KR20160019060A - 큰 동적 범위 픽처들의 평균 휘도를 적응시키기 위한 인코딩과 디코딩 방법들 및 대응하는 인코더 및 디코더 - Google Patents

큰 동적 범위 픽처들의 평균 휘도를 적응시키기 위한 인코딩과 디코딩 방법들 및 대응하는 인코더 및 디코더 Download PDF

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Abstract

큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 인코딩하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 시퀀스의 각각의 픽처에 대해: 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값을 획득하는 단계(10); 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 정의된 평균 휘도 값에 더 가깝도록 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계(12); 처리된 큰 동적 범위 픽처들을, 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 큰 동적 범위 픽처의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처로 성분 분해하는 단계(14); 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들 및 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값의 데이터 함수를 인코딩하는 단계(16)를 포함한다.

Description

큰 동적 범위 픽처들의 평균 휘도를 적응시키기 위한 인코딩과 디코딩 방법들 및 대응하는 인코더 및 디코더{ENCODING AND DECODING METHODS FOR ADAPTING THE AVERAGE LUMINANCE OF HIGH DYNAMIC RANGE PICTURES AND CORRESPONDING ENCODER AND DECODER}
본 발명은 큰 동적 범위 픽처(high dynamic range picture: HDR 픽처)를 특히 분포 시나리오로 인코딩하는 것과 관련된다. 더 자세하게는, HDR 픽처를 인코딩하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 대응하는 디코딩 방법 및 디코딩 장치가 또한 개시된다.
본 부분에 설명되는 접근법들이 추구되는 것일 수 있지만, 반드시 이전에 구상되거나 추구되었던 접근법들은 아니다. 따라서, 본 명세서에서 다르게 말하지 않는 한, 본 부분에 설명되는 접근법들은 본원의 특허청구범위에 대한 종래 기술이 아니며 또한 본 부분에 포함시킴으로써 종래 기술로 인정하는 것도 아니다.
작은 동적 범위 픽처들(low dynamic range pictures: LDR 픽처들)은 그 휘도 값들이 제한된 수의 비트들(매우 흔히 8, 10 또는 12 비트)로 표현되는 픽처들이다. 이 제한된 표현은, 특히 어두운 및 밝은 휘도의 범위들에서 소신호 변동들을 올바르게 복구(restitute)하도록 허용하지 않는다. HDR 픽처들에서, 신호 표현은 그 전체 범위상에서 신호의 높은 정밀도를 유지하기 위해서 확장된다. HDR 픽처들에서, 화소들의 값은 보통 부동 수소점 형식(각각의 성분에 대해 32 비트이거나 또는 16 비트)으로 표현되고, 가장 인기 있는 형식은 openEXR 반 부동(half float) 형식이다(RGB 성분당 16 비트, 즉 화소당 48 비트). 압축 없이, openEXR 반 부동 형식에서의 HD 포맷(1920x1080 화소들)에서의 HDR 픽처의 사이즈는 99 532 800 비트이다. 25 fps의 비디오를 고려할 때, 이것은 대략 2.488 Gbps의 데이터 레이트로 이어진다. 7 Mbps가 브로드캐스트 분포에 이용되는 전형적 데이터 레이트이므로, 이들 HDR 픽처들을 압축하고 인코딩할 필요가 있다.
오늘날, MPEG 인코더들과 같은 레거시 인코더들에 기초한 HDR 인코딩 방법들의 대부분은 12 또는 14 비트 콘텐츠를 인코딩할 수 있는 적어도 하나의 전문적 인코더의 사용을 요구한다. 그와 같은 전문적 인코더들은 고가이다. 전문적 인코더 뿐만 아니라, 이러한 방법들 중 몇몇은 HDR 픽처들의 LDR 버전을 인코딩하는데 8 비트 인코더를 사용한다. LDR 픽처는 보통 HDR 픽처의 색조(tone) 매핑된 버전이다. 색조 매핑은 아티팩트들을 도입하는 것으로 알려져 있다.
이중 변조 방법들이 이중 변조 HDR 디스플레이들에 보통은 사용된다. 그와 같은 이중 변조 HDR 디스플레이들은 2개의 패널로 만들어진다:
- 장면의 낮은 해상도 휘도 픽처를 발생하는 백라이트 패널로서의 하나의 LED 패널; 및
- 결과적 HDR 픽처를 발생하기 위해 LED 패널로부터 유래하는 광을 변조하는 하나의 LCD 패널.
이러한 2개의 패널에 피딩하기 위해, HDR 픽처는 먼저 두 개의 별개의 LDR 픽처로 성분 분해되는데, 한 픽처는 LED 패널을 위한 것이고 다른 픽처는 LCD 패널을 위한 것이다. 이중 변조 방법들은 HDR 입력 콘텐츠의 값에 대응하는 광 레벨들을 가진 픽처들을 전달하도록 설계되는데, 즉 작은 데이터 값들을 가진 HDR 입력 픽처들은 디스플레이상에서 어두운 픽처들을 산출하는 반면 큰 데이터 값들을 가진 HDR은 밝은 픽처들을 산출한다. 다른 한편, MPEG 인코더들은 상대 측색법(colorimetry)에 의한 표준들인 Rec. 709 표준들에 대해 설계되는데, 즉 데이터 값과 표시될 실제 휘도 간에 어떤 물리적 관계성도 없다. 이런 이유로, 어두운 장면들을 가진 HDR 콘텐츠는 MPEG 인코더들에 의해 비효율적으로 인코딩되는 어두운 LCD 패널 데이터를 산출한다.
본 발명은 종래 기술의 단점들 중 적어도 하나를 완화하는 것을 목적으로 한다. 이 목적을 위해, 큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 인코딩하기 위한 방법이 개시된다. 방법은 시퀀스의 각각의 픽처에 대해:
- 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값을 획득하는 단계;
- 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 정의된 평균 휘도 값에 더 가깝도록 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계;
- 처리된 큰 동적 범위 픽처들을, 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 큰 동적 범위 픽처의 전역적 조도(illumination)를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처로 성분 분해하는 단계;
- 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들 및 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값의 데이터 함수를 인코딩하는 단계
를 포함한다.
이 해결책은 단일 소비자 인코더를 이용하여 구현될 수 있다.
특정한 특성에 따라, 데이터는 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이다.
특정 실시예에 따라, 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계는 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값으로부터 및 정의된 평균 휘도 값으로부터 감마 인자를 결정하고 및 감마 인자에 따라 큰 동적 범위 픽처에 대해 감마 보정을 적용하는 단계 - 데이터는 감마 인자 또는 이것의 역임 - 를 포함한다.
감마 보정은 어두운 및 밝은 지역들 간의 양호한 균형을 제공하고 따라서 2개의 LDR 픽처의 하기 인코딩을 더 효율적으로 만든다.
유리하게는, 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값을 획득하는 단계는:
- 로그 값(logarithm value)들을 얻기 위해 큰 동적 범위 픽처에 대해 로그 함수(logarithm function)를 적용하고 또한 정규화된 로그 값들을 얻기 위해 최저 및 최고 로그 값들에 대하여 로그 값들을 정규화하는 단계;
- 정규화된 로그 값들로부터 휘도 값들을 결정하는 단계; 및
- 휘도 값들의 중앙값(median) 또는 평균값을 결정하는 단계 - 평균 휘도를 나타내는 값은 중앙값 또는 평균값임 -
를 포함한다.
특정 실시예에 따라, 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계는 감마 인자에 따라 정규화된 로그 값들에 대해 감마 보정을 적용하는 단계를 포함하며, 여기서 감마 인자는 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값의 로그에 의해 나눠지는 정의된 평균 휘도 값의 로그와 동등하다.
특정한 특성에 따라, 정의된 평균 휘도는 0.18과 동등하다.
