KR20230122119A

KR20230122119A - 더 높은 동적 범위를 갖는 출력 이미지로의 이미지전환

Info

Publication number: KR20230122119A
Application number: KR1020237024729A
Authority: KR
Inventors: 포테이니 타니아 폴리; 올리비아 웨페; 장-이브 오브
Original assignee: 폰데이션 비-컴
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2023-08-22
Also published as: US20240046435A1; EP4264537A1; JP2023554451A; WO2022136896A1

Abstract

이미지 프로세싱 디바이스는 제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환한다. 이미지 프로세싱 디바이스는 입력 이미지의 픽셀과 연관된 입력 휘도 값(L_sdr)을 출력 이미지의 대응 픽셀과 연관된 출력 휘도 값(L_hdr)으로 변환하기 위한 매핑 유닛(10)을 포함한다. 매핑 유닛(10)은 값들의 제1 범위를 값들의 제2 범위로 매핑하는 연속 및 증가 함수를 적용하도록 구성되고, 이에 의해 값들의 제1 범위에서 가장 높은 값은 연속 및 증가 함수에 의해 값들의 제2 범위의 상한으로 매핑된다. 매핑 유닛(10)은 피크 휘도(Y_peak)에 따라 상한을 조정하도록 구성된다. 입력 이미지를 출력 이미지로 전환하기 위한 방법 및 다른 이미지 프로세싱 디바이스가 또한 제공된다.

Description

더 높은 동적 범위를 갖는 출력 이미지로의 이미지 전환

본 발명은 이미지 프로세싱 분야에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 이미지 프로세싱 디바이스들 및 입력 이미지를 출력 이미지로 전환하기 위한 방법에 관한 것이다.

이미지 프로세싱 디바이스들은 제1 동적 범위(High Dynamic Range)(예를 들어 "표준 동적 범위" 또는 SDR)를 갖는 입력 이미지를 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위(예를 들어 "높은 동적 범위" 또는 HDR)를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위해 제안되었다. 이러한 전환은 일반적으로 "톤 확장"으로 지칭된다.

이러한 이미지 프로세싱 디바이스에서, 매핑 유닛은 입력 이미지의 픽셀과 연관된 입력 휘도 값을 출력 이미지의 대응 픽셀과 연관된 출력 휘도 값으로 변환하기 위해 제공된다.

매핑 유닛은 값들의 제1 범위를 값들의 제2 범위로 매핑하는 연속 및 증가 함수를 적용하도록 구성되고, 이에 의해 값들의 제1 범위에서 가장 높은 값은 연속 및 증가 함수에 의해 값들의 제2 범위의 상한으로 매핑된다.

이 함수는 일반적으로 제2 동적 범위의 확산을 활용하도록 설계되었다. 종래에, 상한은 출력 이미지가 의도된 HDR 디스플레이에서 달성할 수 있는 최대 휘도에 대응한다.

이와 같은 맥락에서, 본 발명은 제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스를 제공하고, 이미지 프로세싱 디바이스는 입력 이미지의 픽셀과 연관된 입력 휘도 값을 출력 이미지의 대응 픽셀과 연관된 출력 휘도 값으로 변환하는 매핑 유닛을 포함하고, 매핑 유닛은 값들의 제1 범위를 값들의 제2 범위로 매핑하는 연속 및 증가 함수를 적용하도록 구성되고, 이에 의해 값들의 제1 범위에서 가장 높은 값은 연속 및 증가 함수에 의해 값들의 제2 범위의 상한으로 매핑되고, 매핑 유닛은 피크 휘도에 따라 상한을 조정하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상한이 조정가능하므로, 매핑 함수 및 결과적인 피크 휘도는 프로세싱 중인 이미지에 따라 적응될 수 있다(아래 설명된 대로 수동 또는 자동으로). 특히, 발명자들은 출력 이미지에 대해 이용 가능한 모든 동적 범위에 걸쳐 휘도를 매핑하는 것이 항상 가장 만족스러운 결과들을 제공하지 않는다는 것을 인식하였다.

가능한 실시예에 따르면, 매핑 유닛은 입력 이미지의 픽셀 값들의 함수로써 피크 휘도를 결정하기 위한 모듈을 포함할 수 있다. 따라서 상한 및 매핑 함수는 프로세싱된 이미지의 콘텐츠에 따라 자동으로 조정될 수 있다.

피크 휘도를 결정하기 위한 모듈은 예를 들어 입력 이미지의 픽셀들에 각자 연관된 휘도 값들에 기초하여 피크 휘도를 결정하도록 구성된다.

아래에 설명된 실시예에 따르면, 피크 값을 결정하기 위한 모듈은, 입력 이미지의 밝기 측정치를 평가하고 상기 측정치의 함수로써(예를 들어, 감소하는 함수로써) 피크 휘도를 결정하도록 구성된다.

매핑 유닛은 또한, 예를 들어 적용된 연속 및 증가 함수의 곡률이 피크 값의 함수로써 증가하도록 피크 휘도에 따라 연속 및 증가 함수의 적어도 하나의 파라미터를 변경하도록 구성될 수 있다.

아래에 설명된 구현에 따르면, 매핑 유닛은 피크 휘도에 기초하여 지수를 결정하기 위한 모듈 및 상기 지수를 사용하여 지수화하기 위한 모듈을 포함한다.

이어서, 이 구현에서, 지수를 결정하기 위한 모듈은 지수가 피크 휘도의 함수로써 증가하도록 구성될 수 있다.

그러나, 가능한 변형에 따라, 매핑 유닛의 다른 컴퓨팅 모듈(예를 들어, 정적 매핑 모듈)은 피크 휘도에 따라 가변적인 프로세싱을 수행할 수 있다.

매핑 유닛은 예를 들어 피크 휘도에 따른 매핑 함수를 적용함으로써 입력 휘도 값을 중간 휘도 값으로 변환하도록 구성된 (컴퓨팅) 모듈을 포함할 수 있다. 위에서 언급된 지수화 모듈은 이 중간 휘도 값에 적용될 수 있다(즉, 지수화 모듈은 위에서 언급된 지수를 사용하여 중간 휘도 값을 지수화함).

본 발명은 또한, 제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 방법을 제공하고, 방법은, 입력 이미지의 픽셀과 연관된 입력 휘도 값을 출력 이미지의 대응 픽셀과 연관된 출력 휘도 값으로 변환하는 단계를 포함하며, 변환하는 단계는 값들의 제1 범위를 값들의 제2 범위로 매핑하는 연속 및 증가 함수를 적용하는 서브단계를 포함하고, 이에 의해 값들의 제1 범위에서 가장 높은 값은 연속 및 증가 함수에 의해 값들의 제2 범위의 상한에 매핑되고, 상한은 피크 휘도에 따라 조정 가능한 것을 특징으로 한다.

그러한 방법은 입력 이미지의 픽셀 값들의 함수로써 피크 휘도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이런 피크 휘도를 결정하는 단계는 차례로 입력 이미지의 밝기 측정치를 평가하는 서브단계 및/또는 상기 측정치의 함수로써 피크 휘도를 결정하는 서브단계를 포함할 수 있다.

위에서 언급된 바와 같이, 연속 및 증가 함수의 파라미터는 피크 휘도에 따라 가변적일 수 있다.

마지막으로, 본 발명은 제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 제1 동적 범위보다 더 낮은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스를 제공하고, 이미지 프로세싱 디바이스는 입력 이미지의 픽셀과 연관된 입력 휘도 값을 출력 이미지의 대응 픽셀과 연관된 출력 휘도 값으로 변환하는 매핑 유닛을 포함하고, 매핑 유닛은 값들의 제1 범위를 값들의 제2 범위로 매핑하는 연속 및 증가 함수를 적용하도록 구성되고, 이에 의해 값들의 제1 범위의 상한은 연속 및 증가 함수에 의해 값들의 제2 범위에서 가장 높은 값으로 매핑되고, 매핑 유닛은 상한이 피크 휘도에 따라 조정 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이들 디바이스들 및 방법에 대한 다른 가능한 특징들은 아래 주어진 본 발명의 가능한 실시예들의 설명으로부터 나타날 것이다.

