verfahren auszuführen, um Rauschen in Farbkomponentenwerten eines Pixels für ein HDR-Signal zu unterdrücken. In einer Ausführungsform umfassen die Verfahren: (1) Konvertieren einer Farbwertdarstellung eines Pixels in eine Farbwertdarstellung mit geringerer Genauigkeit, wobei das Konvertieren einen Rauschpegel in einem oder mehreren Farbkomponentenwerten des Pixels erzeugt, (2) Vergleichen der Farbkomponentenwerte mit einem Rauschschwellenwert für das Pixel und (3) Reduzieren unter Verwendung des Vergleichens eines oder mehrerer der Farbkomponentenwerte des Pixels, wobei der Rauschschwellenwert aus dem Rauschpegel berechnet wird.
• In einem weiteren Aspekt wird ein Rauschunterdrückungssystem für Pixel-Farbkomponentenwerte beschrieben. In einer Ausführungsform umfasst das Rauschunterdrückungssystem: (1) einen Empfänger, der betreibbar ist, um einen HDR-Inhalt als HDR-Signal zu empfangen, und (2) wobei einer der HDR-Signalprozesse ein Rauschunterdrückungsprozess für ein oder mehrere der Pixel des HDR-Signals ist, und wobei der Rauschunterdrückungsprozess einen berechneten Rauschschwellenwert mit den Farbkomponentenwerten des Pixels vergleicht, um einen oder mehrere der Farbkomponentenwerte des Pixels auf einen Wert von Null zu klemmen, und wobei der berechnete Rauschschwellenwert unter Verwendung eines Rauschpegels des Pixels und eines Rauschfaktors berechnet wird.
• Figurenliste
• Es wird nun auf die folgenden Beschreibungen referenziert, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
• 1 eine Darstellung eines Blockdiagramms eines exemplarischen HDR-Signalverarbeitungssystems ist;
• 2 eine Darstellung eines Blockdiagramms eines exemplarischen HDR-Signalverarbeitungsflusses ist;
• 3 eine Darstellung eines Flussdiagramms eines exemplarischen Verfahrens zur Unterdrückung von Rauschen in einem HDR-Signal ist;
• 4 eine Darstellung eines Flussdiagramms eines exemplarischen Verfahrens ist, das auf 3 aufbaut und die Berechnung und Verwendung eines Rauschschwellenwerts zur Unterdrückung von Rauschen in einem HDR-Signal darstellt; und
• 5 eine Darstellung eines Flussdiagramms eines exemplarischen Verfahrens ist, das auf 3 aufbaut und die Verwendung von negativem Rauschen und Pixel-Farbkomponentenmatrix zur Unterdrückung von Rauschen in einem HDR-Signal darstellt.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
• Nutzer können durch ihre Aktionen dazu beitragen, dass Inhalte auf einem Betrachtungssystem, wie beispielsweise einem Fernseher, Monitor, Smartphone und anderen Vorrichtungen, angezeigt werden. Der Inhalt kann verschiedene Arten von Inhalten umfassen, wie beispielsweise die visuelle Ausgabe von einer Anwendung, die auf einem Computersystem ausgeführt wird, oder eine Videowiedergabe von einem Server oder Rechenzentrum. Der Inhalt kann dem Betrachtungssystem in verschiedenen Formaten bereitgestellt werden, wie beispielsweise Standard-Dynamikumfang (SDR) (typisch für einige Webinhalte und ältere Fernsehprogramme) und Hoch-Dynamikumfang (HDR) (typisch für Spieleanwendungen, neuere Fernseh- und Filminhalte und andere High Definition-Inhalte).
• Bei der Anzeige von Grafik-, Bild- oder Videoinhalten auf einem HDR-Betrachtungssystem kann der Inhalt durch einen oder mehrere HDR-Signalprozesse verarbeitet werden, bevor er für einen Nutzer angezeigt wird. Das HDR-Signal, das den Inhalt darstellt, kann auf verschiedene Wege verarbeitet werden. Die Verarbeitungsschritte können gewählt werden, um den Bedarf an Speicher- und Übertragungsbandbreite zu verringern oder den HDR-Inhalt zu verbessern, z.B. durch Anpassung der Farben oder der Lumineszenz aufgrund der Umgebungsbeleuchtung im Raum, in dem sich das Betrachtungssystem befindet. Die Verarbeitungsschritte können darin bestehen, das HDR-Signal zu ändern, um ein Half Precision-Gleitkommaformat, wie z.B. FP16, zu verwenden, um den Speicherplatzbedarf des Signals zu verringern. Es können auch andere Gleitkomma-Darstellungen verwendet werden, wie z.B. 24 Bit und 12 Bit. Diese Offenbarung wird das FP16 als Demonstrationsdarstellung verwenden. Die Kodierung des HDR-Signals unter Verwendung einer Perceptual Quantizer (PQ)-Kodierung (PQ) kann die Bitbreite des HDR-Signals reduzieren, um eine effizientere Speicherung und Übertragung des kodierten Signals zu ermöglichen. Ein weiterer Prozess, der auf das HDR-Signal angewendet werden kann, ist das Chroma-Subsampling, um den Speicher- und Übertragungsbandbreitenbedarf weiter zu reduzieren. Andere Techniken und Prozesse für das HDR-Signal können ebenfalls angewendet werden. Diese Techniken und Prozesse können auch in verschiedenen Kombinationen eingesetzt werden, um den Speicherbedarf zu reduzieren und das HDR-Signal zu verbessern.
• Ein möglicher Nebeneffekt der Anwendung dieser Techniken und Prozesse auf ein HDR-Signal kann sein, dass eine geringe Menge an Rauschen, z.B. Fehler, im Signal während der verschiedenen Verarbeitungsschritte verstärkt oder akkumuliert werden kann. Ein Rauschen im Signal kann für einen Nutzer zu Beginn der Verarbeitung unmerklich sein und für den Nutzer am Ende der Verarbeitungsschritte eine wahrnehmbare Ablenkung (visuelles Artefakt) darstellen, da die Prozesse unbeabsichtigt die Rauschwirkung auf das Signal erhöhen können. Hierin wird ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt vorgestellt, um das Rauschen im HDR-Signal zu identifizieren und dieses Rauschen sanft zu reduzieren oder aus dem Signal zu entfernen. Daher weist das Signal am Ende der Verarbeitungsschritte kein verstärktes oder akkumuliertes Rauschen auf, das für den Nutzer ein visuelles Artefakt verursacht. Der zusätzliche Verarbeitungsschritt kann in die HDR-Signalverarbeitungsflüsse einbezogen werden. Der zusätzliche Verarbeitungsschritt kann in der Nähe des Zyklusbeginns oder an verschiedenen Stellen des Zyklus einbezogen werden.
• Genauer gesagt, wird in einem Computergraphiksystem ein HDR-Pixel typischerweise in Form eines lichtlinearen Signals oder eines PQ-kodierten Signals, d.h. HDR10 oder eines anderen Standards, dargestellt. Ein lichtlineares Signal ist für die Farbraumkonvertierung (CSC) und andere optische zur optischen Verarbeitung erforderlich. Aufgrund des hohen Dynamikumfangs des Signals (typischerweise 0,0-10.000nits) kann eine 32-Bit Ganzzahl oder FP16 verwendet werden, um ein Pixel als lichtlineares Signal darzustellen.
• Nachdem der Inhalt in eine HDR-Signal FP16 scRGB-Darstellung umgewandelt wurde, kann ein Quantisierungsfehler auftreten. Dieser Quantisierungsfehler, d.h. Rauschen, liegt typischerweise unter der Fähigkeit eines durchschnittlichen Nutzers zu erkennen, daher gibt es keine wahrnehmbaren visuellen Artefakte. Der Quantisierungsfehler in jedem der scRGB-Komponentenwerte kann nach einem CSC verteilt und auf andere Komponenten übertragen werden. Ein kleiner absoluter Rauschwert kann einen großen Rauschwert in PQ erzeugen, da die PQ-inverse elektro-optische Übertragungsfunktion (EOTF^-1) empfindlich auf kleine Werte ist. Darüber hinaus verändern die Verarbeitungsschritte und die Subsampling der RGB-zu-YCbCr-Konvertierung und die jeweilige Rückwärtsverarbeitung in der Videoverarbeitung, -verteilung und -übertragung die Rauschverteilung. Durch diese Prozesse kann Rauschen akkumuliert werden und wird zu einem größeren Anteil an jedem Farbkomponentenwert. Da PQ EOTF^-1 empfindlich auf größere Farbkomponentenwerte sein kann (von denen das Rauschen ein Teil ist), kann PQ EOTF^-1 einen signifikanten Farbfehler im linearen Lichtraum erzeugen, wenn ein Pixel angezeigt wird, was zu visuellen Artefakten führt, die von einem Nutzer wahrgenommen werden kann.
• Da der Quantisierungsfehler des FP16 die Quelle des Rauschens sein kann, besteht eine Lösung darin, volle Single Point Float Precision (FP32)- oder Double Float Point Precision (FP64)-Datenwerte zu verwenden. Die Lösung würde dazu führen, dass mehr Frame-Buffer-Speicher und Speicherbandbreite benötigt werden und kann zusätzliche Verarbeitungsressourcen erfordern, was den Hardware- und Energiebedarf erhöht. Eine weitere Option kann die Einführung einer Dithering-Technik sein, um das Quantisierungsrauschen zu reduzieren. Dies kann durch die Einführung von räumlichem Zufallsrauschen implementiert werden, um ein sich wiederholendes Rauschmuster zu eliminieren. Ein solcher Ansatz kann zu Qualitätsverlusten bei den Inhalten führen. Ein dritter Ansatz zum Klemmen eines Farbkomponentenwerts unter einen absoluten Rauschschwellenwert, d.h. einen globalen Klemmwert, kann verhindern, dass Rauschen durch die restlichen Verarbeitungsschritte getragen wird. Unter bestimmten Signalsituationen können Farben, die sehr dunkel sind, geklemmt werden, die nicht geklemmt werden sollten, wodurch möglicherweise verhindert wird, dass die Inhaltsanzeige die HDR-Spezifikationen und -Standards für niedrige Lumineszenz erfüllt.
• Diese Offenbarung beschreibt also einen zusätzlichen Schritt oder Ansatz, der einen Quantisierungsrauschunterdrückungsprozess für ein HDR-Signal umfasst, unter Verwendung einer Pixel-Pegelklemmung, während die Anforderungen an die Speicher- und Übertragungsbandbreite eingehalten werden und die visuelle Qualität der Inhalte erhalten bleibt. Typischerweise kann der Quantisierungsrauschunterdrückungsschritt zwischen den CSC- und PQ-Kodierungsschritten einbezogen werden, während die Quantisierungsrauschunterdrückung an anderen Stellen im HDR-Signalverarbeitungsfluss einbezogen werden kann. In einem alternativen Aspekt kann die Quantisierungsrauschunterdrückung in die Verarbeitung einbezogen werden, wenn eine räumliche Pixelverarbeitung oder eine zeitliche Pixelverarbeitung der PQ-Signale durchgeführt wird.
• Die Quantisierungsrauschunterdrückung kann ein separater Schritt sein, oder sie kann mit einem bestehenden Schritt einbezogen werden, beispielsweise kombiniert mit der CSC- oder mit der PQ-Kodierung. Die Quantisierungsrauschunterdrückung kann mit verschiedenen Ansätzen implementiert werden. Zum Beispiel kann für jedes Pixel in einem HDR-Signal der Prozess aus den drei Farbkomponentenwerten den maximalen Farbkomponentenwert, d.h. den Maximalwert, wie in Formel 1 dargestellt, bestimmen.
  Beispiel für das Auffinden eines maximalen Farbkomponentenwertes für ein Pixel $$maxKomponentWert=max\left(R,G,B\right)$$

