RU2772241C2

RU2772241C2 - Устройство и способ улучшения обмена данными изображения на основе нелинейности восприятия яркости между разными возможностями отображения

Info

Publication number: RU2772241C2
Application number: RU2020124786A
Authority: RU
Inventors: Джон Скотт МИЛЛЕР; Скотт ДЕЙЛИ; Махди НЕЗАМАБАДИ; Робин АТКИНС
Original assignee: Долби Лэборетериз Лайсенсинг Корпорейшн
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2022-05-18

Abstract

Изобретение относится к области вычислительной техники для обмена данными изображения. Технический результат заключается в улучшении обмена данными изображения на основе нелинейности восприятия яркости между разными возможностями отображения. Технический результат достигается за счет устройства для обработки потоков двоичных сигналов, хранящихся на неизменяемых со временем носителях информации, поток двоичных сигналов содержит изображение и метаданные, при этом метаданные включают в себя первое значение яркости и второе значение яркости; изображение кодируется значениями D цифрового кода, которые представляют нормированное значение яркости Y, основанное по меньшей мере частично на функциональной модели. 4 з.п. ф-лы, 16 ил., 4 табл.

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет Предварительной патентной заявки США № 61/567579, поданной 6 декабря 2011 г.; Предварительной патентной заявки США № 61/674503, поданной 23 июля 2012 г.; и Предварительной патентной заявки США № 61/703449, поданной 20 сентября 2012 г., которые включены в настоящий документ посредством ссылки полностью для всех целей.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Настоящее изобретение в целом относится к данным изображения. Конкретнее, вариант осуществления настоящего изобретения относится к обмену данными изображения на основе нелинейности восприятия между разными возможностями отображения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Успехи в технологии позволяют современным конструкциям дисплеев визуализировать содержимое изображения и видео со значительными улучшениями в различных характеристиках качества по сравнению с тем же содержимым, визуализированным на менее современных дисплеях. Например, некоторые более современные дисплеи допускают визуализацию содержимого с динамическим диапазоном (DR), который шире стандартного динамического диапазона (SDR) традиционных или стандартных дисплеев.

[0004] Например, некоторые современные жидкокристаллические дисплеи (LCD) имеют осветительный блок (блок задней подсветки, блок боковой подсветки и т.п.), который обеспечивает световое поле, в котором отдельные части могут модулироваться отдельно от модуляции состояний ориентации жидких кристаллов в активных LCD-элементах. Этот подход с двойной модуляцией является расширяемым (например, до N уровней модуляции, где N - целое число больше двух), например, с управляемыми промежуточными уровнями (например, несколькими уровнями отдельно управляемых LCD-уровней) в электрооптической конфигурации дисплея.

[0005] В отличие от этого некоторые существующие дисплеи имеют значительно более узкий динамический диапазон (DR), чем расширенный динамический диапазон (HDR). Мобильные устройства, компьютерные планшеты, игровые устройства, телевизионный (TV) и компьютерный монитор, которые используют типичную электронно-лучевую трубку (CRT), жидкокристаллический дисплей (LCD) с постоянной люминесцентной белой задней подсветкой или технологию плазменных экранов, могут быть ограничены в возможности визуализации DR приблизительно тремя порядками величины. Такие существующие дисплеи соответственно служат примером стандартного динамического диапазона (SDR), иногда также называемого (относительно HDR) "'узким' динамическим диапазоном" или "LDR".

[0006] Изображения, захваченные камерами с HDR, могут иметь отнесенный к сцене HDR, который значительно больше динамических диапазонов у большинства, если не у всех устройств отображения.

[0007] Изображения с отнесенным к сцене HDR могут содержать большие объемы данных и могут быть преобразованы в пост-производственные форматы (например, видеосигналы HDMI с 8-разрядными RGB, YCbCr или возможностями глубокой проработки цвета; видеосигналы SDI 1,5 Гбит/с с частотой дискретизации 4:2:2 на 10 разрядах; SDI 3 Гбит/с с частотой дискретизации 4:4:4 на 12 разрядах или 4:2:2 на 10 разрядах; и другие форматы видео или изображений) для упрощения передачи и хранения. Пост-производственные изображения могут содержать гораздо меньший динамический диапазон, нежели изображения с отнесенным к сцене HDR. Кроме того, когда изображения доставляются на устройства отображения конечных пользователей для визуализации, попутно совершаются характерные для устройства и/или характерные для производителя преобразования изображения, приводя к большим количествам заметных визуально ошибок в визуализированных изображениях по сравнению с исходными изображениями с отнесенным к сцене HDR.

[0008] Подходы, описанные в этом разделе, являются подходами, которые могли бы осуществляться, а не обязательно подходами, которые задуманы или осуществлены ранее. Поэтому, пока не указано иное, следует предполагать, что любой из подходов, описанных в этом разделе, называется предшествующим уровнем техники просто на основании их включения в этот раздел. Аналогичным образом, проблемы, установленные по отношению к одному или нескольким подходам, не следует предполагать признанными в любом предшествующем уровне техники на основе этого раздела, пока не указано иное.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] Настоящее изобретение в качестве примера, а не в качестве ограничения иллюстрируется на фигурах прилагаемых чертежей, на которых одинаковые ссылочные позиции относятся к аналогичным элементам, и на которых:

[00010] Фиг.1 иллюстрирует примерное семейство кривых функции контрастной чувствительности, которые охватывают множество уровней световой адаптации, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0010] Фиг.2 иллюстрирует примерный путь интегрирования в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0011] Фиг.3 иллюстрирует примерную функцию отображения серой шкалы в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0012]

[0013] Фиг.4 иллюстрирует кривую, изображающую дроби Вебера, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0014] Фиг.5 иллюстрирует примерную структуру обмена данными изображения с устройствами с разными GSDF в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0015] Фиг.6 иллюстрирует примерный блок преобразования в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0016] Фиг.7 иллюстрирует примерный дисплей с SDR в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0017] Фиг.8A и Фиг.8B иллюстрируют примерные последовательности операций в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0018] Фиг.9 иллюстрирует примерную аппаратную платформу, на которой можно реализовать компьютер или вычислительное устройство, которые описаны в этом документе, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

[0019] Фиг.10A иллюстрирует максимумы для кодовых ошибок в единицах JND на множестве кодовых пространств, причем каждое с разной разрядной длиной из одной или нескольких разных разрядных длин, в соответствии с некоторыми примерными вариантами осуществления;

[0020] Фиг.10B-10E иллюстрируют распределения кодовых ошибок в соответствии с некоторыми примерными вариантами осуществления; и

[0021] Фиг.11 иллюстрирует значения параметров в функциональной модели в соответствии с примерным вариантом осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0022] В этом документе описываются примерные варианты осуществления, которые относятся к обмену данными изображения на основе нелинейности восприятия яркости между дисплеями с разными возможностями. В нижеследующем описании для целей пояснения излагаются многочисленные характерные подробности, чтобы обеспечить всестороннее понимание настоящего изобретения. Однако станет очевидно, что настоящее изобретение может быть применено на практике без этих характерных подробностей. В других случаях общеизвестные структуры и устройства не описываются с исчерпывающими подробностями, чтобы избежать ненужного ограничения, затруднения понимания или запутывания настоящего изобретения.

[0023] Примерные варианты осуществления описываются в этом документе по следующему плану:

1. ОБЩИЙ ОБЗОР

2. МОДЕЛЬ ФУНКЦИИ КОНТРАСТНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ (CSF)

3. НЕЛИНЕЙНОСТЬ ВОСПРИЯТИЯ

4. ЗНАЧЕНИЯ ЦИФРОВОГО КОДА И УРОВНИ СЕРОГО

5. ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИ

6. ПЕРЕМЕННЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ

7. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ

8. ОБМЕН ДАННЫМИ ИЗОБРАЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ЭТАЛОННОЙ GSDF

9. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭТАЛОННЫХ КОДИРОВАННЫХ ДАННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯ

10. ПРИМЕРНЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАЦИЙ

11. МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ - ОБЗОР АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ

12. ПРОНУМЕРОВАННЫЕ ПРИМЕРНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, ЭКВИВАЛЕНТЫ, РАСШИРЕНИЯ, АЛЬТЕРНАТИВЫ И ПРОЧЕЕ

1. ОБЩИЙ ОБЗОР

[0024] Данный обзор представляет основное описание некоторых особенностей варианта осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что данный обзор не является всесторонним или исчерпывающим изложением особенностей варианта осуществления. Кроме того, следует отметить, что данный обзор не нужно понимать ни как устанавливающий какие-либо чрезвычайно важные особенности или элементы варианта осуществления, ни как очерчивающий какой-либо объем ни варианта осуществления в частности, ни изобретения в целом. Данный обзор всего лишь представляет в сжатом и упрощенном формате некоторые идеи, которые относятся к примерному варианту осуществления, и его нужно понимать просто как концептуальное вступление к более подробному описанию примерных вариантов осуществления, которое идет далее.

[0025] Зрение человека может не воспринимать разницу между двумя значениями яркости, если два значения яркости не достаточно отличаются друг от друга. Вместо этого зрение человека воспринимает разницу, только если значение яркости отличается не меньше, чем на порог различимости (JND). Вследствие нелинейности восприятия у зрения человека величины отдельных JND не однородны по размеру или масштабу в диапазоне уровней освещенности, а скорее меняются при разных отдельных уровнях освещенности. К тому же вследствие нелинейности восприятия величины отдельных JND не однородны по размеру или масштабу в диапазоне пространственных частот на конкретном уровне освещенности, а скорее меняются при разных пространственных частотах ниже предельной пространственной частоты.

[0026] Кодированные данные изображения с шагами квантования яркости равных размеров или линейно масштабированных размеров не соответствуют нелинейности восприятия у зрения человека. Кодированные данные изображения с шагами квантования яркости на фиксированной пространственной частоте также не соответствуют нелинейности восприятия у зрения человека. По этим методикам, когда назначаются кодовые слова для представления квантованных значений яркости, в конкретной области (например, яркой области) диапазона уровней освещенности может быть распределено слишком много кодовых слов, тогда как в другой области (например, темной области) диапазона уровней освещенности может быть распределено слишком мало кодовых слов.

[0027] В переполненной области множество кодовых слов может не создать разницу восприятия и поэтому фактически расходуется непроизводительно. В слабо заполненной области два соседних кодовых слова могут создать разницу восприятия гораздо больше JND и, возможно, создают визуальные артефакты в виде ложных контуров (также известные как полосатость).

[0028] По методикам, которые описаны в этом документе, модель функции контрастной чувствительности (CSF) может использоваться для определения JND в широком диапазоне уровней освещенности (например, от 0 до 12000 кд/м²). В примерном варианте осуществления максимальный JND в зависимости от пространственной частоты на конкретном уровне освещенности выбирается для представления кванта человеческого восприятия на конкретном уровне освещенности. Выбор максимальных JND согласуется со свойствами зрения человека, которое адаптируется к повышенному уровню визуальной восприимчивости, когда рассматривается фон с близкими, но разными значениями яркости, что в областях отображения видео и изображений иногда называется эффектом повышения резкости и/или эффектом повышения резкости Уиттла и как таковое может описываться в этом документе. При использовании в данном документе термин "уровень световой адаптации" может использоваться для ссылки на уровень освещенности, на котором выбирается/определяется JND (например, максимальный), предполагая, что зрение человека адаптируется к этому уровню освещенности. Максимальные JND, как описано в этом документе, меняются в пространственной частоте на разных уровнях световой адаптации.

[0029] При использовании в данном документе термин "пространственная частота" может относиться к скорости пространственной модуляции/изменения в изображениях (где скорость вычисляется относительно или на пространственном расстоянии, в отличие от вычисления скорости относительно времени). В отличие от традиционных подходов, которые могут фиксировать пространственную частоту в определенном значении, пространственная частота, как описано в этом документе, может меняться, например, в неком диапазоне. В некоторых вариантах осуществления максимальные JND могут быть ограничены конкретным диапазоном пространственной частоты (например, от 0,1 до 5,0, от 0,01 до 8,0 цикл./град., либо меньшим или большим диапазоном).

[0030] На основе модели CSF может формироваться эталонная функция отображения серой шкалы (GSDF). В некоторых вариантах осуществления для модели CSF предполагается очень широкое поле зрения для формирования эталонной GSDF, которая лучше поддерживает области развлекательного отображения. GSDF относится к набору значений эталонного цифрового кода (или эталонных кодовых слов), набору эталонных уровней серого (или эталонных значений яркости) и отображению между теми двумя наборами. В примерном варианте осуществления каждое значение эталонного цифрового кода соответствует кванту человеческого восприятия, который представлен JND (например, максимальным JND на неком уровне световой адаптации). В примерном варианте осуществления кванту человеческого восприятия может соответствовать равное количество значений эталонного цифрового кода.

[0031] GSDF можно получить путем накопления JND от некоего начального значения. В примерном варианте осуществления среднее значение кодового слова (например, 2048 для 12-разрядного кодового пространства) задается в качестве начального значения для эталонного цифрового кода. Начальное значение эталонного цифрового кода может соответствовать начальному эталонному уровню серого (например, 100 кд/м²). Другие эталонные уровни серого для других значений эталонного цифрового кода можно получить путем положительного накопления (сложения) JND, когда эталонный цифровой код последовательно увеличивается, и путем отрицательного накопления (вычитания) JND, когда эталонный цифровой код последовательно уменьшается. В примерном варианте осуществления при вычислении эталонных значений в GSDF вместо JND могут использоваться такие величины, как пороги контраста. Эти величины, фактически использованные при вычислении GSDF, могут задаваться как безразмерные отношения и могут отличаться от соответствующих JND только известными или определимыми множителями, коэффициентами деления и/или смещениями.