첨부된 도면들을 참조한 다음 설명은 본 발명이 무엇으로 구성되고 어떻게 달성될 수 있는지를 명확하게 할 것이다. 본 발명은 도면들에 예시된 실시예들로 제한되지 않는다. 따라서, 청구범위에 언급된 특징들 뒤에 참조 기호들이 있는 경우, 이러한 기호들은 청구범위의 명료성을 향상시키기 위한 목적으로만 포함되고 결코 청구범위의 범위를 제한하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
첨부 도면들:
- 도 1은 본 발명에 따른 이미지 프로세싱 디바이스의 예를 도시한다.
- 도 2는 도 1의 이미지 프로세싱 디바이스에서 사용될 수 있는 매핑 유닛의 가능한 실시예를 도시한다.
- 도 3은 도 2의 매핑 유닛에서 사용되는 연속 및 증가 함수들의 예들을 나타내는 곡선들을 도시한다.
- 도 4는 도 2의 매핑 유닛에서 사용될 수 있는 피크 휘도 제공 모듈에 대한 가능한 실시예를 도시한다.
- 도 5는 본 발명의 다른 양태에 따른 이미지 프로세싱 디바이스의 예를 도시하고, 이는 도 1의 이미지 프로세싱 디바이스와 관련하여 사용될 수 있다.
- 도 6은 도 5의 이미지 프로세싱 디바이스에서 사용될 수 있는 매핑 유닛의 가능한 실시예를 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 이미지 프로세싱 디바이스의 예를 도시한다.

이 이미지 프로세싱 디바이스(1)는 관련 프로그램 코드 명령들이 프로세서에 의해 실행될 때, 아래에 설명된 모듈들 및 유닛들의 동작 및 기능들을 수행하도록 적응된 프로그램 코드 명령들을 저장하는 메모리 및 프로세서를 포함하는 전자 디바이스에 의해 실제로 구현될 수 있다.

이하의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 이미지 프로세싱 디바이스(1)는 제1 동적 범위(Δ_sdr)(예를 들어, 표준 동적 범위 또는 SDR)를 갖는 입력 이미지(I_sdr)을 제2 동적 범위(Δ_hdr)(예를 들어, 높은 동적 범위 또는 HDR)를 갖는 출력 이미지(I_hdr)로 전환하도록 설계되고, 제2 동적 범위(Δ_hdr)는 (엄밀히) 제1 동적 범위(Δ_sdr)보다 더 높다.

이러한 제1 동적 범위(Δ_sdr)를 갖는 입력 이미지(I_sdr)를 제1 동적 범위(Δ_sdr)보다 더 높은 제2 동적 범위(Δ_hdr)를 갖는 출력 이미지(I_hdr)로 전환하는 프로세스는 일반적으로 "톤 확장"으로 지칭된다.

입력 이미지(I_sdr)는 입력 이미지(I_sdr)의 픽셀들의 세트(일반적으로 픽셀들의 매트릭스)를 사용하여, 각각의 픽셀(p)에 대한 복수의 성분 값들(R_p, G_p, B_p)로 표현된다.

본 예에서, 입력 이미지(I_sdr)는 각각의 픽셀(p)에 대한 3 개의 색 성분들(R_p, G_p, B_p)(즉, 적색 성분(R_p), 녹색 성분(G_p) 및 청색 성분(B_p))으로 표현된다. 그러나, 다른 표현은 입력 이미지(I_sdr), 이를 테면 예를 들어 각각의 픽셀(p)에 대해 휘도 성분(Y_p) 및 2 개의 색차 성분들(U_p, V_p)에 대해 사용될 수 있다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 이미지 프로세싱 디바이스(1)는 입력 이미지(I_sdr), 즉 입력 이미지(I_sdr)를 나타내는 성분 값들(R_p, G_p, B_p)을 수신하기 위한 입력 모듈(2)을 포함한다. 실제로, 입력 이미지(I_sdr)를 나타내는 성분 값들(R_p, G_p, B_p)은 (입력 모듈(2)과 협력하는 통신 회로를 통해) 전자 디바이스의 다른 모듈 또는 외부 전자 디바이스로부터 수신될 수 있다.

이미지 프로세싱 디바이스(1)는 또한 (해당 픽셀(p)의) 성분 값들(R_p, G_p, B_p)에 기초하여 (각각의 픽셀(p)에 대해) 입력 휘도 값(L_sdr)을 생성하도록 구성된 이미지 준비 모듈(4)을 포함한다.

이미지 준비 모듈(4)은 예를 들어 본 경우에 성분 값들(R_p, G_p, B_p)에 기초하여 입력 휘도 값(L_sdr)을 생성하기 위한 여러 단계들을 구현할 수 있다:

- 역 광전기 전달 함수(또는 OETF^-1)의 적용;

- ITU-R BT.709 표준 표현에서 ITU-R BT.2020 표준 표현으로의 전환;

- ITU-R BT.2020 표준 표현으로부터의 휘도 계산.

역 광전기 전달 함수의 적용 단계 덕분에, 이미지 준비 모듈(4)에 의해 생성된 입력 휘도 값(L_sdr)은 입력 이미지(I_sdr)의 선형 휘도 성분을 나타낸다.

이미지 프로세싱 디바이스(1)는 입력 이미지(I_sdr)의 임의의 픽셀(p)과 연관된 입력 휘도 값(L_sdr)을 출력 이미지(I_hdr)에서 대응하는 픽셀(p')과 연관된 출력 휘도 값(L_hdr)으로 변환하도록 설계된(아래에 더 설명되는 바와 같이) 매핑 유닛(10)을 포함한다.

아래에 설명된 바와 같이, 매핑 유닛(10)은 값들의 제1 범위([x₀, x₁])를 값들의 제2 범위([y₀, y₁])로 매핑하는 연속 및 증가 함수(f_Ypeak)를 적용하도록 구성되고, 이에 의해 값들의 제1 범위에서 가장 높은 값(x₁)은 연속 및 증가 함수(f_Ypeak)에 의해 값들의 제2 범위의 상한(y₁)에 매핑된다. 상한(y₁)은 이미지 프로세싱 디바이스(1)의 사용자에 의해 선택되거나 입력 이미지(I_sdr)의 콘텐츠에 기초하여 결정될 수 있는 피크 휘도(Y_peak)에 따라(그리고 그와 관련하여) 조정 가능하다.

증가 함수인 함수(f_Ypeak)는 z₁ ≤ z₂이도록 값들의 제1 범위([x₀, x₁])의 임의의 쌍(z₁, z₂), f_Ypeak(z₁) ≤ f_Ypeak(z₂)인 것을 의미한다.

아래에 추가로 설명된 바와 같이, 사용되는 연속 및 증가 함수(f_Ypeak)는 조정 가능한 피크 값(Y_peak)에 따라 다르므로, 표기법은 f_Ypeak이다.

연속 및 증가 함수(f_Ypeak)는 예를 들어 값들의 제1 범위에서 볼록이다. (연속 및 증가 함수(f_Ypeak)는 특히 피크 휘도(Y_peak)가 아래에 언급된 최대 휘도(Y_max)와 같을 때 특히 볼록할 수 있음). 이러한 함수는 (음영(shadow)들 및 중간톤들보다) 하이라이트들에서 더 넓은 톤 확장을 제공하고 (더 넓은) 제2 동적 범위(Δ_hdr)를 이용할 수 있게 한다. 그러나, 이 효과는 아래에 설명된 바와 같이 더 낮은 피크 휘도(Y_peak)의 값들에 대해 감쇠된다.

본 경우, 연속 및 증가 함수(f_Ypeak)는 각각의 입력 휘도 값(L_sdr)(값들의 제1 범위([x₀, x₁])에 포함되고 특정 픽셀(p)에 관련됨)을 출력 휘도 값(L_hdr)(값들의 제2 범위([y₀, y₁])에 포함되고 출력 이미지(I_hdr)의 대응 픽셀(p')과 관련됨)로 매핑시킨다.