  

  wobei R, G, B die Werte der roten, grünen und blauen Farbkomponente darstellen.
• Alternativ kann der Leuchtdichtewert Y für das Pixel aus den Werten der Farbkomponenten berechnet werden, wie in Formel 2 dargestellt.
  Beispiel für die Berechnung eines Leuchtdichtewertes für ein Pixel $$Y=\left(C1\ast R\right)+\left(C2\ast G\right)+\left(C3\ast B\right)$$

  

  wobei C1, C2 und C3 Konstanten sind, um einen RGB-Wert in einen Leuchtdichtewert Y zu konvertieren.
• Ein Quantisierungsrauschschwellenwert kann entweder aus dem maxKomponentWert oder Y, und einem Rauschfaktor berechnet werden. Die Bestimmung, ob der maxKomponentWert oder Y verwendet werden soll, kann auf mehreren Faktoren beruhen, wie beispielsweise der verwendeten Hardware und der Softwarekapazität und -beschränkungen. Typischerweise ist die Verwendung der Leuchtdichte Y während der Verarbeitung effizienter. Die Leuchtdichte Y kann auch zu einer besseren visuellen Anzeigequalität des Signals führen, da der Farbkomponentenwert für Grün typischerweise die dominante Farbkomponente ist und Y diese Dominanz besser berücksichtigt.
• Der Rauschfaktor kann durch den Prozess, die Anwendung oder eine andere Systemkomponente bestimmt werden. Der Rauschfaktor wird für HDR-Signale typischerweise zu $\frac{1}{2048}$

