KR102287095B1 - 전력-제한 디스플레이 상에서의 하이 다이나믹 레인지 이미지를 위한 디스플레이 매핑 - Google Patents

전력-제한 디스플레이 상에서의 하이 다이나믹 레인지 이미지를 위한 디스플레이 매핑 Download PDF

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Abstract

전력 제한을 갖는 타겟 디스플레이 상에서 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹으로 이미지를 매핑하기 위한 방법 및 시스템이 기재된다. 제1 다이나믹 레인지의 입력 이미지, 입력 메타데이터(Smin, Smid 및 Smax), 타겟 디스플레이의 전력 독립적 휘도 특성(Tmin 및 참조 Tmax), 및 타겟 디스플레이의 APL 함수가 주어지면 - 여기서 APL 함수는 타겟 디스플레이에 입력되는 평균 픽쳐 레벨(APL)의 함수로서 타겟 디스플레이의 출력 휘도를 결정함 - , 프로세서는, 이미지를 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 매핑할 때, 타겟 디스플레이의 APL 함수에 따라 톤-매핑 함수의 앵커 포인트가 조정되도록, 타겟 디스플레이에 대한 최대 휘도 레벨(Tmax)의 적응적 출력을 생성한다.

Description

전력-제한 디스플레이 상에서의 하이 다이나믹 레인지 이미지를 위한 디스플레이 매핑
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 9월 17일에 출원된 미국 가출원 제62/732,123호 및 유럽특허출원 제18194858.9호에 대한 우선권을 주장하며, 그들 각각은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 이미지에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시형태는 전력-제한 디스플레이 상에서의 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로의 HDR(high-dynamic range) 이미지 및 비디오 신호의 디스플레이 매핑에 관한 것이다.
본 명세서에서 사용되는, 용어 '다이내믹 레인지'(DR)는 예를 들어, 가장 어두운 그레이들(블랙들)로부터 가장 밝은 화이트들(하이라이트들)까지의 이미지에서의 강도(예를 들어, 휘도, 루마)의 범위를 인지하는 인간 시각계(HVS: human visual system)의 능력에 관한 것일 수 있다. 이러한 의미에서, DR은 '장면 참조(scene-referred)' 강도에 관련된다. DR은 또한 특정 폭의 강도 범위를 적절히 또는 근사하게 렌더링하는 디스플레이 디바이스의 능력에도 관련된다. 이러한 의미에서, DR은 '디스플레이 참조(display-referred)' 강도에 관련된다. 특정 의미가 본 명세서의 설명의 임의의 지점에서 특정 의의를 갖는 것으로 명시적으로 특정되지 않는 한, 상기 용어는 어느 의미에서든, 예를 들어 교환가능하게 사용될 수 있는 것으로 추론되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는, 하이 다이내믹 레인지(HDR: high dynamic range)라는 용어는 인간 시각계(HVS)의 14-15 자릿수에 걸치는 DR 폭에 관련된다. 실제로, 인간이 강도 범위에서 광범위한 폭을 동시에 인지할 수 있는 DR은, HDR와 비교하여, 다소 잘릴 수 있다.
실제로, 이미지들은 하나 이상의 컬러 성분(예를 들어, 루마 Y 및 크로마 Cb 및 Cr)을 포함하며, 여기서, 각 컬러 성분은 픽셀 당 n-비트의 정밀도로 표현된다(예를 들어, n=8). 선형 휘도 코딩을 사용하여, n ≤ 8인 이미지(예를 들어, 컬러 24-비트 JPEG 이미지)는 표준 다이내믹 레인지의 이미지로 간주되는 한편, n > 8인 이미지는 향상된 다이내믹 레인지의 이미지로 간주될 수 있다. EDR 및 HDR 이미지는 고-정밀도(예를 들어, 16-비트) 부동소수점 포맷, 이를테면 인더스트리얼 라이트 앤드 로직(Industrial Light and Magic)에 의해 개발된 OpenEXR 파일 포맷을 사용하여 또한 저장 및 배포될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는, "메타데이터"라는 용어는, 코딩된 비트스트림의 일부로서 송신되고 디코딩된 이미지를 렌더링하는 디코더를 지원하는 임의의 보조 정보에 관련된다. 이러한 메타데이터는, 본 명세서에서 설명되는 것과 같이, 컬러 공간 또는 영역(gamut) 정보, 참조 디스플레이 파라미터, 및 보조 신호 파라미터를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다.
대부분의 소비자 데스크톱 디스플레이들은 200 내지 300cd/m2 또는 니트(nit)의 휘도를 현재 지원한다. 대부분의 소비자 HDTV들은 300 니트 내지 500 니트의 범위에 이르며 새로운 모델들은 1000 니트(cd/m2)에 다다르고 있다. 이러한 종래의 디스플레이는 따라서 HDR과 비교하여 표준 다이내믹 레인지(SDR: standard dynamic range)라고도 지칭되는 더 낮은 다이내믹 레인지(LDR: lower dynamic range)를 대표한다. 캡처 장비(예를 들어, 카메라) 및 HDR 디스플레이(예를 들어, 돌비 래버러토리스(Dolby Laboratories)로부터의 PRM-4200 전문가 참조 모니터) 둘 다에서의 진전으로 인해 HDR 콘텐츠의 가용성이 늘어남에 따라, HDR 콘텐츠는 더 높은 다이내믹 레인지(예를 들어, 1,000 니트 내지 5,000 니트 이상)를 지원하는 HDR 디스플레이 상에 컬러 그레이딩되고 디스플레이될 수 있다. 대체로, 제한 없이, 본 개시의 방법은 임의의 다이내믹 레인지에 관련된다.
종래의 이미지 파이프라인에서, 캡처된 이미지는 선형의 장면(scene) 광을 비선형의 비디오 신호(예컨대, 감마-코딩된 RGB 또는 YCbCr)로 변환하는 비선형의 광-전자 함수(OETF; opto-electronic function)를 사용하여 양자화된다. 이어서 수신기에서, 신호는, 디스플레이 상에 디스플레이 되기 전에 비디오 신호 값을 출력 화면 색상 값으로 변환하는 전자-광학 전달 함수(EOTF; electro-optical transfer function)에 의해 처리된다. 이러한 비선형 함수는 ITU-R Rec. BT.709 및 BT. 2020에 기록된 종래의 "감마" 곡선, SMPTE ST 2084에 설명된 "PQ"(지각적 양자화) 곡선, 및 ITU-R Rec.BT.2100에 설명된 "HybridLog-gamma" 또는 "HLG" 곡선을 포함한다.