유리하게는, 방법은 시퀀스의 적어도 M개의 큰 동적 범위 픽처에 걸쳐서 M개의 큰 동적 범위 픽처에 대해 결정되는 평균 휘도를 나타내는 값들을 시간적으로 필터링하는 단계를 더 포함하며, 여기서 M은 엄격하게 1보다 큰 정수이며, 여기서 M개의 큰 동적 범위 픽처 중 적어도 하나의 픽처의 처리는 필터링된 값을 이용한다.
변형 예에 따라, 방법은, 감마 보정을 적용하는 단계 전에, 시퀀스의 적어도 M개의 큰 동적 범위 픽처에 걸쳐서 M개의 큰 동적 범위 픽처에 대해 결정되는 감마 인자들을 시간적으로 필터링하는 단계를 포함하고, 여기서 M은 엄격하게 1보다 큰 정수이며, 여기서 M개의 큰 동적 범위 픽처 중 적어도 하나의 픽처에 대해 감마 보정을 적용하는 것은 필터링된 감마 인자를 이용한다.
시간적 필터링은 시퀀스에 걸쳐서 시간적 코히어런시(temporal coherency)를 보존한다.
큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 디코딩하기 위한 방법이 또한 개시된다. 방법은 시퀀스의 각각의 픽처에 대해:
- 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 큰 동적 범위 픽처의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처 및 평균 휘도를 나타내는 표적 값의 데이터 함수를 디코딩하는 단계;
- 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들로부터 큰 동적 범위 픽처를 재구축하는 단계; 및
- 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 재구축된 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 표적 값에 더 가깝도록, 디코딩된 데이터를 이용하여, 재구축된 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계
를 포함한다.
특정 특성에 따라, 디코딩된 데이터는 평균 휘도를 나타내는 값이다.
특정 실시예에 따라, 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계는 평균 휘도를 나타내는 디코딩된 값으로부터 및 정의된 평균 휘도 값으로부터 감마 인자를 결정하고 감마 인자에 따라 재구축된 큰 동적 범위 픽처에 대한 감마 보정을 적용하는 단계를 포함한다.
특정 실시예에 따라, 데이터는 감마 인자이고, 여기서 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계는 감마 인자에 따라 재구축된 큰 동적 범위 픽처에 대한 감마 보정을 적용하는 단계를 포함한다.
하기를 포함하는 큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 인코딩하기 위한 인코더가 개시된다:
- 각각의 큰 동적 범위 픽처에 대해, 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값을 획득하기 위한 수단;
- 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 정의된 평균 휘도 값에 더 가깝도록 큰 동적 범위 픽처를 처리하기 위한 수단;
- 처리된 큰 동적 범위 픽처들을, 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 장면의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처로 성분 분해하기 위한 수단;
- 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들 및 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값의 데이터 함수를 인코딩하기 위한 수단.
인코더는 인코딩 방법의 단계들을 실행하도록 구성된다.
하기를 포함하는 큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 디코딩하기 위한 디코더가 개시된다:
각각의 큰 동적 범위 픽처에 대해, 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 큰 동적 범위 픽처의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처 및 평균 휘도를 나타내는 표적 값의 데이터 함수를 디코딩하기 위한 수단;
- 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들로부터 큰 동적 범위 픽처를 재구축하기 위한 수단; 및
- 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 재구축된 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 표적 값에 더 가깝도록, 디코딩된 데이터를 이용하여, 재구축된 큰 동적 범위 픽처를 처리하기 위한 수단.
디코더는 디코딩 방법의 단계들을 실행하도록 구성된다.
큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 인코딩한 데이터 스트림이 개시된다. 데이터 스트림은, 시퀀스의 각각의 픽처에 대해, 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 큰 동적 범위 픽처의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처 및 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 표적 값이라고 불리는 값의 데이터 함수를 인코딩한 데이터를 포함하고, 데이터는 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 재구축된 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 표적 값에 더 가깝도록, 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들로부터 재구축된 큰 동적 범위 픽처를 처리하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 그 실시예들 중 몇몇에 대한 하기 설명으로부터 드러날 것이며, 이 설명은 도면들과 관련하여 이루어진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인코딩 방법의 흐름도를 묘사한다.
도 2는 본 발명에 따른 인코딩 방법의 단계 10의 상세한 구현을 묘사한다;
도 3은 본 발명에 따른 인코딩 방법의 단계 12의 상세한 구현을 묘사한다;
도 4 및 5는 본 발명에 따른 인코딩 방법의 단계 14의 상세한 구현을 묘사한다;
도 6 및 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 인코딩 방법의 흐름도를 묘사한다;
도 8은 본 발명에 따른 인코딩 방법의 단계 70의 상세한 구현을 묘사한다;
도 9는 본 발명의 특정 실시예에 따른 디코딩 방법의 흐름도를 묘사한다;
도 10은 본 발명에 따른 디코딩 방법의 단계 92의 상세한 구현을 묘사한다;
도 11은 본 발명에 따른 디코딩 방법의 단계 94의 상세한 구현을 묘사한다;
도 12는 본 발명에 따른 인코더를 나타낸다; 및
도 13은 본 발명에 따른 디코더를 나타낸다.
HDR 픽처는 보통 화소들의 세트로 표현된다. (R, G, B) 값들과 같은 컬러 값들의 삼중항(triplet)은 각각의 화소와 연관된다. 그와 같은 값들은 종종 8 비트보다 큰 것으로 표현되는 부동 소수점 값들인데, 반드시 그러할 필요는 없다. 이들 픽처들은 현존 표준 디지털 촬상이 그런 것보다 픽처의 가장 밝은 것과 가장 어두운 지역들 사이의 더 큰 동적 범위를 포착하도록 구성되는 HDR 촬상 시스템에 의해 보통 포착된다. 따라서 HDR 픽처들은 실제 장면들에서 발견되는 강도 레벨들의 범위를 더 정확하게 표현하고, 종종 동일 대상에 대한 복수의 다르게 노출된 픽처에 의해 포착된다.
N개의 HDR 픽처의 시퀀스를 인코딩하기 위한 방법이 개시된다. N은 1보다 크거나 1과 동일한 정수이다. 제1의 특정적이고 비 한정적 실시예에서, 동일 단계들이 전체 시퀀스를 인코딩하기 위해 시퀀스의 각각의 픽처에 대해 독립적으로 적용된다. 따라서 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 인코딩 방법의 흐름도를 묘사한다. 더 자세하게는, 도 1은 시퀀스의 현재 HDR 픽처 Pi에 적용되는 인코딩 방법의 단계들을 묘사하며, 여기서 i는 시퀀스에서의 픽처의 위치를 식별하는 정수 인덱스이다.
단계 10에서, 현재 HDR 픽처 Pi의 평균 휘도를 나타내는 값 avg_lum이 획득된다. 특정 실시예에 따라 이 값을 획득하는 것은 예를 들어 도 2상에 묘사된 것처럼 값을 결정하는 것을 포함한다. 변형 예에 따라, 이 값은 메모리로부터, 선택 사항으로는 통신 네트워크의 원격 장비의 메모리로부터 획득된다. 사실상, 값 avg_lum은 또 다른 애플리케이션에 의해 결정될 수 있다.