본 경우, 입력 휘도 값들(L_sdr)은 정규화되고(즉, 가능한 최대 입력 휘도 값에 대한 비율을 나타냄); 따라서 x₀ = 0 및 x₁ = 1이다.

매핑 유닛(10)의 가능한 실시예는 도 2를 참조하여 아래에서 설명된다.

이미지 프로세싱 디바이스(1)는 출력 이미지(I_hdr)의 각각의 픽셀(p')에 대해, 관련 픽셀(p')에 대해 매핑 유닛(10)에 의해 생성된 출력 휘도 값(L_hdr)과 입력 이미지(I_sdr)에서 대응 픽셀(p)에 대한 성분 값들(R_p, G_p, B_p)에 기초하여 관련 픽셀(p')에 대한 성분 값들(R'_p', G'_p', B'_p')을 결정하도록 구성된 이미지 생성 모듈(6)을 포함한다.

출력 휘도 값(L_hdr) 및 성분 값들(R_p, G_p, B_p)에 기초하여 성분 값들(R'_p', G'_p', B'_p')을 결정하기 위해, 이미지 생성 모듈(6)은 예를 들어:

- (스케일링된 성분 값들이 출력 휘도 값(L_hdr)을 갖는 색상을 나타내도록) 출력 휘도 값(L_hdr)을 사용하여 성분 값들(R_p, G_p, B_p)을 스케일링하는 단계;

- 색상 정정의 가능한 단계(예를 들어, 채도 조정);

- 광전기 전달 함수(또는 OETF)의 가능한 적용 단계를 구현한다.

본 예에서, 성분 값들(R'_p', G'_p', B'_p')은 출력 이미지(I_hdr)의 각각의 픽셀(p')에 대한 3 개의 색상 성분들(R'_p', G'_p', B'_p')(즉, 적색 성분(R'_p'), 녹색 성분(G'_p') 및 청색 성분(B'_p'))이다. 그러나, 다른 표현은 예를 들어 각각의 픽셀(p')에 대해 휘도 성분(Y'_p')(아마도 이 경우 관련 픽셀(p')에 대해 매핑 유닛(10)에 의해 생성된 출력 휘도 값(L_hdr)과 동일함) 및 2 개의 색차 성분들(U'_p', V'_p')을 사용하는 것과 같이 출력 이미지(I_hdr)에 대해 사용될 수 있다.

이미지 프로세싱 디바이스(1)는 예를 들어 이 전자 디바이스의 스크린 상에 출력 이미지(I_hdr)를 디스플레이하기 위해 또는 변형으로서, (전자 디바이스의 통신 회로를 사용하여) 외부 전자 디바이스에 전송하기 위해 위에서 언급된 전자 디바이스의 디스플레이 모듈에 의해 사용하기 위해 성분 값들(R'_p', G'_p', B'_p')을 출력하는 출력 모듈(8)을 포함한다.

다르게 말하면, 이미지 프로세싱 디바이스(1)를 구현하는 전자 디바이스는 출력 이미지(I_hdr)를 디스플레이하기에 적합한 스크린을 포함하는 디스플레이 디바이스일 수 있다. 그러나 변형으로서, 전자 디바이스는 디스플레이가 없지만, 아마도 출력 이미지(I_hdr)를 나타내는 성분 값들(R'_p', G'_p', B'_p')을 외부 전자 디바이스(출력 이미지(I_hdr)를 디스플레이하기에 적합한 스크린을 포함할 수 있음)에 전송하기 위한 통신 회로를 갖는 프로세싱 디바이스일 수 있다.

도 2는 매핑 유닛(10)의 가능한 실시예를 도시한다.

매핑 유닛(10)은 피크 휘도 제공 모듈(11), 정적 매핑 모듈(12), 중심 경향 평가 모듈(14), 중심 경향 정정 모듈(15), 지수 결정 모듈(16) 및 적응 매핑 모듈(18)을 포함한다.

피크 휘도 제공 모듈(11)은 피크 휘도(Y_peak)를 제공하도록 구성된다. 이 피크 휘도(Y_peak)는 제1 미리 결정된 값(Y_min)과 제2 미리 결정된 값(Y_max) 사이에서 조정 가능하다.

따라서, (제2) 미리 결정된 값(Y_max)은 조정 가능한 피크 휘도(Y_peak)에 대한 최대 허용 값이고, 이는 예를 들어 출력 이미지(I_hdr)가 디스플레이되는 디스플레이에 의해 획득할 수 있는 최대 휘도에 대응할 수 있다. 현재 HDR 디스플레이들의 경우, 최대 휘도(Y_max)가 1000 니트(즉, 1000 cd/m²)인 것이 사용된다.

피크 휘도(Y_peak)가 조정 가능하므로, 물론 최대 허용 또는 획득가능 휘도(Y_max)와 다를 수 있다.

제1 미리 결정된 값(Y_min)(관련된 이미지 프로세싱 디바이스에 대한 최소 허용 값에 대응)은 널(null) 값(0 cd/m²) 또는 비교적 낮은 값(예를 들어, 100 cd/m² 내지 400 cd/m², 여기서는 200 cd/m²)일 수 있다.

제1 실시예에서, 피크 휘도 제공 모듈(11)은 (매핑 유닛(10)에 대한 입력으로서) 피크 휘도(Y_peak)를 수신하도록 구성된다. 피크 휘도(Y_peak)는 예를 들어 이미지 프로세싱 디바이스(1)의 사용자에 의해 선택된다. 피크 휘도(Y_peak)는 예를 들어 위에서 언급된 전자 디바이스의 사용자 인터페이스를 통해 사용자에 의해 입력될 수 있고; 이어서 사용자 인터페이스는 입력된 피크 휘도(Y_peak)를 (피크 휘도 제공 모듈(11)을 통해) 매핑 유닛(10)에 전송한다. 다른 가능성에 따르면, 피크 휘도(Y_peak)는 이미지 프로세싱 디바이스(1)의 저장 유닛에 저장될 수 있고; 이어서 피크 휘도 제공 모듈(11)은 저장 유닛으로부터 피크 휘도(Y_peak)를 판독할 수 있다.

제2 실시예에서, 피크 휘도 제공 모듈(11)은 예를 들어 입력 이미지(I_sdr)의 픽셀들(p)에 각자 연관된 휘도 값들에 기초하여 입력 이미지(I_sdr)의 콘텐츠(즉, 여기서 픽셀 값들)의 함수로써 피크 값(Y_peak)을 결정하도록 구성된다.

이러한 피크 휘도 제공 모듈(11)의 예시적인 실시예는 도 4를 참조하여 아래에서 설명된다.

정적 매핑 모듈(12)은 (각각의 픽셀(p)에 대해) 입력 휘도 값(L_sdr)을 중간 휘도 값(L_m)으로 변환한다.

본 경우, 중간 휘도 값(L_m)은 이미지 콘텐츠(즉, 입력 이미지(I_sdr)의 픽셀 값들에 의존하지 않음)와 피크 휘도(Y_peak)에도 의존하지 않는 함수(h)를 적용함으로써 입력 휘도 값(L_sdr)으로부터 획득된다(따라서 이 매핑은 "정적"으로 간주됨): L_m = h(L_sdr). 그러나, 함수(h)는 예를 들어 출력 이미지(I_hdr)가 디스플레이되도록 의도된 디스플레이의 유형에 따라 다른 조건들에 특별히 적응될 수 있다.

현재 설명된 예에서, 정적 매핑 모듈(12)은 다음과 같이 중간 휘도 값(L_m)을 획득하도록 구성된다:

이때 , 및 이다.

중심 경향 평가 모듈(14)은 정적 매핑 모듈(12)에 의해 생성된 중간 휘도 값들(L_m)의 (현재 프로세싱된 이미지에 걸쳐) 중심 경향의 측정치(L_med)를 평가하도록 구성된다. 따라서, 이런 중심 경향의 측정치(L_med)는 프로세싱된 이미지의 모든 픽셀들과 각각 연관된 중간 휘도 값들(L_m)에 기초하여 결정된다(즉, 입력 이미지(I_sdr)의 모든 픽셀들의 입력 휘도 값들(L_sdr)에 각각 기초하여 정적 매핑 모듈(12)에 의해 생성됨).