그 기술이 이전의 포맷보다 더욱 사실적이고 생생한 이미지를 제공하기 때문에 HDR(High Dynamic Range) 콘텐츠 저작이 현재 널리 보급되고 있다. 그러나 수억 개의 소비자-텔레비전 디스플레이를 포함하는 많은 디스플레이 시스템은 HDR 이미지를 재현할 수 없다. 전체 시장에 서비스를 제공하는 데 사용되는 하나의 접근 방식은 HDR 이미지를 사용하는 것과 SDR(Standard Dynamic Range) 이미지를 사용하는 다른 것의 두 가지 버전의 새로운 비디오 콘텐츠를 만드는 것이다. 그러나 이는 콘텐츠 작성자가 다수의 포맷으로 그들의 비디오 콘텐츠를 만들 것을 요구하며, 소비자가 그들의 특정 디스플레이를 위해 어떤 포맷을 구매해야할지 알고 있을 것을 요구할 수 있다. 잠재적으로 더 나은 접근 방식은, 참조 HDR 디스플레이 상에서 한 버전의 콘텐츠를 만들고, (예를 들어, 셋톱 박스 기능의 일부로서) 이미지 데이터 변환 시스템을 사용하여 참조 디스플레이와 상이한 다이나믹 레인지를 갖는 디스플레이와의 호환성을 위해 HDR 콘텐츠를 HDR 또는 SDR 콘텐츠로 자동으로 하향 변환(down-convert)하는 것일 수 있다. 여기서 본 발명자들에 의해 인식된 바와 같이, 특히 전력-제한 디스플레이와 관련될 때의 기존 디스플레이 스킴을 개선하기 위해, 제1 다이나믹 레인지의 이미지를 제2 다이나믹 레인지의 이미지로 매핑하기 위한 개선된 기술이 개발된다.
본 섹션에 설명된 접근법들은 추구될 수 있는 접근법들이지만, 반드시 이전에 구상 또는 추구되었던 접근법들은 아니다. 따라서, 달리 명시되지 않는 한, 본 섹션에 설명된 접근법들 중 어느 것이든 본 섹션에 그것이 포함되어있다는 것만으로 종래 기술로서의 자격을 얻는 것으로 추정되지 않아야 한다. 유사하게, 하나 이상의 접근법에 관하여 식별된 문제들은 달리 명시되지 않는 한, 본 섹션에 근거하여 임의의 종래 기술에서 인지되어 있었던 것으로 추정되지 않아야 한다.
본 발명의 일 실시형태가 첨부 도면의 도면에, 제한으로서가 아니라 예로서 예시되어 있으며, 첨부 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 요소를 지칭하며:
도 1은 비디오 전달 파이프라인에 대한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 2는 3개의 앵커 포인트를 사용하여 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 이미지를 매핑하기 위한 제1 예시적인 매핑 함수를 나타낸다.
도 3은 3개의 앵커 포인트를 사용하여 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 이미지를 매핑하기 위한 제2 예시적인 매핑 함수를 나타낸다.
도 4는 출력 휘도 대 입력 평균 픽쳐 레벨(APL)의 예시적인 플롯을 도시한다.
도 5는 일 실시형태에 따른 전력-제한 디스플레이에 대한 적응적 출력 Tmax 값을 결정하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 예시적인 프로세스에 따른 예시적인 데이터를 나타낸다.
도 7은 일 실시형태에 따른 전력-제한 디스플레이에서 디스플레이 톤-매핑 곡선을 사후-조정(post-adjusting)하기 위한 전력 조정값을 결정하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
전력-제한 디스플레이 상에서의 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 HDR(high dynamic range) 이미지를 매핑하기 위한 방법이 본 명세서에서 설명된다. 이하의 설명에서, 설명의 목적을 위해, 본 발명에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항이 기술된다. 그러나, 본 발명은 이들 특정 세부 사항 없이도 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 경우에서, 잘 알려진 구조 및 디바이스는 본 발명을 불필요하게 가리거나, 모호하게 하거나 애매하게 하는 것을 방지하기 위해 철저히 상세하게 기술되지 않는다.
개요
본 명세서에 설명된 예시적인 실시형태는 하나의 다이나믹 레인지로부터의 이미지를 제2 다이나믹 레인지의 이미지로 매핑하기 위한 방법에 관한 것이다. 제1 실시형태에서, 장치는, 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 타겟 디스플레이 상에 매핑될 입력 이미지에 대한 입력 메타데이터, 및 타겟 디스플레이의 APL 함수를 수신하며, APL 함수는 타겟 디스플레이에서의 평균 픽쳐 레벨(APL) 입력의 함수로서 타겟 디스플레이에서의 출력 휘도, 타겟 디스플레이에 대한 최소 휘도 레벨(Tmin) 및 타겟 디스플레이에 대한 참조 최대 휘도 레벨(Tmax_ref)을 결정한다. 장치는, 타겟 디스플레이의 최소 휘도 레벨, 타겟 디스플레이에 대한 참조 최대 휘도 레벨 및 입력 메타데이터(즉, APL 함수를 무시함에 의해)에 기초하여 타겟 디스플레이에 대한 참조 중간 휘도 레벨을 결정한다. 또한 장치는, 입력 메타데이터 및 타겟 디스플레이의 APL 함수에 기초하여 타겟 디스플레이의 휘도 대 후보 최대 휘도 값(Tmax_c) 함수(f T (Tmax_c))를 결정하며, 여기서 휘도 대 Tmax_c 함수는 톤-매핑 알고리즘에서 후보 최대 휘도 레벨 입력의 함수로서 타겟 디스플레이에서의 출력 중간 휘도를 결정한다. 타겟 디스플레이의 적응적 최대 휘도 레벨(Tmax_o)에 기초하여 앵커 포인트를 갖는 톤-매핑 곡선이 주어지면, 장치는 f T (Tmax_c)의 출력이 타겟 디스플레이의 참조 중간 휘도 레벨에 보다 가까운 후보 최대 휘도의 값에 기초하여 Tmax_o를 결정한다.
제2 실시형태에서, 장치는, 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 타겟 디스플레이 상에 매핑될 입력 이미지에 대한 입력 메타데이터, 및 타겟 디스플레이의 APL 함수를 수신하며, APL 함수는 타겟 디스플레이에서의 평균 픽쳐 레벨(APL) 입력의 함수로서 타겟 디스플레이에서의 출력 휘도, 타겟 디스플레이에 대한 최소 휘도 레벨 및 타겟 디스플레이에 대한 참조 최대 휘도 레벨(Tmax_ref)을 결정한다. 장치는, 타겟 디스플레이의 최소 휘도 레벨, 타겟 디스플레이에 대한 참조 최대 휘도 레벨 및 입력 메타데이터에 기초하여 타겟 디스플레이에 대한 참조 중간 휘도 레벨을 결정한다. 장치는 또한, 입력 메타데이터 및 타겟 디스플레이의 APL 함수에 기초하여 타겟 디스플레이의 휘도 대 후보 P값 함수(f P (P_c))를 결정하며, 여기서 f P (P_c) 함수는 후보 파워 팩터(P_c)의 함수로서 타겟 디스플레이에서의 출력 휘도를 결정한다. 장치는 f P (P_c) 함수의 출력이 타겟 디스플레이의 참조 중간 휘도 레벨에 보다 가까운 후보 파워 팩터의 값에 기초하여 타겟 디스플레이의 톤-매핑 함수에 대한 출력 파워 팩터를 결정한다. 이어서 출력 파워 팩터는, 타겟 디스플레이의 전력-제한 특성에 따라 톤-매핑 곡선을 적응시키기 위해 타겟 디스플레이의 APL 함수를 고려하지 않고 설계된 톤-매핑 곡선에 적용된다.