단계 12에서, HDR 픽처 Pi는 잘 균형잡힌 밝기의 픽처를 얻기 위해 값 avg_lum 및 정의된 평균 휘도 값 desired_avg_lum에 기초하여 처리된다. 더 자세하게는, HDR 픽처 Pi는, proc_avg_lum으로 표시된 처리된 픽처 Pi'의 대응하는 평균 휘도 값이 desired_avg_lum에 가깝거나 또는 avg_lum이 그런 것보다 최소한 더 가깝도록, 즉 |avg_lum-desired_avg_lum|>|proc_avg_lum-desired_avg_lum|이 되도록 처리된다. 예로서, HDR 픽처 Pi를 처리하는 것은 감마 보정을 적용하는 것을 포함한다. 그러므로, Pi의 각각의 화소에 대해, 그 값 V는
Figure pct00001
로 변경되는데, 여기서 γ는 감마 인자이고 또한 log2(desired_avg_value)/log2(avg_lum)과 동등하다. 감마 곡선를 픽처 Pi에 적용함으로써, 결과로 생기는 픽처의 평균 휘도 값은 avg_lum으로부터 desired_median_value에 가까운 값으로 시프팅된다. 감마 보정은 특히 어두운 픽처들에 대해, MPEG 인코딩에 더 적합한 잘 균형잡힌 밝기의 픽처들을 발생한다. 정의된 평균 휘도 값 desired_avg_lum은, 처리된 픽처 Pi'이 Pi보다 인코딩하기에 덜 비용이 들도록 정의된다. 사실상, 레거시 인코더들은 잘 균형잡힌 밝기의 픽처들을 가진 최적 상태들에서 동작하도록 정의된다. 결과적으로, desired_avg_lum은 또한 18% 회색으로 알려진 중앙 회색(middle grey)이 되도록 유리하게는 정의된다. 이 회색은 지각적으로 명도 스케일(lightness scale)상에서 검은 색과 하얀 색 사이의 중간 정도에 있는 색조이고, 그러므로 사람의 눈에 대한 잘 균형잡힌 밝기의 픽처에 대응한다. 다른 값들이, 처리된 픽처 Pi'의 휘도가 Pi의 밝기보다 더 잘 균형이 잡혀 있다면, desired_avg_lum에 사용될 수 있다. 그러므로, HDR 픽처의 대응하는 평균 휘도 값은 avg_lum으로부터 desired_avg_lum에 가까운 값 proc_avg_lum으로 수정된다.
단계 14에서, 처리된 픽처 Pi'은 제1 및 제2 LDR 픽처들로 성분 분해되는데, 여기서 제1 LDR 픽처는 HDR 픽처와 동일한 해상도를 가지고 HDR 픽처보다 더 낮은 해상도를 갖는 제2 LDR 픽처는 HDR 픽처의 전역적 조도를 나타낸다. 제1 LDR 픽처는 장명의 구조들, 상세 사항들, 기타 등등을 나타낸다. 예로서, 이중 변조 성분 분해법이 해당 목적을 위해 사용된다. "밝은 측 디스플레이를 위한 큰 동적 범위 픽처 인코딩(HIgh dynamic range picture encoding for BrightSide display)" 이라는 제목의 오(Oh)로부터의 논문에 개시된 방법은 그와 같은 이중 변조 방법의 예이다. 이중 변조 성분 분해법들의 장점은 단일 인코더(제각기 디코더)을 이용하여 분포될 수 있는 두 개의 8 비트 데이터 평면을 제공하는 것이다. 본 발명은 특정한 이중 변조 성분 분해법에 의해 제한되지 않는데, 즉 이것은 임의의 이중 변조 성분 분해 기술 또는 전역적 조도 맵 기술을 이용할 수 있다. 보다 일반적으로, HDR 픽처로부터 그와 같은 제1 및 제2 LDR 픽처들을 제공하는 임의의 방법이 이용될 수 있다.
단계 16에서, 제1 및 제2 LDR 픽처들은 단일 인코더를 이용하여 스트림 F에 인코딩된다. 표준 소비자 MPEG 인코더가 해당 목적을 위해 사용될 수 있다. 더 자세하게는, 제1 LDR 픽처는 시간적 및 공간적 예측들을 가진 고전적 인코딩 방법(예로, MPEG2, MPEG4, AVC, H.263, HEVC, 기타 등등)을 이용하여 인코딩된다. 그러한 방법은 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 고전적으로, 이것은 레시듀(residue)들을 결정하고, 예를 들어 DCT(Discrete Cosine Transform의 영어 머리글자)를 이용하여 레시듀들을 계수들로 변환하고, 계수들을 양자화하고 및 양자화된 계수들을 엔트로피 코딩하는 것을 포함한다. 더 낮은 해상도의 제2 LDR 픽처는 유리하게는 예를 들어 SEI 메시지(supplemental enhancement information message) 로서 또는 사용자 데이터에서 스트림 F에 무손실 인코딩된다. 그와 같은 SEI 메시지들은 몇몇 비디오 코딩 표준들에서 및 특히 ISO/IEC 14496-10:2005의 부록 D에서 정의된다. 변형 예에 따라, 제2 LDR 픽처는 디코더 측에서 크롭(crop)되는 것으로 알려져 있는 픽처 지역에 인코딩된다. 사실상, 1920x1080 HD 포맷에 대해, 입력 픽처는 1920x1088이고 8개 라인이 디코더 측에서 크롭된다. 이들 8개 라인은 유리하게는 제2 LDR 픽처의 데이터를 전송하는데 이용된다. 이 경우에, 대응하는 데이터는 예를 들어 IPCM(Intra Pulse Code Modulation) 무손실 코딩 모드를 이용하여 어떤 압축도 없이 인코딩된다. 또 다른 변형 예에 따라, 제2 LDR 픽처의 데이터는, 예를 들어 IPCM 모드를 이용하여, 제1 LDR 픽처의 일부 활성 라인들에 무손실 인코딩된다. 이 경우에, 이들 라인들은 아티팩트들을 제한하기 위해 검은 색, 하얀 색 또는 회색 값으로 디코더 측에서 대체된다. 2개의 LDR 픽처뿐만 아니라, avg_lum의 함수인 데이터가 스트림 F에 인코딩된다. 사실상, 이 데이터는 처리 단계 12를 역전시키기 위해 디코더 측에서 이용된다. 본 발명의 특정 특징에 따라, 인코딩된 데이터는 avg_lum이다. 변형 예에 따라, 감마 인자 γ 또는 그것의 역수 1/γ는 avg_lum 대신에 스트림에 인코딩된다. 본 발명의 특정한 특성에 따라, 값 desired_avg_lum은 스트림 F에 추가로 인코딩된다. 변형 예에 따라, 이 값은 인코딩되지 않고, 디코더 측에 알려진다. 값 desired_avg_lum은, 감마 인자 γ 또는 그 역인 1/γ가 인코딩될 때 인코딩되지 않는다.
도 2는 특정적이고 비 한정적 실시예에 따른 인코딩 방법의 단계 10의 상세한 구현을 묘사한다. 이 특정 실시예에서, 값 avg_lum을 획득하는 것은 값을 결정하는 것을 포함한다.
단계 100에서, log2 함수(즉, 밑 2에의 로그)가 HDR 픽처의 화소 값들(R, G, 및 B 값들)에 적용된다. 사실상, log2 함수의 모양은 휘도에 대한 사람의 눈 응답의 거친 추정치인 것으로 여겨진다.
단계 102에서, 화소 log2 값들의 최저 및 최고 값들이 결정된다. 3개의 성분 R, G, B는 함께 또는 독립적으로 고려될 수 있다. 후자의 경우, 3개의 최저 값과 3개의 최고 값이 그러므로 결정된다. 최저 값은 min으로 표시되고 최고 값은 max로 표시된다. 변형 예에 따라, 값들은 메모리로부터, 선택 사항으로 통신 네트워크의 원격 장비로부터 획득된다.
단계 104에서, 화소 log2 값들은 결정된 min과 max 값들에 대하여 정규화된다. 결과적으로, 정규화된 log2 값들은 범위 [0;1]에 놓여 있다.
단계 106에서, 화소들의 휘도 값들은 하기 수학식에 따라 정규화된 log2 값들로부터 결정된다:
Figure pct00002
, 여기서 R, G 및 B는 정규화된 화소 log2 값들이다. 이 수학식은 (R,G,B) 성분들을 (X,Y,Z) 성분들로 변환하기 위해 보통은 이용된다. 본 발명은 이 특정 수학식으로만 제한되지는 않는다. 사실상, Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B와 같은 다른 수학식들이 이용될 수 있다. 수학식은 (R,G,B) 성분들을 Rec.709 (Y, U, V) 성분들로 변환하기 위해 보통은 이용된다.