본 예에서, 중심 경향의 측정치(L_med)는 프로세싱된 이미지의 모든 픽셀들에 대한 중간 휘도 값들(L_m) 사이의 중간이다.

중심 경향 정정 모듈(15)은 중심 경향 평가 모듈(14)에 의해 생성된 중심 경향 측정치(L_med)를, 특히 피크 휘도(Y_peak)에 기초하여 정정하여, 중심 경향 측정치(L'_med)를 획득하도록 구성된다.

정확히 여기서, 중심 경향 정정 모듈(15)은 정정된 중심 경향 측정치(L'_med)를 획득하기 위해 피크 휘도(Y_peak)에 기초하여 중심 경향의 측정치(L_med)를 스케일 다운하도록 구성된다.

게다가, 본 예에서, 중앙 경향 정정 모듈(15)은 또한 예를 들어 스케일 다운된 중심 경향 측정치가 미리 결정된 값(L₀) 미만인 경우 스케일 다운된 중심 경향 측정치를 미리 결정된(극미(infinitesimal)) 값(L₀)으로 대체함으로써 (아래에 설명된 바와 같이 지수를 결정할 때 에러를 피하기 위해) 0과 같은 정정된 중심 경향 측정치(L'_med)를 생성하지 않도록 구성된다.

따라서, 본 예에서, 중심 경향 정정 모듈(15)은 다음과 같이 정정된 중심 경향 측정치(L'_med)를 결정한다:

L'_med = max(L_med*Y_peak/Y_max, L₀),

여기서 max(l, l')는 값 l와 l' 사이의 최대값을 생성하는 연산자이다.

지수 결정 모듈(16)은 피크 휘도 값(Y_peak) 및 프로세싱된 이미지 휘도의 중심 경향 측정치, 여기서 중심 경향 정정 모듈(15)에 의해 생성된 정정된 중심 경향 측정치(L'_med)에 기초하여 지수(γ)를 결정하도록 구성된다.

본 실시예에서, 지수 결정 모듈(16)은 주어진 (여기서 정정된) 중심 경향 측정치(L'_med)에 대해, 결정된 지수(γ)가 피크 값(Y_peak)의 함수로써 증가하도록 구성된다.

현재 설명된 예에서, 지수 결정 모듈(16)은 다음과 같이 지수(γ)를 결정하도록 구성된다:

g 이득 파라미터(예를 들어, g = 0.06), o 오프셋(예를 들어, o = 1), .

따라서, 본 예에서, 지수는 제1 항과 제2 항()의 합이고, 여기서 제1 항은 입력 이미지(I_sdr)의 휘도의 중심 경향의 (여기서는 정정된) 측정치(L'_med)의 함수로써 감소하고/하거나 제2 항()은 피크 휘도(Y_peak)의 함수로써 증가한다. 여기서, 제2 항()이 (정정된) 중심 경향 측정치(L'_med)의 함수로 변하지 않는다는 것이 유의될 수 있다. 본 경우, 제2 항()은 양수가 아닌 수(non-positive number)이고/이거나 피크 휘도(Y_peak)가 최대 휘도(Y_max)와 같을 때 0과 같다.

적응 매핑 모듈(18)은 (대응하는 픽셀(p)에 대한) 중간 휘도 값들(L_m), 피크 값(Y_peak) 및 지수(γ)에 기초하여 (출력 이미지(I_hdr)의 각각의 픽셀(p')에 대한) 출력 휘도 값(L_hdr)을 생성하도록 구성된다.

본 경우에, 적응 매핑 모듈(18)은 중간 휘도 값(L_m)으로부터 유도된 값, 여기서는 중간 휘도 값(L_m)에 비례하는 값을 지수(γ)를 사용하여 지수화하도록 보다 정확하게 구성된다.

적응 매핑 모듈(18)은 여기서 생성된 출력 휘도 값(L_hdr)이 값들의 제2 범위([y₀, y₁]), 즉 특히 피크 휘도(Y_peak)에 의존하는 상한(y₁) 미만(또는 동일)에 있도록 설계된다. 상한(y₁)은 예를 들어 피크 휘도(Y_peak)에 비례한다. 본 경우, 상한(y₁)은 피크 휘도(Y_peak)와 최대 휘도(Y_max: y₁ = Y_peak/Y_max) 사이의 비율과 동일하다.

여기에 설명된 예에서, 적응 매핑 모듈(18)은 다음과 같이 출력 휘도 값(L_hdr)을 결정하도록 구성된다:

실제로, 이것은 먼저 중간 휘도 값(L_m)에 계수(m_scale)(을 사용하여)를 곱하고, 이어서 지수(γ)를 사용하여 결과(곱한) 값을 지수화하여 구현할 수 있다.

가능한 변형에 따라, 적응 매핑 모듈(18)은 방금 설명된 바와 같이 중간 값들(L_m)로부터 유도된 값을 지수(γ)를 사용하여 지수화하도록 적응될 수 있지만, 특정 모듈은 스케일(예를 들어, 스케일 다운)에 더하여, 생성된 출력 휘도 값(L_hdr)이 값들의 제2 범위([y₀, y₁]), 즉 특히 피크 휘도(Y_peak)에 의존하는 상한(y₁) 미만(또는 동일)에 있도록 지수화된 값에 사용될 수 있다.

도 3은 도 매핑 유닛(10)에 의해 사용되는 연속 및 증가 함수들의 예들을 나타내는 곡선들을 도시한다.

곡선(C₁)(파선으로 도시됨)은 Y_peak = Y_max(즉, 여기서 Y_peak = 1000 cd/m²)일 때 매핑 유닛(10)에 의해 사용되는 연속 및 증가 함수(f_Ymax)를 나타낸다.

곡선(C₂)(실선으로 도시됨)은 Y_peak = 0,4.Y_max(즉, 여기서 Y_peak = 400 cd/m²)일 때 매핑 유닛(10)에 의해 사용되는 연속 및 증가 함수(f_Ypeak)를 나타낸다.

비교를 쉽게 하기 위해, 곡선(C')(체인 점선으로 도시됨)은 곡선(C₁)과 동일한 모양(또는 곡률)을 갖지만, 곡선(C₂)의 상한과 동일한 상한을 갖는 곡선이다. (다르게 말하면, 곡선(C')은 함수(0,4.f_Ymax)를 나타냄).

따라서, 도 3으로부터 분명한 바와 같이, 여기에서 피크 휘도를 조정하는 것은 매핑 유닛(10)에 의해 사용되는 연속 및 증가 함수를 비례적으로 스케일 다운할 뿐만 아니라, 이러한 연속 및 증가 함수를 나타내는 곡선의 모양을 변경한다는 것, 즉 휘도가 값들의 제2 범위(y₀, y₁)(상한(y₁)이 피크 휘도(Y_peak)에 의존함)에 걸쳐 확산되는 방식이 제안된다.

다르게 말하면 서로 다른 2 개의 피크 휘도 값들(Y'_peak, Y''_peak)에 대해 (연속 및 증가하는) 함수(f_Y'peak)(피크 휘도(Y'_peak)에 사용됨)를 나타내는 곡선은 (단순히) y축(출력 휘도 값들(L_hdr)에 대응)을 따라, 즉 x축(입력 휘도 값들(L_sdr)에 대응)에 수직(perpendicular)으로 신장 또는 축소 변환에 의해 (연속 및 증가) 함수(f_Y''peak)(피크 휘도(Y''_peak)에 사용됨)를 나타내는 이미지이다. 이는 방금 정의된 함수들(f_Y'peak 및 f_Y''peak)이 서로 비례하지 않음을 의미한다.