다이나믹 레인지 변환
HDR 신호의 비디오 코딩
도 1은 비디오 캡처로부터 비디오 콘텐츠 디스플레이까지의 다양한 스테이지들을 보여주는 종래의 비디오 전달 파이프라인(100)의 예시적인 프로세스를 도시한다. 이미지 생성 블록(105)을 사용하여 비디오 프레임들(102)의 시퀀스가 캡처되거나 또는 생성된다. 비디오 프레임(102)은 비디오 데이터(107)를 제공하기 위해 (예를 들어, 디지털 카메라에 의해) 디지털적으로 캡처될 수 있거나 또는 컴퓨터에 의해 (예를 들어, 컴퓨터 애니메이션을 사용하여) 생성될 수 있다. 대안적으로, 비디오 프레임(102)은 필름 카메라에 의해 필름 상에 캡처될 수 있다. 그 필름은 비디오 데이터(107)를 제공하기 위해 디지털 포맷으로 변환된다. 프로덕션 단계(110)에서, 비디오 데이터(107)는 비디오 프로덕션 스트림(112)을 제공하기 위해 편집된다.
프로덕션 스트림(112)의 비디오 데이터는 그 후 포스트-프로덕션 편집을 위해 블록(115)에서의 프로세서에 제공된다. 포스트-프로덕션 편집을 위한 블록(115)은 비디오 제작자의 제작 의도에 따라 이미지 품질을 향상시키거나 또는 이미지에 대한 특정 외양을 성취하기 위해 이미지의 특정 영역에서의 컬러 또는 밝기를 조정하는 것 또는 수정하는 것을 포함할 수 있다. 이것은 때때로 "컬러 타이밍" 또는 "컬러 그레이딩"이라고 불린다. 다른 편집(예를 들어, 장면 선택 및 시퀀싱, 이미지 크로핑, 컴퓨터로 생성된 시각적 특수 효과의 추가 등)이 배포를 위한 프로덕션의 최종 버전(117)을 산출하기 위해 블록(115)에서 수행될 수 있다. 포스트-프로덕션 편집(115) 동안, 비디오 이미지들이 참조 디스플레이(125) 상에 보여진다.
포스트-프로덕션(115)에 이어서, 최종 프로덕션(117)의 비디오 데이터가 텔레비전 세트, 셋톱 박스, 영화관 등과 같은 디코딩 및 재생 디바이스까지 하류로 전달하기 위해 인코딩 블록(120)에 전달될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 코딩 블록(120)은 코딩된 비트 스트림(122)을 생성하기 위해 ATSC, DVB, DVD, 블루레이, 및 다른 전달 포맷들에 의해 정의된 것과 같은 오디오 및 비디오 인코더를 포함할 수 있다. 수신기에서, 코딩된 비트 스트림(122)은 신호(117)의 동일하거나 또는 가까운 근사물을 나타내는 디코딩된 신호(132)를 생성하기 위해 디코딩 유닛(130)에 의해 디코딩된다. 수신기는 참조 디스플레이(125)와는 완전히 상이한 특성들을 가질 수 있는 타겟 디스플레이(140)에 부속될 수 있다. 그 경우에, 디스플레이 관리 블록(135)이 디스플레이-매핑된 신호(137)를 생성함으로써 디코딩된 신호(132)의 다이내믹 레인지를 타겟 디스플레이(140)의 특성들에 매핑하는 데 사용될 수 있다.
시그모이드(Sigmoid) 매핑을 사용한 이미지 변환
그 전체가 본 명세서에 참조로 포함되는, '480 특허라고 본 명세서에서 지칭될, A. Ballestad 및 A. Kostin의 미국특허 제8,593,480호 "Method and apparatus for image data transformation"에서, 발명자들은 3개의 앵커 포인트 및 중간 톤 자유 파라미터(mid-tones free parameter)를 사용하여 독자적으로 결정될 수 있는 파라미터화된 시그모이드 함수를 사용하는 이미지 변환 매핑을 제안하였다. 그러한 함수의 일례가 도 2에 나타내어져 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 매핑 함수(220)는 3개의 앵커 포인트(205, 210, 215): 블랙 포인트 (x1, y1), 중간 톤 포인트 (x2, y2), 및 화이트 포인트 (x3, y3)에 의해 정의된다. 이러한 변환은 다음과 같은 속성을 갖는다:
Figure 112021044890316-pct00001
x1부터 x3까지의 값들은 입력 이미지를 구성하는 픽셀들을 나타내는 가능한 값들의 범위를 표현한다. 이러한 값들은 특정 원색(color primary)(R, G 또는 B)에 대한 밝기 레벨들일 수 있거나, 픽셀의 전체 루미넌스 레벨들(이를테면, YCbCr 표현에서의 Y 성분)일 수 있다. 전형적으로, 이러한 값들은 콘텐츠를 제작하는 데 사용되는 디스플레이("마스터링 디스플레이"(125)의 제한)에 의해 지원되는 가장 어두운(블랙 포인트) 및 가장 밝은(화이트 포인트) 레벨들에 대응하지만; 일부 실시형태에서, 참조 디스플레이의 특성들이 알려져 있지 않을 때, 이러한 값들은, 이미지 메타데이터를 통해 수신된 것이거나 수신기에서 계산된 것 중 어느 하나일 수 있는, 입력 이미지에서의(예컨대, R, G 또는 B, 루미넌스, 및 이와 유사한 것에서의) 최소 및 최대 값들을 나타낼 수 있다.
Figure 112021044890316-pct00002
y1부터 y3까지의 값들은 출력 이미지를 구성하는 픽셀들을 나타내는 가능한 값들(다시 말하지만, 원색 밝기 레벨들 또는 전체 루미넌스 레벨들)의 범위를 표현한다. 전형적으로, 이러한 값들은 의도된 출력 디스플레이("타겟 디스플레이"(140)의 제한)에 의해 지원되는 가장 어두운(블랙 포인트) 및 가장 밝은(화이트 포인트) 레벨들에 대응한다.
Figure 112021044890316-pct00003
값 x1을 갖는 임의의 입력 픽셀은 값 y1을 갖는 출력 픽셀에 매핑되도록 제약되고, 값 x3을 갖는 임의의 입력 픽셀은 값 y3을 갖는 출력 픽셀에 매핑되도록 제약된다.
Figure 112021044890316-pct00004
x2 및 y2의 값들은 이미지의 일부 "중간 범위(midrange)"(평균 또는 중간 톤 레벨) 요소에 대한 앵커 포인트로서 사용되는 입력으로부터 출력으로의 특정 매핑을 나타낸다. 예를 들어, 이 중간 범위는 산술 평균(mean) 또는 평균(average), 기하학적 평균 또는 어떤 다른 관심 값(예컨대, 피부 톤)을 나타낼 수 있다. x2와 y2의 특정 선택에서 상당한 허용범위(latitude)가 허용되며, '480 특허는 이러한 파라미터들이 어떻게 선택될 수 있는지에 대한 다수의 대안을 교시한다.
3개의 앵커 포인트가 일단 선택되면, 전달 함수(220)는 식 1과 같이 나타내어질 수 있으며,
Figure 112021044890316-pct00005
여기서 C1, C1, 및 C3은 상수들이고, x는 컬러 채널 또는 루미넌스에 대한 입력 값을 나타내며, y는 대응하는 출력 값을 나타내고, n은 중간 톤 콘트라스트를 조정하는 데 사용될 수 있는 자유 파라미터이며, 일반성을 잃지 않고 여기서 1(n = 1)로 설정되는 것으로 간주된다.