단계 108에서, HDR 픽처 Pi의 평균 휘도 값을 나타내는 값 avg_lum은 단계 106에서 결정되는 휘도 값들로부터 결정된다. 예로서, avg_lum은 휘도 값들의 중앙값(median value)에 설정된다. 변형 예에 따라, avg_lum은 모든 휘도 값들의 평균에 설정된다.
단계 16에서, min 및 max 값들이 avg_lum 값에 추가하여 또는 γ 또는 1/γ에 추가하여 인코딩된다.
도 3은 특정적이고 비 한정적 실시예에 따른 인코딩 방법의 단계 12의 상세한 구현을 묘사한다.
단계 120에서, 감마 인자 γ가 avg_lum 및 desired_avg_lum으로부터 결정된다. 감마 인자는 log2(desired_avg_value)/log2(avg_lum)에 설정된다. desired_avg_lum은 예를 들어 중앙 회색에 해당되도록 0.18에 설정된다. 인코딩 효율을 향상시키는 임의의 다른 값이 이용될 수 있다.
단계 122에서, 감마 보정은 단계 104에서 획득되는 정규화된 log2 값들에 적용된다. 그러므로, Pi의 각각의 화소에 대해, 그 정규화된 log2 값 V는
Figure pct00003
로 변경된다. 감마 곡선을 픽처 Pi에 적용함으로써, 결과로 생기는 픽처의 평균 휘도 값은 avg_lum으로부터 desired_median_value에 가까운 값으로 시프팅된다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 특정적이고 비 한정적 실시예에 따른 인코딩 방법의 단계 14의 상세한 구현을 묘사한다. 임의의 다른 이중 변조 방법이 이용될 수 있는데, 즉 HDR 픽처와 동일한 해상도의 LDR 픽처 및 HDR 픽처의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 LDR 픽처를 산출하는 임의의 방법이 이용될 수 있다.
단계 140에서, 처리된 픽처 Pi'는 구성 가능한 max 밝기 값(예를 들어 Sim2 HDR47 디스플레이 max 밝기 값에 해당되는 4000 cd/m2와 동등함)에 스케일링된다. 이 단계의 출력은 픽처 scale_RGB이다.
단계 142에서, 제곱근 연산이 scale_RGB 픽처에 적용된다.
단계 144에서, scale_RGB의 제곱근의 휘도가 계산된다(예를 들어 하기 수학식 Y = 0.2126xR + 0.7152xG + 0.0722xB를 이용함).
단계 146에서, 휘도의 소한(coarse) 저 주파수 표현을 갖기 위해 블러링 함수가 적용된다(예를 들어 가우시안 필터 또는 보간 필터(interpolation filter)).
단계 148에서, 블러링된 픽처는 LED 그리드에 다운 샘플링된다. 단계 146은 LED 그리드에의 다운 샘플링을 피크들(잡음)에 대해 더 강건하게 만든다.
단계 150에서, 스케일링이, 컨볼루션의 가법 과정(additive process)으로 인해 각각의 휘도 화소 값을 증가시키는 LED 점상 분포 함수(point spread function)와의 추가적 컨볼루션을 고려하기 위해 LED 값들에 대해 실행된다. 이 단계의 출력은 픽처 scale_LED이다.
단계 152에서, scale_LED 픽처는 LED 패널 값들을 산출하기 위해 [0..255] 사이에서 스케일링된다. LED 패널 값들 및 min 및 max LED 값들은 [0..255] 스케일링 전에 스트림 F에서 (예로, SEI 메시지들 또는 사용자 데이터에서) 메타데이터로서 인코딩된다. LED 패널 값들은 단계 16에서 언급되는 제2 LDR 픽처의 데이터를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 단계 154에서, scale_LED 픽처는 각각의 LED 값을 풀사이즈 픽처 그리드상에 먼저 복사함으로써 전해상도 백라이트 픽처를 재구축하는데 사용된다
단계 156에서, 각각의 복사된 값은 LED 점상 분포 함수와 컨볼루션된다. 결과로 생기는 픽처는 rec_lum으로 표기된다. 임의의 PSF(Point Spread Function의 영문 머리글자), 예를 들어 Sim2 HDR47 디스플레이의 PSF 또는 가우시안 커널로 설계되는 PSF가 이용될 수 있다.
단계 158에서, rec_lum 휘도 픽처가, scale_LCD 픽처를 산출하기 위해 scale_RGB 픽처를 분할하는데 사용된다.
단계 160에서, scale_LCD 픽처는 단계 16에서 인코딩되는 LCD 패널 값들을 산출하기 위해 [0..255] 사이에서 최종적으로 스케일링된다. min 및 max LCD 값들은 [0..255] 스케일링 전에 스트림 F에서 (예를 들어, SEI 메시지들 또는 사용자 데이터에서) 메타데이터로서 인코딩된다.
LCD 패널 값들은 단계 16에서 언급되는 제1 LDR 픽처의 데이터를 나타낸다.
본 발명에 따른 인코딩 방법은 디스플레이 의존적이 아닌데, 즉 임의의 LED 패널 해상도, 임의의 LED 점상 분포 함수 및 임의의 LCD 패널 해상도가 이용될 수 있다.
도 6 및 도 7은 제2의 비 한정적 실시예에 따른 인코딩 방법의 흐름도를 묘사한다. 도면들상에서 이전 도면들 중 하나와 동일한 기능 모듈들이 동일한 수치상 참조들을 가진 이들 도면들상에서 식별된다. 이 실시예에 따라, 값들 avg_lum 및 가능하게는 화소 log2 값들의 정규화를 위해 사용되는 min 및 max 값들은 비디오에 걸쳐서 시간적으로 필터링된다. 필터링된 값들은 필터링 되지 않은 값들을 대신하여 처리 단계 동안 이후 이용된다. 그렇게 함으로써, avg_lum 및 가능하게는 min 및 max 값들 변동들이 시퀀스에 걸쳐서 스무딩된다. 결과적으로, 시퀀스의 픽처들은 더 많은 밝기 코히어런스를 갖는데, 이는 또한 인코딩 효율을 향상시킨다. 변형 예에 따라, 감마 인자들 γ는 값들 avg_lum 대신에 비디오에 걸쳐서 필터링된다. 필터링된 감마 인자들은 필터링되지 않은 감마 인자들을 대신하여 처리 단계 동안 이후 이용된다.
사실상, 이중 변조 방법들은 픽처 레벨로 작용하고, HDR 비디오의 시간적 양태를 고려하지 않는다. 특히, HDR 비디오 콘텐츠는 매우 잡음에 민감하여, 픽처마다 매우 달라질 수 있는 min 및 max 데이터 값들로 이어진다. 이들 min 및 max 값들은 픽처의 휘도 레벨들을 계산하기 위해 이중 변조 알고리즘들에 사용된다. 그러므로, 이중 변조 성분 분해법들을 적용할 때, 밝기 플리커링(brightness flickering)이 인코딩될 LCD 패널상에 주로 출현한다. 이 밝기 플리커링은 연속하는 픽처들의 동일 화소 간의 부정확한 매칭으로 이어지고, 그래서 이것은 인터 프리딕션(inter prediction)을 비효율적으로 만든다. 그러므로 압축비들은 낮다. 이것은 이중 변조가 HDR 디스플레이에 피딩하기 위해 HDR 픽처에 대해 적용되는 때는 문제가 되지 않지만, 이중 변조가 스트림의 추가적 분포를 위해 인코더에 피딩하기 위해 HDR 픽처에 대해 적용될 때는 문제가 된다.