  

  initiiert. Andere Werte werden können ebenfalls verwendet werden, einschließlich z.B. $\frac{1}{1024},\frac{1}{512},\frac{1.5}{2048}.$

  

  Längere HDR-Signalverarbeitungsflüsse können zu einer größeren Wahrscheinlichkeit führen, dass ein kleines Rauschen akkumuliert oder auf einen ausreichend großen Wert multipliziert werden kann, der einen Sollwert für Rauschen überschreiten kann. Ein solcher Sollwert kann an einem Punkt eingestellt werden, an dem das Rauschen für den Nutzer wahrnehmbar ist, d.h. wahrnehmbare visuelle Artefakte verursacht. In längeren HDR-Signalverarbeitungsflüssen kann eine Erhöhung des Rauschfaktors vorteilhaft sein, um eine angemessene Menge an Rauschen von jedem Pixel zu klemmen. Mit zunehmendem Rauschfaktor steigt auch die Möglichkeit, die HDR-Kapazität mit niedriger Leuchtdichte zu beeinflussen, was sich für den Nutzer möglicherweise negativ auf die angezeigten Inhalte auswirkt.
• Der Rauschschwellenwert kann berechnet werden, indem man den Rauschfaktor und entweder den maxKomponentWert oder Y multipliziert, wie in Formel 3 und Formel 4 dargestellt.
  Beispiel für die Berechnung eines Rauschschwellenwerts unter Verwendung des maxKomponentWert $$RauschSchwellenwert=Rauschfaktor\ast maxKomponentWert$$

  

  Beispiel für die Berechnung eines Rauschschwellenwerts unter Verwendung von Y $$RauschSchwellenwert=Rauschfaktor\ast Y$$

  
• Nach der Berechnung des Rauschschwellenwerts wird ein Vergleich mit jedem der Werte der Farbkomponenten ausgeführt. Wenn der Absolutwert des Farbkomponentenwertes kleiner als der Rauschschwellenwert ist, dann wird der Farbkomponentenwert wahrscheinlich vom Rauschen dominiert. Daher kann der Wert der Farbkomponente auf Null gesetzt, d.h. geklemmt, werden. Dies ist eine Pixel-Pegelklemmung, bei der jedes analysierte Pixel einen anderen Rauschschwellenwert zum Vergleich aufweisen kann oder auch nicht. Formel 5 zeigt einen exemplarischen Algorithmus, um einen Farbkomponentenwert zu klemmen.
  Beispiel für das Klemmen von Farbkomponentenwerten $$\begin{array}{c}{R}_{NS}=\left(abs\left(R\right)>RauschSchwellenwert\right)R:0\\ G_{NS}=\left(abs\left(G\right)>RauschSchwellenwert\right)G:0\\ B_{NS}=\left(abs\left(B\right)>RauschSchwellenwert\right)B:0\end{array}$$

  

  wobei R_NS, G_NS, und B_NS die jeweiligen Farbkomponentenwerte nach der Rauschunterdrückung sind. Eine exemplarische Implementierung im Pseudocode ist in Auflistung 1 dargestellt.
  Auflistung 1: Exemplarischer Pseudocode zur Unterdrückung von HDR-Signalrauschen im GLSL ES Shader, mit einem Rauschfaktor von 1/2048

      vec4 Rausch_Unterdrückung (vec4 v)
      {
        const float Rausch_Faktor = 1.0 / 2048.0;
        // Berechne relative Leuchtdichte = 0.2627 * R + 0.6780 * G + 0.0593 * B
        // für BT.2020 RGB Wert
        float relative_Leuchtdichte = dot(v.xyz, vec3(0.2627, 0.6780, 0.0593));
        float Rausch_Schwellenwert = relative_Leuchtdichte * Rausch_Faktor;
        // Nutze step() und mix() um Werte unterhalb des Rauschschwellenwertes zu
      unterdrücken
        v.xyz = mix(vec3(0.f, 0.f, 0.f), v.xyz, step(Rausch_Schwellenwert, v.xyz));
        return v;
      } // Ende vec4 Funktion

Eine alternative Methode zur Implementierung des Quantisierungsrauschunterdrückungsprozesses besteht darin, zu erkennen, ob der Farbkomponentenwert eines Pixels vom Quantisierungsrauschen dominiert wird, und dann zu entfernen, d.h. das Rauschen zu unterdrücken. Die Unterdrückung des Rauschens kann durch Hinzufügen einer negativen Größe erreicht werden, die dem erkannten Rauschen des Y-Wertes des Pixels entspricht. Die negative Größe kann als negatives Rauschen zugeordnet werden. Der Rauschschwellenwert kann wie in Formel 4 dargestellt berechnet werden. Das negative Rauschen ist der Rauschschwellenwert mit umgekehrtem Vorzeichen.

Die resultierenden Farbkomponentenwerte können auf Null geklemmt werden, wenn sie unter Null fallen. Die Klemmung kann vor der PQ-Kodierung abgeschlossen werden, da die Klemmung ein übliches Verfahren für die PQ-Übertragungsfunktion ist, die einen Eingangsbereich von 0,0 bis 1,0 hat. Diese Methode kann die Vorteile von fixierten Hardware-Pipelines, die Matrixkonvertierungskapazitäten haben, nutzen. Formel 6 stellt zwei Formen eines exemplarischen Matrixverfahrens zur Unterdrückung von Rauschen unter Verwendung eines negativen Rauschwerts dar.
Beispielmatrizen, die negatives Rauschen verwenden, um Rauschen zu unterdrücken $$\left(\begin{array}{c}R\text{'}\\ G\text{'}\\ B\text{'}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)+neg\_Rauschen\ast \left(\begin{array}{ccc}0.2627& 0.6780& 0.0593\\ 0.2627& 0.6780& 0.0593\\ 0.2627& 0.6780& 0.0593\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)$$

Die zu einer einzigen Matrix kombiniert werden können: $$\left(\begin{array}{c}R\text{'}\\ G\text{'}\\ B\text{'}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}1+0.2627\ast neg\_Rauschen& 0.6780\ast neg\_Rauschen& 0.0593\ast neg\_Rauschen\\ 0.2627\ast neg\_Rauschen& 1+0.6780\ast neg\_Rauschen& 0.0593\ast neg\_Rauschen\\ 0.2627\ast neg\_Rauschen& 0.6780\ast neg\_Rauschen& 1+0.0593\ast neg\_Rauschen\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)$$

wobei R', G' und B' die resultierenden Farbkomponentenwerte aus dem Matrixverfahren sind.