[0032] Кодовое пространство может выбираться для включения в GSDF всех значений эталонного цифрового кода. В некоторых вариантах осуществления кодовое пространство, в котором находятся все значения эталонного цифрового кода, может быть одним из 10-разрядного кодового пространства, 11-разрядного кодового пространства, 12-разрядного кодового пространства, 13-разрядного кодового пространства, 14-разрядного кодового пространства, 15-разрядного кодового пространства, или быть большим либо меньшим кодовым пространством.

[0033] Хотя большое кодовое пространство (>15 разрядов) может использоваться для вмещения всех значений эталонного цифрового кода, в конкретном варианте осуществления используется наиболее эффективное кодовое пространство (например, 10 разрядов, 12 разрядов и т.п.) для вмещения всех значений эталонного цифрового кода, сформированных в эталонной GSDF.

[0034] Эталонная GSDF может использоваться для кодирования данных изображения, например, захваченных или сформированных камерами с HDR, студийными системами или другими системами с отнесенным к сцене HDR, который значительно больше динамических диапазонов у большинства, если не у всех устройств отображения. Кодированные данные изображения могут предоставляться последующим устройствам широким спектром способов распространения или передачи (например, видеосигналы HDMI с 8-разрядными RGB, YCbCr или возможностями глубокой проработки цвета; видеосигналы SDI 1,5 Гбит/с с частотой дискретизации 4:2:2 на 10 разрядах; SDI 3 Гбит/с с частотой дискретизации 4:4:4 на 12 разрядах или 4:2:2 на 10 разрядах; и другие форматы видео или изображений).

[0035] В некоторых вариантах осуществления, поскольку соседние значения эталонного цифрового кода в эталонной GSDF соответствуют уровням серого, которые находятся в пределах JND, можно полностью или большей частью сохранить детали, различение которых допускает зрение человека, в кодированных на основе эталонной GSDF данных изображения. Дисплей, который полностью поддерживает эталонную GSDF, может визуализировать изображения по возможности без артефактов полосатости или ложных контуров.

[0036] Данные изображения, кодированные на основе эталонной GSDF (или эталонные кодированные данные изображения), могут использоваться для поддержки широкого спектра менее функциональных дисплеев, которые могут не полностью поддерживать все эталонные значения яркости в эталонной GSDF. Поскольку эталонные кодированные данные изображения содержат все воспринимаемые детали в поддерживаемом диапазоне яркости (который может быть спроектирован как надмножество того, что поддерживают дисплеи), значения эталонного цифрового кода можно оптимально и эффективно перекодировать в значения характерного для дисплея цифрового кода таким образом, чтобы сохранить столько деталей, сколько способен поддерживать определенный дисплей, и вызвать как можно меньше заметных визуально ошибок. Дополнительно и/или при желании можно выполнить устранение ложных контуров и сглаживание переходов в сочетании или как часть перекодирования из значений эталонного цифрового кода в значения характерного для дисплея цифрового кода, чтобы дополнительно повысить качество изображения или видео.

[0037] Методики, которые описаны в этом документе, не зависят от цветового пространства. Они могут использоваться в цветовом пространстве RGB, цветовом пространстве YCbCr или в другом цветовом пространстве. Кроме того, методики, которые выводят эталонные значения (например, значения эталонного цифрового кода и эталонные уровни серого) с использованием JND, которые меняются вместе с пространственной частотой, могут применяться к иному каналу (например, одному из каналов сигнала красного, зеленого и синего), нежели канал сигнала яркости в другом цветовом пространстве (например, RGB), которое может содержать или не содержать канал сигнала яркости. Например, эталонные значения синего можно вывести вместо эталонных уровней серого, используя JND, которые применимы к каналу синего цвета. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления серую шкалу можно заменить цветовой. Дополнительно и/или при желании также можно использовать другие модели CSF вместо модели Бартена. Поэтому можно использовать разные параметры модели для одной и той же модели CSF.

[0038] В некоторых вариантах осуществления механизмы, которые описаны в этом документе, образуют часть системы медийной обработки, включающей в себя, но не только: карманное устройство, игровой автомат, телевизор, переносной компьютер, нетбук, сотовый радиотелефон, электронную книгу, терминал торговой точки, настольный компьютер, рабочую станцию, информационный киоск или различные другие виды терминалов и блоков медийной обработки.

[0039] Специалистам в данной области техники будут без труда очевидны различные модификации к предпочтительным вариантам осуществления и общим принципам и признакам, описанным в этом документе. Таким образом, данное раскрытие изобретение не предназначено для ограничения показанными вариантами осуществления, а должно соответствовать самому широкому объему, согласующемуся с принципами и признаками, описанными в этом документе.

[0040] Чувствительность зрения человека для пространственных структур в визуализированных изображениях лучше всего можно описать функциями контрастной чувствительности (CSF), которые описывают контрастную чувствительность в виде функций пространственной частоты (или скорости пространственной модуляции/изменения в изображениях, которая воспринимается человеком). При использовании в данном документе контрастная чувствительность, S, может рассматриваться как выигрыш от обработки нервных сигналов зрения человека, тогда как пороги контраста, C_T, могут определяться из обратной величины контрастной чувствительности, например:

Контрастная Чувствительность = S=1/C_T выражение (1)

[0041] При использовании в данном документе термин "порог контраста" может ссылаться или относиться к наименьшему значению (например, порогу различимости) (относительного) контраста, необходимого глазам человека для восприятия разницы в контрасте; в некоторых вариантах осуществления пороги контраста также могут изображаться в зависимости от порога различимости, деленного на уровень световой адаптации в неком диапазоне значений яркости.

[0042] В некоторых вариантах осуществления пороги контраста можно непосредственно измерить в экспериментах, без использования какой-либо модели CSF. Однако в некоторых других вариантах осуществления пороги контраста могут определяться на основе модели CSF. Модель CSF можно построить с некоторым количеством параметров модели, и ее можно использовать для выведения GSDF, чьи шаги квантования в уровнях серого зависят от и меняются вместе с уровнями освещенности, охарактеризованными значениями яркости и пространственной частотой. Примерный вариант осуществления можно реализовать на основе одной или нескольких из ряда моделей CSF, например, описанных в Peter G. J. Barten, "Contrast Sensitivity of the Human Eye and its Effects on Image Quality" (1999) (в дальнейшем - модель Бартена или модель CSF Бартена), или в Scott Daly, Chapter 17 in Digital Images and Human Vision, ed., by A. B. Watson, MIT Press (1993) (в дальнейшем - модель Дейли). В отношении примерных вариантов осуществления настоящего изобретения пороги контраста, используемые для формирования эталонной функции отображения серой шкалы (GSDF), можно вывести опытным путем, теоретически, с помощью модели CSF, или их сочетания.

[0043] При использовании в данном документе GSDF может относиться к отображению множества значений цифрового кода (например, 1, 2, 3, …, N) в множество уровней серого (L₁, L₂, L₃, …, L_N), где значения цифрового кода представляют индексные значения порогов контраста, а уровни серого соответствуют порогам контраста, как показано в Таблица 1.

Таблица 1
Значение цифрового кода	Уровень серого (Значение яркости)
1	L₁
2	L₂
3	L₃
…	…
i-1	L_i-1
I	L_i
i+1	L_i+1
…	…
N	L_N

[0044] В варианте осуществления уровень серого (например, L_i), соответствующий значению цифрового кода (например, i), и соседний уровень серого (например, L_i+1) можно вычислить относительно контраста (например, C(i)) следующим образом:

C(i) = (L_i+1-L_i)/(L_i+1+L_i)

= (L_i+1-L_mean(i, i+1))/L_mean(i, i+1)

=~ ½ ΔL/L выражение (2)

где C(i) представляет контраст для диапазона яркости, который ограничен L_i и L_i+1. L_mean(i, i+1) содержит среднее арифметическое или среднее двух соседних уровней L_i и L_i+1 серого. Контраст C(i) арифметически связан с дробью ΔL/L Вебера через коэффициент 2. Здесь ΔL представляет (L_i+1-L_i), а L представляет одно из L_i, L_i+1 или промежуточное значение между L_i и L_i+1.

[0045] В некоторых вариантах осуществления генератор GSDF может устанавливать контраст C(i) в значение, равное или иным образом пропорциональное порогу контраста (например, C_T(i)) на уровне L яркости между L_i и L_i+1 включительно, следующим образом:

C(i) = k C_T(i) выражение (3),

где k представляет постоянный множитель. В отношении вариантов осуществления настоящего изобретения другие описательные статистики/определения (например, среднее геометрическое, среднее, мода, дисперсия или стандартное отклонение), и/или масштабирование (x2, x3, разделенное или умноженное на масштабный коэффициент, и т.п.), и/или смещение (+1, +2, -1, -2, уменьшенное или увеличенное на смещение, и т.п.), и/или взвешивание (например, назначение двум соседним уровням серого одинаковых или разных весовых коэффициентов), могут использоваться для связывания порогов контраста с контрастами с целью вычисления уровней серого в GSDF.

[0046] При вычислении в выражениях (1), (2) и (3) контрасты или пороги контраста могут содержать относительное значение, и соответственно могут содержать безразмерную величину (например, S также может быть безразмерной).

[0047] Модель CSF можно построить из основных измерений порога контраста или вычислений на основе CSF, которая изображает модель CSF. К сожалению, зрение человека является сложным, адаптивным и нелинейным, поэтому отсутствует единая кривая CSF, которая описывает зрение человека. Вместо этого на основе модели CSF может формироваться семейство кривых CSF. Даже при одной и той же модели CSF разные значения параметров модели создают разные графики для семействах кривых CSF.

3. НЕЛИНЕЙНОСТЬ ВОСПРИЯТИЯ

[0048] Фиг.1 иллюстрирует примерное семейство кривых CSF, которые охватывают множество уровней световой адаптации. Только с целью иллюстрации самая высокая кривая CSF, изображенная на Фиг.1, предназначена для уровня световой адаптации при значении яркости в 1000 кандел на квадратный метр (кд/м² или "нитов"), а остальные кривые с уменьшающейся высотой предназначены для уровней световой адаптации при уменьшающихся значениях яркости с последовательными коэффициентами в 10 сокращений. Примечательные особенности, которые можно понять из кривых CSF, состоят в том, что с увеличивающейся яркостью (увеличивающимися уровнями световой адаптации) увеличивается общая контрастная чувствительность, включающая в себя максимальную (или пиковую) контрастную чувствительность. Максимальная пространственная частота, при которой контрастная чувствительность достигает максимума на кривых CSF на Фиг.1, сдвигается к более высоким пространственным частотам. Аналогичным образом увеличивается максимальная воспринимаемая пространственная частота (предельная частота) на кривых CSF, которая является пересечением кривых CSF с горизонтальной осью (пространственная частота).

[0049] В примерном варианте осуществления функцию CSF, которая приводит к семейству кривых CSF, которое проиллюстрировано на Фиг.1, можно вывести с помощью модели CSF Бартена, которая принимает во внимание некоторое количество основных эффектов, относящихся к человеческому восприятию. Примерную CSF, S(u) (или обратную величину соответствующего порога контраста, m_t) по модели CSF Бартена можно вычислить так, как показано в Выражении (4) ниже.

выражение (4)

Примерные параметры модели, используемые в выражении (4) выше, содержат перечисленные ниже представления:

- 2 (числовой коэффициент) соответствует бинокулярному зрению (если монокулярное - 4);

- k представляет отношение сигнал/шум, например 3,0;

- T представляет время интегрирования у глаза, например, 0,1 секунды;

- X₀ представляет угловой размер объекта (например, квадратной формы);

- X_max представляет максимальный угловой размер области интегрирования у глаза (например, 12 градусов);

- N_max представляет максимальное количество циклов, которые накапливаются посредством сложения вероятностей, например 15 циклов;

- η представляет квантовую эффективность глаза, например 0,03;

- p представляет коэффициент конверсии фотона;

- E представляет освещенность сетчатки, например, в троландах;

- Ф₀ представляет спектральную плотность шума нейросенсорного происхождения, например 3×10^-8 секунд * градусы²; и

- u₀ представляет максимальную пространственную частоту для поперечного торможения, например 7 цикл./град.

Оптическая модуляционная передаточная функция, M_opt, может быть задана следующим образом:

выражение (5)

где σ представляет параметр модели, связанный со зрачком и/или уровнем освещенности.

[0050] Модель CSF Бартена, как обсуждалось выше, может использоваться для описания нелинейности восприятия относительно яркости. Для описания нелинейности восприятия также могут использоваться другие модели CSF. Например, модель CSF Бартена не учитывает эффект аккомодации, который обуславливает снижение предельной пространственной частоты в области высокой пространственной частоты у CSF. Этот эффект снижения вследствие аккомодации можно выразить в виде функции уменьшающегося расстояния наблюдения.

[0051] Например, для расстояний наблюдения свыше 1,5 метров можно достичь максимальной предельной пространственной частоты, которая изображена моделью CSF Бартена, не затрагивая эффективность модели Бартена как подходящей модели для описания нелинейности восприятия. Однако для расстояний меньше 1,5 метров эффект аккомодации начинает становиться существенным, уменьшая точность модели Бартена.