도 6을 참조하면, 단계 60에서, avg_lum(i) 및 가능하게는 min(i)와 max(i) 값들이 인덱스 i의 픽처 P에 대해 획득된다. 이 단계는 단계 10과 동일하고, 단계 10에 대해 개시된 모든 변형들은 단계 60에 대해 적용된다. 특정적으로, 값들 avg_lum(i) 및 가능하게는 min(i)와 max(i) 값들은 메모리로부터 또는 선택 사항으로 원격 장비로부터 획득될 수 있다. 특정 실시예에 따라, 감마 인자 γ(i)는 avg_lum(i) 및 desired_avg_lum으로부터 인덱스 i의 픽처 P에 대해 결정된다. 예로서, γ(i)=log2(desired_avg_value)/log2(avg_lum(i)).
단계 62에서, i의 값이 N과 비교된다. i<N이라면, 이후 인덱스 i는 1만큼 증분되고 단계 60이 반복된다. i>=N이라면, 이후 방법은 단계 64로 계속한다.
단계 64에서, 값들 avg_lum(i)(또는 그러한 값이 단계 60에서 결정된다면 γ(i)) 및 가능하게는 min(i) 및 max(i)가 필터링된 값들 filt_avg_lum(i)(제각기 filt_γ(i)) 및 가능하게는 filt_min(i) 및 filt_max(i)를 얻기 위해 시퀀스에 걸쳐서 시간적으로 필터링된다. 이 목적을 위해, 현재 픽처 Pi를 포함하는 사이즈 M의 슬라이딩 윈도가 이용된다. 현재 픽처를 위한 필터링된 값 filt_avg_lum(i)(제각기 filt_γ(i))이 슬라이딩 윈도에서 픽처들 Pj와 연관되는 값들 avg_lum(j)(제각기 γ(i))의 평균으로서 설정된다. 동일한 것이 min(i)와 max(i)에 대해 행해진다. 현재 픽처는 슬라이딩 윈도에서의 임의의 픽처(예를 들어, 제1 픽처, 최종 픽처, 기타 등등)일 수 있다. 슬라이딩 윈도는 이후 다음 픽처에 대한 필터링된 값을 결정하기 위해 1 픽처만큼 옮겨진다. 변형 예에 따라, 슬라이딩 윈도로부터 계산되는 필터링된 값들은 현재 픽처와 연관될 뿐만 아니라 슬라이딩 윈도에서 M개의 픽처와 연관된다. 이 경우에, 슬라이딩 윈도는 다음 M개의 픽처에 대한 필터링된 값들을 결정하기 위해 M개의 픽처만큼 옮겨진다.
도 7을 참조하면, 단계 70에서, 현재 HDR 픽처 Pi는 잘 균형잡힌 밝기의 픽처를 얻기 위해 필터링된 값들 filt_avg_lum(i) 및 가능하게는 filt_min(i)와 filt_max(i)에 의해 처리된다. 단계 12에 대해 개시된 동일 변형 예들이 단계 70에 대해 적용된다. 예로서, HDR 픽처 Pi를 처리하는 것은 감마 보정을 적용하는 것을 포함한다. 그러므로, Pi의 각각의 화소에 대해 그 값 V는
Figure pct00004
로 변경되는데, 여기서 γ는 감마 인자이고, log2(desired_avg_value)/log2(filt_avg_lum(i))과 동등하다. 변형 예에 따라, 현재 HDR 픽처 Pi는 잘 균형잡힌 밝기의 픽처를 얻기 위해 필터링된 감마 인자 filt_γ(i) 및 가능하게는 filt_min(i)와 filt_max(i)에 의해 처리된다. 그러므로, Pi의 각각의 화소에 대해 그 값 V는
Figure pct00005
로 변경되는데, 거기서 γ= filt_γ(i).
단계 72에서, HDR 픽처는 두 개의 LDR 픽처로 성분 분해된다. 이 단계는 단계 14와 동일하다.
단계 74에서, 두 개의 LDR 픽처는 이후 filt_avg_lum(i)(제각기 filt_γ(i))및 가능하게는 filt_min(i)와 filt_max(i) 값들로 인코딩된다. 변형 예에 따라, filt_γ(i) 또는 1/filt_γ(i)가 filt_avg_lum(i) 대신에 인코딩된다. 다른 것에 대해서는, 이 단계는 단계 16과 같다.
단계 76에서, i의 값은 N과 비교된다. i<N라면, 이후 인덱스 i는 1만큼 증분되고, 방법은 단계 70으로 계속하고, 다른 경우에는 방법은 종료한다.
도 8은 특정적이고 비 한정적 실시예에 따른 인코딩 방법의 단계 70의 상세한 구현을 묘사한다.
단계 700에서, log2 함수(즉, 밑 2에의 로그)가 HDR 픽처의 화소 값들(R, G, 및 B 값들)에 적용된다. 이 단계는 단계 100에서 이미 결정된 log2 값들을 저장함으로써 회피될 수 있다.
단계 702에서, log2 값들은 이후 픽처 P(i)와 연관되는 필터링된 min 및 max 값들, 즉 filt_min(i)와 filt_max(i)에 대하여 정규화된다. 결과적으로, 정규화된 log2 값들은 범위 [0;1]에 놓여 있다.
단계 704에서, 감마 인자 γ는 필터링된 filt_avg_lum(i) 및 desired_avg_lum으로부터 결정된다. 감마 인자는 그러므로 log2(desired_avg_value)/log2(filt_avg_lum(i))에 설정된다. desired_avg_lum은 예를 들어 중앙 회색에 해당되기 위해 0.18에 설정된다. 인코딩 효율을 향상시키는 임의의 값이 이용될 수 있다. 감마 인자들이 값들 avg_lum 대신에 단계 64에서 필터링된다면, 이 단계는 구현되지 않는다.
단계 706에서, 감마 보정이 필터링된 min/max 값들에 대하여 정규화된 로그값들에 적용된다. 그러므로, 각각의 화소에 대해 그 정규화된 로그 값(normalized logarithm value) V는
Figure pct00006
로 변경되는데, 거기서 γ는 단계 704에서 결정된 감마 인자이거나 단계 64에서 획득되는 filt_γ(i)이다.
N개의 HDR 픽처의 시퀀스를 디코딩하기 위한 방법이 추가로 개시된다. 특정적이고 비 한정적 실시예에서, 동일 단계들이 전체 시퀀스를 인코딩하기 위해 시퀀스의 각각의 픽처에 대해 독립적으로 적용된다. 도 9는 본 발명의 이 특정적 실시예에 따른 디코딩 방법의 흐름도를 그러므로 묘사한다. 더 자세하게는, 도 9는 시퀀스의 현재 HDR 픽처 Pi에 대하여 적용되는 디코딩 방법의 단계들을 묘사하며, 여기서 i는 시퀀스에서의 픽처의 위치를 식별하는 정수 인덱스이다.
단계 90에서, 두 개의 LDR 픽처가 스트림 F로부터 디코딩되는데, 여기서 재구축될 HDR 픽처보다 더 낮은 해상도를 갖는 제2 LDR 픽처는 HDR 픽처의 전역적 조도를 나타낸다. HDR 픽처와 동일한 해상도를 갖는 제1 LDR 픽처는 장면의 구조들, 상세 사항들, 기타 등등을 나타낸다. 데이터는 평균 휘도 avg_lum를 나타내는 표적 값의 함수인 스트림 F로부터 디코딩된다. 사실상, 이 데이터는 처리 단계 12를 역전시키기 위해 디코더 측에서 이용된다. 특정 실시예에 따라, 스트림으로부터 디코딩되는 데이터는 값 avg_lum이다. desired_avg_lum, min 및 max 값들이, 스트림 F에서 존재한다면, 또한 디코딩된다. 변형 예에 따라, 스트림으로부터 디코딩되는 데이터는 avg_lum의 함수인 감마 인자 γ'이다. 감마 인자 γ'는 avg_lum 대신에 스트림으로부터 디코딩되는데, 여기서 γ'의 값은 인코더 측에서 이용되는 γ의 값과 동등하거나 또는 값 1/γ과 동등하다. 이 단계는 인코딩 단계 16의 역이다. 단계 16에 대하여 개시되는 모든 변형들이 그러므로 단계 90에 적용가능하다.