Ein alternatives Matrixverfahren kann verwendet werden, wie in Formel 7 dargestellt. Die vereinfachte Matrix stellt möglicherweise nicht den gleichen Rauschschwellenwert für die drei Farbkomponenten wie die in Formel 6 dargestellten Matrizen bereit. Die Berechnungen können effizienter sein und nicht dazu führen, dass die Rauschakkumulation den Sollwert überschreitet. Die Formel 7 verwendet einen negativen Rauschwert, der direkt vom System bestimmt wird, ähnlich dem Rauschfaktor, wie in den Formeln 3 und 4 verwendet. Das negative Rauschen in der Formel 7, das als neg_Rauschen' bezeichnet wird, kann ein negativer Faktor sein, z.B. $\frac{-1.5}{2048},$

eine negative Darstellung der für den obigen Rauschfaktor aufgeführten Werte oder anderer negativer Werte.
Beispiel eines Matrixverfahrens zur Unterdrückung von Rauschen $$\left(\begin{array}{c}R\text{'}\\ G\text{'}\\ B\text{'}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}1& neg\_Rauschen\text{'}& neg\_Rauschen\text{'}\\ neg\_Rauschen\text{'}& 1& neg\_Rauschen\text{'}\\ neg\_Rauschen\text{'}& neg\_Rauschen\text{'}& 1\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)$$

In einem alternativen Aspekt können die negativen Rauschmatrizen, wie in den verschiedenen obigen Formeln dargestellt, als eigenständiges Verfahren angewendet oder mit anderen Matrixverfahren kombiniert werden. Zum Beispiel kann eine kombinierte Matrix zur Einbeziehung der Rauschunterdrückung mit einer scRGB-zu-Rec2020-RGB-Übertragung in der Formel 8 dargestellt werden.
Beispiel einer kombinierten Matrix, die eine Übertragungsfunktion mit Rauschunterdrückung kombiniert $$\begin{array}{c}\left(\begin{array}{ccc}1+0.2627\ast neg\_Rauschen& 0.6780\ast neg\_Rauschen& 0.0593\ast neg\_Rauschen\\ 0.2627\ast neg\_Rauschen& 1+0.6780\ast neg\_Rauschen& 0.0593\ast neg\_Rauschen\\ 0.2627\ast neg\_Rauschen& 0.6780\ast neg\_Rauschen& 1+0.0593\ast neg\_Rauschen\end{array}\right)\\ \ast \left(\begin{array}{ccc}0.627403896077687& 0.329283038602093& 0.043313065649504\\ 0.069097289651083& 0.919540395371749& 0.011362315896708\\ 0.016391438709584& 0.088013307825009& 0.895595253553420\end{array}\right)\end{array}$$

Formel 8 fügt der R-, G- und B-Komponente effektiv zusätzliches negatives Quantisierungsrauschen hinzu. Der Farbrauschpegel für das Pixel kann sich erhöhen. Solange der Farbfehler unter dem Rauschakkumulationssollwert bleibt, hat das Rauschen keinen Einfluss auf das visuelle Erlebnis des Nutzers. Ist ein Farbkomponentenwert kleiner als das negative Rauschen des Lumineszenzwertes oder das negative Rauschen der Summe der beiden anderen Komponenten, kann die Komponente vom Rauschen dominiert werden und vor der PQ-Kodierung auf Null geklemmt werden, was die Übertragung von Rauschen auf die PQ-Signale verhindern kann.

Um nun auf die Figuren einzugehen, 1 ist eine Darstellung eines Blockdiagramms eines exemplarischen HDR-Signalverarbeitungssystems 100. Das HDR-Signalverarbeitungssystem 100 kann verwendet werden, um Grafik-, Bild- oder Videoinhalte in eine Form umzuwandeln, die an ein Betrachtungssystem übertragen werden kann. Das HDR-Signalverarbeitungssystem 100 umfasst ein Inhaltserstellungssystem 105, einen HDR-Signalprozessor 120 und ein Betrachtungssystem 130.

Das Inhaltserstellungssystem 105 kann Inhalte verschiedener Art erstellen, wie beispielsweise Grafiken, Bilder und Videos. Der Inhalt kann aus einer Anwendung oder aus einer anderen Quelle erzeugt werden, z.B. aus einem Rechenzentrum, einer Datenbank, einer Festplatte, einem Computersystem, Internet, Intranet und anderen Quellen. Der Inhalt kann als HDR-Signal an den HDR-Signalprozessor 120 übertragen werden. Es können ein oder mehrere Prozesse auf das HDR-Signal angewendet werden, und jeder der Prozesse kann in verschiedenen Anordnungen und Kombinationen angewendet werden.

Anhand des dargestellten Beispiels kann das empfangene HDR-Signal zunächst durch einen CSC-Prozess 122 verarbeitet werden. Das HDR-Signal kann dann durch einen HDR-Rauschunterdrückungsprozess 124 verarbeitet werden. Das HDR-Signal kann dann durch einen oder mehrere zusätzliche HDR-Signalprozesse 126 weiterverarbeitet werden. Das eingestellte HDR-Signal kann mit einem Kommunikator (nicht dargestellt) an einen anderen Prozess oder ein anderes System übertragen werden. In diesem Beispiel wird das HDR-Signal an das Betrachtungssystem 130 übertragen, das eine herkömmliche Art von Betrachtungssystem, Anzeige, Monitor, Projektor oder eine andere Art von Betrachtungssystem sein kann. In alternativen Aspekten kann das HDR-Signal an andere Systeme übertragen werden, z.B. über ein Intranet, Internet oder ein anderes Übertragungsmedium. In weiteren Aspekten kann das HDR-Signal auf ein Speichermedium übertragen werden, z.B. auf eine Datenbank, ein Rechenzentrum, einen Server, ein System, eine Festplatte, einen USB-Stick oder andere Arten von Speichermedien.

HDR-Signalprozessor 120 stellt eine logische Beschreibung der Funktionalität dar und kann in verschiedenen Kombinationen implementiert werden. Zum Beispiel kann der HDR-Signalprozessor 120 eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Grafikprozessoreinheit (GPU) oder ein allgemeiner Prozessor sein. HDR-Signalprozessor 120 kann in einen einzelnen Prozessor einbezogen werden oder die Funktionalität kann auf zwei oder mehr Prozessoren ausgeführt werden. Zum Beispiel können einige Funktionen des HDR-Signalprozessors 120 innerhalb einer GPU und einige der HDR-Signalverarbeitung innerhalb des Betrachtungssystems 130 ausgeführt werden.