따라서, 제1 범위([x₀, x₁])에서 취해진 주어진 값(x)에 대해 그리고 가장 높은 값(x₁)과 구별되는 경우(예를 들어, x = x₀+0.5.[x₁-x₀]), x에서 함수(f_Ypeak)의 구배(gradient)(f'_Ypeak(x))와 가장 높은 값(x₁)에 대한 함수(f_Ypeak)의 구배(f'_Ypeak(x₁))는 Y_peak에 의존하여 변화한다. (f'_Ypeak는 함수(f_Ypeak)의 도함수에 대응하므로 함수(f_Ypeak)의 구배 또는 함수(f_Ypeak)를 나타내는 곡선의 기울기(slope)를 제공함).

서로 다른 2 개의 피크 휘도 값들(Y'_peak, Y''_peak)에 대해, 피크 휘도(Y'_peak)에 사용되는 함수(f_Y'peak)와 피크 휘도(Y''_peak)에 사용되는 함수(f_Y''peak)는 이 경우 비율(f'_Y'peak(x)/f'_Y'peak(x₁))(x에서 함수(f_Y'peak)의 구배와 가장 높은 값(x₁)에서 함수(f_Y'peak)의 구배 사이)이 비율(f'_Y''peak(x)/f'_Y''peak(x₁))(x에서 함수(f_Y''peak)의 구배와 가장 높은 값(x₁)에서 함수(f_Y''peak)의 구배 사이)와 상이하도록 한다.

또한, 제1 범위([x₀, x₁])에서 취해진 주어진 값(x)에 대해 그리고 가장 높은 값(x₁)과 구별되는 경우(예를 들어, x = x₀+0.5.[x₁-x₀]), 선형 매핑까지의 상대적 거리는 피크 휘도(Y_peak)에 의존한다. 선형 매핑은 입력 값(x)을 y₀+(y₁-y₀)(x-x₀)/(x₁-x₀)에 매핑하고 따라서 선형 매핑에 대한 상대적 거리는 다음과 같다:

| y₀+(y₁-y₀)(x-x₀)/(x₁-x₀) - f_Ypeak(x) | / (y₁ - y₀), 여기서 | z |는 z의 절대 값(또는 모듈러스)이다.

다르게 말하면, 서로 구별되는 2 개의 피크 휘도 값들(Y'_peak, Y''_peak)에 대해, 피크 휘도(Y'_peak)에 사용된 함수(f_Y'peak) 및 상한(y'₁) 및 피크 휘도(Y''_peak)에 사용되는 함수(f_Y''peak) 및 상한(y''₁)에 유의하여, 피크 휘도(Y'_peak)가 사용될 때 선형 매핑에 대한 상대적 거리(d')는 피크 휘도(Y''_peak)가 사용될 때 선형 매핑에 대한 상대적 거리(d")와 구별되고, 이때:

d' = | y₀+(y'₁-y₀)(x-x₀)/(x₁-x₀) - f_Y'peak(x) | / (y'₁ - y₀)

d'' = | y₀+(y''₁-y₀)(x-x₀)/(x₁-x₀) - f_Y'peak(x) | / (y''₁ - y₀).

x₀ = y₀ = 0, y'₁ = Y'_peak/Y_max 및 y''₁ = Y''_peak/Y_max인 본 경우, 이는 제1 범위([x₀, x₁])에서 취해진 모든 값(x)에 대해 그리고 가장 높은 값(x₁)과 구별되는 경우(예를 들어, x = x₀+0.5.[x₁-x₀]): [x/x₁ - Y_max.f_Y'peak(x)/Y'_peak]는 [x/x₁ - Y_max.f_Y''peak(x)/Y''_peak]와 상이함을 의미한다. (이것은 위에서 설명된 것처럼 함수들(f_Y'peak 및 f_Y''peak)이 서로 비례하지 않는다는 사실에서 비롯된다).

선형 매핑에 대한 상대적 거리(제1 범위([x₀, x₁])에서 취해진 값(x)에 대해 위에서 정의되고 가장 높은 값(x₁)과 구별됨, 예를 들어 x = x₀+0.5.[x₁-x₀]에 대해)는 예를 들어 피크 휘도(Y_peak)의 함수로써 증가할 수 있다.

예를 들어 적용된 연속 및 증가 함수의 곡률이 피크 값의 함수로 증가하는 것이 제공될 수 있다.

피크 값(Y_peak)에 따라 곡선의 모양을 변경하는 것은 넓은 동적 범위가 이용 가능할 (즉, 피크 휘도(Y_peak)가 높을 때) 하이라이트를 많이 확장하는 것을 가능하게 하고, 예를 들어 곡선(C₁)의 단순한 스케일링 다운을 곡선(C')로 사용하는 경우의 결과와 같이 피크 휘도(Y_peak)가 낮을 때 중간톤들 및 음영들이 흑색들을 향하여 너무 많이 부서지는 것을 회피하는 것을 가능하게 한다.

위에서 설명된 매핑 유닛(10)의 실시예에서, 이것은 피크 값(Y_peak)의 함수로써 지수(γ)의 변동(여기서는 증가)로부터 발생한다. 그러나 다른 실시예들에서, 피크 휘도(Y_peak)에 따른 연속 및 증가 함수를 나타내는 곡선의 모양의 변화는 피크 휘도(Y_peak)에 따라 연속 및 증가 함수의 다른 파라미터를 변경함으로써, 예를 들어 피크 휘도(Y_peak)에 따른 정적 매핑 모듈(12)의 효과를 수정함으로써 획득될 수 있다.

피크 휘도(Y_peak)에 따른 정적 매핑 모듈(12)의 효과의 이러한 수정은 피크 휘도(Y_peak)의 함수로써 지수(γ)의 변동에 대한 대안으로서 또는 피크 휘도(Y_peak)의 함수로써 지수(γ)의 변동에 추가하여 구현될 수 있다.

가능한 실시예에서, 지수(γ)는 피크 휘도(Y_peak)의 함수로써 결정(예를 들어, 위에서 설명된 지수 결정 모듈(16)을 사용하여)되고/되거나 중간 휘도 값(L_m)은 파라미터로서 Y_peak를 갖는 함수(λ_Ypeak)를 적용함으로써 입력 휘도 값(L_sdr)으로부터 획득된다:

L_m = λ_Ypeak(L_sdr).

게다가 함수(λ_Ypeak)는 예를 들어 값들의 제1 범위([x₀, x₁])의 에 있는 임의의 L_sdr에 대해 λ_Ymin(L_sdr) = L_sdr이 되도록 한다(즉, 함수(λ_Ymin)는 항등 함수임).

함수(λ_Ypeak)는 예를 들어 n차 다항식이다:

λ_Ypeak(x) = m₀.xⁿ + m₁.x^n-1 + … + m_n-1.x + m_n

여기서 파라미터들(m₀, m₁, ..., m_n)은 λ_Ymin(L_sdr) = L_sdr이 되도록 선택된다. 이 목표에서, 파라미터들(m_i) 중 적어도 일부는 1과 다른 i에 대해 Y_peak 및 m_i(Y_min) = 0에 의존하고 m₁(Y_min) = 1이다.

그러나 스플라인 기반 함수와 같은 다른 유형의 함수가 사용될 수 있다.

피크 휘도(Y_peak) Y_min 근처에서 감소할 때 지수(γ) 감소(예를 들어, 1 경향)와 함께, 이것은 Y_peak = Y_min에 대해 선형 스케일링(즉, L_hdr=(Y_peak/Y_max).L_sdr)으로 수렴하는 것을 가능하게 한다.

도 4는 매핑 유닛(10)에서 사용되는 피크 휘도 제공 모듈(11)에 대한 가능한 실시예를 도시한다.

이 실시예에서, 피크 휘도 제공 모듈(11)은 밝기 추정 모듈(110) 및 피크 휘도 결정 모듈(112)을 포함한다.

밝기 추정 모듈(110)은 여기에서 입력 이미지(I_sdr)의 픽셀들(p)의 입력 휘도 값들(L_sdr)로부터 유도된 입력 이미지(I_sdr)의 밝기의 측정치(μ)를 평가하도록 구성된다.