'480 특허에 설명된 바와 같이, C1, C1, 및 C3 값들은 식 2를 푸는 것에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112021044890316-pct00006
2018년 2월 12일에 출원되고 본원에 참조로 포함된 PCT 특허출원 제PCT/US2018/017830호, "HDR 이미지에 대한 톤 커브 매핑(Tone curve mapping for HDR images)"에 설명되어 있는 바와 같이, 도 3은, 제1 다이나믹 레인지[x1, x3]로부터 제2 다이나믹 레인지[y1, y3]로 이미지를 매핑하기 위한 다른 예시적인 톤-매핑 곡선(300)의 그래픽 묘사이며, 여기서 [x1, x3]은 입력 채널 값이고 [y1, y3]는 출력 채널 값이다. 톤-매핑 곡선(300)은 (x1, y1)에서 (x2, y2)까지의 스플라인(312) 및 (x2, y2)에서 (x3, y3)까지의 스플라인(323)을 포함한다. 톤-매핑 곡선(300)은 또한 (x1, y1)보다 낮은 값에 대한 제1 선형 세그먼트(S1) 및 (x3, y3)보다 큰 값에 대한 제2 선형 세그먼트(S2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 최소 다이나믹 레인지 값 x1은 음수일 수 있고 최대 다이나믹 레인지 값 x3은 1을 초과할 수 있다. 세그먼트 S1 및 S2는 본원의 범위를 벗어나지 않고 비선형일 수 있다. 스플라인(312 및 323) 각각은 에르미트(Hermite) 다항식과 같은 다항식 또는 3차와 같은 임의의 차수일 수 있다.
톤-매핑 곡선(300)은 3개의 앵커 포인트(301, 302 및 303)와 교차하며, 그 위치는 톤-매핑 곡선(300)의 형상을 부분적으로 결정한다. 앵커 포인트(301, 302 및 303)는 각각의 좌표(x1, y1), (x2, y2) 및 (x3, y3)에 위치하며, 채널 값 xi가 입력 휘도 값이고 Tmin, Tmid 및 Tmax는 타겟 디스플레이(예를 들어, 140)에서의 최소, 중간(또는 평균) 및 최대 휘도 값을 나타낼 수 있을 때, 각각 블랙 포인트(예컨대, xmin, Tmin), 중간-톤 값 포인트(예컨대, xmid, Tmid) 및 화이트 포인트(예컨대, xmax, Tmax)에 대응한다.
또한, 스플라인 세그먼트 각각은 각 엔드-포인트에서 두 슬로프에 의해 더 제한될 수 있다; 따라서 톤-매핑 곡선(300)은 3개의 앵커 포인트(301, 302 및 303)와, (x1, y1)에서의 테일(tail) 슬로프, (x2, y2)에서의 중간-톤 슬로프 및 (x3, y3)에서의 헤드(head) 슬로프의 3개의 슬로프에 의해 제어된다.
예를 들어, (x1, y1)에서 슬로프 m1 및 (x2, y2)에서 슬로프 m2를 갖는 포인트(x1, y1)과 (x2, y2) 사이에서 결정된 스플라인을 고려하면, 입력 x에 대해 해당 큐빅 에르미트 스플라인에 대한 전달 함수는 아래 식 (3)에서 정의될 수 있다.
Figure 112021044890316-pct00007
전력-제한 디스플레이
오늘날 시장에서의 대부분의 디스플레이는 입력 신호의 평균 픽쳐 레벨(APL)이 증가함에 따라 어두워진다. 이는 전력-제한 또는 수명 문제로 인해 가장 흔하게 일어난다. 밝은 픽셀이 많으면, 이미지를 디스플레이하는 데 필요한 총 전력량이 증가하고, 따라서 일반적으로 이미지에 걸쳐 평균 휘도를 낮춤으로써 픽셀간에 전력이 분배되어야 한다. 종래의 디스플레이 관리 프로세스(135)에서, 일반적으로 일정한 목표 최대 휘도 레벨(Tmax)을 가정한다. 이러한 매핑은 이미지가 너무 밝으면 디스플레이에 의해 지원되는 실제 Tmax 값이 낮아질 수 있어 디스플레이되는 이미지가 더 어두워지기 때문에 감독의 의도를 정확하게 나타내지 못할 수 있다. 본 발명에서는, TV의 전력-제한 특성도 함께 고려하여 Tmax를 결정하는 새로운 방법을 제안한다. 제안된 스킴은, 일반적으로 전력-제한이 없는 참조 디스플레이(125) 상에서 생성된 이미지에 의해 캡처된 것처럼 감독의 의도에 보다 충실하게 매칭하는 픽쳐를 제공한다.
평균 픽쳐 레벨(APL)의 함수로서의 디스플레이 휘도
각각의 디스플레이 모델은 그 자체의 전력-제한 특성을 갖는다. 디스플레이의 전력-제한 특성을 특징짓기 위해, APL 입력 당 디스플레이의 휘도를 측정할 수 있다. 이는 전체 이미지가 하나의 코드 값으로 설정되는 테스트 패턴의 세트를 사용하여 발견된다. 예를 들어 완전히 적색, 녹색 또는 청색인 디스플레이는 33% APL로 간주된다. 이들 테스트 패턴은 0 내지 100%의 범위 내일 수 있다. APL 백분율 입력의 함수로서 디스플레이 휘도(니트(nits) 단위)의 예시적인 측정이 도 4에 주어진다.
이러한 플롯은 패널의 물리적 특성을 제공하며 Tmax의 보다 정확한 값을 정의하는 데 사용될 수 있다. 실제, 플롯 데이터는 (다른 일반적인 패널 속성들과 함께) 디스플레이 컨피겨레이션(configuration) 파일에 저장될 수 있다. 적용에 따라, 보다 나은 연산 효율성을 위해, Y축(예컨대, 휘도)은 선형 휘도 대신에 감마 휘도 또는 PQ 휘도 값으로 표시될 수 있다.
적응적 Tmax 값 생성
도 5는 일 실시형태에 따른 적응적 출력 Tmax 값을 생성하기 위한 예시적인 프로세스를 나타낸다. 단계 505에서, 프로세스는 입력 메타데이터 Smin, Smid 및 Smax, 그리고 타겟 디스플레이 특성에 액세스함으로써 시작된다. 타겟 디스플레이 특성은 입력 APL의 함수(예를 들어, 도 4에 나타낸 APL 함수)로서의 디스플레이의 휘도 및 전력-제한이 없다고 가정한 Tmin 및 참조 Tmax 값(Tmin_ref 및 Tmax_ref로 표시)을 포함할 수 있다. 이 프로세스의 목적은 입력 데이터(예컨대, 132)를 타겟 디스플레이(140)에 매핑할 때 감독의 의도를 유지하기 위해 디스플레이 관리 매핑 함수(예컨대, 220 또는 300)를 유도하기 위해 Tmax를 설정하기 위한 최선의 값을 식별하는 것이다.