2 ist eine Darstellung eines Diagramms eines exemplarischen HDR-Signalverarbeitungsflusses 200. Der HDR-Signalverarbeitungsfluss 200 ist ein exemplarischer Fluss eines HDR-Signals von der Identifizierung des Inhalts bis zur endgültigen Ausgabe an ein Betrachtungssystem. Die in diesem Fluss beschriebenen Prozesse stellen einen exemplarischen Fluss dar. Die in anderen Flüssen verwendeten Prozesse können variieren, welche spezifischen Prozesse in den gesamten HDR-Signalverarbeitungsfluss einbezogen sind. Generell gilt: Je mehr Prozesse in den gesamten HDR-Signalverarbeitungsfluss einbezogen werden, desto größer sollte der Rauschfaktor sein, um die mögliche Akkumulation von Rauschen durch die Prozessflüsse zu kompensieren. Im Prozess der Inhaltserstellung 205 können Inhalte erstellt und gesammelt werden. Zum Beispiel kann eine Anwendung Inhalte erzeugen, oder der Prozess der Inhaltserstellung 205 kann Inhalte aus einer Quelle abrufen, wie beispielsweise aus dem Internet, Intranet oder einem Speichermedium.

Im Quantisierungsprozessfluss der Inhaltserstellung 206 werden High Precision-Signale aus dem Inhalt, d.h., Single-Float- und Double-Float-Signale, auf die FP16-Darstellung mit Rundung oder Kürzung quantisiert. Jede quantisierte FP16-Darstellung kann einen Rundungsfehler bis zu $\frac{1}{2048}$

bezogen auf den Idealwert enthalten. Dies kann dazu führen, dass das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) bei jedem Farbkomponentenwert eines Pixels >= 2048 beträgt. Die Farbe des Pixels, dargestellt durch alle drei Farbkomponentenwerte, kann einen Fehler von weniger als oder gleich $\frac{1}{2048}$

aufweisen. Der Farbfehler (oder das Rauschen) liegt weit unter dem Sollschwellenwert für die Rauschakkumulation und kann für den Nutzer nicht wahrnehmbar sein. Der Ausgang des Flusses 206 wird durch das Signal RGB1 dargestellt.

Im CSC-Prozessfluss 207 kann ein Matrixverfahren verwendet werden, um die Konvertierung durchzuführen, wodurch das Quantisierungsrauschen von jedem RGB1-Farbkomponentenwert auf alle Farbkomponenten verteilt wird, die durch das Signal RGB2 dargestellt werden. An dieser Stelle im Prozessfluss können mehrere Rauschpegel zu berücksichtigen sein. Ein solcher Rauschpegel ist das allgemeine Farbrauschen im Verhältnis zur Signal-RGB2-Farbe, dargestellt durch die drei Farbkomponentenwerte. Ein weiterer Rauschpegel kann durch das Rauschen in jeder RGB2-Komponente im Verhältnis zu jedem RGB2-Farbkomponentenwert dargestellt werden. Der Farbrauschpegel kann vor und nach dem Matrixverfahren gleich bleiben. Das Komponentenrauschen kann akkumulativ sein, abhängig vom Vorzeichen des Rauschens und den Werten des Komponenten- und Matrixkoeffizienten. Ein Farbkomponentenwert hängt von den Komponenten- und Matrixwerten ab. Zum Beispiel kann das Rausch-zu-Komponente-Verhältnis für die Farbe R wie in Formel 9 beschrieben werden.
Beispiel Rausch-zu-Komponente-Verhältnis $$\frac{Noise.R2}{R2}=\frac{c1r\ast Rauschen.R1+c1g\ast Rauschen.G1+c1b\ast Rauschen.B1}{c1r\ast R1+c1g\ast G1+c1b\ast B1}$$

wobei R1, G1, B1 und R2 ideale Farbkomponentenwerte sind;

• Rauschen.R1, Rauschen. G1, und Rauschen.B1 Quantisierungsfehler sind, die auftreten, wenn R1, G1, B1 auf FP16 quantisiert werden; und
• clr, clg und c1b Matrixkoeffizienten zur Durchführung von CSC sind, z.B., (clr, clg, c1b) = (0.627403896077687, 0.329283038602093, 0.043313065649504).

Nach dem Matrixverfahren kann das Komponente-Rausch-Signal-Verhältnis hoch sein, wenn der neu erwartete Farbkomponentenwert nahe 0,0 liegt. In einigen Fällen wird der Komponentenwert durch Rauschen dominiert. Im Prozessfluss 210 der HDR-Signalrauschunterdrückung können die Farbkomponentenwerte für jedes Pixel des HDR-Signals wie hier beschrieben analysiert, eingestellt und bei Bedarf geklemmt werden. Der Prozessfluss 210 stellt diese Offenbarung im gesamten Prozessfluss des HDR-Signals dar. Der Ausgang wird durch das Signal RGB2-NS (RGB2 mit Rauschunterdrückung) dargestellt.

Im PQ EOTF^-1 Prozessfluss 215 kann RGB2-NS um einen Faktor, wie z.B. 0,008, skaliert werden, wenn 80-Nits auf eine Gleitkommadarstellung, wie z.B. 1,0f, normiert und dann auf einen Bereich von 0,0 bis 1,0 zugeschnitten werden, so dass der Wert von 1,0 10.000-Nits Lichtsignal und der Wert von 0,0 echtes Schwarz darstellt. Andere Faktoren können jedoch genutzt werden, wobei herkömmlich 1.0f verwendet wird, um 80-Nits darzustellen, z.B. den PC sRGB (Standard Dynamic Range) Standard. Zum Beispiel RGB2-NS' = Clip (RGB2-NS * 0.008, 0.0, 1.0). Das normierte Pixel RGB2-NS' kann dann durch eine Standard-PQ-Übertragungsfunktion weiter kodiert werden. Zum Beispiel stellen R3 = PQ_EOTF^-1(R2-NS'), G3 = PQ_EOTF^-1(G2-NS') und B3 = PQ_EOTF^-1(B2-NS'), wobei R2-NS', G2-NS' und B2-NS' die Farbkomponentenwerte des Signals RGB2-NS' darstellen. Der PQ EOTF^-1 kann mit der Formel 10 implementiert werden.
Beispiel PQ EOTF^-1 $$f\left(x\right)=\left(\frac{c1+c2\ast x^{m1}}{1+c3\ast x^{m1}}\right)m2$$

wobei x einen linearen optischen HDR-Farbwert bezeichnet;

• m1 = 2610/(4096*4) = 0.15930175;
• m2 = (2523*128)/4096 = 78.84375;
• c1 = 3424/4096 = 0.8359375;
• c2 = (2413*32)/4096 = 18.8515625; und
• c3 = (2392*32)/4096 = 18.6875.