단계 92에서, HDR 픽처 Pi"이 디코딩된 LDR 픽처들로부터 재구축된다. 이 단계는 성분 분해 단계 14의 역이다. 결과적으로, 역 이중 변조가 적용된다. 단계 14에 대하여 개시된 모든 변형 예들은 그러므로 단계 92에 적용 가능하다.
단계 94에서, 재구축된 HDR 픽처 Pi"은 값 avg_lum 및 정의된 평균 휘도 값 desired_avg_lum에 기초하여 또는 γ'에 기초하여 처리된다. 단계 94는 단계 12의 역이다. 단계 12에 대하여 기술된 모든 변형 예들이 그러므로 단계 94에 적용 가능하다. 더 자세하게는, 재구축된 HDR 픽처 Pi"은, 처리된 픽처의 대응하는 평균 휘도 값이 디코딩된 avg_lum에 근접하거나 또는 재구축된 픽처 Pi"의 대응하는 평균 휘도 값이 그런 것보다 적어도 더 가깝도록 처리된다. 예로서, 재구축된 HDR 픽처 Pi"을 처리하는 것은 감마 보정을 적용하는 것을 포함한다. 그러므로, Pi"의 각각의 화소에 대해 그 값 V는
Figure pct00007
로 변경되는데, 여기서 γ'= log2(avg_lum)/log2(desired_avg_value) 또는 γ'은 단계 90에서 디코딩된 감마 인자이다. 변형 예에 따라, Pi"의 각각의 화소에 대해 그 값 V는
Figure pct00008
로 변경되는데, 여기서 γ'는 단계 90에서 디코딩된 감마 인자이다. desired_avg_lum은 또한 디코더가 아는 상수 값이거나, 또는 스트림 F에서 디코더에게 보내질 수 있다. 이 경우에, 이 값은 단계 90에서 스트림으로부터 디코딩된다.
도 10은 본 발명의 특정적이고 비 한정적 실시예에 따른 인코딩 방법의 단계 92의 상세한 구현을 묘사한다. 임의의 다른 역 이중 변조 방법이 이용될 수 있다. 이 특정 실시예에 따라, 단계 90에서 디코딩된 제1 LDR 픽처는 그 화소들이 디코딩된 LCD 패널 값들과 연관되는 LCD 패널이고, 제2 LDR 픽처는 그 화소들이 디코딩된 LED 패널 값들과 연관되는 LED 패널이다.
단계 1000에서, 디코딩된 LCD 패널 값들은, inv_scale_LCD 픽처(이중 변조 scale_LCD 픽처의 재구축된 버전)를 산출하기 위해 디코딩된 min 및 max LCD 값들을 이용하여 역 스케일링된다.
단계 1002에서, 디코딩된 LED 패널 값들은 inv_scale_LED 픽처(이중 변조 scale_LED 픽처의 재구축된 버전)를 산출하기 위해 디코딩된 min 및 max LED 값들을 이용하여 역 스케일링된다. 이중 변조에 관해서, inv_scale_LED 픽처는, 단계 1004에서 풀사이즈 픽처 그리드상에 각각의 LED 값을 먼저 복사하고, 단계 1006에서 각각의 복사된 값을 선택된 LED 점상 분포 함수와 컨볼루션하여 inv_rec_lum 픽처(이중 변조 rec_lum 픽처의 재구축된 버전)를 산출함으로써 전해상도 백라이트 픽처를 재구축하는데 사용된다. inv_rec_lum 픽처 및 inv_scale_LED 픽처는 이후, 재구축된 HDR 픽처 Pi"를 산출하기 위해 구성가능한 max 밝기 값(예를 들어 4000 cd)으로 나눔으로써 단계 1010에서 정규화되는 inv_scale_RGB 픽처(이중 변조 scale_RGB 픽처의 재구축된 버전)를 산출하기 위해 곱셈처리된다.
도 11은 본 발명에 따른 디코딩 방법의 단계 94의 상세한 구현을 묘사한다.
단계 940에서, 재구축된 HDR 픽처 Pi"의 화소 값들은 단계 90에서 스트림 F로부터 디코딩되는 min 및 max 값들에 대하여 정규화 해제된다. 역 log2 함수가 이후 비정규화된 화소 값들에 대해 적용된다. 이 단계는 인코딩 측에서의 단계 702의 역이다. min 및 max 값들은 단계 16 또는 74에서 스트림 F에서 가능하게는 인코딩된 것들이다.
단계 942에서, 감마 인자 γ가 avg_lum 및 desired_avg_lum으로부터 결정된다. 감마 인자는 log2(avg_lum)/log2(desired_avg_value)에 설정된다. desired_avg_lum은 예를 들어 중앙 회색에 해당되기 위해 0.18에 설정된다. 코딩 효율을 향상시키는 임의의 값이 이용될 수 있다. desired_avg_lum은 인코딩에 사용된 것과 동일한 값을 갖는다. 감마 인자들이 값들 avg_lum 대신에 단계 90에서 디코딩된다면, 이 단계는 구현되지 않는다.
단계 944에서, 감마 보정은 단계 940에서 획득된 값들에 적용된다다. 그러므로, 각각의 화소에 대해, 그 값 V는
Figure pct00009
로 변경되는데, 여기서 γ'은 단계 942에서 결정된 감마 인자이거나 또는 단계 90에서 디코딩된 감마 인자이다. 변형 예에 따라, 각각의 화소의 값 V는
Figure pct00010
로 변경되는데, 여기서 γ'는 단계 90에서 디코딩된 감마 인자이다. 이 단계는 단계 122의 역이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 인코딩 방법에 의해 산출되는 스트림 F와 같은 데이터 스트림과 관계된다. 본 발명에 따른 데이터 스트림은 큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 인코딩한 데이터를 포함한다. 특정적으로, 이것은, 시퀀스의 각각의 HDR 픽처에 대해, HDR 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 큰 동적 범위 픽처로부터 결정되는 장면의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처 및 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값 avg_lum의 데이터(예로, avg_lum, filt_avg_lum(i), γ(i), 1/γ(i), filt_γ(i) 또는 1/filt_γ(i)) 함수를 인코딩한 데이터를 포함한다. 선택 사항으로, 이것은 단계 102에서 획득되거나 또는 가능하게는 단계 64에서 필터링된 값들 min 및 max를 추가로 포함한다. 이들 값들(avg_lum, filt_avg_lum(i), γ(i), 1/γ(i), filt_γ(i) 또는 1/filt_γ(i))은, 상기 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들로부터 재구축되는 큰 동적 범위 픽처를 처리하여 상기 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 상기 재구축된 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값에 더 가깝도록 하기 위한 것이다.
도 12는 인코더(60)의 예시적 아키텍처를 나타낸다. 인코더(60)는 데이터 및 어드레스 버스(640)에 의해 함께 링크되는 하기 요소들을 포함한다:
- 적어도 하나의 프로세서(610)(또는 CPU, "Central Processing Unit"의 영문 머리글자이고, 및/또는 GPU, "Central Processing Unit"의 영문 머리글자), 이것은 예를 들어 DSP(또는 Digital Signal Processor)이다;
- RAM(또는 Random Access Memory)(630) 및 가능하게는 ROM(또는 Read Only memory)(620)과 같은 하나 또는 여러 개의 메모리(들);
- 사용자 정보를 표시하고 및/또는 사용자로 하여금 데이터 또는 파라미터들을 입력하도록 허용하도록 적응되는 하나 또는 여러 개의 I/O(Input/Output) 인터페이스들(650)(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치패드, 웹캠); 및
- 전원(660).