단계 510에서, 프로세스는 (Tmax_c(i)로서 표시되는) 후보 Tmax 값의 세트를 선택한다. 예를 들어, 제한없이, Tmax_ref=650 니트(nits)의 경우, Tmax_c(i) 값의 세트는 {300, 500, 650, 1200, 1900}일 수 있다. 1,200 및 1,900은 실제적으로 Tmax_ref=650보다 높음에 유의한다. 이는, 그러한 값이 보다 정확한 매핑 곡선 - 실제 궁극적인 목표임 - 을 실제 제공할 수 있기 때문에 만족스런 것이다. 이어서, Smin, Smid, Smax 및 Tmin이 주어졌을 때 이들 후보 Tmax_c(i) 값 각각에 대해, 단계 510은 후보 Tmid 값(Tmid_c(i)로 표시됨)을 계산한다. 즉, 프로세스는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 중간 앵커 포인트의 y2 값을 선택한다. 입력 및 타겟 디스플레이의 특성이 주어졌을 때 Tmid 값을 생성하는 예는, 2018년 1월 8일 출원되고 본원에 참조로서 포함되어 있는, PCT 출원번호 제PCT/US2018/012780호, "하이 다이나믹 레인지 이미지를 위한 디스플레이 매핑"에서 찾을 수 있다. 일례로서 그리고 제한없이, Matlab과 유사한 코드를 사용하여, Tmid_c(i) 값은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112021044890316-pct00008
TmaxPQ, TminPQ 및 TmaxPQ_c(i)는 SMPTE ST 2084를 사용하여 PQ 휘도로 변환된, 선형 휘도 값 Tmax, Tmin 및 Tmax_c(i)에 대응하는 PQ-코딩된 휘도 값을 나타낸다. 함수 min() 및 max()는, 각각, 그들 인수의 최소 및 최대 값을 출력한다. 예를 들어, b>a이면 min(a, b)=a이고, a<b이면 max(a, b)=b이다.
일 실시형태에서, 함수 DM_CalcCuttoff()는 다음과 같이 정의된다.
Figure 112021044890316-pct00009
단계 515에서, 후보 Tmid_c(i) 값은 후보 APL 값(APL_c(i)로 표시됨)으로 변환된다. 일례에서, 제한없이, 이 변환은 선형 휘도를 사용하여 BT. 1886 변환으로 예컨대 다음과 같이 수행될 수 있다:
Figure 112021044890316-pct00010
여기서 함수 PQ2L(x)는 x를 PQ-휘도로부터 선형 휘도로 변환하고, 선형 휘도를 감마로 변환하는 함수 L2BT1886()은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112021044890316-pct00011
참고: 식(5)를 사용함은 타겟 디스플레이의 APL 응답을 계산하기 위해 입력 패치가 디스플레이에 의해 BT. 1886(감마)로 변환되었다고 가정한다. 그렇지 않은 실시형태에서, 이 단계는 타겟 디스플레이의 APL 응답을 계산하는 데 사용되는 적절한 EOTF 함수로 대체될 수 있다.
이러한 APL_c(i) 값 및 타겟 디스플레이에 대한 APL 함수(예를 들어, L = f A (APL))가 주어지면, 각 후보 Tmax 값에 대한 휘도 값의 플롯을 계산할 수 있다. 요약하면, L(i) = f T (Tmax_c(i))의 휘도 대 후보 Tmax 값 함수(또는 룩업 테이블 등)를 생성하는 데 사용되는 아래의 매핑을 갖는다.
Figure 112021044890316-pct00012
이러한 매핑의 일례는 도 6에서 플롯(610)으로 도시된다.
단계 520은 단계 510 및 515를 반복하지만 이제는 Tmax_ref 값에 대해서만이고 전력-제한이 없다. 즉, f A ( )를 사용하는 대신, Luma(예컨대, PQ-코딩된 휘도) 값이 디스플레이의 EOTF를 사용하여 선형 휘도로 직접 변환된다(예컨대, PQ-코딩된 이미지에 대해 PQ2L() 함수를 사용). 예를 들어, 식 (4)에서와 같이, 참조 중간 휘도 값 Tmid_ref 값은 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure 112021044890316-pct00013
일 실시형태에서, 단계 520은 단계 510 및 515에서의 계산의 일부일 수 있다.
따라서 식(6)에서와 같이, Tmax_ref의 함수로서 L_ref의 직접적인 연관성을 갖는다.
Figure 112021044890316-pct00014
이러한 매핑의 일례가 도 6에서 라인 620으로 도시되어 있다.
L_ref 및 L = f T (Tmax_c)가 주어지면, 일 실시형태에서, 톤-매핑 곡선을 생성하는 데 사용되는 출력 Tmax(예를 들어, Tmax_o) 값은
Figure 112021044890316-pct00015
인 값이다. 단계 525에서 언급된 바와 같이, 이것은 f T (Tmax_c)가 참조 중간 휘도 레벨 값 L = L_ref와 교차하는 Tmax_c 값에 대응한다. 예를 들어, (650 니트 TV에 대해 생성된) 도 6에서, 교차 포인트(625)는 Tmax_o = 600 니트의 출력 Tmax 값에 대응한다. 구현의 관점에서, f T (Tmax_c)가, 일반적으로, 제한된 Tmax_c(i) 포인트의 세트를 사용하여 결정되는 경우, 빠진 f T () 값은 알려진 보간법을 사용하여 유도될 수 있다.
후-처리 최적화
일 실시형태에서, 타겟 디스플레이의 APL 특성에 기초하여 최적의 출력 Tmid 및 Tmax 값을 구하는 대신에, (예를 들어, 참조 Tmid_ref 및 Tmax_ref 값을 사용하여) 마치 전력 제한이 없는 것처럼 톤-매핑 곡선을 계산할 수 있지만, APL 특성에 기초하여 곡선을 조정하기 위해 후-처리 단계를 적용할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서 전력 조정 P 팩터가 주어지면 Tmid는 다음과 같이 조정될 수 있다.
Figure 112021044890316-pct00016
여기서, 전과 마찬가지로, TminPQ 및 TmaxPQ는 PQ 도메인에서 표현된 타겟 디스플레이의 참조 최소 및 최대 휘도 값을 나타낸다.
도 7은 일 실시형태에 따른 최적 전력 조정 값 P를 계산하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다. 단계 705는 단계 505와 동일하다. 입력 데이터 및 타겟 디스플레이의 특성이 주어지면, 단계 710은 또한, 전력 제한이 없을 때 참조 중간 휘도 값 L_ref = f T (Tmax_ref)를 생성하기 위해 이전에 논의된 단계 520과 동일하다.
단계 720은 이전에 논의된 단계 510을 대체한다. 단계 720에서 후보 Tmax_c (i) 값을 사용하는 대신: a) 후보 파워 팩터 값 P_c(i)의 세트를 정의하고 b) 후보 Tmid_c(i) 값을 계산하기 위해 각각의 P_c(i) 값에 대해 식 (9)를 적용한다. 예를 들어, 그리고 제한없이, P_c(i) 값은 0.1의 증분으로 0.75에서 1.25까지의 범위가 될 수 있다.
단계 515에서와 같이, 단계 720에서 계산된 후보 Tmid_c(i) 값이 주어지면, 단계 725는, 휘도 대 후보 P 값 함수(예컨대, L=f P (P_c))를 생성하기 위해 Tmid_c(i) 값을 후보 APL 값 APL_c(i)으로 변환한다. 따라서 식(6)의 매핑 프로세스는 이제 다음의 매핑 프로세스로 대체된다.
Figure 112021044890316-pct00017
마지막으로, 단계 730에서, L = L_ref 및 L = f P (P_c)가 주어지면, 일 실시형태에서, 사용되는 출력 P 값(예를 들어, P_o)은
Figure 112021044890316-pct00018
인 P_c 값이다. 이는 f P (P_c)가 L = L_ref 값과 교차하는 P_c 값에 대응한다.
Tmin_ref, Tmax_ref, Smin, Smid, Smax 및 P_o에 기초하여 설계된 톤-매핑 곡선 Y = f Tmax_ref (x)가 주어지면, 타겟 디스플레이의 전력-제한 APL 함수를 고려하기 위해 다음과 같이 곡선이 조정될 수 있다:
Figure 112021044890316-pct00019
필요한 경우 식(9)에서와 같이 파워 함수를 적용하기 전에, 먼저 톤-매핑 곡선이 정규화 되어 그 입력 x가 [0,1] 사이에 있도록 해야 한다.