Die inverse PQ-Funktion kann eine effiziente Kodierung basierend darauf bereitstellen, wie das menschliche Sehsystem die Empfindlichkeit kontrastiert, z.B. werden mehr Farbwerte bei niedrigen Intensitäts-(dunklen) Tönen verwendet, um relative Kontrastfehler zu minimieren. Inverse PQ-Übertragungsfunktionen können auch sehr empfindlich auf kleines absolutes Rauschen sein. Rausch-Signal-Verhältnisse in PQ-kodierten Signalen führen für den Nutzer in der Regel nicht zu einem wahrnehmbaren Farbrauschen. Außerdem ist das PQ-Rauschen reversibel, wenn eine Funktion, wie beispielsweise die elektro-optische Übertragungsfunktion PQ (EOTF), unmittelbar nach dem Prozessfluss platziert wird, um das PQ EOTF^-1 umzukehren. Der Ausgang des PQ EOTF^-1 Prozessflusses 215 wird durch das Signal RGB3 dargestellt.

Im RGB-zu-YUV-Prozessfluss 216 kann das Signal RGB3 durch ein Matrixverfahren, wie in Formel 11 dargestellt, weiter in das YCbCr Farbformat umgewandelt werden.
Beispiel RGB-zu-YUV-Konvertierung $$\left(\begin{array}{c}Y\\ Cb\\ Cr\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}0.26270& 0.67800& 0.05930\\ -0.13963& -0.36037& 0.50000\\ 0.50000& -0.45979& -0.04021\end{array}\right)\ast \left(\begin{array}{c}R3\\ G3\\ B3\end{array}\right)$$

wobei R3, G3, und B3 die Werte der Farbkomponenten aus dem Signal RGB3 darstellen;

• Y der Lumineszenzwert ist;
• Cb die blaue Differenz Chroma-Komponente ist; und
• Cr die rote Differenz Chroma-Komponente ist.

Wenn nicht unterdrückt, kann der Absolutwert eines beliebigen PQ-Rauschens von Signal-RGB3-Komponenten auf jede Y-, Cb- und Cr-Komponente des Ausgangssignals YUV1 verteilt werden. Das Signal YUV1, das z.B. den Standard HDR YUV444 verwendet, kann großes absolutes und relatives Komponentenrauschen enthalten, das aus starkem Rauschen auf einen oder mehrere Komponentenwerte des Signals RGB3 eingebracht werden kann.

Im YUV-Subsampling-Prozessfluss 220 können benachbarte YCbCr-Pixel zum Filtern und Subsampling verwendet werden, um ein Ausgangssignal YUV2 zu erzeugen, z.B. mit dem Standard HDR YUV 420 oder 422. YUV2 wird durch eine gestrichelte Linie dargestellt, die anzeigt, dass dieser Punkt des Prozesses auf ein anderes System, wie beispielsweise eine Anzeigevorrichtung, übergehen kann. Wenn sie nicht unterdrückt werden, kann das große absolute und relative Rauschen in CbCr-Komponenten verteilt und akkumuliert werden. Das resultierende Signal YUV2 kann weiterverarbeitet und auf einem Betrachtungssystem angezeigt werden.

Im YUV-Upsampling-Prozessfluss 230 können Gruppen von subsampled YCbCr-Pixeln zum Filtern verwendet werden, um fehlende CbCr-Pixelkomponenten zu erzeugen. Wenn das PQ-Rauschen der vorherigen Schritte nicht unterdrückt wird, kann es weiter verteilt und akkumuliert werden. Der Ausgang kann durch das Signal YUV3 dargestellt werden, z.B. mit dem Standard HDR YUV444.

Im YUV-zu-RGB-Prozessfluss 232 kann das Signal YUV3 mit einer herkömmlichen CSC-Matrix in das Signal RGB4 umgewandelt werden, wie in Formel 12 dargestellt. Signal RGB4 kann z.B. mit dem Standard BT202020 PQ kodiert werden.
Beispiel YUV-zu-RGB Konvertierung $$\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}1.0& 0& 1.4746\\ 1.0& -0.164553& -0.571353\\ 1.0& 1.8814& 0\end{array}\right)\ast \left(\begin{array}{c}Y\\ Cb\\ Cr\end{array}\right)$$

Im PQ EOTF-Prozessfluss 234 kann das PQ-kodierte Signal RGB4 über die PQ EOTF-Übertragungsfunktion in ein lineares Signal umgewandelt werden. Das Ausgangssignal kann durch das Signal RGB5 dargestellt und z.B. mit dem Standard BT2020 RGB kodiert werden. Formel 13 stellt ein Beispiel PQ EOTF dar.
Beispiel PQ EOTF $$f\left(x\right)={\left(\frac{max\left[\left(x^{1/m2}-c1\right)\mathrm{,0}\right]}{c2-c3\ast x^{1/m2}}\right)}^{1/m1}$$

wobei x einen nichtlinearen elektrischen HDR-Wert bezeichnet;

• m1 = 2610/(4096*4) = 0.15930175;
• m2 = (2523*128)/4096 = 78.84375;
• c1 = 3424/4096 = 0.8359375;
• c2 = (2413*32)/4096 = 18.8515625; und
• c3 = (2392*32)/4096 = 18.6875.

Wenn die Rauschunterdrückung des HDR-Signals nicht in den gesamten HDR-Signalverarbeitungsfluss einbezogen ist, kann ein kleiner Fehler in einem Eingangswert zu einem signifikanten Fehler in den Ausgangswerten führen, da PQ EOTF-1 auf einen großen Komponentenwert empfindlich ist, von dem das Rauschen ein Teil ist. Darüber hinaus kann sich ein nicht unterdrückter Fehler in einem Farbkomponentenwert durch die verschiedenen Konvertierungsalgorithmen auf die anderen Farbkomponentenwerte ausbreiten. Der daraus resultierende nicht unterdrückte Fehler im linearen Lichtraum kann signifikant und für den Nutzer wahrnehmbar sein und führt zu visuellen Artefakten und einer Verringerung der visuellen Qualität der angezeigten Inhalte.

3 ist eine Darstellung eines Flussdiagramms eines exemplarischen Verfahrens 300 zur Unterdrückung von Rauschen in einem HDR-Signal. Das Verfahren 300 beginnt bei einem Schritt 301 und fährt mit einem Schritt 305 fort. In Schritt 305 wird ein empfangenes HDR-Signal analysiert und ein Rauschschwellenwert berechnet. Fortfahrend mit einem Schritt 310 werden die Farbkomponentenwerte für ein Pixel mit Hilfe des Rauschschwellenwerts angepasst. Die Einstellung kann erkanntes Rauschen unterdrücken und eine Rauschakkumulation durch die restlichen Prozessflussschritte verhindern. Die Unterdrückung kann das Rauschen reduzieren oder den Wert der Farbkomponente auf Null klemmen. Das Verfahren endet bei einem Schritt 350.