[0052] Таким образом, для дисплеев планшетов, которые имеют близкие расстояния наблюдения, например 0,5 метра, и смартфонов, которые могут иметь расстояния наблюдения почти 0,125 метра, модель CSF Бартена может быть настроена не оптимально.

[0053] В некоторых вариантах осуществления может использоваться модель CSF Дейли, которая принимает во внимание эффект аккомодации. В конкретном варианте осуществления модель CSF Дейли можно создать частично на основе CSF Бартена, S(u), в выражении (4) выше, например путем изменения оптической модуляционной передаточной функции, M_opt, в выражении (5).

4. ЗНАЧЕНИЯ ЦИФРОВОГО КОДА И УРОВНИ СЕРОГО

[0054] GSDF, как проиллюстрировано в ТАБЛИЦЕ 1, отображает нелинейность восприятия с использованием значений цифрового кода, чтобы представить уровни серого, привязанные к порогам контраста в зрении человека. Уровни серого, которые содержат все отображенные значения яркости, могут распределяться таким образом, что они оптимально расставлены для соответствия нелинейности восприятия у зрения человека.

[0055] В некоторых вариантах осуществления, когда максимальное количество уровней серого в GSDF достаточно большое относительно максимального диапазона значений яркости, значения цифрового кода в GSDF могут использоваться для достижения наименьшего количества (например, ниже 4096 значений цифрового кода) уровней серого, не вызывая видимости ступенчатого перехода уровней серого (например, видимого как ложный контур или полоса на изображении; или цветовой сдвиг в темных областях изображения).

[0056] В некоторых других вариантах осуществления ограниченное количество значений цифрового кода все же может использоваться для представления широкого динамического диапазона уровней серого. Например, когда максимальное количество уровней серой шкалы в GSDF не достаточно большое относительно максимального диапазона уровней серой шкалы (например, значения цифрового кода в 8-разрядном представлении с диапазоном уровней серой шкалы от 0 до 12000 нитов), GSDF все же может использоваться для достижения наименьшего количества (например, ниже 256 значений цифрового кода) уровней серого, чтобы уменьшить или минимизировать видимость ступенчатого перехода уровней серого. При такой GSDF количества/степени воспринимаемых ошибок/артефактов ступенчатого перехода можно равномерно распределить по всей иерархии относительно малого количества уровней серого в GSDF. При использовании в данном документе термин "уровень серой шкалы" или "уровень серого" может использоваться взаимозаменяемо и может относиться к представленному значению яркости (квантованному значению яркости, представленному в GSDF).

[0057] Уровни серого в GSDF можно вывести путем складывания или интегрирования порогов контраста по уровням световой адаптации (при разных значениях яркости). В некоторых вариантах осуществления шаги квантования между уровнями серого могут выбираться так, что шаг квантования между любыми двумя соседними уровнями серого попадает в JND. Порог контраста на конкретном уровне световой адаптации (или значении яркости) может не превышать порог различимости (JND) на том конкретном уровне адаптации. Уровни серого можно вывести путем интегрирования или складывания долей порогов контраста (или JND). В некоторых вариантах осуществления количества значений цифрового кода более чем достаточно для представления всех JND в представленном динамическом диапазоне яркости.

[0058] Пороги контраста или, наоборот, контрастные чувствительности, которые используются для вычисления уровней серой шкалы, могут выбираться из кривой CSF на пространственной частоте, отличной от фиксированной пространственной частоты для конкретного уровня световой адаптации (или значения яркости). В некоторых вариантах осуществления каждый из порогов контраста выбирается из кривой CSF на пространственной частоте, которая соответствует максимальной контрастной чувствительности (например, вследствие эффекта повышения резкости Уиттла) для уровня световой адаптации. К тому же пороги контраста могут выбираться из кривых CSF на разных пространственных частотах для разных уровней световой адаптации.

[0059] Примерное выражение для вычисления/складывания уровней серого в GSDF выглядит следующим образом:

выражение (6)

где f представляет пространственную частоту, которая может отличаться от фиксированного числа по методикам, которые описаны в этом документе; а L_A представляет уровень световой адаптации. L_min может быть наименьшим значением яркости во всех отображенных уровнях серого. При использовании в данном документе термин "нит" или его аббревиатура "нт" может относиться или ссылаться, синонимично или взаимозаменяемо, на единицу интенсивности, светлоты, яркости и/или яркости изображения, которая эквивалентна или равна одной (1) канделе на квадратный метр (1 нит = 1 нт = 1 кд/м²). В некоторых вариантах осуществления L_min может содержать значение нуля. В некоторых других вариантах осуществления L_min может содержать ненулевое значение (например, определенный уровень темного черного, 10^-5 нит, 10^-7 нит и т.п., который может быть ниже того, что обычно способны достичь устройства отображения). В некоторых вариантах осуществления L_min можно заменить иным значением помимо минимального начального значения, например промежуточным значением или максимальным значением, что делает возможным вычисления для складывания с вычитанием или отрицательным сложением.

[0060] В некоторых вариантах осуществления складывание JND для выведения уровней серого в GSDF выполняется путем суммирования, например, как показано в выражении (6). В некоторых других вариантах осуществления интеграл может использоваться вместо дискретного суммирования. Интеграл может интегрировать по пути интегрирования, определенному из CSF (например, выражение (4)). Например, путь интегрирования может содержать максимальные контрастные чувствительности (например, разные максимальные чувствительности, соответствующие разным пространственным частотам) для всех уровней световой адаптации в (эталонном) динамическом диапазоне для CSF.

[0061] При использовании в данном документе путь интегрирования может относиться к кривой видимого динамического диапазона (VDR), используемой для представления нелинейности восприятия у человека и для установления отображения между набором значений цифрового кода и набором эталонных уровней серого (квантованных значений яркости). Отображение может быть необходимо для соблюдения критериев, чтобы каждый шаг квантования (например, разница яркости у двух соседних уровней серого в ТАБЛИЦЕ 1) был меньше JND выше или ниже соответствующего уровня световой адаптации (значения яркости). Мгновенная производная (в единицах нит/пространственного цикла) пути интегрирования на конкретном уровне световой адаптации (значении яркости) пропорциональна JND на конкретном уровне адаптации. При использовании в данном документе термин "VDR" или "визуальный динамический диапазон" может относиться к динамическому диапазону шире стандартного динамического диапазона и может включать в себя, но не ограничивается, широкий динамический диапазон вплоть до мгновенно воспринимаемого динамического диапазона и цветовой гаммы, которые может воспринимать зрение человека в некий момент.

[0062] На основе методик, которые описаны в этом документе, можно разработать эталонную GSDF, которая не зависит от каких-либо конкретных дисплеев или устройств обработки изображений. В некоторых вариантах осуществления один или несколько параметров модели помимо уровня световой адаптации (яркости), пространственной частоты и углового размера можно установить в постоянные (или фиксированные) значения.

5. ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИ

[0063] В некоторых вариантах осуществления модель CSF создается с консервативными значениями параметров модели, которые охватывают широкий диапазон устройств отображения. Использование консервативных значений параметров модели обеспечивает меньшие JND, нежели существующие стандартные GSDF. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления эталонная GSDF по методикам, описанным в этом документе, допускает поддержку значений яркости с высокой точностью, которая превышает требования этих устройств отображения.

[0064] В некоторых вариантах осуществления параметры модели, которые описаны в этом документе, включают в себя параметр поля зрения (FOV). Параметр FOV можно установить в значение 45 градусов, 40 градусов, 35 градусов, 30 градусов, 25 градусов или другое большее либо меньшее значение, которое поддерживает широкий диапазон устройств отображения и сценариев просмотра, включая сценарии, используемые в студиях, кинотеатрах или высококачественных развлекательных системах.

[0065] Параметры модели, которые описаны в этом документе, могут включать в себя параметр углового размера, который может относиться, например, к полю зрения. Параметр углового размера можно установить в значение 45 градусов × 45 градусов, 40 градусов × 40 градусов, 35 градусов × 35 градусов, 30 градусов × 30 градусов, 25 градусов × 25 градусов или другое большее либо меньшее значение, которое поддерживает широкий диапазон устройств отображения и сценариев просмотра. В некоторых вариантах осуществления параметр углового размера, используемый в том числе для выведения эталонной GSDF, устанавливается в n градусов × m градусов, где любое из n и m может быть числовым значением между 30 и 40, и n и m могут быть равны или не равны.

[0066] В некоторых вариантах осуществления больший угловой размер (например, 40 градусов × 40 градусов) используется для создания эталонной GSDF с большим количеством уровней серой шкалы и, соответственно, большей контрастной чувствительностью. GSDF может использоваться для поддержки широкого диапазона сценариев просмотра и/или отображения (например, видеодисплеи с большим экраном), которые могут требовать широкого угла обзора от ~30 до 40 градусов. GSDF, имеющая повышенную чувствительность вследствие выбора большого углового размера, также может использоваться для поддержки сильно меняющихся сценариев просмотра и/или отображения (например, кинематография). Можно выбирать еще большие угловые размеры; однако повышение углового размера значительно больше некоторого углового размера (например, 40 градусов) может дать довольно ограниченные предельные выгоды.

[0067] В некоторых вариантах осуществления модель эталонной GSDF охватывает большой диапазон яркости. Например, уровни серого, или квантованные значения яркости, которые представляются моделью эталонной GSDF, колеблются от 0 или приблизительно 0 (например, 10^-7 кд/м²) до 12000 кд/м². Нижняя граница представленных значений яркости в модели эталонной GSDF может быть равна 10^-7 кд/м² или меньшему либо большему значению (например, 0, 10^-5, 10^-8, 10^-9 кд/м² и т.п.). GSDF может использоваться для поддержки широкого диапазона сценариев просмотра и/или отображения с разными уровнями общей освещенности. GSDF может использоваться для поддержки широкого диапазона устройств отображения с разными уровнями темного черного (в кинотеатрах, в помещении или на открытом воздухе).

[0068] Верхняя граница представленных значений яркости в модели эталонной GSDF может быть равна 12000 кд/м² или меньшему либо большему значению (например, 6000-8000, 8000-10000, 10000-12000, 12000-15000 кд/м² и т.п.). GSDF может использоваться для поддержки широкого диапазона сценариев просмотра и/или отображения с расширенными динамическими диапазонами. GSDF может использоваться для поддержки широкого диапазона устройств отображения с разными максимальными уровнями яркости (телевизоры с HDR, дисплеи с SDR, переносные компьютеры, планшеты, карманные устройства и т.п.).

6. ПЕРЕМЕННЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ

[0069] Фиг.2 иллюстрирует примерный путь интегрирования (обозначенный как VDR), который может использоваться в качестве пути интегрирования для получения уровней серого в эталонной GSDF, как описано в этом документе, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. В вариантах осуществления кривая VDR используется для точной передачи максимальной контрастной чувствительности зрения человека в расширенном динамическом диапазоне значений яркости.

[0070] Как проиллюстрировано на Фиг.2, максимальные контрастные чувствительности не возникают в значении фиксированной пространственной частоты, а возникают на меньших пространственных частотах, когда снижаются уровни световой адаптации (значения яркости). Это означает, что методики (например, DICOM) с фиксированной пространственной частотой могут значительно недооценивать контрастные чувствительности зрения человека для уровней световой адаптации к темному (низких значений яркости). Меньшие контрастные чувствительности приводят к более высоким порогам контраста, получая в результате большие размеры шага квантования в квантованных значениях яркости.

[0071] В отличие от стандарта Формирования, передачи и хранения медицинских изображений (DICOM) кривая VDR по методикам, которые описаны в этом документе, не фиксирует пространственную частоту как параметр модели в фиксированном значении, например 4 цикла на градус. Наоборот, кривая VDR меняется вместе с пространственной частотой и точно передает максимальные контрастные чувствительности зрения человека на множестве уровней световой адаптации. Кривая VDR должным образом принимает во внимание эффект повышения резкости вследствие адаптируемости зрения человека к широкому диапазону уровней световой адаптации и помогает сформировать высокоточную эталонную GSDF. Здесь термин "высокоточный" означает, что ошибки восприятия из-за квантования значений яркости устраняются или значительно уменьшаются на основе эталонной GSDF, которая лучше всего и наиболее эффективно передает нелинейность зрения человека в рамках ограничения кодового пространства фиксированного размера (например, одно из 10 разрядов, 12 разрядов и т.п.).

[0072] Некий процесс вычисления может использоваться для вычисления уровней серого в эталонной GSDF (например, ТАБЛИЦА 1). В примерном варианте осуществления этот процесс вычисления является итеративным или рекурсивным, повторно определяет пороги контраста (или порог модуляции, например, m_t в выражении 4) из кривой VDR и применяет эти пороги контраста для получения последовательных уровней серого в эталонной GSDF. Этот процесс вычисления можно реализовать с помощью следующих выражений (7):

поэтому

и

выражения (7)

где j-1, j и j+1 представляют индексы для трех соседних значений цифрового кода; L_j-1, L_j и L_j+1 соответствуют уровням серого, в которые соответственно отображаются значения j-1, j и j+1 цифрового кода. L_max и L_min соответственно представляют максимальное значение яркости и минимальное значение яркости через JND или долю JND. Использование JND или его доли сохраняет высокую точность эталонной GSDF.