예시적인 컴퓨터 시스템 구현
본 발명의 실시형태들은 컴퓨터 시스템, 전자 회로 및 컴포넌트들에 구성된 시스템, 집적 회로(IC) 디바이스, 예를 들어, 마이크로컨트롤러, 필드 프래그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 또 다른 구성 가능한 또는 프로그램 가능한 로직 디바이스(PLD), 이산 시간 또는 디지털 신호 프로세서(DSP), 용도 특정 IC(ASIC) 및/또는 이러한 시스템들, 디바이스들 또는 컴포넌트들 중 하나 이상을 포함하는 장치로 구현될 수 있다. 컴퓨터 및/또는 IC는 본 명세서에 설명된 것들과 같이 매핑 방법에 관한 명령어들을 수행, 제어, 또는 실행할 수 있다. 컴퓨터 및/또는 IC는 본 명세서에 설명된 밴딩 아티팩트(banding artifacts)를 감소시킴과 관련되는 다양한 파라미터들 또는 값들 중 임의의 것을 계산할 수 있다. 이미지 및 비디오 다이나믹 레인지 확장 실시형태들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 및 다양한 그 조합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 특정 구현들은 소프트웨어 명령어들을 실행하는 컴퓨터 프로세서들을 포함하고 그 명령어들은 프로세서들로 하여금 본 발명의 방법을 수행하게 한다. 예를 들어, 디스플레이에서의 하나 이상의 프로세서, 인코더, 셋톱 박스, 트랜스코더 등은 프로세서에 액세스 가능한 프로그램 메모리에서 소프트웨어 명령어들을 실행함으로써 전술한 바와 같은 매핑 방법들을 구현할 수 있다. 본 발명은 또한 프로그램 제품의 형태로도 제공될 수 있다. 프로그램 제품은 데이터 프로세서에 의해 실행될 때 데이터 프로세서로 하여금 본 발명의 방법을 실행하게 하는 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 신호들의 세트를 담고 있는 임의의 비일시적인 유형의(tangible) 매체를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 프로그램 제품들은 매우 다양한 비일시적인 유형의(tangible) 형태들 중 임의의 것으로 존재할 수 있다. 프로그램 제품은, 예를 들어, 물리적 매체, 예를 들어, 플로피 디스켓, 하드 디스크 드라이브를 포함하는 자기 데이터 저장 매체, CD ROM, DVD를 포함하는 광학 데이터 저장 매체, ROM, 플래시 RAM을 포함하는 전자 데이터 저장 매체 등을 포함할 수 있다. 프로그램 제품 상의 컴퓨터 판독가능 신호들은 임의적으로 압축되거나 암호화될 수 있다.
컴포넌트(예를 들어, 소프트웨어 모듈, 프로세서, 어셈블리, 디바이스, 회로 등)이 위에서 언급되는 경우, 달리 명시되지 않은 한, 해당 컴포넌트에 대한 언급("수단"에 대한 언급을 포함)은 해당 컴포넌트의 균등물로서 설명된 컴포넌트가 기능을 수행하는(예를 들어, 기능적으로 균등물인) 임의의 컴포넌트로서 해석되어야 하며, 본 발명의 예시된 예시적 실시형태의 기능을 수행하는 개시된 구조와 구조적으로 균등물이 아닌 컴포넌트를 포함한다.
균등물, 확장물, 대체물 및 기타
전력-제한 디스플레이에서 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 이미지를 매핑함과 관련된 예시적인 실시형태들이 이와 같이 설명되었다. 전술한 명세서에서, 본 발명의 실시형태들은 구현마다 달라질 수 있는 다수의 특정 세부 사항들에 관련하여 설명되었다. 따라서, 본 발명이 무엇인지에 대한, 그리고 본 출원인들이 본 발명이라고 의도하는 것들에 대한 유일하고 배타적인 표시자는 본 출원으로부터 발행되는 청구항들의 세트로서, 임의의 후속 보정을 포함하여, 그러한 청구항들이 발행되는 특정 형태의 것이다. 그러한 청구항들에 포함되는 용어들에 대해 본 명세서에 명시적으로 제시된 임의의 정의는 청구항들에서 사용되는 그러한 용어들의 의미를 지배할 것이다. 따라서, 청구항에서 명시적으로 기재되지 않은 어떠한 제한, 요소, 특성, 특징, 장점 또는 속성도 어떤 식으로든 그러한 청구항의 범위를 제한하지 않을 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미라기보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
본 발명의 다양한 측면은 다음 열거된 예시적인 실시형태들(enumerated example embodiments; EEEs)로부터 인식될 수 있다:
1. 하나 이상의 프로세서를 포함하는 장치에서, 전력-제한 디스플레이를 위한 톤-매핑 곡선에 대한 앵커 포인트를 결정하는 방법으로서, 상기 방법은:
제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 타겟 디스플레이 상에 매핑될 입력 이미지에 대한 입력 메타데이터를 수신하는 단계;
상기 타겟 디스플레이의 APL 함수를 수신하는 단계 - 상기 APL 함수는 상기 타겟 디스플레이의 평균 픽쳐 레벨(APL) 입력의 함수로서 상기 타겟 디스플레이의 출력 휘도를 결정함 - ;
상기 타겟 디스플레이에 대한 최소 휘도 레벨 및 상기 타겟 디스플레이에 대한 참조 최대 휘도 레벨을 수신하는 단계;
상기 타겟 디스플레이의 상기 최소 휘도 레벨, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 최대 휘도 레벨 및 입력 메타데이터에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 참조 중간 휘도 레벨을 결정하는 단계;
상기 입력 메타데이터 및 상기 타겟 디스플레이의 상기 APL 함수에 기초하여 상기 타겟 디스플레이의 휘도 대 후보 최대 휘도 값(Tmax_c) 함수를 결정하는 단계 - 상기 휘도 대 Tmax_c 값 함수는 상기 타겟 디스플레이의 후보 최대 휘도 레벨 입력의 함수로서 상기 타겟 디스플레이의 출력 휘도를 결정함 - ; 및
상기 휘도 대 Tmax_c 값 함수의 출력이 상기 타겟 디스플레이의 상기 참조 중간 휘도 레벨에 더 가까운 Tmax_c 값에 기초하여 상기 타겟 디스플레이의 출력 최대 휘도 레벨을 결정하는 단계를 포함한다.
2. EEE 1의 방법에 있어서, 상기 입력 메타데이터는 Smin, Smid 및 Smax 값을 포함하고, Smin은 상기 입력 이미지의 최소 휘도 픽셀값을 나타내고, Smid는 상기 입력 이미지의 중간 또는 평균 휘도 픽셀값을 나타내고, Smax는 상기 입력 이미지의 최대 휘도 픽셀값을 나타낸다.
3. EEE 2의 방법에 있어서, 상기 입력 이미지를 상기 타겟 디스플레이에 매핑하는 톤-매핑 곡선에 대하여, 상기 톤-매핑 곡선의 제1 앵커 포인트는 상기 Smin 값 및 상기 타겟 디스플레이의 상기 최소 휘도 레벨을 포함하고 상기 톤-매핑 곡선의 제2 앵커 포인트는 상기 Smax 값 및 상기 타겟 디스플레이의 상기 출력 최대 휘도 레벨을 포함한다.