4 ist eine Darstellung eines Flussdiagramms eines exemplarischen Verfahrens 400, das auf 3 aufbaut und die Berechnung und Verwendung eines Rauschschwellenwerts zur Unterdrückung von Rauschen in einem HDR-Signal darstellt. Das Verfahren 400 beginnt bei einem Schritt 401 und fährt mit einem Schritt 405 fort. In Schritt 405 beginnt die HDR-Signalverarbeitung mit einem empfangenen Signal, wobei dieses Signal einen visuellen Inhalt darstellt. Fortfahrend mit einem Schritt 410 wird ein CSC am HDR-Signal durchgeführt. Je nach Implementierung sind zwei Wege möglich, einer zu einem Schritt 420 und einer zu einem Schritt 425.

Wenn der Schritt 420 ausgewählt ist, fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 420 fort. Es wird der maximale Farbkomponentenwert für ein Pixel bestimmt. Fortfahrend mit einem Schritt 422 kann unter Verwendung eines Rauschfaktors und des Ergebnisses aus Schritt 420 ein Rauschschwellenwert berechnet werden. Das Verfahren 400 fährt mit einem Entscheidungsschritt 430 fort.

Wenn der Schritt 425 aus Schritt 410 ausgewählt wird, fährt das Verfahren 400 mit dem Schritt 425 fort. Der Lumineszenzwert für ein Pixel wird berechnet. Fortfahrend mit einem Schritt 427 kann unter Verwendung eines Rauschfaktors und des Ergebnisses aus Schritt 425 ein Rauschschwellenwert berechnet werden. Das Verfahren 400 fährt mit einem Entscheidungsschritt 430 fort.

Im Entscheidungsschritt 430 kann eine Rauschakkumulation gegen einen Sollwert verifiziert werden. Wenn der Wert überschritten wird, fährt das Verfahren 400 mit einem Schritt 435 fort. Im Schritt 435 kann der Rauschfaktor erhöht werden, um die Rauschakkumulation zu kompensieren. Das Verfahren 400 kehrt zu den jeweiligen Schritten 422 oder 427 zurück, um den Rauschschwellenwert neu zu berechnen. Wenn der Entscheidungsschritt 430 dazu führt, dass der Rauschakkumulationssollwert nicht überschritten wird, fährt das Verfahren 400 mit einem Schritt 440 fort.

In einem Schritt 440 werden die Werte der Farbkomponenten auf Null gesetzt, wenn der jeweilige Farbkomponentenwert kleiner als der Rauschschwellenwert ist. Die Schritte 420-440 oder 425-440 werden für die verbleibenden Pixel im HDR-Signal wiederholt. Fortfahrend mit einem Schritt 445 wird das HDR-Signal durch einen PQ EOTF^-1 verarbeitet und die verbleibende HDR-Signalverarbeitung abgeschlossen. In einem alternativen Aspekt können die Schritte 420-440 und 425-440 mit Schritt 410 oder mit Schritt 445 kombiniert werden. Das Verfahren endet bei einem Schritt 450.

5 ist eine Darstellung eines Flussdiagramms eines exemplarischen Verfahrens 500, das auf 3 aufbaut und die Verwendung von negativem Rauschen und einer Pixel-Farbkomponentenmatrix zur Unterdrückung von Rauschen in einem HDR-Signal darstellt. Das Verfahren 500 beginnt bei einem Schritt 501 und fährt mit einem Schritt 505 fort. In einem Schritt 505 wird ein Rauschschwellenwert als negativer Rauschwert berechnet. In einem Schritt 510 wird der Rauschschwellenwert mit einer Matrix von Pixel-Farbkomponentenwerten multipliziert. In einem Schritt 515 werden die Werte der Farbkomponenten unter Verwendung des Matrixverfahrens angepasst. Die Schritte 505-515 können für die verbleibenden Pixel im empfangenen HDR-Signal wiederholt werden. Das Verfahren 500 endet bei einem Schritt 550.

Ein Teil der vorstehend beschriebenen Vorrichtung, Systeme oder Verfahren kann in verschiedenen digitalen Datenprozessoren oder Computern verkörpert oder von diesen durchgeführt werden, wobei die Computer programmiert sind oder ausführbare Programme von Sequenzen von Softwareanweisungen speichern, um einen oder mehrere der Schritte der Verfahren durchzuführen. Die Softwareanweisungen solcher Programme können Algorithmen darstellen und in maschinenausführbarer Form auf nicht-flüchtigen digitalen Datenspeichermedien, z.B. magnetischen oder optischen Platten, Direktzugriffsspeicher (RAM), magnetischen Festplatten, Flash-Speichern und/oder Nur-Lese-Speicher (ROM), kodiert werden, um verschiedenen Arten von digitalen Datenprozessoren oder Computern zu ermöglichen, einen, mehrere oder alle Schritte eines oder mehrerer der oben beschriebenen Verfahren oder Funktionen, Systeme oder Vorrichtungen durchzuführen.

Teile der offenbarten Ausführungsformen können sich auf Computerspeicherprodukte mit einem nicht-flüchtigen computerlesbaren Medium beziehen, auf dem sich ein Programmcode zur Durchführung verschiedener computerimplementierter Verfahren befindet, die einen Teil einer Vorrichtung, Vorrichtung oder Vorrichtung verkörpern oder die Schritte eines hierin beschriebenen Verfahrens ausführen. Die hierin verwendete nicht-flüchtige Bezeichnung bezieht sich auf alle computerlesbaren Medien mit Ausnahme von flüchtigen, sich ausbreitenden Signalen. Beispiele für nicht-flüchtige computerlesbare Medien umfassen, aber sind nicht beschränkt auf: magnetische Medien wie Festplatten, Disketten und Magnetbänder; optische Medien wie CD-ROMs; magneto-optische Medien wie Floptical Disks; und Hardwarevorrichtungen, die speziell zum Speichern und Ausführen von Programmcode konfiguriert sind, wie ROM- und RAM-Vorrichtungen. Beispiele für Programmcode umfassen sowohl Maschinencode, wie er von einem Compiler erzeugt wird, als auch Dateien mit höherem Pegelcode, die vom Computer unter Verwendung eines Interpreters ausgeführt werden können.

Bei der Auslegung der Offenbarung sind alle Begriffe so breit wie möglich im Einklang mit dem Kontext auszulegen. Insbesondere sind die Begriffe „umfasst“ und „umfassend“ so zu interpretieren, dass sie sich auf Elemente, Komponenten oder Schritte in nicht ausschließlicher Weise beziehen, was darauf hindeutet, dass die referenzierten Elemente, Komponenten oder Schritte vorhanden sein können oder mit anderen Elementen, Komponenten oder Schritten kombiniert werden können, die nicht ausdrücklich referenziert werden.