[0073] Порог m_t контраста, ассоциированный с JND, может быть задан как относительная величина, например разность между L_max и L_min, как поделенный на конкретное значение яркости либо L_max, либо L_min, или между L_max и L_min (например, среднее L_max и L_min). В некоторых вариантах осуществления m_t в качестве альтернативы может быть задан как разность между L_max и L_min, как поделенный на множитель (например, 2) конкретного значения яркости либо L_max, либо L_min, или между L_max и L_min. При квантовании значений яркости в GSDF на множество уровней серого L_max и L_min могут относиться к соседним уровням серого в множестве уровней серого. В результате L_j может быть связан с L_j-1 и L_j+1 через m_t соответственно, как показано в выражении (7).

[0074] В альтернативных вариантах осуществления вместо использования линейных выражений, как проиллюстрировано в выражении (7), может использоваться нелинейное выражение для связывания JND или порогов контраста с уровнями серого. Например, вместо простого отношения для порога контраста, которое проиллюстрировано, может использоваться альтернативное выражение на основе стандартного отклонения, поделенного на среднее.

[0075] В некоторых вариантах осуществления эталонная GSDF охватывает диапазон от 0 до 12000 кд/м² при значениях цифрового кода, представленных как 12-разрядное целое значение. Для дальнейшего повышения точности эталонной GSDF m_t можно умножить на дробное значение f. Кроме того, центральное цифровое значение L2048 (отметим, что значения цифрового кода по меньшей мере ограничиваются 0 и 4096, как и в 12-разрядном кодовом пространстве, которое совместимо с SDI) может отображаться в 100 кд/м². Выражение (7) может привести к следующим выражениям (8):

и

выражение (8)

где дробное значение f устанавливается в 0,918177. В примерном варианте осуществления минимальное допустимое значение для цифровых кодов устанавливается в кодовое слово (или целое значение) 16, которое устанавливается в 0 (кд/м²). Второе наименьшее значение 17 цифрового кода заканчивается на 5,27x10^-7 кд/м², тогда как значение 4076 цифрового кода заканчивается на 12000 кд/м².

[0076] Фиг.3 иллюстрирует примерную GSDF, которая устанавливает соответствие между множеством уровней серого (в логарифмических значениях яркости) и множеством значений цифрового кода в 12-разрядном кодовом пространстве, в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0077] Фиг.4 иллюстрирует кривую, изображающую дроби Вебера (приращение L/L, или ΔL/L) на основе уровней серого у примерной GSDF из Фиг.3. Нелинейность восприятия у зрения человека, как проиллюстрировано Фиг.4, представляется в зависимости от значений яркости на логарифмической оси яркости. Сопоставимые визуальные разницы (например, JND) зрения человека соответствуют большим значениям приращения L/L при меньших значениях яркости. Кривая дробей Вебера приближается к постоянному значению для высоких значений яркости (например, дробь Вебера в 0,002, где выполняется закон Вебера при больших значениях яркости).

7. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ

[0078] Для получения отображения между значениями цифрового кода и уровнями серого в GSDF (эталонной GSDF или характерной для устройства GSDF), как описано в этом документе, может использоваться одна или несколько аналитических функций. Одна или несколько аналитических функций могут быть частными, основанным на стандартах или расширениями основанных на стандартах функций. В некоторых вариантах осуществления генератор GSDF (например, 504 из Фиг.5) может формировать GSDF в виде одной или нескольких таблиц прямого поиска (LUT) и/или одной или нескольких обратных LUT на основе одной или нескольких аналитических функций (или формул). По меньшей мере некоторые из этих LUT могут предоставляться ряду кодеков данных изображения (например, 506 из Фиг.5) или широкому спектру устройств отображения для использования при преобразовании между эталонными уровнями серого и уровнями эталонного цифрового кода с целью кодирования эталонных данных изображения. Более того, при желании или в качестве альтернативы по меньшей мере некоторые из аналитических функций (с их коэффициентами в целочисленном представлении или представлении с плавающей запятой) могут предоставляться непосредственно кодекам данных изображения или широкому спектру устройств отображения для использования при получении отображений между значениями цифрового кода и уровнями серого в GSDF, как описано в этом документе, и/или преобразовании между уровнями серого и уровнями цифрового кода с целью кодирования данных изображения.

[0079] В некоторых вариантах осуществления аналитические функции, которые описаны в этом документе, содержат прямую функцию, которая может использоваться для предсказания значения цифрового кода на основе соответствующего уровня серого следующим образом:

выражение (9)

где D представляет (например, 12-разрядное) значение цифрового кода, L представляет значение яркости или уровень серого в нитах, n может представлять наклон в средней части кривой logD/logL, которая задана выражением (9), m может представлять резкость перегиба кривой logD/logL, и c1, c2 и c3 могут задавать конечные и среднюю точки кривой logD/logL.

[0080] В некоторых вариантах осуществления аналитические функции содержат обратную функцию, которая соответствует прямой функции в выражении (9) и может использоваться для предсказания значения яркости на основе соответствующего значения цифрового кода следующим образом:

выражение (10)

[0081] Значения цифрового кода, предсказанные на основе множества значений яркости с использованием выражения (9), можно сравнить с наблюдаемыми значениями цифрового кода. Наблюдаемые значения цифрового кода могут быть, но не ограничиваются только каким-либо из них, числовым вычислением на основе модели CSF, как обсуждалось ранее. В варианте осуществления отклонение между предсказанными значениями цифрового кода и наблюдаемыми значениями цифрового кода можно вычислить и минимизировать, чтобы вывести оптимальные значения параметров n, m, c₁, c₂ и c₃ в выражении (9).

[0082] Также значения яркости, предсказанные на основе множества значений цифрового кода с использованием выражения (10), можно сравнить с наблюдаемыми значениями яркости. Наблюдаемые значения яркости могут, но не ограничиваются этим, формироваться с использованием числовых вычислений на основе модели CSF, как обсуждалось ранее, или с использованием данных экспериментов со зрением человека. В варианте осуществления отклонение между предсказанными значениями яркости и наблюдаемыми значениями яркости можно вывести в зависимости от параметров n, m, c₁, c₂ и c₃ и минимизировать, чтобы вывести оптимальные значения параметров n, m, c₁, c₂ и c₃ в выражении (10).

[0083] Набор оптимальных значений параметров n, m, c₁, c₂ и c₃, который определен с помощью выражения (9), может быть таким же или не таким же, как набор оптимальных значений параметров n, m, c₁, c₂ и c₃, который определен с помощью выражения (10). В случае отличий между двумя наборами один или оба из тех двух наборов могут использоваться для формирования отображения между значениями цифрового кода и значениями яркости. В некоторых вариантах осуществления два набора оптимальных значений параметров n, m, c₁, c₂ и c₃, если они разные, можно гармонизировать, например на основе минимизации двусторонних ошибок, которые вносятся в результате выполнения прямой и обратной операций кодирования с обоими выражениями (9) и (10). В некоторых вариантах осуществления можно выполнить несколько обходов для изучения результирующих ошибок в значениях цифрового кода и/или в значениях яркости или уровнях серого. В некоторых вариантах осуществления выбор параметров в выражениях (9) и (10) может, по меньшей мере частично, основываться на критерии, что никакой значительной ошибки не возникает в одном, двух или более обходах. Примеры незначительных двусторонних ошибок могут включать в себя, но не ограничиваются только каким-либо из них, ошибки меньше 0,0001%, 0,001%, 0,01%, 0,1%, 1%, 2% или других конфигурируемых значений.

[0084] Варианты осуществления включают в себя использование кодового пространства с одной из одной или нескольких разных разрядных длин, чтобы представить цифровые значения управления. Оптимизированные значения параметров в выражениях (9) и (10) можно получить для каждого из множества кодовых пространств, причем каждое с разной разрядной длиной из одной или нескольких разных разрядных длин. На основе оптимизированных значений выражений (9) и (10) можно определить распределения кодовых ошибок (например, ошибки прямого преобразования, ошибки обратного преобразования или двусторонние ошибки в значениях цифрового кода на основе выражений (9) и (10)). В некоторых вариантах осуществления численная разница в единицу (1) в двух значениях цифрового кода соответствует порогу контраста (или соответствует JND) на уровне освещенности между двумя значениями яркости, представленными двумя значениями цифрового кода. Фиг.10A иллюстрирует максимумы для кодовых ошибок в единицах JND на множестве кодовых пространств, каждое с разной точностью из одной или нескольких разных точностей (с разными разрядными длинами), в соответствии с некоторыми примерными вариантами осуществления. Например, на основе функциональных моделей, которые описаны в этом документе, максимальная кодовая ошибка для кодового пространства бесконечной или неограниченной разрядной длины равна 11,252. По сравнению с этим, на основе функциональной модели, которая описана в этом документе, максимальная кодовая ошибка для кодового пространства с 12-разрядной длиной (или 4096) равна 11,298. Это указывает, что кодовое пространство с 12-разрядной длиной для значений цифрового кода является прекрасным выбором при функциональной модели, которая представлена выражениями (9) и (10).

[0085] Фиг.10B иллюстрирует распределение кодовых ошибок для кодового пространства с 12-разрядной длиной (или 4096) при прямом преобразовании (из значений яркости в значения цифрового кода), которое задано выражением (9), в соответствии с примерным вариантом осуществления. Фиг.10C иллюстрирует распределение кодовых ошибок для кодового пространства с 12-разрядной длиной (или 4096) при обратном преобразовании (из значений цифрового кода в значения яркости), которое задано выражением (10), в соответствии с примерным вариантом осуществления. Фиг.10B и Фиг.10C указывают максимальные кодовые ошибки менее 12,5.

[0086] Фиг.11 иллюстрирует значения параметров, которые могут использоваться в выражениях (9) и (10), в соответствии с примерным вариантом осуществления. В некоторых вариантах осуществления, которые проиллюстрированы, целочисленные формулы могут использоваться для представления/приближенного выражения этих нецелых значений в характерной реализации функциональной модели, которая описана в этом документе. В некоторых других вариантах осуществления значения с фиксированной запятой, с плавающей запятой с точностью из одной или нескольких точностей (например, 14-, 16- или 32 разряда) могут использоваться для представления этих нецелых значений в характерной реализации функциональной модели, которая описана в этом документе.

[0087] Варианты осуществления включают в себя использование функциональной модели с формулами, отличными от формул (которые могут быть кривыми тонального отображения), заданными в выражениях (9) и (10). Например, коническая модель с формулой Нака-Руштона (Naka-Rushton), указанная ниже, может использоваться функциональной моделью, которая описана в этом документе:

выражение (11)

где L представляет значения яркости, n, m и σ представляют параметры модели применительно к конической модели, и L_d представляет предсказанные значения, которые могут кодироваться значениями цифрового кода. Аналогичные способы получения параметров модели посредством минимизации отклонений могут использоваться для выведения оптимальных значений параметров модели для выражения (11). Фиг.10D иллюстрирует распределение кодовых ошибок для кодового пространства с 12-разрядной длиной (или 4096) при прямом преобразовании (из значений яркости в значения цифрового кода), которое задано выражением (11), в соответствии с примерным вариантом осуществления. В варианте осуществления максимальная кодовая ошибка, как проиллюстрировано на Фиг.10D, равна 25 JND.

[0088] В другом примере функциональная модель может формироваться с помощью формулы возведенной в степень мю следующим образом:

выражение (12)

где x представляет значения яркости, а y представляет предсказанные значения цифрового кода. Оптимальное значение параметра модели μ можно получить посредством минимизации отклонений. Фиг.10E иллюстрирует распределение кодовых ошибок для кодового пространства с 12-разрядной длиной (или 4096) при прямом преобразовании (из значений яркости в значения цифрового кода), которое задано выражением (12), в соответствии с примерным вариантом осуществления. В варианте осуществления максимальная кодовая ошибка, как проиллюстрировано на Фиг.10D, равна 17 JND.

[0089] Как проиллюстрировано в этом документе, в некоторых вариантах осуществления функциональная модель может использоваться для предсказания значений кода из значений яркости или предсказания значений яркости из значений кода. Формулы, используемые функциональной моделью, могут быть обратимыми. Такую же или аналогичную логику обработки можно реализовать для выполнения прямого и обратного преобразования между этими значениями. В некоторых вариантах осуществления параметры модели, включающие, но не ограниченные только каким-либо из показателей степени, можно представить значениями с фиксированной запятой или целочисленными формулами. Таким образом, по меньшей мере часть логики обработки можно эффективно реализовать только в аппаратных средствах, только в программном обеспечении или в сочетании аппаратных средств и программного обеспечения. Аналогичным образом по меньшей мере часть LUT, сформированных с помощью функциональной модели или формул модели (например, выражений с (9) по (12)), можно эффективно реализовать только в аппаратных средствах, только в программном обеспечении или в сочетании аппаратных средств и программного обеспечения (включая ASIC или FPGA). В некоторых вариантах осуществления одну, две или более функциональных моделей можно реализовать в одном вычислительном устройстве, в конфигурации из нескольких вычислительных устройств, в сервере и т.п. В некоторых вариантах осуществления ошибки в предсказанных значениях кода могут находиться в 14 значениях кода из целевых или наблюдаемых значений в полном диапазоне видимого динамического диапазона значений яркости. В некоторых вариантах осуществления это справедливо для прямых и обратных преобразований. В прямом и обратном преобразованиях могут использоваться одинаковые или разные наборы параметров модели. Двустороннюю точность можно максимизировать с помощью оптимальных значений параметров модели. Можно использовать разные кодовые пространства. В конкретном варианте осуществления кодовое пространство 12-разрядной длины (4096) может использоваться для вмещения значений цифрового кода с минимальными кодовыми ошибками в полном диапазоне видимого динамического диапазона.