4. EEE 1 내지 3 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 중간 휘도 레벨을 결정하는 단계는:
상기 입력 메타데이터, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 최소 휘도 레벨 및 상기 참조 최대 휘도 레벨에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 중간 참조 PQ 휘도 값을 생성하는 단계; 및
PQ-대(to)-선형(linear) 휘도 매핑 함수를 사용하여 상기 중간 참조 PQ 휘도를 선형의 중간 휘도 레벨로 변환하는 단계를 포함한다.
5. EEE 1 내지 4 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 휘도 대 Tmax_c 값 함수를 결정하는 단계는:
둘 이상의 후보 최대 휘도 값의 세트를 결정하는 단계;
후보 최대 휘도 값의 세트의 후보 최대 휘도 값(Tmax_c(i))에 대해:
상기 입력 메타데이터, 상기 타겟 디스플레이의 상기 최소 휘도 레벨 및 상기 후보 최대 휘도 레벨에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 후보 중간 휘도 값을 생성하는 단계; 및
상기 타겟 디스플레이의 상기 후보 중간 휘도 값 및 상기 APL 함수에 기초하여 상기 Tmax_c(i) 값에 대한 출력 휘도 레벨을 생성하는 단계를 포함한다.
6. 하나 이상의 프로세서를 포함하는 장치에서, 타겟 디스플레이의 전력-제한 특성에 따라 톤-매핑 곡선을 적응시키기 위해 파워 팩터를 결정하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 타겟 디스플레이 상에 매핑될 입력 이미지에 대한 입력 메타데이터를 수신하는 단계;
상기 타겟 디스플레이의 APL 함수를 수신하는 단계 - 상기 APL 함수는 상기 타겟 디스플레이의 평균 픽쳐 레벨(APL) 입력의 함수로서 상기 타겟 디스플레이의 출력 휘도를 결정함 - ;
상기 타겟 디스플레이에 대한 최소 휘도 레벨 및 상기 타겟 디스플레이에 대한 참조 최대 휘도 레벨을 수신하는 단계;
상기 타겟 디스플레이의 상기 최소 휘도 레벨, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 최대 휘도 레벨 및 입력 메타데이터에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 참조 중간 휘도 레벨을 결정하는 단계;
상기 입력 메타데이터 및 상기 타겟 디스플레이의 상기 APL 함수에 기초하여 상기 타겟 디스플레이의 휘도 대 후보 P 팩터 값(P_c) 함수를 결정하는 단계 - 상기 휘도 대 P_c 값 함수는 후보 파워 팩터의 함수로서 상기 타겟 디스플레이의 출력 휘도를 결정함 - ; 및
상기 휘도 대 P_c 값 함수의 출력이 상기 타겟 디스플레이의 상기 참조 중간 휘도 레벨에 더 가까운 후보 파워 팩터의 값에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 출력 파워 팩터를 결정하는 단계를 포함한다.
7. EEE 6의 방법에 있어서, 상기 입력 메타데이터는 Smin, Smid 및 Smax 값을 포함하고, Smin은 상기 입력 이미지의 최소 휘도 픽셀값을 나타내고, Smid는 상기 입력 이미지의 중간 또는 평균 휘도 픽셀값을 나타내고, Smax는 상기 입력 이미지의 최대 휘도 픽셀값을 나타낸다.
8. EEE 6 또는 EEE 7의 방법에 있어서, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 중간 휘도 레벨을 결정하는 단계는:
상기 입력 메타데이터, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 최소 휘도 레벨 및 상기 참조 최대 휘도 레벨에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 중간 참조 PQ 휘도 값을 생성하는 단계; 및
PQ-대-선형 휘도 매핑 함수를 사용하여 상기 중간 참조 PQ 휘도를 선형의 중간 휘도 레벨로 변환하는 단계를 포함한다.
9. EEE 6 내지 8 중 어느 하나의 방법에 있어서, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 휘도 대 P_c 값 함수를 결정하는 단계는:
둘 이상의 후보 파워 팩터 값의 세트를 결정하는 단계;
후보 파워 팩터 값의 세트의 후보 파워 팩터 값(P_c(i))에 대해:
상기 입력 메타데이터, 상기 타겟 디스플레이의 상기 최소 휘도 레벨, 상기 최대 휘도 레벨 및 상기 후보 파워 팩터 값에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 후보 중간 휘도 값을 생성하는 단계; 및
상기 타겟 디스플레이의 상기 후보 중간 휘도 값 및 상기 APL 함수에 기초하여 상기 P_c(i) 값에 대한 출력 휘도 레벨을 생성하는 단계를 포함한다.
10. EEE 6 내지 9 중 어느 하나의 방법에 있어서,
상기 타겟 디스플레이의 상기 최소 휘도 레벨, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 최대 휘도 레벨 및 상기 입력 메타데이터에 기초하여 상기 입력 이미지를 상기 타겟 디스플레이에 매핑하는 제1 톤-매핑 곡선을 결정하는 단계; 및
상기 출력 파워 팩터에 기초하여 상기 제1 톤-매핑 곡선을 조정하는 단계를 더 포함한다.
11. EEE 10의 방법에 있어서,
상기 제1 톤-매핑 곡선을 조정하는 단계는 상기 제1 톤-매핑 곡선에 대한 모든 입력 값에 대해 상기 제1 톤-매핑 곡선의 출력을 상기 출력 파워 팩터의 파워로 올리는 단계를 포함한다.
12. EEE 1 내지 11에 따른 방법을 하나 이상의 프로세서에 의해 실행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령어를 저장하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
13. 프로세서를 포함하고 EEE 1 내지 11에 기재된 방법 중 어느 하나를 수행하도록 구성되는 장치.