변형 예에 따라, 전원(660)은 인코더 외부에 위치한다. 도 12의 이들 요소들 각각은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으며, 더 논의되지 않을 것이다. 언급된 메모리 각각에서, 본 명세서에서 사용되는 단어 <<레지스터>>는 언급된 메모리들 각각에서 작은 용량(몇 개의 이진 데이터)의 메모리 구역은 물론이고,(전체 프로그램이 저장되거나, 데이터를 나타내는 데이터의 전부 또는 일부가 계산되거나 표시되는 것을 가능하게 하는) 큰 용량의 메모리 구역 모두를 지정한다. RAM(630)은, 레지스터에, 프로세서(610)에 의해 실행되고 또한 인코더(60)의 스위치 온 이후에 업로드되는 프로그램, 레지스터 내의 입력 데이터, 레지스터 내의 인코딩 방법의 상이한 상태에 있는 처리된 데이터, 및 레지스터 내의 인코딩을 위해 사용되는 기타 변수들을 포함한다. 스위치 온될 때, 프로세서(610)는 프로그램을 RAM(630)에 업로드하고, 대응하는 명령어들을 실행한다.
도 13은 디코더(700)의 예시적 아키텍처를 나타낸다. 디코더(700)는 데이터 및 어드레스 버스(740)에 의해 함께 링크되는 하기 요소들을 포함한다:
- 적어도 하나의 프로세서(710)(예로, CPU/GPU), 이것은 예를 들어 DSP(또는 Digital Signal Processor)임;
- RAM(또는 Random Access Memory)(730) 및 가능하게는 ROM(또는 Read Only Memory)(720)과 같은 하나 또는 여러 개의 메모리(들);
- 사용자 정보를 표시하고 및/또는 사용자로 하여금 데이터 또는 파라미터들을 입력하도록 허용하게 적응되는 하나 또는 여러 개의 입력/출력 인터페이스들(750)(예를 들어, 키보드, 마우스, 터치패드, 웹캠); 및
- 전원(760).
변형 예에 따라, 전원(760)은 인코더 외부에 위치한다. 도 13의 이들 요소들 각각은 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으며, 더 논의되지 않을 것이다. 언급된 메모리 각각에서, 본 명세서에서 사용되는 단어 <<레지스터>>는 작은 용량(몇 개의 비트)의 지역들에 또는 매우 큰 지역(예를 들어, 전체 프로그램 또는 대량의 수신된 또는 디코딩된 데이터)에 대응할 수 있다. 스위치 온될 때, CPU(710)는 프로그램을 RAM(630)에 업로드하고, 대응하는 명령어들을 실행한다.
RAM(730)은 레지스터에, CPU(710)에 의해 실행되고 또한 디코더(700)의 스위치 온 이후에 업로드되는 프로그램, 레지스터 내의 입력 데이터, 레지스터 내의 디코딩 방법의 상이한 상태에 있는 처리된 데이터, 및 레지스터 내의 디코딩을 위해 사용되는 기타 변수들을 포함한다.
변형 예들에 따라, 본 발명에 호환되는 인코더 및 디코더는 순수 하드웨어 실현에 따라, 예를 들어 전용 컴포넌트(예를 들어, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 또는 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 또는 VLSI(Very Large Scale Integration)) 또는 디바이스 내에 통합된 여러 개의 전자 컴포넌트들의 형태로 또는 심지어 하드웨어 요소들과 소프트웨어 요소들의 혼합의 형태로 구현된다.
본 명세서에서 설명되는 구현들은, 예를 들어 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호에 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락으로만 논의되는(예로서, 방법 또는 장치로만 논의되는) 경우에도, 논의되는 특징들의 구현은 다른 형태들(예로서, 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는, 예를 들어 적절한 하드웨어, 소프트웨어, 및 펌웨어로 구현될 수 있다. 방법들은, 예를 들어, 일반적으로 예를 들어 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로, 또는 프로그래밍 가능 논리 장치를 포함하는 처리 장치들을 지칭하는 프로세서와 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서들은 또한, 예를 들어 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기("PDA(personal digital assistant)"), 및 최종 사용자들 간의 정보의 통신을 용이하게 하는 기타 장치들과 같은 통신 장치들을 포함한다.
본 명세서에서 설명되는 다양한 절차들 및 특징들의 구현들은 다양하고 상이한 장비 또는 애플리케이션들, 특히 예를 들어 장비 또는 애플리케이션들로 구체화될 수 있다. 그러한 장비의 예는 인코더, 디코더, 디코더로부터의 출력을 처리하는 후 프로세서, 인코더에게 입력을 제공하는 전 프로세서, 비디오 코더, 비디오 디코더, 비디오 코덱, 웹 서버, 셋톱 박스, 랩탑, 개인용 컴퓨터, 셀 폰, PDA, 및 기타 통신 장치들을 포함한다. 명확하게 알 수 있듯이, 장비는 이동형일 수 있고, 심지어 이동 차량 내에 설치될 수 있다.
게다가, 방법들은 프로세서에 의해 실행되고 있는 명령어들에 의해 구현될 수 있으며, 그러한 명령어들(및/또는 구현에 의해 산출되는 데이터 값들)은, 예를 들어 집적 회로, 예로서 하드 디스크, CD(compact diskette)와 같은 소프트웨어 캐리어 또는 다른 스토리지 디바이스, 광 디스크(예로서, 종종 디지털 다기능 디스크 또는 디지털 비디오 디스크로 지칭되는 DVD와 같은 것), 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 또는 판독 전용 메모리("ROM")와 같은 프로세서 판독 가능 매체상에 저장될 수 있다. 명령어들은 프로세서 판독 가능 매체상에 유형적으로 구체화되는 애플리케이션 프로그램을 형성할 수 있다. 명령어들은, 예를 들어 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 그 조합으로 존재할 수 있다. 명령어들은, 예를 들어 운영 체제, 개별 애플리케이션, 또는 이 두 개의 조합에서 발견될 수 있다. 따라서, 프로세서는, 예를 들어 프로세스를 수행하도록 구성되는 장치 및 프로세스를 수행하기 위한 명령어들을 갖는 프로세서 판독 가능 매체(예로서, 스토리지 디바이스)를 포함하는 장치인 양쪽 모두로서 특징지어질 수 있다. 또한, 프로세서 판독 가능 매체는, 명령어들에 더하여 또는 그 대신에, 구현에 의해 산출되는 데이터 값들을 저장할 수 있다.
통상의 기술자에게 명백하듯이, 구현들은 예를 들어 저장 또는 전송될 수 있는 정보를 전달하도록 포맷팅되는 다양한 신호들을 산출할 수 있다. 정보는, 예를 들어 방법을 수행하기 위한 명령어들, 또는 설명된 구현들 중 하나에 의해 산출되는 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호는 설명된 실시예의 신택스를 기록 또는 판독하기 위한 규칙들을 데이터로서 전달하거나 또는 설명된 실시예에 의해 기록되는 실제 신택스 값들을 데이터로서 전달하도록 포맷팅될 수 있다. 그러한 신호는, 예를 들어, (예를 들어, 스펙트럼의 무선 주파수 부분을 이용하여) 전자기파로서 또는 기저대역 신호로서 포맷팅될 수 있다. 포맷팅은, 예를 들어 데이터 스트림을 인코딩하고, 인코딩된 데이터 스트림으로 반송파를 변조하는 것을 포함할 수 있다. 신호가 전달하는 정보는 예를 들어 아날로그 또는 디지털 정보일 수 있다. 신호는 알려진 바와 같이 다양하고 상이한 유선 또는 무선 링크들을 통해 전송될 수 있다. 신호는 프로세서 판독 가능 매체상에 저장될 수 있다.