[0090] При использовании в данном документе эталонная GSDF может относиться к GSDF, содержащей значения эталонного цифрового кода и эталонные уровни серого, которые связаны по функциональной модели (параметры модели у которой можно определить с помощью целевых или наблюдаемых значений по модели CSF), которая определена с помощью числовых вычислений (например, без определения какого-либо функционального представления отображения между значениями цифрового кода и значениями яркости) на основе модели CSF или которая определена с помощью данных из исследований зрения человека. В некоторых вариантах осуществления GSDF устройства также может содержать отображение между значениями цифрового кода и уровнями серого, которые можно аналитически представить с помощью функциональной модели, которая описана в этом документе.

[0091] С целью иллюстрации описано, что значения цифрового кода находятся в 12-разрядном кодовом пространстве. Однако настоящее изобретение таким образом не ограничивается. В эталонной GSDF могут использоваться значения цифрового кода с другими кодовыми пространствами (например, разрядные глубины помимо 12 разрядов). Например, для представления цифровых кодов могут использоваться 10-разрядные целые значения. Вместо отображения значения 4076 цифрового кода в значение яркости 12000 кд/м² в 12-разрядном представлении цифровых кодов значение 1019 цифрового кода может отображаться в значение яркости 12000 кд/м² в 10-разрядном представлении цифровых кодов. Таким образом, эти и другие изменения в кодовых пространствах (разрядных глубинах) могут использоваться для значений цифрового кода в эталонной GSDF.

[0092] Эталонная GSDF может использоваться для обмена данными изображения между разными GSDF, которые могут быть спроектированы отдельно для каждого типа устройства получения изображений или устройства визуализации изображений. Например, GSDF, реализованная с конкретным типом устройства получения изображений или устройства визуализации изображений, может неявно или явно зависеть от параметров модели, которые не соответствуют параметрам модели стандартной GSDF или характерной для устройства GSDF с другим типом устройства получения изображений или устройства визуализации изображений.

[0093] Эталонная GSDF может соответствовать формам кривых, которые изображены на Фиг.3 и Фиг.4. Вообще говоря, формы GSDF зависят от параметров, используемых для выведения или проектирования GSDF. Поэтому эталонная GSDF зависит от эталонной модели CSF и параметров эталонной модели, используемых для формирования эталонной GSDF из эталонной модели CSF. Форма кривой у характерной для устройства GSDF зависит от конкретного устройства, включая параметры отображения и условия просмотра, если конкретное устройство является дисплеем.

[0094] В примере дисплей, чей поддерживаемый диапазон значений яркости ограничивается менее 500 кд/м², может не сталкиваться с увеличением наклона в области высоких значений яркости (что происходит, когда зрение человека сдвигается в логарифмическое поведение для всех частот), как показано на Фиг.3. Управление дисплеем с помощью формы кривой из Фиг.3 может привести к неоптимальному (например, субоптимальному) распределению уровней серого, при котором слишком много уровней серого распределено в ярких областях, но не достаточно распределено в темных областях.

[0095] В другом примере малоконтрастный дисплей спроектирован для использования на открытом воздухе в различных условиях дневного освещения. Диапазон яркости дисплея в значительной степени или почти полностью может находиться в области логарифмического поведения из Фиг.3. Управление этим малоконтрастным дисплеем с помощью формы кривой из Фиг.3 также может привести к неоптимальному (субоптимальному) распределению уровней серого, при котором слишком много уровней серого распределено в темных областях, но не достаточно распределено в ярких областях.

[0096] По методикам, которые описаны в этом документе, каждый дисплей может использовать свою характерную GSDF (зависящую не только от параметров отображения, но также от условий просмотра, которые, например, влияют на фактический уровень черного) для оптимальной поддержки воспринимаемой информации в данных изображения, кодированных с помощью эталонной GSDF. Эталонная GSDF используется одним или несколькими предшествующими (например, кодирующими) устройствами для общего кодирования данных изображения, чтобы сохранить как можно больше воспринимаемых деталей. Данные изображения, кодированные в эталонной GSDF, затем доставляются одному или нескольким последующим (например, декодирующим) устройствам. В примерном варианте осуществления кодирование данных изображения на основе эталонной GSDF не зависит от конкретных устройств, которые должны потом декодировать и/или визуализировать данные изображения.

[0097] Каждое устройство (например, дисплей) имеет свою характерную GSDF, где поддерживаются/оптимизируются характерные для устройства уровни серого. Конкретные уровни серого могут быть известны изготовителю дисплея либо могут быть специально спроектированы изготовителем для поддержки характерной для устройства GSDF (которая может основываться или не основываться на стандартах). Линейный формирователь в устройстве можно реализовать с квантованными значениями яркости, характерными для устройства. Оптимизацию для устройства можно лучше всего выполнить на основе квантованных значений яркости, характерных для устройства. Более того, уровень темного черного (например, наименьший характерный для устройства уровень серого), который может использоваться в качестве нижней границы диапазона характерных для устройства уровней серого, можно установить частично на основе существующего уровня общей освещенности и/или оптической отражательной способности устройства (которая может быть известна изготовителю). Как только уровень темного черного устанавливается таким образом, характерные для устройства уровни серого можно получить или установить путем неявного или явного накопления (например, складывания/интегрирования) шагов квантования в линейном формирователе устройства. Выведение и/или регулировка уровней серого может выполняться или не выполняться во время работы, когда устройство одновременно визуализирует изображения.

[0098] Таким образом, по методикам, которые описаны в этом документе, варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя, но не ограничиваются только ими, кодирование данных изображения с помощью эталонной GSDF и декодирование и визуализацию данных изображения с помощью характерной для дисплея GSDF.

[0099] Методики, которые описаны в этом документе, могут использоваться для обмена данными изображения между рядом устройств с разными GSDF. Фиг.5 иллюстрирует примерную структуру (500) обмена данными изображения с устройствами с разными GSDF в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения. Как проиллюстрировано на Фиг.5, адаптивная модель CSF (502) может использоваться для формирования эталонной GSDF (504). Термин "адаптивный" может относиться к адаптируемости модели CSF к нелинейности и свойствам зрения человека. Адаптивную модель CSF по меньшей мере частично можно построить на основе множества параметров CSF (или параметров модели). Множество параметров модели включает в себя, например, уровень световой адаптации, область отображения по ширине в градусах, уровень шума, аккомодацию (физическое расстояние наблюдения), вектор модуляции яркости или цвета (который может быть, например, связан с тестовыми изображениями или шаблонами изображений, используемыми в адаптивной модели CSF (502)).

[00100] Предшествующее (например, кодирующее) устройство может принимать данные изображения, которые будут кодироваться с помощью эталонной GSDF (504) перед тем, как данные изображения или их производная передаются или распространяются последующим (например, декодирующим) устройствам. Данные изображения, которые будут кодироваться, исходно могут иметь любой из множества форматов (основанных на стандартах, частных, их расширении и т.п.) и/или могут быть получены из любого из множества источников изображений (камера, сервер изображений, материальные носители и т.п.). Примеры данных изображения, которые будут кодироваться, включают в себя, но не ограничиваются только ими, необработанное или иное изображение (изображения) 530 с большой разрядной глубиной. Необработанное или другое изображение (изображения) с большой разрядной глубиной может поступать от камеры, студийной системы, системы художника, другой предшествующей системы обработки изображений, сервера изображений, базы данных содержимого и т.п. Данные изображения могут включать в себя, но не ограничивается только ими, данные цифровых фотографий, кадры видеоизображения, трехмерные изображения, нетрехмерные изображения, компьютерную графику и т.п. Данные изображения могут содержать отнесенные к сцене изображения, отнесенные к устройству изображения или изображения с различными динамическими диапазонами. Примеры данных изображения, которые будут кодироваться, могут включать в себя высококачественную версию исходных изображений, которые должны редактироваться, подвергаться понижающей дискретизации и/или сжиматься вместе с метаданными в кодированный поток двоичных сигналов для распространения системам приема изображений (последующая система обработки изображений, например дисплеи различных изготовителей). Необработанное или другое изображение (изображения) с большой разрядной глубиной может иметь высокую частоту дискретизации, используемую профессионалом, художественной студией, вещательной компанией, производством высококачественных носителей и т.п. Данные изображения, которые будут кодироваться, также могут быть полностью или частично сформированы компьютером или даже могут быть получены полностью или частично из существующих источников изображений, например старых фильмов и документальных фильмов.

[00101] При использовании в данном документе фраза "данные изображения, которые будут кодироваться" может относиться к данным изображения одного или нескольких изображений; данные изображения, которые будут кодироваться, могут содержать данные изображения с плавающей запятой или с фиксированной запятой и могут находиться в любом цветовом пространстве. В примерном варианте осуществления одно или несколько изображений могут находиться в цветовом пространстве RGB. В другом примерном варианте осуществления одно или несколько изображений могут находиться в цветовом пространстве YUV. В примере каждый пиксель на изображении, которое описано в этом документе, содержит значения пикселя с плавающей запятой для всех каналов (например, каналов красного, зеленого и синего цвета в цветовом пространстве RGB), заданных в цветовом пространстве. В другом примере каждый пиксель на изображении, которое описано в этом документе, содержит значения пикселя с фиксированной запятой для всех каналов (например, значения пикселя с фиксированной запятой с 16 разрядами или большим/меньшим количеством разрядов для каналов красного, зеленого и синего цвета в цветовом пространстве RGB), заданных в цветовом пространстве. Каждый пиксель при желании и/или в качестве альтернативы может содержать значения пикселя с пониженной дискретизацией для одного или нескольких каналов в цветовом пространстве.

[0100] В некоторых вариантах осуществления в ответ на прием данных изображения, которые будут кодироваться, предшествующее устройство в структуре (500) отображает значения яркости, которые заданы или определены из данных изображения, в значения эталонного цифрового кода в эталонной GSDF и на основе данных изображения, которые будут кодироваться, формирует эталонные кодированные данные изображения, кодированные значениями эталонного цифрового кода. Операция отображения из значений яркости на основе данных изображения, которые будут кодироваться, в значения эталонного цифрового кода может включать в себя выбор значений эталонного цифрового кода, чьи соответствующие эталонные уровни серого (например, которые показаны в ТАБЛИЦЕ 1) совпадают со значениями яркости, которые заданы или определены из данных изображения, которые будут кодироваться, или приближаются к ним так близко, как любые другие эталонные значения яркости в эталонной GSDF, и замену значений яркости значениями эталонного цифрового кода в эталонных кодированных данных изображения.

[0101] Более того, при желании или в качестве альтернативы этапы предварительной обработки и постобработки (которые могут включать в себя, но не ограничиваются только ими, преобразование цветового пространства, понижающую дискретизацию, повышающую дискретизацию, тональное отображение, цветокоррекцию, восстановление, сжатие и т.п.) могут выполняться как часть формирования эталонных кодированных данных изображения.

[0102] В примерном варианте осуществления структура (500) может содержать программные и/или аппаратные компоненты (например, блок кодирования или форматирования (506)), сконфигурированные для кодирования и/или форматирования эталонных кодированных данных изображения в один или несколько кодированных потоков двоичных сигналов или файлов изображений. Кодированные потоки двоичных сигналов или файлы изображений могут иметь основанный на стандартах формат, частный формат или формат расширения, по меньшей мере частично основанный на формате, основанном на стандартах. Дополнительно и/или при желании кодированные потоки двоичных сигналов или файлы изображений могут содержать метаданные, содержащие один или несколько связанных параметров (например, параметры модели; минимальное значение яркости, максимальное значение яркости, минимальное значение цифрового кода, максимальное значение цифрового кода и т.п., как проиллюстрировано в ТАБЛИЦЕ 1, Фиг.3 и Фиг.4; идентифицирующее поле, которое идентифицирует CSF среди множества CSF; эталонное расстояние наблюдения), связанные с эталонной GSDF, предварительной обработкой или постобработкой, используемых для формирования эталонных кодированных данных изображения.

[0103] В некоторых вариантах осуществления структура (500) может содержать одно или несколько дискретных предшествующих устройств. Например, по меньшей мере одно из одного или нескольких предшествующих устройств в структуре (500) может конфигурироваться для кодирования данных изображения на основе эталонной GSDF. Предшествующие устройства могут содержать программные и/или аппаратные компоненты, сконфигурированные для выполнения функциональных возможностей, связанных с 502, 504 и 506 из Фиг.5. Кодированные потоки двоичных сигналов или файлы изображений могут выводиться предшествующими устройствами (502, 504 и 506 из Фиг.5) через сетевые соединения, цифровые интерфейсы, материальные носители информации и т.п. и доставляться в потоке данных изображения (508) другим устройствам обработки изображений для обработки или визуализации.