정확히는, 본 예에서, 밝기(μ)의 측정치는 정적 매핑 모듈(12)에 의해 생성된 중간 휘도 값들(L_m)로부터 계산된다(위에서 설명된 바와 같이 입력 휘도 값들(L_sdr)에 기초함).

제1 가능성에 따르면, 밝기(μ)의 측정치는 휘도 값들(즉, 여기에서 중간 휘도 값들(L_m) 중)의 미리 결정된 백분위수(예를 들어, 60번째 백분위수와 같거나 그 초과의 미리 결정된 백분위수)이다. 본 예에서, 밝기 측정치(μ)는 휘도 값들(여기서는 중간 휘도 값들(L_m))의 80번째 백분위수이다.

다르게 말하면, 이 경우, 밝기 측정치(μ)는 이미지 픽셀들의 미리 결정된 퍼센티지(여기서는 80%)가 이 휘도 값 미만의 휘도(여기서는 중간 휘도(L_m))를 갖는 휘도 값(여기서는 중간)이다.

제2 가능성에 따르면, 밝기 측정치(μ)는 휘도 값들(여기서는 중간 휘도 값들(L_m))의 가중 중앙값(m_w)이다. 이 가중 중앙값(m_w)은 예를 들어 지금 설명된 것처럼 밝은 픽셀들에 더 큰 가중치들을 부여하면서 계산된다.

여기에서 가능한 휘도 값들(여기서는 가능한 중간 휘도 값들)에 대해 N 개의 빈들을 정의하는 것이 제안되고, H(i) 그리고 V(i)와 V(i+1) 사이의 휘도 값을 갖는 픽셀들에 대응하는 주어진 빈()은 V(i)와 V(i+1) 사이의 휘도 값을 갖는 이들 픽셀들의 카운트(따라서 V(1)는 가능한 최소 휘도 값에 대응하고, V(N+1)은 가능한 최대 휘도 값에 대응하고, 임의의 의 경우, V(j) < V(j+1))이다.

가중치(W(i))는 다음과 같이 각각의 빈(i)에 기인된다.

여기서 w_off 및 w_s는 조정될 수 있는 파라미터들이고; 본 예에서, w_off = 0.3 및 w_s = 2이다.

따라서 밝기 추정 모듈(110)은 다음과 같이 누적 가중 히스토그램(C)을 다음과 같이 생성할 수 있다:

이는 임의의 의 경우이고, 따라서 정규화된 누적 히스토그램(C')은 다음과 같다:

이는 이미지 휘도의 가중 누적 분포 함수를 나타내는 임의의 인 경우이다.

따라서 휘도 추정 모듈(110)은 가중 중앙값(m_w)을 휘도 값(V(k))로 결정할 수 있고, 여기서 k는 C'(k) ≥ 0,5인 에서 제1(즉, 가장 낮은) 요소이다.

피크 휘도 결정 모듈(112)은 휘도 추정 모듈(110)에 의해 생성된 밝기의 측정치(μ)에 기초하여 피크 휘도(Y_peak)를 결정하도록 구성된다.

피크 휘도(Y_peak)가 밝기 측정치(μ)의 함수로써 감소하는 것이 여기에서 제안된다. 이것은 시청의 편안함을 증가시키고/시키거나 전력 소모를 개선하는 것을 가능하게 한다. 더 밝은 이미지들은 더 높은 밝기 측정치로 이어질 것이고 그러므로 더 낮은 피크 휘도(Y_peak)로 매핑될 것이고, 이는 결과 이미지의 평균 밝기가 불편할 정도로 높아지지 않게 보장한다.

여기에 설명된 예에서, 피크 휘도 결정 모듈(112)은 다음과 같이 피크 휘도(Y_peak)를 계산하도록 구성된다:

의 경우

여기서 는 피크 휘도 결정 모듈(112)이 밝기의 측정치(μ)의 함수로써 피크 휘도(Y_peak)의 감소를 유발하는 밝기의 측정치(μ)에 관한 임계치이다.

도 5는 본 발명의 다른 양태에 따른 이미지 프로세싱 디바이스(21)의 예를 도시한다.

이하의 설명으로부터 명백해지는 바와 같이, 이미지 프로세싱 디바이스(21)는 제1 동적 범위(Δ_hdr)(예를 들어, 높은 동적 범위 또는 HDR)를 갖는 입력 이미지(I'_hdr)를 제2 동적 범위(Δ_sdr)(예를 들어, 표준 동적 범위 또는 SDR)를 갖는 출력 이미지(I'_sdr)로 전환하도록 설계되고, 제2 동적 범위(Δ_sdr)는 (엄격하게) 제1 동적 범위(Δ_hdr)보다 더 낮다.

이런 제1 동적 범위(Δ_hdr)를 갖는 입력 이미지(I'_hdr)을 제1 동적 범위(Δ_hdr)보다 더 낮은 제2 동적 범위(Δ_sdr)를 갖는 출력 이미지(I'_sdr)로 전환하는 프로세스는 일반적으로 "톤 압축"으로 지칭된다.

이미지 프로세싱 디바이스(21)는 예를 들어 도 1을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이 이미지 프로세싱 디바이스(1)에 의해 생성된 이미지들을 프로세싱하는 데 사용될 수 있고, 이는 특히 초기 입력 이미지(I_sdr)를 다시 획득하게 한다(일반적으로 "왕복"이라고 하는 프로세스).

이미지 프로세싱 디바이스(21)는 관련 프로그램 코드 명령들이 프로세서에 의해 실행될 때, 아래에 설명된 모듈들 및 유닛들의 동작 및 기능들을 수행하도록 적응된 프로그램 코드 명령들을 저장하는 메모리 및 프로세서를 포함하는 전자 디바이스에 의해 실제로 구현될 수 있다.

입력 이미지(I'_hdr)는 입력 이미지(I'_hdr)의 픽셀들의 세트(일반적으로 픽셀들의 행렬)을 사용하여, 각각의 픽셀(p)에 대한 복수의 성분 값들(r_p, g_p, b_p)에 의해 표현된다.

본 예에서, 입력 이미지(I'_hdr)는 각각의 픽셀(p)에 대한 3 개의 색 성분들(r_p, g_p, b_p)(즉, 적색 성분(r_p), 녹색 성분(g_p) 및 청색 성분(b_p))에 의해 표현된다. 그러나, 이를테면, 예를 들어, 각각의 픽셀(p)에 대해 휘도 성분(y_p) 및 2 개의 색차 성분들(u_p, v_p)을 사용하여, 입력 이미지(I'_hdr)에 대해 다른 표현이 사용될 수 있다.

도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 이미지 프로세싱 디바이스(21)는 입력 이미지(I'_hdr), 즉 입력 이미지(I'_hdr)을 나타내는 성분 값들(r_p, g_p, b_p)을 수신하기 위한 입력 모듈(22)을 포함한다. 실제로, 입력 이미지(I'_hdr)를 나타내는 성분 값들(r_p, g_p, b_p)은 전자 디바이스의 다른 모듈 또는 외부 전자 디바이스로부터(입력 모듈(22)과 협력하는 통신 회로를 통해) 수신될 수 있다.

이미지 프로세싱 디바이스(21)는 또한 (관련 픽셀(p)의) 성분 값들(r_p, g_p, b_p)에 기초하여 (각각의 픽셀(p)에 대해) 입력 휘도 값(L'_hdr)을 생성하도록 구성된 이미지 준비 모듈(24)을 포함한다.

이미지 준비 모듈(24)은 예를 들어 본 경우에 성분 값들(r_p, g_p, b_p)에 기초하여 입력 휘도 값(L'_hdr)을 생성하기 위한 여러 단계들을 구현할 수 있다:

- 역 광전기 전달 함수(또는 OETF^-1)의 적용;

- RGB 표현으로부터의 휘도 계산.

역 광전기 전달 함수의 적용 단계 덕분에, 이미지 준비 모듈(24)에 의해 생성된 입력 휘도 값(L'_sdr)은 입력 이미지(I'_sdr)의 선형 휘도 성분을 나타낸다.