Claims (10)

  1. 제1 앵커 포인트 및 제2 앵커 포인트를 갖는 톤-매핑 곡선을 사용하여 디스플레이-매핑된 이미지를 생성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 톤-매핑 곡선을 사용하여 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 타겟 디스플레이 상에 매핑될 입력 이미지에 대한 입력 메타데이터를 수신하는 단계 - 상기 입력 메타데이터는 상기 입력 이미지의 최소 휘도 픽셀값 Smin, 상기 입력 이미지의 중간 또는 평균 휘도 픽셀값 Smid 및 상기 입력 이미지의 최대 휘도 픽셀값 Smax를 포함함 - ;
    상기 타겟 디스플레이의 평균 픽쳐 레벨(APL; average picture level) 함수를 수신하는 단계 - 상기 APL 함수는 상기 타겟 디스플레이에서의 APL 입력의 함수로서 상기 타겟 디스플레이에서의 출력 휘도를 결정함 - ;
    상기 타겟 디스플레이에 대한 최소 휘도 레벨 Tmin 및 상기 타겟 디스플레이에 대한 참조 최대 휘도 레벨 Tmax_ref을 수신하는 단계;
    Smin, Tmin을 상기 제1 앵커 포인트로서 그리고 Smax, Tmax_ref를 상기 제2 앵커 포인트로서 갖는 상기 톤-매핑 곡선을 사용하여 상기 제1 다이나믹 레인지로부터 상기 제2 다이나믹 레인지로 Smid를 매핑함으로써 상기 타겟 디스플레이에 대한 참조 중간 휘도 레벨 Tmid_ref을 결정하는 단계;
    Smin, Tmin을 상기 제1 앵커 포인트로서 그리고 Smax, Tmax_c를 상기 제2 앵커 포인트로서 갖는 상기 톤-매핑 곡선을 사용하여 상기 제1 다이나믹 레인지로부터 상기 제2 다이나믹 레인지로 Smid를 매핑함으로써 결정된 상기 타겟 디스플레이의 중간 휘도 레벨 Tmid에 대응하는 APL 입력에 대한 상기 APL 함수의 상기 출력으로서 상기 타겟 디스플레이의 휘도 대 후보 최대 휘도 레벨(Tmax_c) 함수를 결정하는 단계;
    상기 휘도 대 Tmax_c 함수의 출력이 상기 타겟 디스플레이의 상기 참조 중간 휘도 레벨 Tmid_ref에 더 가까운 Tmax_c 값에 기초하여 상기 타겟 디스플레이의 출력 최대 휘도 레벨 Tmax을 결정하는 단계; 및
    Smin, Tmin을 상기 제1 앵커 포인트로서 그리고 Smax, Tmax를 상기 제2 앵커 포인트로서 갖는 상기 톤-매핑 곡선을 사용하여 상기 제1 다이나믹 레인지로부터 상기 제2 다이나믹 레인지로 상기 입력 이미지를 매핑하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 중간 휘도 레벨을 결정하는 단계는:
    상기 입력 이미지의 상기 중간 또는 평균 휘도 픽셀값, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 최소 휘도 레벨 및 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 최대 휘도 레벨에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 중간 참조 PQ 휘도 값을 생성하는 단계; 및
    PQ-대(to)-선형(linear) 휘도 매핑 함수를 사용하여 상기 중간 참조 PQ 휘도를 선형의 중간 휘도 레벨로 변환하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 휘도 대 Tmax_c 함수를 결정하는 단계는:
    둘 이상의 후보 최대 휘도 값의 세트를 결정하는 단계;
    상기 후보 최대 휘도 값의 세트의 후보 최대 휘도 값(Tmax_c(i))에 대해:
    상기 입력 이미지의 상기 중간 또는 평균 휘도 픽셀값, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 최소 휘도 레벨 및 상기 후보 최대 휘도 값에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 후보 중간 휘도 값을 생성하는 단계; 및
    상기 타겟 디스플레이의 상기 후보 중간 휘도 값 및 상기 APL 함수에 기초하여 상기 Tmax_c(i) 값에 대한 휘도를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1 앵커 포인트 및 제2 앵커 포인트를 갖는 톤-매핑 곡선을 사용하여 디스플레이-매핑된 이미지를 생성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 톤-매핑 곡선을 사용하여 제1 다이나믹 레인지로부터 제2 다이나믹 레인지로 타겟 디스플레이 상에 매핑될 입력 이미지에 대한 입력 메타데이터를 수신하는 단계 - 상기 입력 메타데이터는 상기 입력 이미지의 최소 휘도 픽셀값 Smin, 상기 입력 이미지의 중간 또는 평균 휘도 픽셀값 Smid 및 상기 입력 이미지의 최대 휘도 픽셀값 Smax를 포함함 - ;
    상기 타겟 디스플레이의 평균 픽쳐 레벨(APL) 함수를 수신하는 단계 - 상기 APL 함수는 상기 타겟 디스플레이에서의 APL 입력의 함수로서 상기 타겟 디스플레이에서의 출력 휘도를 결정함 - ;
    상기 타겟 디스플레이에 대한 최소 휘도 레벨 Tmin 및 상기 타겟 디스플레이에 대한 참조 최대 휘도 레벨 Tmax_ref을 수신하는 단계;
    Smin, Tmin을 상기 제1 앵커 포인트로서 그리고 Smax, Tmax_ref를 상기 제2 앵커 포인트로서 갖는 상기 톤-매핑 곡선을 사용하여 상기 제1 다이나믹 레인지로부터 상기 제2 다이나믹 레인지로 Smid를 매핑함으로써 상기 타겟 디스플레이에 대한 참조 중간 휘도 레벨 Tmid_ref을 결정하는 단계;
    Smin, Tmin을 상기 제1 앵커 포인트로서 그리고 Smax, Tmax_ref를 상기 제2 앵커 포인트로서 갖는 상기 톤-매핑 곡선을 사용하여 상기 제1 다이나믹 레인지로부터 상기 제2 다이나믹 레인지로 Smid를 매핑함으로써 결정된 상기 타겟 디스플레이의 중간 휘도 레벨 Tmid에 대응하는 APL 입력에 대한 상기 APL 함수의 상기 출력으로서 상기 타겟 디스플레이의 휘도 대 후보 파워 팩터(P_c) 함수를 결정하는 단계 - Tmid는 상기 후보 파워 팩터(P_c)를 사용하여 조정됨 -;
    상기 휘도 대 P_c 함수의 출력이 상기 타겟 디스플레이의 상기 참조 중간 휘도 레벨 Tmid_ref에 더 가까운 P_c 값에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 출력 파워 팩터 P를 결정하는 단계; 및
    Smin, Tmin을 상기 제1 앵커 포인트로서 그리고 Smax, Tmax_ref를 상기 제2 앵커 포인트로서 갖는 상기 톤-매핑 곡선을 사용하여 상기 제1 다이나믹 레인지로부터 상기 제2 다이나믹 레인지로 상기 입력 이미지를 매핑하는 단계 - 상기 톤-매핑 곡선은 상기 출력 파워 팩터 P를 사용하여 조정됨 -
    를 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 중간 휘도 레벨을 결정하는 단계는:
    상기 입력 이미지의 상기 중간 또는 평균 휘도 픽셀값, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 최소 휘도 레벨 및 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 최대 휘도 레벨에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 중간 참조 PQ 휘도 값을 생성하는 단계; 및
    PQ-대-선형 휘도 매핑 함수를 사용하여 상기 중간 참조 PQ 휘도를 선형의 중간 휘도 레벨로 변환하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 휘도 대 P_c 함수를 결정하는 단계는:
    둘 이상의 후보 파워 팩터 값의 세트를 결정하는 단계;
    상기 후보 파워 팩터 값의 세트의 후보 파워 팩터 값(P_c(i))에 대해:
    상기 입력 이미지의 상기 중간 또는 평균 휘도 픽셀값, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 최소 휘도 레벨, 상기 최대 휘도 레벨 및 상기 후보 파워 팩터 값에 기초하여 상기 타겟 디스플레이에 대한 후보 중간 휘도 값을 생성하는 단계; 및
    상기 타겟 디스플레이의 상기 후보 중간 휘도 값 및 상기 APL 함수에 기초하여 상기 P_c(i) 값에 대한 휘도를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 타겟 디스플레이의 상기 최소 휘도 레벨, 상기 타겟 디스플레이에 대한 상기 참조 최대 휘도 레벨 및 상기 입력 메타데이터에 기초하여 상기 입력 이미지를 상기 타겟 디스플레이에 매핑하는 제1 톤-매핑 곡선을 결정하는 단계; 및
    상기 출력 파워 팩터에 기초하여 상기 제1 톤-매핑 곡선을 조정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 톤-매핑 곡선을 조정하는 단계는 상기 제1 톤-매핑 곡선의 출력을 상기 출력 파워 팩터의 파워로 올리는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 하나 이상의 프로세서에 의해 실행하기 위한 컴퓨터 실행 가능 명령어를 저장하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  10. 프로세서를 포함하며 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하도록 구성된, 장치.
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