[0104] В некоторых примерных вариантах осуществления структура (500) дополнительно содержит одно или несколько последующих устройств в виде одного или нескольких дискретных устройств. Последующие устройства могут конфигурироваться для приема/осуществления доступа к кодированным потокам двоичных сигналов или файлов изображений, выведенных одним или несколькими предшествующими устройствами, в потоке данных изображения (508). Например, последующие устройства могут содержать программные и/или аппаратные компоненты (например, блок декодирования или переформатирования (510)), сконфигурированные для декодирования и/или переформатирования кодированных потоков двоичных сигналов и файлов изображений и восстановления/извлечения туда эталонных кодированных данных изображения. Как проиллюстрировано на Фиг.5, последующие устройства могут быть выполнены в виде разнообразного набора устройств отображения.

[0105] В некоторых вариантах осуществления устройство отображения (не показано) может быть спроектировано и/или реализовано для поддержки эталонной GSDF. Можно обеспечить высокоточную визуализацию изображений с HDR, если устройство отображения поддерживает все без исключения уровни серого в эталонной GSDF. Устройство отображения может визуализировать изображения с деталями на более мелком уровне или на том же уровне, что может обнаружить зрение человека.

[0106] В некоторых вариантах осуществления присущие устройству отображения значения цифрового кода (которые можно реализовать в виде оцифрованных значений напряжения, например цифровых уровней управления или DDL в системе отображения) в характерной для устройства GSDF могут соответствовать характерным для устройства уровням серого (или значениям яркости), отличным от таковых в эталонной GSDF. Характерные для устройства уровни серого могут быть спроектированы для поддержки sRGB, Rec. 709 или других спецификаций, включая те, которые используют представления, связанные с дополнительными плотностями. Дополнительно, при желании или в качестве альтернативы характерные для устройства уровни серого могут основываться на неотъемлемых характеристиках DAC управления дисплеем.

[0107] В некоторых вариантах осуществления устройство A отображения (512-A) может быть спроектировано и/или реализовано для поддержки характерной для устройства GSDF A (514-A) у дисплея с видимым динамическим диапазоном (VDR). GSDF A (514-A) может основываться на разрядной глубине в 12 разрядов (12-разрядное кодовое пространство) для значений характерного для устройства цифрового кода, коэффициенте контрастности (CR) 10000:1 и гамме >P3. GSDF A (514-A) может поддерживать уровни серого в первом поддиапазоне (например, от 0 до 5000 кд/м²) на всем диапазоне эталонной GSDF (504). В качестве альтернативы и/или при желании GSDF A (514-A) может поддерживать весь диапазон (например, от 0 до 12000 кд/м²) в эталонной GSDF (504), но может содержать не все эталонные уровни серого в эталонной GSDF (504).

[0108] В некоторых вариантах осуществления устройство B отображения (512-B) может быть спроектировано и/или реализовано для поддержки характерной для устройства GSDF B (514-B) для динамического диапазона, который уже VDR. Например, устройство B отображения (512-B) может быть дисплеем со стандартным динамическим диапазоном (SDR). При использовании в данном документе термины "стандартный динамический диапазон" и "узкий динамический диапазон" и/или их соответствующие аббревиатуры "SDR" и "LDR" могут использоваться синонимично и/или взаимозаменяемо. В некоторых вариантах осуществления GSDF B (514-B) может поддерживать разрядную глубину в 8 разрядов для значений характерного для устройства цифрового кода, коэффициент контрастности (CR) 500-5000:1 и цветовую гамму, которая задана в Rec. 709. В некоторых вариантах осуществления GSDF B (514-B) может обеспечивать уровни серого во втором поддиапазоне (например, от 0 до 2000 кд/м²) эталонной GSDF (504).

[0109] В некоторых вариантах осуществления устройство C отображения (512-C) может быть спроектировано и/или реализовано для поддержки характерной для устройства GSDF C (514-C) для динамического диапазона, который еще уже SDR. Например, устройство C отображения (512-C) может быть дисплеем планшета. В некоторых вариантах осуществления GSDF C (514-C) может поддерживать разрядную глубину в 8 разрядов для значений характерного для устройства цифрового кода, коэффициент контрастности (CR) 100 - 800:1 и цветовую гамму меньше той, которая задана в Rec. 709. В некоторых вариантах осуществления GSDF C (514-C) может поддерживать уровни серого в третьем поддиапазоне (например, от 0 до 1200 кд/м²) эталонной GSDF (504).

[0110] В некоторых вариантах осуществления устройство отображения (например, устройство D отображения (512-D)) может быть спроектировано и/или реализовано для поддержки характерной для устройства GSDF (например, GSDF D (514-D)) для очень ограниченного динамического диапазона гораздо уже SDR. Например, устройство D отображения (512-D) может быть выполнено в виде дисплея на электронной бумаге. В некоторых вариантах осуществления GSDF D (514-D) может поддерживать разрядную глубину в 6 разрядов или менее для значений характерного для устройства цифрового кода; коэффициент контрастности (CR) 10:1 или меньше и цветовую гамму гораздо меньше заданной в Rec. 709. В некоторых вариантах осуществления GSDF D (514-D) может поддерживать уровни серого в четвертом поддиапазоне (например, от 0 до 100 кд/м²) эталонной GSDF (504).

[0111] Точность в визуализации изображений можно корректно понижать с каждым из устройств отображения с A по D (с 512-A по -D). В некоторых вариантах осуществления подмножество уровней серого в каждой из характерной для устройства GSDF с A по D (с 514-A по -D) можно соотнести или отобразить в поддерживаемые эталонные уровни серого в эталонной GSDF (504) таким образом, чтобы равномерно распределить заметные для восприятия ошибки в диапазоне уровней серого, поддерживаемом тем устройством отображения.

[0112] В некоторых вариантах осуществления устройство отображения (например, одно из 512-A по -D) с характерной для устройства GSDF (например, одной из 514-A по -D) принимает/извлекает эталонные кодированные данные изображения, кодированные на основе эталонной GSDF. В ответ на это устройство отображения, или блок преобразования (один из 516-A по -D) в нем, отображает значения эталонного цифрового кода, которые заданы в эталонных кодированных данных изображения, в значения характерного для устройства цифрового кода, которые присущи устройству отображения. Это может выполняться одним из нескольких способов. В примере отображение из значений эталонного цифрового кода в значения характерного для устройства цифрового кода включает в себя выбор характерных для устройства уровней серого (соответствующих значениям характерного для устройства цифрового кода), которые совпадают с эталонными уровнями серого (соответствующими значениям эталонного цифрового кода) или приближаются к ним так близко, как любые другие характерные для устройства уровни серого. В другом примере отображение из значений эталонного цифрового кода в значения характерного для устройства цифрового кода включает в себя (1) определение тонально отображенных значений яркости на основе эталонных уровней серого (соответствующих значениям эталонного цифрового кода), ассоциированных с эталонной GSDF, и (2) выбор характерных для устройства уровней серого (соответствующих значениям характерного для устройства цифрового кода), которые совпадают с тонально отображенными значениями яркости или приближаются к ним так близко, как любые другие характерные для устройства уровни серого.

[0113] Впоследствии устройство отображения, или микросхема формирователя (одна из 518-A по -D) в нем, может использовать значения характерного для дисплея цифрового кода, чтобы визуализировать изображения с характерными для устройства уровнями серого, которые соответствуют характерным для дисплея значениям кода.

[0114] Вообще говоря, эталонная GSDF может основываться на модели CSF, отличной от той, на который основывается характерная для дисплея GSDF. Необходимо преобразование/отображение между эталонной GSDF и характерной для устройства GSDF. Даже если одна и та же модель CSF используется для формирования эталонной GSDF и характерной для устройства GSDF, разные значения параметров модели могут использоваться при выведении GSDF. Для эталонной GSDF значения параметров модели могут устанавливаться консервативно, чтобы сохранить детали для широкого спектра последующих устройств, тогда как для характерной для устройства GSDF значения параметров модели могут отражать характерное исполнение/реализацию и условия просмотра, при которых устройство отображения должно визуализировать изображения. Преобразование/отображение между эталонной GSDF и характерной для устройства GSDF по-прежнему необходимо, так как параметры условий просмотра у конкретного устройства отображения (например, уровень общей освещенности, оптическая отражательная способность устройства отображения и т.п.) отличаются от значений параметров модели, используемых для выведения эталонной GSDF. Здесь параметры условий просмотра могут включать в себя параметры, которые затрагивают качество отображения (например, коэффициент контрастности и т.п.) и поднимают уровень черного (например, наименьший уровень серого и т.п.). Преобразование/отображение между эталонной GSDF и характерной для устройства GSDF по методикам, которые описаны в этом документе, повышает качество визуализации изображений (например, повышает коэффициент контрастности путем увеличения значений яркости в областях высоких значений и т.п.).

9. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭТАЛОННЫХ КОДИРОВАННЫХ ДАННЫХ

[0115] Фиг.6 иллюстрирует примерный блок преобразования (например, 516) в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Блок преобразования (516) может быть, но не ограничивается только этим, одним (например, 516-A) из множества блоков преобразования (например, с 516-A по -D), которые проиллюстрированы на Фиг.5. В некоторых вариантах осуществления блок преобразования (516) может принимать первые определяющие данные для эталонной GSDF (REF GSDF) и вторые определяющие данные для характерной для устройства GSDF (например, GSDF-A (514-A из Фиг.5)). При использовании в данном документе термины "характерный для устройства" и "характерный для дисплея" могут использоваться взаимозаменяемо, если устройство является дисплеем.

[0116] На основе принятых определяющих данных блок преобразования (516) каскадирует эталонную GSDF с характерной для дисплея GSDF, чтобы образовать справочную таблицу преобразование (LUT преобразования). Каскадирование между двумя GSDF может включать в себя сравнение уровней серого в двух GSDF и установление, на основе результатов сравнения уровней серого, отображения между значениями эталонного цифрового кода в эталонной GSDF и значениями характерного для дисплея цифрового кода в характерной для дисплея GSDF.

[0117] Точнее говоря, принимая во внимание значение эталонного цифрового кода в эталонной GSDF, его соответствующий эталонный уровень серого можно определить на основе эталонной GSDF. Определенный таким образом эталонный уровень серого может использоваться для нахождения характерного для устройства уровня серого в характерной для дисплея GSDF. В примерном варианте осуществления найденный характерный для устройства уровень серого может совпадать с эталонным уровнем серого или приближаться к нему так близко, как любые другие характерные для дисплея уровни серого в характерной для дисплея GSDF. В другом примерном варианте осуществления тонально отображенное значение яркости можно получить с помощью глобального или локального оператора тонального отображения, воздействующего на эталонный уровень серого; найденный характерный для устройства уровень серого может совпадать с тонально отображенным значением яркости или приближаться к нему так близко, как любые другие характерные для дисплея уровни серого в характерной для дисплея GSDF.

[0118] С помощью характерного для устройства уровня серого соответствующее значение характерного для дисплея цифрового кода можно идентифицировать из характерной для дисплея GSDF. В LUT преобразования можно добавить или задать запись, состоящую из значения эталонного цифрового кода и значения характерного для дисплея кода.

[0119] Этапы, которые описаны выше, могут повторяться для других значений эталонного цифрового кода в эталонной GSDF.

[0120] В некоторых вариантах осуществления LUT преобразования может создаваться заранее и сохраняться до того, как принимаются и обрабатываются данные изображения, чья обработка должна выполняться частично на основе LUT преобразования. В альтернативных вариантах осуществления анализируются данные изображения, которые нужно обработать с помощью LUT преобразования. Результаты анализа можно использовать для установления или по меньшей мере регулирования отношений соответствия между значениями эталонного цифрового кода и значениями характерного для устройства цифрового кода. Например, если данные изображения указывают конкретное сосредоточение или распределение значений яркости, то LUT преобразования можно настроить таким образом, чтобы сохранить большое количество деталей в сосредоточенной области значений яркости.

[0121] В некоторых вариантах осуществления блок преобразования (516) содержит один или несколько программных и/или аппаратных компонентов (субблок сравнения (602)), сконфигурированных для сравнения шагов квантования (например, разниц значений яркости, или ΔL, между соседними значениями цифрового кода) в эталонной GSDF и характерной для дисплея GSDF (514-A). Например, шаг квантования при значении эталонного цифрового кода в эталонной GSDF может быть разницей эталонных значений яркости (ΔL эталонной GSDF), тогда как шаг квантования при значении характерного для дисплея цифрового кода в характерной для дисплея GSDF может быть разницей характерных для дисплея значений яркости (ΔL характерной для дисплея GSDF). Здесь значение характерного для дисплея цифрового кода соответствует значению эталонного цифрового кода (или образует с ним пару в LUT преобразования). В некоторых вариантах осуществления субблок сравнения (602) сравнивает эти две разницы значений яркости. Эта операция по существу является проверкой, которая может выполняться либо на основе значений ΔL, либо (при желании и/или в качестве альтернативы) на основе относительных наклонов двух кривых GSDF.

[0122] Шаги квантования для значений яркости в характерной для дисплея GSDF обычно могут превышать таковые у эталонной GSDF, когда один или несколько эталонных уровней серого из эталонной GSDF (например, соответствующей области с большой разрядной глубиной и т.п.) объединяются в характерные для дисплея уровни серого из характерной для дисплея GSDF (например, соответствующей области с малой разрядной глубиной и т.п.). В этих случаях для удаления артефактов полосатости используется сглаживание переходов. Как часть общего сглаживания переходов сглаживание переходов также выполняется над локальными окружающими выходными пикселями (в пространстве и/или во времени). В определенном смысле глаз человека можно представить в виде фильтра нижних частот. По меньшей мере в этом смысле усреднение локальных окружающих пикселей, как описано в этом документе, создает таким образом нужные выходные уровни серого, которые уменьшают и/или устраняют визуальные артефакты полосатости, которые в противном случае могли бы присутствовать вследствие больших шагов квантования в характерной для дисплея GSDF.