이미지 프로세싱 디바이스(21)는 입력 이미지(I'_sdr)의 임의의 픽셀(p)과 연관된 입력 휘도 값(L'_sdr)을 출력 이미지(I'_hdr)에서 대응하는 픽셀(p')과 연관된 출력 휘도 값(L'_hdr)으로 변환하도록 설계된(아래에 더 설명되는 바와 같이) 매핑 유닛(30)을 포함한다.

아래에 설명된 바와 같이, 매핑 유닛(30)은 값의 값들의 제1 범위([y₀, y₁])를 값들의 제2 범위([x₀, x₁])로 매핑하는 연속 및 증가 함수(φ_Ypeak)를 적용하도록 구성되고, 이에 의해 값들의 제1 범위의 상한(y₁)은 연속 및 증가 함수(φ_Ypeak)에 의해 값들의 제2 범위에서 가장 높은 값(x₁)에 매핑된다. 상한(y₁)은 예를 들어, 이미지 프로세싱 디바이스(21)의 사용자에 의해 선택되거나 입력 이미지(I'_hdr)와 연관된 메타데이터로서 수신될 수 있는 피크 휘도(Y_peak)에 따라(그리고 그와 상관하여) 조정 가능하다.

증가 함수인 함수(φ_Ypeak)는 z₁ ≤ z₂이도록 값들의 제1 범위([y₀, y₁])의 임의의 쌍(z₁, z₂)에 대해, φ_Ypeak(z₁) ≤ φ_Ypeak(z₂)인 것을 의미한다.

아래에 추가로 설명된 바와 같이, 사용되는 연속 및 증가 함수(φ_Ypeak)는 조정 가능한 피크 값(Y_peak)에 따라 달라지므로, 표기법은 φ_Ypeak이다.

본 경우, 연속 및 증가 함수(φ_Ypeak)는 각각의 입력 휘도 값(L'_sdr)(값들의 제1 범위([y₀, y₁])에 포함되고 특정 픽셀(p)에 관련됨)을 출력 휘도 값(L'_hdr)(값들의 제2 범위([x₀, x₁])에 포함되고 출력 이미지(l'_hdr)의 대응 픽셀(p')과 관련됨)으로 매핑시킨다.

매핑 유닛(30)의 가능한 실시예는 도 6를 참조하여 아래에서 설명된다.

이미지 프로세싱 디바이스(21)는 출력 이미지(l'_hdr)의 각각의 픽셀(p')에 대해, 관련 픽셀(p')에 대해 매핑 유닛(30)에 의해 생성된 출력 휘도 값(L'_hdr)과 입력 이미지(I'_sdr)에서 대응 픽셀(p)에 대한 성분 값들(r_p, g_p, b_p)에 기초하여 관련 픽셀(p')에 대한 성분 값들(r'_p', g'_p', b'_p')을 결정하도록 구성된 이미지 생성 모듈(26)을 포함한다.

출력 휘도 값(L'_hdr) 및 성분 값들(r_p, g_p, b_p)에 기초하여 성분 값들(r'_p', g'_p', b'_p')을 결정하기 위해, 이미지 생성 모듈(26)은 예를 들어:

- (스케일링된 성분 값들이 출력 휘도 값(L'_hdr)을 갖는 색상을 나타내도록) 출력 휘도 값(L'_hdr)을 사용하여 성분 값들(r_p, g_p, b_p)을 스케일링하는 단계;

- 색상 정정의 가능한 단계(예를 들어, 채도 조정);

- ITU-R BT.2020 표준 표현에서 ITU-R BT.709 표준 표현으로의 가능한 전환 단계;

본 예에서, 성분 값들(r'_p', g'_p', b'_p')은 출력 이미지(l'_hdr)의 각각의 픽셀(p')에 대한 3 개의 색상 성분들(r'_p', g'_p', b'_p')(즉, 적색 성분(r'_p'), 녹색 성분(g'_p') 및 청색 성분(b'_p'))이다. 그러나, 다른 표현은 예를 들어 각각의 픽셀(p')에 대해 휘도 성분(y'_p')(아마도 이 경우 관련 픽셀(p')에 대해 매핑 유닛(30)에 의해 생성된 출력 휘도 값(L'_hdr)과 동일함) 및 2 개의 색차 성분들(u'_p', v'_p')을 사용하는 것과 같이 출력 이미지(l'_hdr)에 대해 사용될 수 있다.

이미지 프로세싱 디바이스(21)는 예를 들어 이 전자 디바이스의 스크린 상에 출력 이미지(l'_hdr)를 디스플레이하기 위해 또는 변형으로서, (전자 디바이스의 통신 회로를 사용하여) 외부 전자 디바이스에 전송하기 위해 위에서 언급된 전자 디바이스의 디스플레이 모듈에 의해 사용하기 위해 성분 값들(r'_p', g'_p', b'_p')을 출력하는 출력 모듈(28)을 포함한다.

도 6은 매핑 유닛(30)의 가능한 실시예를 도시한다.

이 매핑 유닛(30)은 피크 휘도 제공 모듈(31), 지수 결정 모듈(32), 적응 매핑 모듈(34) 및 정적 매핑 모듈(36)을 포함한다.

피크 휘도 제공 모듈(31)은 (매핑 유닛(30)에 대한 입력으로서) 피크 휘도(Y_peak)를 수신하도록 구성된다. 피크 휘도(Y_peak)는 예를 들어 이미지 프로세싱 디바이스(21)의 사용자에 의해 선택된다. 피크 휘도(Y_peak)는 예를 들어 위에서 언급된 전자 디바이스의 사용자 인터페이스를 통해 사용자에 의해 입력될 수 있고; 이어서 사용자 인터페이스는 입력된 피크 휘도(Y_peak)를 (피크 휘도 제공 모듈(31)을 통해) 매핑 유닛(30)에 전송한다. 다른 가능성에 따르면, 피크 휘도(Y_peak)는 이미지 프로세싱 디바이스(21)의 저장 유닛에 저장될 수 있고; 이어서 피크 휘도 제공 모듈(31)은 저장 유닛으로부터 피크 휘도(Y_peak)를 판독할 수 있다. 또 다른 가능성에 따르면, 피크 휘도(Y_peak)는 입력 이미지(I'_hdr)와 연관된 메타데이터로 수신될 수 있고; 이어서 피크 휘도 제공 모듈(31)은 이들 메타데이터를 파싱함으로써 피크 휘도(Y_peak)를 획득할 수 있다.

도 1을 참조하여 설명된 이미지 프로세싱 디바이스(1)에 의해 이전에 프로세싱된 이미지의 왕복을 획득하고자 할 때, 동일한 피크 휘도(Y_peak)는 둘 모두의 이미지 프로세싱 디바이스(1, 21)에서 사용되어야 한다.

지수 결정 모듈(32)은 입력 휘도 값들(L'_hdr)(현재 입력 이미지(I'_hdr)에 대해 이미지 준비 모듈(24)에 의해 생성됨) 및 피크 휘도(Y_peak)에 기초하여 지수(γ)를 결정하도록 구성된다.

본 예에서, 지수 결정 모듈(32)은 입력 휘도 값들(L'_hdr)의 중심 경향(여기서는 중앙값)의 측정치의 함수로써 지수를 결정하도록 구성된다. 여기서, 중심 경향의 측정이 피크 휘도(Y_peak)에 따라 스케일 다운되고 가능하면 최소 값(L₀)과 적어도 동일하도록 정정되는 것이 추가로 제공된다.

따라서, 현재 설명된 예에서, 지수 결정 모듈(32)은 다음과 같이 중심 경향의 스케일 다운되고 정정된 측정치(L_med)를 계산하도록 구성된다:

여기서 Y_max는 위에서 설명한 대로 Y_peak에 대해 가능한 최대 값이다.

지수 결정 모듈(32)은 더욱이, (여기서, 스케일 다운되고 정정된) 중심 경향의 측정치 및 피크 휘도(Y_peak)의 함수로써 지수(γ)를 결정하도록 구성된다.