다양한 구현들이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 상이한 구현들의 요소들은 다른 구현들을 산출하도록 조합되고, 보충되고, 수정되고, 또는 제거될 수 있다. 게다가, 통상의 기술자는 다른 구조들 및 프로세스들이 개시된 것들을 대체할 수 있으며 또한 결과적인 구현들이 적어도 실질적으로 동일한 방식(들)으로 적어도 실질적으로 동일한 기능(들)을 실행하여 개시된 구현들과 적어도 실질적으로 동일한 결과(들)를 달성할 것이라는 점을 이해할 것이다. 그에 따라서, 이들 및 다른 구현들은 본원에 의해 상정된다.

Claims (17)

  1. 큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 인코딩하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은 상기 시퀀스의 각각의 픽처에 대해:
    상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값을 획득하는 단계(10);
    상기 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 정의된 평균 휘도 값에 더 가깝도록 상기 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계(12);
    상기 처리된 큰 동적 범위 픽처들을, 상기 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 상기 큰 동적 범위 픽처의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처로 성분 분해하는 단계(14); 및
    상기 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들 및 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값의 데이터 함수를 인코딩하는 단계(16)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터는 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값인 인코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계(12)는 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값으로부터 및 상기 정의된 평균 휘도 값으로부터 감마 인자를 결정하는 단계(120) 및 상기 감마 인자에 따라 상기 큰 동적 범위 픽처에 대해 감마 보정을 적용하는 단계(122) - 상기 데이터는 상기 감마 인자 또는 상기 감마 인자의 역임 - 를 포함하는 인코딩 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값을 획득하는 단계(10)는:
    로그 값들을 얻기 위해 상기 큰 동적 범위 픽처에 대해 로그 함수를 적용하는 단계(100) 및 정규화된 로그 값들을 얻기 위해 최저 및 최고 로그 값들에 대하여 상기 로그 값들을 정규화하는 단계(102, 104);
    상기 정규화된 로그 값들로부터 휘도 값들을 결정하는 단계(106); 및
    상기 휘도 값들의 중앙값 또는 평균값을 결정하는 단계(108) - 상기 평균 휘도를 나타내는 값은 상기 중앙값 또는 상기 평균값임 - 를 포함하는
    인코딩 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계(12)는 감마 인자에 따라 상기 정규화된 로그 값들에 대해 감마 보정을 적용하는 단계(122)를 포함하며, 여기서 상기 감마 인자는 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값의 로그(logarithm)에 의해 나눠지는 상기 정의된 평균 휘도 값의 로그와 동일한(120) 인코딩 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정의된 평균 휘도는 0.18과 동일한 인코딩 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시퀀스의 적어도 M개의 큰 동적 범위 픽처에 걸쳐서 상기 M개의 큰 동적 범위 픽처에 대해 결정되는 평균 휘도를 나타내는 값들을 시간적으로 필터링하는 단계(64)를 더 포함하며, 여기서 M은 엄격하게 1보다 큰 정수이며, 여기서 상기 M개의 큰 동적 범위 픽처 중 적어도 하나의 픽처를 처리하는 단계(12, 70)는 상기 필터링된 값을 이용하는 인코딩 방법.
  8. 제3항에 있어서, 감마 보정을 적용하는 단계 전에, 상기 시퀀스의 적어도 M개의 큰 동적 범위 픽처에 걸쳐서 상기 M개의 큰 동적 범위 픽처에 대해 결정되는 상기 감마 인자들을 시간적으로 필터링하는 단계(64)를 더 포함하고, 여기서 M은 엄격하게 1보다 큰 정수이며, 여기서 상기 M개의 큰 동적 범위 픽처 중 적어도 하나의 픽처에 대해 감마 보정을 적용하는 단계(122)는 상기 필터링된 감마 인자를 이용하는 인코딩 방법.
  9. 큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 디코딩하기 위한 방법으로서, 상기 방법은 상기 시퀀스의 각각의 큰 동적 범위 픽처에 대해:
    상기 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 상기 큰 동적 범위 픽처의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처 및 평균 휘도를 나타내는 표적 값의 데이터 함수를 디코딩하는 단계(90);
    상기 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들로부터 상기 큰 동적 범위 픽처를 재구축하는 단계(92); 및
    상기 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 상기 재구축된 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 상기 표적 값에 더 가깝도록, 상기 디코딩된 데이터를 이용하여 상기 재구축된 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계(94)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 디코딩 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 디코딩된 데이터는 평균 휘도를 나타내는 값인 디코딩 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계(94)는 평균 휘도를 나타내는 상기 디코딩된 값으로부터 및 정의된 평균 휘도 값으로부터 감마 인자를 결정하는 단계(942) 및 상기 감마 인자에 따라 상기 재구축된 큰 동적 범위 픽처에 대한 감마 보정을 적용하는 단계(944)를 포함하는 디코딩 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 데이터는 감마 인자이고, 여기서 상기 큰 동적 범위 픽처를 처리하는 단계(94)는 상기 감마 인자에 따라 상기 재구축된 큰 동적 범위 픽처에 대한 감마 보정을 적용하는 단계(944)를 포함하는 디코딩 방법.
  13. 큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 인코딩하기 위한 인코더(600)로서, 상기 인코더는:
    각각의 큰 동적 범위 픽처에 대해, 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값을 획득하기 위한 수단(610, 620, 630, 640, 650, 660, 670);
    상기 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 정의된 평균 휘도 값에 더 가깝도록, 상기 큰 동적 범위 픽처를 처리하기 위한 수단(610, 620, 630, 640, 650, 660, 670);
    상기 처리된 큰 동적 범위 픽처들을, 상기 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 장면의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처로 성분 분해하기 위한 수단(610, 620, 630, 640, 650, 660, 670); 및
    상기 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들 및 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값의 데이터 함수를 인코딩하기 위한 수단(610, 620, 630, 640, 650, 660, 670)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 인코더(600).
  14. 제13항에 있어서, 상기 인코더는 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 인코딩 방법의 단계들을 실행하도록 구성되는 인코더(600).
  15. 큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 디코딩하기 위한 디코더(700)로서, 상기 디코더는:
    각각의 큰 동적 범위 픽처에 대해, 상기 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 상기 큰 동적 범위 픽처의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처 및 평균 휘도를 나타내는 표적 값의 데이터 함수를 디코딩하기 위한 수단(710, 720, 730, 740, 750, 760, 770);
    상기 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들로부터 상기 큰 동적 범위 픽처를 재구축하기 위한 수단(710, 720, 730, 740, 750, 760, 770); 및
    상기 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 상기 재구축된 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 상기 표적 값에 더 가깝도록, 상기 디코딩된 데이터를 이용하여, 상기 재구축된 큰 동적 범위 픽처를 처리하기 위한 수단(710, 720, 730, 740, 750, 760, 770)
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디코더(700).
  16. 제15항에 있어서, 상기 디코더는 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 디코딩 방법의 단계들을 실행하도록 구성되는 디코더(700).
  17. 큰 동적 범위 픽처들의 시퀀스를 인코딩한 데이터 스트림으로서, 상기 시퀀스 데이터의 각각의 픽처에 대해, 상기 큰 동적 범위 픽처와 동일한 해상도의 적어도 하나의 제1 작은 동적 범위 픽처 및 상기 큰 동적 범위 픽처의 전역적 조도를 나타내는 더 낮은 해상도의 하나의 제2 작은 동적 범위 픽처 및 상기 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는, 표적 값이라고 불리는 값의 데이터 함수를 인코딩한 데이터를 포함하고, 상기 데이터는, 상기 처리된 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 상기 재구축된 큰 동적 범위 픽처의 평균 휘도를 나타내는 값이 그런 것보다 상기 표적 값에 더 가깝도록, 상기 제1 및 제2 작은 동적 범위 픽처들로부터 재구축된 큰 동적 범위 픽처를 처리하기 위한 것인
    데이터 스트림.
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