[0123] В менее распространенных случаях шаги квантования для значений яркости для эталонной GSDF иногда могут превышать таковые у характерной для дисплея GSDF. Используется процесс на основе алгоритма устранения ложных контуров, синтезирующий выходной уровень серого на основе входного уровня серого, например, путем усреднения соседних входных пикселей.

[0124] Соответственно, если ΔL эталонной GSDF больше ΔL характерной для дисплея GSDF, что является ветвью "Y" на Фиг.6, то признак алгоритма устранения ложных контуров устанавливается для некой записи в LUT преобразования, которая содержит значение эталонного цифрового кода и значение характерного для дисплея цифрового кода.

[0125] Если ΔL эталонной GSDF меньше ΔL характерной для дисплея GSDF, что является ветвью "N" на Фиг.6, то признак алгоритма сглаживания переходов устанавливается для некой записи в LUT преобразования, которая содержит значение эталонного цифрового кода и значение характерного для дисплея цифрового кода.

[0126] Если ΔL эталонной GSDF равна ΔL характерной для дисплея GSDF, то ни признак алгоритма устранения ложных контуров, ни признак алгоритма сглаживания переходов не устанавливается для некой записи в LUT преобразования, которая содержит значение эталонного цифрового кода и значение характерного для дисплея цифрового кода.

[0127] Признаки алгоритмов устранения ложных контуров и сглаживания переходов могут храниться вместе с записями в LUT преобразования или могут храниться в некой связанной структуре данных вовне, но функционально соединенной с LUT преобразования.

[0128] В некоторых вариантах осуществления блок преобразования (516) выполнен с возможностью приема эталонных кодированных данных изображения, которые могут быть в виде входного изображения с большой разрядной глубиной или с плавающей запятой, и для отображения значений эталонного цифрового кода, заданных в эталонной GSDF, в значения характерного для дисплея цифрового кода, заданные в характерной для дисплея GSDF. В дополнение к отображению значений цифрового кода между GSDF блок преобразования (516) может конфигурироваться для выполнения устранения ложных контуров или сглаживания переходов на основе ранее обсуждаемых установок признаков алгоритмов (признаков алгоритма устранения ложных контуров или признаков алгоритма сглаживания переходов).

[0129] Как отмечается, эталонная GSDF, скорее всего, содержит большее количество деталей, чем характерная для дисплея GSDF; соответственно, ветвь "Y" из Фиг.6 может не возникать или может возникать менее часто. В некоторых вариантах осуществления ветвь "Y" и связанную обработку можно пропустить для упрощения реализации блока преобразования.

[0130] В некоторых вариантах осуществления, принимая во внимание значение эталонного цифрового кода, которое определено для пикселя в эталонных кодированных данных изображения, блок преобразования (516) ищет в LUT преобразования соответствующее значение характерного для дисплея цифрового кода и заменяет значение эталонного цифрового кода соответствующим значением характерного для дисплея цифрового кода. Дополнительно и/или при желании блок преобразования (516) определяет, следует ли выполнять для того пикселя алгоритм устранения ложных контуров или сглаживания переходов, на основе наличия/установки признака алгоритма для записи в LUT преобразования, которая содержит значение эталонного цифрового кода и значение характерного для дисплея цифрового кода.

[0131] Если определяется, что не следует выполнять ни алгоритм устранения ложных контуров, ни алгоритм сглаживания переходов (например, отсутствует указание или признак для выполнения того и другого алгоритма), то в данное время не выполняется никакое устранение ложных контуров или сглаживание переходов для пикселя.

[0132] Если определяется, что следует выполнить алгоритм устранения ложных контуров, то блок преобразования (516) может выполнить один или несколько алгоритмов устранения ложных контуров (Алгоритм устранения ложных контуров). Выполнение одного или нескольких алгоритмов устранения ложных контуров может включать в себя прием данных изображения входных локальных окрестных пикселей и ввод данных изображения локальных окрестных пикселей в алгоритмы устранения ложных контуров.

[0133] Если определяется, что следует выполнить алгоритм сглаживания переходов, то блок преобразования (516) может выполнить один или несколько алгоритмов сглаживания переходов (Алгоритм сглаживания переходов).

[0134] Пиксель по-прежнему может участвовать в устранении ложных контуров или сглаживании переходов, если блок преобразования (516) определяет, что устранение ложных контуров или сглаживание переходов нужно выполнять относительно окрестных пикселей. В примере характерный для устройства (выходной) уровень серого у пикселя может использоваться для сглаживания переходов у локальных окрестных пикселей. В другом примере эталонный (входной) уровень серого у пикселя может использоваться для устранения ложных контуров у локальных окрестных пикселей.

[0135] В некоторых вариантах осуществления блок преобразования (516) выводит результаты обработки вышеупомянутых этапов в последующие блоки или субблоки обработки. Результаты обработки содержат характерные для дисплея кодированные данные изображения в формате выходного изображения с характерной для дисплея разрядной глубиной, кодированного значениями цифрового кода в характерной для дисплея GSDF (например, GSDF-A).

[0136] Фиг.7 иллюстрирует примерный дисплей с SDR (700), который реализует 8-разрядную обработку изображений. Дисплей с SDR (700), или блок декодирования с VDR (702) в нем, принимает кодированный ввод. Кодированный ввод содержит эталонные кодированные данные изображения в контейнере данных изображения, который может иметь один из множества форматов контейнеров данных изображения. Блок декодирования с VDR (702) декодирует кодированный ввод и определяет/извлекает оттуда эталонные кодированные данные изображения. Эталонные кодированные данные изображения могут содержать данные изображения для отдельных пикселей в цветовом пространстве (например, цветовом пространстве RGB, цветовом пространстве YCbCr и т.п.). Данные изображения для отдельных пикселей могут кодироваться значениями эталонного цифрового кода в эталонной GSDF.

[0137] Дополнительно и/или при желании дисплей с SDR (700) содержит блок управления отображением (704), который хранит параметры отображения для дисплея с SDR (700). Параметры отображения могут, по меньшей мере частично, задавать характерную для дисплея GSDF (например, GSDF-B из Фиг.5), ассоциированную с дисплеем с SDR (700). Параметры отображения, задающие характерную для дисплея GSDF, могут включать в себя максимальный (max) и минимальный (min) уровни серого, поддерживаемые дисплеем с SDR (700). Параметры отображения также могут включать в себя основные цвета, поддерживаемые дисплеем с SDR, размер дисплея (размер), оптическую отражательную способность поверхности визуализации изображений у дисплея с SDR, уровень общей освещенности. Некоторые из параметров отображения могут предварительно конфигурироваться с фиксированными значениями. Некоторые из параметров отображения могут измеряться дисплеем с SDR (700) в реальном масштабе времени или почти в реальном масштабе времени. Некоторые из параметров отображения могут быть конфигурируемыми пользователем дисплея с SDR (700). Некоторые из параметров отображения могут предварительно конфигурироваться со значениями по умолчанию и могут замещаться измерением или пользователем. Блок управления отображением (704) устанавливает/придает форму нелинейности восприятия характерных для дисплея уровней серого на основе эталонной GSDF и дополнительно и/или при желании может выполнять тональное отображение как часть установления/придания формы характерным для дисплея уровням серого. Например, LUT преобразования, которая проиллюстрирована на Фиг.5, и/или другие связанные метаданные (например, признаки обработки по сглаживанию переходов и устранению ложных контуров и т.п.) можно установить с помощью блока управления отображением (704) с целью установления/придания формы нелинейности восприятия характерных для дисплея уровней серого в соответствии с эталонной GSDF. Операции каскадирования, которые обсуждались ранее, можно реализовать с помощью блока управления отображением (704), чтобы создать LUT преобразования и/или другие связанные метаданные (712), относящиеся к одной или обеим из эталонной GSDF и характерной для дисплея GSDF. К LUT преобразования и/или другим связанным метаданным (712) можно обращаться и использовать их с помощью других блоков или субблоков в дисплее с SDR (700). Кроме того, LUT преобразования и/или другие связанные метаданные могут использоваться в качестве метаданных (714) для инвертирования нелинейности восприятия, или для их выведения. При использовании в данном документе инвертирование нелинейности восприятия может включать в себя преобразование значений характерного для дисплея цифрового кода в характерные для дисплея цифровые уровни управления (например, оцифрованные уровни напряжения в устройстве отображения).

[0138] Дополнительно и/или при желании дисплей с SDR (700) включает в себя блок преобразования (516), как проиллюстрировано на Фиг.5 и Фиг.6, и 8-разрядный квантователь восприятия (706). В некоторых вариантах осуществления дисплей с SDR (700), или блок преобразования (516) и 8-разрядный квантователь восприятия (706) в нем, преобразует эталонные кодированные данные изображения в выходное изображение с характерной для дисплея разрядной глубиной, кодированное значениями характерного для дисплея цифрового кода, ассоциированными с характерной для дисплея GSDF (например, GSDF-A или GSDF-B из Фиг.5), и квантует выходное изображение с характерной для дисплея разрядной глубиной на кодированные по восприятию данные изображения в 8-разрядном кодовом пространстве. При использовании в данном документе термин "кодированные по восприятию" может относиться к типу кодирования, который основывается на модели восприятия зрения человека, например, CSF, которая приводит к эталонной GSDF.

[0139] Дополнительно и/или при желании дисплей с SDR (700) содержит блок постобработки видео (708), который может, но не ограничивается только этим, выполнять ноль, одну или более операций обработки изображений над кодированными по восприятию данными изображения в 8-разрядном представлении яркости. Эти операции обработки изображений могут включать в себя, но не ограничиваются только ими, сжатие, восстановление, преобразование цветового пространства, понижающую дискретизацию, повышающую дискретизацию или цветокоррекцию. Результаты этих операций могут выводиться в другие части дисплея с SDR (700).

[0140] В примерном варианте осуществления дисплей с SDR (700) содержит 8-разрядный обратный квантователь восприятия (710), выполненный с возможностью преобразования значений характерного для дисплея цифрового кода в результатах операций обработки изображений в характерные для дисплея цифровые уровни управления (например, оцифрованные уровни напряжения). Характерные для дисплея цифровые уровни управления, сформированные (или преобразованные обратно из значений цифрового кода) обратным квантователем восприятия (710), могут поддерживать, в частности, один из нескольких типов нелинейностей яркости, поддерживаемых в дисплее с SDR (700). В примере обратный квантователь восприятия (710) преобразует значения характерного для дисплея цифрового кода в характерные для дисплея цифровые уровни управления, чтобы поддерживать нелинейности яркости, ассоциированные с Rec. 709. В другом примере обратный квантователь восприятия (710) преобразует значения характерного для дисплея цифрового кода в характерные для дисплея цифровые уровни управления, чтобы поддерживать нелинейности яркости, ассоциированные с областью линейной яркости или областью логарифмической яркости (которую можно относительно просто интегрировать с помощью операций локального затемнения). В другом примере обратный квантователь восприятия (710) преобразует значения характерного для дисплея цифрового кода в характерные для дисплея цифровые уровни управления, чтобы поддерживать характерную для дисплея CSF (или ассоциированную GSDF), с оптимальным размещением характерных для дисплея уровней серого для конкретного дисплея (700), и по возможности отрегулированную для условий просмотра, характерных для дисплея (700).

10. ПРИМЕРНЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАЦИЙ

[0141] Фиг.8A иллюстрирует примерную последовательность операций в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления одно или несколько вычислительных устройств или компонентов, например одно или несколько вычислительных устройств в структуре (500), могут выполнять эту последовательность операций. На этапе 802 вычислительное устройство принимает данные изображения, которые будут кодироваться.

[0142] На этапе 804 вычислительное устройство на основе эталонного отображения между набором значений эталонного цифрового кода и набором эталонных уровней серого кодирует данные изображения, которые будут кодироваться, в эталонные кодированные данные изображения. Здесь значения яркости в данных изображения, которые будут кодироваться, представляются набором значений эталонного цифрового кода. Разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода, может быть обратно пропорциональна максимальной контрастной чувствительности зрения человека, адаптированного на конкретном уровне освещенности.

[0143] На этапе 806 вычислительное устройство выводит эталонные кодированные данные изображения.

[0144] В варианте осуществления вычислительное устройство определяет эталонную функцию отображения серой шкалы (GSDF) на основе модели функции контрастной чувствительности (CSF); эталонная GSDF задает эталонное отображение между набором значений эталонного цифрового кода и набором эталонных уровней серого. Модель CSF содержит один или несколько параметров модели, которые могут иметь угловой размер, который входит в диапазон, содержащий одно или несколько из: между 25 градусов × 25 градусов и 30 градусов × 30 градусов, между 30 градусов × 30 градусов и 35 градусов × 35 градусов, между 35 градусов × 35 градусов и 40 градусов × 40 градусов, между 40 градусов × 40 градусов и 45 градусов × 45 градусов или больше 45 градусов × 45 градусов.