현재 설명된 예에서, 지수 결정 모듈(32)은 다음과 같이 지수(γ)를 계산하도록 구성된다:

, g는 이득 파라미터(예를 들어, g = 0.06)이고, o는 오프셋(예를 들어, o = 1)이다.

따라서, 본 예에서, 지수는 제1 항과 제2 항()의 합이고, 여기서 제1 항은 입력 이미지(I'_sdr)의 휘도의 중심 경향의 (여기서는 스케일 다운되고 정정된) 측정치의 함수로써 감소하고/하거나 제2 항()은 피크 휘도(Y_peak)의 함수로써 증가한다. 여기서 제1 항은 피크 휘도(Y_peak)의 함수로써 변하지 않고 그리고/또는 제2 항()은 중심 경향 측정치의 함수로 변하지 않는다는 것이 유의될 수 있다. 본 경우, 제2 항()은 양수가 아닌 수 및/또는 피크 휘도(Y_peak)가 최대 휘도(Y_max)와 같을 때 0과 같다.

적응 매핑 모듈(34)은 (프로세싱된 이미지의 각각의 픽셀(p)에 대해) 입력 휘도 값(L'_hdr) 및 지수(γ)(지수 결정 모듈(32)에 의해 생성됨)에 기초하여 중간 휘도 값(L_m)을 결정하도록 구성된다.

정확하게, 적응 매핑 모듈(34)은 여기서 입력 휘도 값(L'_hdr)을 지수(γ)의 역수(지수 결정 모듈(32)에 의해 생성됨)로 지수화함으로써 중간 휘도 값(L_m)을 획득하도록 적응된다:

정적 매핑 모듈(36)은 (프로세싱된 이미지의 각각의 픽셀에 대해) 중간 휘도 값(L_m)(방금 언급된 적응 매핑 모듈(34)에 의해 생성됨) 및 피크 휘도(Y_peak)뿐만 아니라, 여기서 지수(γ)에 기초하여 출력 휘도 값(L'_sdr)(출력 이미지(I'_sdr)의 대응 픽셀에 관련됨)을 결정하도록 구성된다.

설명된 예에서, 정적 매핑 모듈(36)은 다음과 같이 출력 휘도 값(L'_sdr)을 계산하도록 구성된다:

도 1에 도시된 이미지 프로세싱 디바이스(1)에서와 같이, 본 예에서 및 이다.

따라서, 상한(y₁)과 동일한 입력 휘도 값(L'_hdr)에 대해(그리고 여기서 조정 가능한 피크 휘도(Y_peak)와 최대 휘도(Y_max) 사이의 비율에 대응함), 매핑 유닛(30)은 어떤 피크 휘도(Y_peak)가 사용되든 1과 동일한 출력 휘도 값(L'_sdr)을 생성한다(즉, 값들의 제2 범위([x₀, x₁])에서 가장 높은 값(x₁)과 같음).

Claims

제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환(converting)하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(1)로서,
상기 이미지 프로세싱 디바이스(1)는 상기 입력 이미지의 픽셀과 연관된 입력 휘도 값(L_sdr)을 상기 출력 이미지의 대응 픽셀과 연관된 출력 휘도 값(L_hdr)으로 변환(transforming)하기 위한 매핑 유닛(10)을 포함하고,
상기 매핑 유닛(10)은 값들의 제1 범위를 값들의 제2 범위로 매핑하는 연속 및 증가 함수(continuous and increasing function)를 적용하도록 구성되고, 이에 의해 상기 값들의 제1 범위에서 가장 높은 값(x₁)은 상기 연속 및 증가 함수에 의해 상기 값들의 제2 범위의 상한(supremum)(y₁)으로 매핑되고,
상기 매핑 유닛(10)은 피크 휘도(Y_peak)에 따라 상기 상한(y₁)을 조정하도록 구성되는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(1).
제1 항에 있어서,
상기 매핑 유닛(10)은 상기 입력 이미지의 픽셀 값들의 함수로써 상기 피크 휘도(Y_peak)를 결정하기 위한 모듈(11)을 포함하는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(1).
제2 항에 있어서,
상기 피크 휘도(Y_peak)를 결정하기 위한 모듈은 상기 입력 이미지의 픽셀들에 각자 연관된 휘도 값들에 기초하여 상기 피크 휘도를 결정하도록 구성되는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(1).
제2 항에 있어서,
상기 피크 값을 결정하기 위한 모듈(11)은, 상기 입력 이미지의 밝기 측정치(μ)를 평가하고 상기 측정치(μ)의 함수로써 상기 피크 휘도(Y_peak)를 결정하도록 구성되는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(1).
제1 항에 있어서,
상기 매핑 유닛(10)은 상기 피크 휘도(Y_peak)에 따라 상기 연속 및 증가 함수의 적어도 하나의 파라미터()를 변경하도록 구성되는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(1).
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 매핑 유닛(10)은 상기 피크 휘도(Y_peak)에 기초하여 지수(exponent)(γ)를 결정하기 위한 모듈(16) 및 상기 지수(γ)를 사용하여 지수화(exponentiating)하기 위한 모듈(18)을 포함하는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(1).
제6 항에 있어서,
상기 지수(γ)를 결정하기 위한 모듈(16)은 상기 지수(γ)가 상기 피크 휘도(Y_peak)의 함수로써 증가하도록 구성되는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(1).
제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 매핑 유닛(10)은 상기 피크 휘도(Y_peak)에 따른 매핑 함수를 적용함으로써 상기 입력 휘도 값(L_sdr)을 중간 휘도 값(L_m)으로 변환하도록 구성된 모듈(12)을 포함하는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(1).
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 방법으로서,
상기 입력 이미지의 픽셀과 연관된 입력 휘도 값(L_sdr)을 상기 출력 이미지의 대응 픽셀과 연관된 출력 휘도 값(L_hdr)으로 변환하는 단계를 포함하며,
상기 변환하는 단계는 값들의 제1 범위를 값들의 제2 범위로 매핑하는 연속 및 증가 함수를 적용하는 서브단계(sub-step)를 포함하고, 이에 의해 상기 값들의 제1 범위에서 가장 높은 값(x₁)은 상기 연속 및 증가 함수에 의해 상기 값들의 제2 범위의 상한(y₁)에 매핑되고,
상기 상한(y₁)은 피크 휘도(Y_peak)에 따라 조정 가능한,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 방법.
제9 항에 있어서,
상기 입력 이미지의 픽셀 값들의 함수로써 상기 피크 휘도(Y_peak)를 결정하는 단계를 포함하는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 방법.
제10 항에 있어서,
상기 피크 휘도(Y_peak)를 결정하는 단계는 상기 입력 이미지의 밝기 측정치(μ)를 평가하는 서브단계 및 상기 측정치(μ)의 함수로써 상기 피크 휘도(Y_peak)를 결정하는 서브단계를 포함하는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 방법.
제9 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연속 및 증가 함수의 파라미터()는 상기 피크 휘도(Y_peak)에 따라 가변적인,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 높은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 방법.
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 낮은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(21)로서,
상기 이미지 프로세싱 디바이스는 상기 입력 이미지의 픽셀과 연관된 입력 휘도 값(L'_hdr)을 상기 출력 이미지의 대응 픽셀과 연관된 출력 휘도 값(L'_sdr)으로 변환하기 위한 매핑 유닛(30)을 포함하고,
상기 매핑 유닛(30)은 값들의 제1 범위를 값들의 제2 범위로 매핑하는 연속 및 증가 함수를 적용하도록 구성되고, 이에 의해 상기 값들의 제1 범위의 상한(y₁)은 상기 연속 및 증가 함수에 의해 상기 값들의 제2 범위에서 가장 높은 값(x₁)으로 매핑되고,
상기 매핑 유닛(30)은 상기 상한(y₁)이 피크 휘도(Y_peak)에 따라 조정 가능하도록 구성되는,
제1 동적 범위를 갖는 입력 이미지를 상기 제1 동적 범위보다 더 낮은 제2 동적 범위를 갖는 출력 이미지로 전환하기 위한 이미지 프로세싱 디바이스(21).