Diejenigen, die mit der Technik vertraut sind, auf die sich diese Anmeldung bezieht, werden es zu schätzen wissen, dass andere und weitere Ergänzungen, Streichungen, Ersetzungen und Änderungen an den beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können. Es ist auch zu verstehen, dass die hier verwendete Terminologie nur dazu dient, bestimmte Ausführungsformen zu beschreiben, und nicht dazu gedacht ist, diese zu beschränken, da der Umfang der vorliegenden Offenbarung nur durch die Ansprüche beschränkt wird. Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie gemeinhin von einem der üblichen Fachgebiete der Technik, zu der diese Offenbarung gehört, verstanden werden. Obwohl alle Methoden und Materialien, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, auch für die Praxis oder Prüfung der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, wird hierin eine beschränkte Anzahl der exemplarischen Methoden und Materialien beschrieben.

Es wird darauf hingewiesen, dass, wie hierin und in den beigefügten Ansprüchen verwendet, die Singularformen „ein/e/er/es“, und „der/die/das“ mehrere Referenzen umfassen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes bestimmt.

Claims (23)

1. WAS BEANSPRUCHT WIRD, IST:
2. Verfahren zum Unterdrücken von Pixel-Farbkomponentenrauschen in einem High Dynamic Range (HDR)-Signal, umfassend: Konvertieren einer Farbwertdarstellung eines Pixels in eine Farbwertdarstellung mit geringerer Genauigkeit, wobei das Konvertieren einen Rauschpegel in einem oder mehreren Farbkomponentenwerten des Pixels erzeugt; Vergleichen der Farbkomponentenwerte mit einem Rauschschwellenwert für das Pixel; und Reduzieren unter Verwendung des Vergleichens eines oder mehrerer der Farbkomponentenwerte des Pixels, wobei der Rauschschwellenwert aus dem Rauschpegel berechnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reduzieren den Farbkomponentenwert auf Null klemmt, wenn der Farbkomponentenwert kleiner als der Rauschschwellenwert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reduzieren während einer Verarbeitung des HDR-Signals, nach einem Farbraumkonvertierungs- (CSC) Prozess und vor einem Perceptual Quantizer (PQ)-inversen elektro-optischen Übertragungsfunktions- (EOTF^-1) Prozess erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein räumliches oder zeitliches Pixelverarbeiten an dem HDR-Signal durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rauschschwellenwert einen Rauschfaktor und einen Maximalwert aus den Farbkomponentenwerten verwendet.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rauschschwellenwert einen Rauschfaktor und einen aus den Farbkomponentenwerten berechneten Lumineszenzwert verwendet.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Rauschfaktor 1/2048 ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend: Erhöhen des Rauschfaktors, wenn eine Rauschakkumulation einen Sollwert überschreitet.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rauschschwellenwert ein negativer Rauschwert ist, und wobei das Reduzieren Multiplizieren des Rauschschwellenwerts mit einer Matrix der Farbkomponentenwerte umfasst.
11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Reduzieren mit einem scRGB-zu-Rec2020RGB-Konvertierungsprozess kombiniert ist.
12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Reduzieren den Farbkomponentenwert auf Null klemmt, wenn der Farbkomponentenwert kleiner als ein Absolutwert des Rauschschwellenwerts ist.
13. Computerprogrammprodukt mit einer Reihe von Verfahrensanweisungen, die auf einem nicht-flüchtigen, computerlesbaren Medium gespeichert sind, das eine Datenverarbeitungsvorrichtung anweist, wenn sie dadurch ausgeführt wird, um Verfahren durchzuführen, um Rauschen in Farbkomponentenwerten eines Pixels für ein High Dynamic Range (HDR)-Signal zu unterdrücken, wobei die Verfahren umfassen: Konvertieren einer Farbwertdarstellung eines Pixels in eine Farbwertdarstellung mit geringerer Genauigkeit, wobei das Konvertieren einen Rauschpegel in einem oder mehreren Farbkomponentenwerten des Pixels erzeugt; Vergleichen der Farbkomponentenwerte mit einem Rauschschwellenwert für das Pixel; und Reduzieren unter Verwendung des Vergleichens eines oder mehrerer der Farbkomponentenwerte des Pixels, wobei der Rauschschwellenwert aus dem Rauschpegel berechnet wird.
14. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12, wobei das Reduzieren den Farbkomponentenwert auf Null klemmt, wobei der Farbkomponentenwert kleiner als ein Absolutwert des Rauschschwellenwerts ist.
15. Computerprogrammprodukt nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Verfahren ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfassen.
16. Computerprogrammprodukt nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Rauschschwellenwert einen Rauschfaktor und einen Maximalwert aus den Farbkomponentenwerten oder einen aus den Farbkomponentenwerten berechneten Lumineszenzwert verwendet.
17. Computerprogrammprodukt nach einem der Ansprüche 12 bis 15, ferner umfassend: Erhöhen eines Rauschfaktors, der zum Berechnen des Rauschschwellenwerts verwendet wird, wenn eine Rauschakkumulation einen Sollwert überschreitet.
18. Rauschunterdrückungssystem für Farbkomponentenwerte eines Pixels, umfassend: einen Empfänger, der betreibbar ist, um einen Inhalt mit hohem Dynamikumfang (HDR) als ein HDR-Signal zu empfangen; und einen HDR-Signalprozessor, der betreibbar ist, um HDR-Signalprozesse auf dem HDR-Signal auszuführen, um ein angepasstes HDR-Signal zu erzeugen, wobei einer der HDR-Signalprozesse ein Rauschunterdrückungsprozess für ein oder mehrere der Pixel des HDR-Signals ist, und wobei der Rauschunterdrückungsprozess einen berechneten Rauschschwellenwert mit den Farbkomponentenwerten des Pixels vergleicht, um einen oder mehrere der Farbkomponentenwerte des Pixels auf einen Wert von Null zu klemmen, und wobei der berechnete Rauschschwellenwert unter Verwendung eines Rauschpegels des Pixels und eines Rauschfaktors berechnet wird.
19. Rauschunterdrückungssystem nach Anspruch 17, ferner umfassend: einen Kommunikator, der betreibbar ist, um das eingestellte HDR-Signal zu übertragen.
20. Rauschunterdrückungssystem nach Anspruch 17 oder 18, wobei die HDR-Signalprozesse mindestens eines von räumlicher Pixelverarbeitung und zeitlicher Pixelverarbeitung umfassen.
21. Rauschunterdrückungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der HDR-Signalprozessor betreibbar ist, um eine Rauschakkumulation zu analysieren und den Rauschfaktor zu erhöhen, um die Rauschakkumulation zu kompensieren.
22. Rauschunterdrückungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei der HDR-Signalprozessor betreibbar ist, um Matrixverfahren durchzuführen und betreibbar ist um ein oder mehrere HDR-Signalprozesse zu kombinieren.
23. Rauschunterdrückungssystem nach einem der Ansprüche 17 bis 21, ferner konfiguriert, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen.

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