[0145] В варианте осуществления вычислительное устройство назначает промежуточное значение яркости в диапазоне значений яркости, поддерживаемом набором эталонных уровней серого, промежуточному значению цифрового кода в кодовом пространстве, которое вмещает набор значений эталонного цифрового кода, и путем выполнения одного или нескольких вычислений для складывания или интегрирования выводит множество суботображений, причем каждое суботображение отображает значение эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода в эталонный уровень серого в наборе эталонных уровней серого. Промежуточное значение яркости может выбираться в диапазоне, содержащем одно или несколько из: менее 50 нитов, между 50 нитами и 100 нитами включительно, между 100 и 500 нитами включительно, или не менее 500 нитов.

[0146] В примерном варианте осуществления набор эталонных уровней серого охватывает динамический диапазон с верхним пределом, имеющим значение: менее 500 нитов, между 500 нитами и 1000 нитами включительно, между 1000 и 5000 нитами включительно, между 5000 нитами и 10000 нитами включительно, между 10000 нитами и 15000 нитами включительно, или более 15000 нитов.

[0147] В варианте осуществления максимальная контрастная чувствительность определяется из кривой контрастной чувствительности среди множества кривых контрастной чувствительности, определенного на основе модели функции контрастной чувствительности (CSF), имеющей параметры модели, содержащие одну или несколько из переменной значения яркости, переменной пространственной частоты или одну или несколько других переменных.

[0148] В варианте осуществления по меньшей мере две максимальных контрастных чувствительности, определенные на основе по меньшей мере двух кривых контрастной чувствительности в множестве кривых контрастной чувствительности, появляются в двух разных значениях пространственной частоты.

[0149] В варианте осуществления вычислительное устройство преобразует одно или несколько входных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с данными изображения, которые будут кодироваться, из входного видеосигнала в одно или несколько выходных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с эталонными кодированными данными изображения, заключенными в выходной видеосигнал.

[0150] В варианте осуществления данные изображения, которые будут кодироваться, содержат данные изображения, кодированные в одном из формата изображения высокого разрешения с расширенным динамическим диапазоном (HDR), в цветовых пространствах RGB, ассоциированных со стандартом Спецификации Академии по цветовому кодированию (ACES) от Академии кинематографических искусств и наук (AMPAS), стандартом цветового пространства P3 от консорциума Digital Cinema Initiative, стандартом Метрики образцового входного материала/Метрики образцового выходного материала (RIMM/ROMM), в цветовом пространстве sRGB, в цветовом пространстве RGB, ассоциированном со стандартом Рекомендации BT.709 от Международного союза электросвязи (ITU), и т.п.

[0151] В варианте осуществления разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода, меньше порога различимости на конкретном уровне освещенности.

[0152] В варианте осуществления конкретный уровень освещенности является значением яркости между двумя значения яркости включительно.

[0153] В варианте осуществления набор значений эталонного цифрового кода содержит целые значения в кодовом пространстве с разрядной глубиной из: менее 12 разрядов; между 12 разрядами и 14 разрядами включительно; по меньшей мере 14 разрядов; 14 разрядов или больше.

[0154] В варианте осуществления набор эталонных уровней серого может содержать набор квантованных значений яркости.

[0155] Фиг.8B иллюстрирует другую примерную последовательность операций в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления одно или несколько вычислительных устройств или компонентов, например одно или несколько вычислительных устройств в структуре (500), могут выполнять эту последовательность операций. На этапе 852 вычислительное устройство определяет отображение цифрового кода между набором значений эталонного цифрового кода и набором значений характерного для устройства цифрового кода. Здесь набор значений эталонного цифрового кода отображается по эталонному отображению в набор эталонных уровней серого, тогда как набор значений характерного для устройства цифрового кода отображается по характерному для устройства отображению в набор характерных для устройства уровней серого.

[0156] На этапе 854 вычислительное устройство принимает эталонные кодированные данные изображения, кодированные набором значений эталонного цифрового кода. Значения яркости в эталонных кодированных данных изображения основываются на наборе значений эталонного цифрового кода. Разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода, может быть обратно пропорциональна максимальной контрастной чувствительности зрения человека, адаптированного на конкретном уровне освещенности.

[0157] На этапе 856 вычислительное устройство на основе отображения цифрового кода перекодирует эталонные кодированные данные изображения, кодированные набором значений эталонного цифрового кода, в характерные для устройства данные изображения, кодированные набором характерных для устройства цифровых кодов управления. Значения яркости в характерных для устройства кодированных данных изображения основываются на наборе значений характерного для устройства цифрового кода.

[0158] В варианте осуществления вычислительное устройство определяет набор отношений соответствия между набором значений эталонного цифрового кода и набором значений характерного для устройства цифрового кода. Здесь отношение соответствия в наборе отношений соответствия соотносит значение эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода со значением характерного для устройства цифрового кода. Вычислительное устройство дополнительно сравнивает первую разницу яркости в значении эталонного цифрового кода и вторую разницу яркости в значении характерного для устройства цифрового кода, и на основе сравнения первой разницы яркости и второй разницы яркости сохраняет признак алгоритма в отношении того, следует ли выполнять сглаживание переходов, устранение ложных контуров или никакую операцию для значения эталонного цифрового кода.

[0159] В варианте осуществления вычислительное устройство определяет значение эталонного цифрового кода из эталонных кодированных данных изображения для пикселя и дополнительно определяет, устанавливается ли признак алгоритма для этого значения эталонного цифрового кода. В ответ на определение, что устанавливается признак алгоритма для устранения ложных контуров, вычислительное устройство выполняет алгоритм устранения ложных контуров над тем пикселем. В качестве альтернативы в ответ на определение, что устанавливается признак алгоритма для сглаживания переходов, вычислительное устройство выполняет алгоритм сглаживания переходов над тем пикселем.

[0160] В варианте осуществления вычислительное устройство визуализирует одно или несколько изображений на дисплее на основе характерных для устройства данных изображения, кодированных набором характерных для устройства цифровых кодов управления. Здесь дисплей может быть, но не ограничивается только ими, одним из дисплея с видимым динамическим диапазоном (VDR), дисплея со стандартным динамическим диапазоном (SDR), дисплея планшетного компьютера или дисплея карманного устройства.

[0161] В варианте осуществления характерная для устройства функция отображения серой шкалы (GSDF) задает характерное для устройства отображение между набором значений характерного для устройства цифрового кода и набором характерных для устройства уровней серого.

[0162] В варианте осуществления характерное для устройства отображение выводится на основе одного или нескольких параметров отображения и нуля или более параметров условий просмотра.

[0163] В варианте осуществления набор характерных для устройства уровней серого охватывает динамический диапазон с верхним пределом, имеющим значение: менее 100 нитов, не менее 100 нитов но менее 500 нитов, между 500 нитами и 1000 нитами включительно, между 1000 и 5000 нитами включительно, между 5000 нитами и 10000 нитами включительно, или более 10000 нитов.

[0164] В варианте осуществления вычислительное устройство преобразует одно или несколько входных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с эталонными кодированными данными изображения из входного видеосигнала в одно или несколько выходных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с характерными для устройства данными изображения, заключенными в выходной видеосигнал.

[0165] В варианте осуществления характерные для устройства данные изображения поддерживают визуализацию изображений в одном из формата изображения высокого разрешения с расширенным динамическим диапазоном (HDR), в цветовых пространствах RGB, ассоциированных со стандартом Спецификации Академии по цветовому кодированию (ACES) от Академии кинематографических искусств и наук (AMPAS), стандартом цветового пространства P3 от консорциума Digital Cinema Initiative, стандартом Метрики образцового входного материала/Метрики образцового выходного материала (RIMM/ROMM), в цветовом пространстве sRGB, или в цветовом пространстве RGB, ассоциированном со стандартом Рекомендации BT.709 от Международного союза электросвязи (ITU).

[0166] В варианте осуществления набор значений характерного для устройства цифрового кода содержит целые значения в кодовом пространстве с разрядной глубиной из: 8 разрядов; более 8 но менее 12 разрядов; 12 разрядов или больше.

[0167] В варианте осуществления набор характерных для устройства уровней серого может содержать набор квантованных значений яркости.

[0168] В различных вариантах осуществления кодер, декодер, система и т.п. выполняет любые или часть вышеупомянутых способов, как описано.

[0169] В соответствии с одним вариантом осуществления методики, описанные в этом документе, реализуются с помощью одного или нескольких специализированных вычислительных устройств. Специализированные вычислительные устройства могут быть реализованы аппаратно для выполнения методик, либо могут включать в себя цифровые электронные устройства, например одну или несколько специализированных интегральных схем (ASIC) или программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), которые жестко запрограммированы на выполнение методик, либо могут включать в себя один или несколько универсальных аппаратных процессоров, запрограммированных на выполнение методик в соответствии с командами программы в микропрограммном обеспечении, запоминающем устройстве, другом хранилище, либо их сочетание. Такие специализированные вычислительные устройства также могут объединять заказную аппаратно-реализованную логику, ASIC или FPGA с заказным программированием для выполнения методик. Специализированные вычислительные устройства могут быть настольными компьютерными системами, портативными компьютерными системами, карманными устройствами, сетевыми устройствами или любым другим устройством, которое включает в себя аппаратно-реализованную и/или программную логику для реализации методик.

[0170] Например, Фиг.9 является блок-схемой, которая иллюстрирует компьютерную систему 900, на которой можно реализовать примерный вариант осуществления изобретения. Компьютерная система 900 включает в себя шину 902 или другой механизм связи для передачи информации, и аппаратный процессор 904, соединенный с шиной 902 для обработки информации. Аппаратный процессор 904 может быть, например, универсальным микропроцессором.

[0171] Компьютерная система 900 также включает в себя основное запоминающее устройство 906, например оперативное запоминающее устройство (RAM) или другое динамическое запоминающее устройство, соединенное с шиной 902 для хранения информации и команд, которые будут исполняться процессором 904. Основное запоминающее устройство 906 также может использоваться для хранения временных переменных или другой промежуточной информации во время исполнения команд, которые будут исполняться процессором 904. Такие команды, будучи сохраненными на неизменяемых со временем носителях информации, доступных процессору 904, превращают компьютерную систему 900 в специализированную машину, которая изготавливается на заказ для выполнения операций, заданных в командах.

[0172] Компьютерная система 900 дополнительно включает в себя постоянное запоминающее устройство 908 (ROM) или другое статическое запоминающее устройство, соединенное с шиной 902 для хранения статической информации и команд для процессора 904. Предоставляется запоминающее устройство 910, например магнитный диск или оптический диск, и оно соединяется с шиной 902 для хранения информации и команд.

[0173] Компьютерная система 900 может соединяться посредством шины 902 с дисплеем 912, например жидкокристаллическим дисплеем, для отображения информации пользователю компьютера. Устройство 914 ввода, включающее в себя буквенно-цифровые и другие клавиши, соединяется с шиной 902 для передачи информации и наборов команд процессору 904. Другим типом пользовательского устройства ввода является управление 916 курсором, например мышь, шаровой манипулятор или клавиши управления курсором, для передачи информации о направлении и наборов команд процессору 904 и для управления перемещением курсора на дисплее 912. Это устройство ввода обычно имеет две степени свободы по двум осям, первой оси (например, х) и второй оси (например, у), что позволяет устройству задавать положения на плоскости.

[0174] Компьютерная система 900 может реализовать методики, описанные в этом документе, используя заказную аппаратно-реализованную логику, одну или несколько ASIC или FPGA, микропрограммную и/или программную логику, которая совместно с компьютерной системой побуждает или программирует компьютерную систему 900, чтобы та стала специализированной машиной. В соответствии с одним вариантом осуществления методики в этом документе выполняются компьютерной системой 900 в ответ на исполнение процессором 904 одной или нескольких последовательностей из одной или нескольких команд, содержащихся в основном запоминающем устройстве 906. Такие команды могут считываться в основное запоминающее устройство 906 с другого носителя информации, например запоминающего устройства 910. Исполнение последовательностей команд, содержащихся в основном запоминающем устройстве 906, побуждает процессор 904 выполнять этапы процесса, описанные в этом документе. В альтернативных вариантах осуществления могут использоваться аппаратные схемы вместо или в сочетании с программными командами.

[0175] Термин "носители информации" при использовании в данном документе относится к любым неизменяемым со временем носителям, которые хранят данные и/или команды, которые побуждают машину работать определенным образом. Такие носители информации могут быть выполнены в виде энергонезависимых носителей и/или энергозависимых носителей. Энергонезависимые носители включают в себя, например, оптические или магнитные диски, такие как запоминающее устройство 910. Энергозависимые носители включают в себя динамическое запоминающее устройство, например основное запоминающее устройство 906. Общие формы носителей информации включают в себя, например, дискету, гибкий диск, жесткий диск, твердотельный накопитель, магнитную ленту или любой другой магнитный носитель информации, CD-ROM, любой другой оптический носитель информации, любой физический носитель с конфигурациями пробивок, RAM, PROM и EPROM, FLASH-EPROM, NVRAM, любую другую микросхему или кассету запоминающего устройства.

[0176] Носители информации отличаются, но могут использоваться совместно с передающими средами. Передающие среды принимают участие в переносе информации между носителями информации. Например, передающие среды включают в себя коаксиальные кабели, медный провод и волоконную оптику, включая провода, которые составляют шину 902. Передающие среды также могут принимать форму звуковых или световых волн, например сформированных во время радиоволновых и инфракрасных передач данных.

[0177] Различные формы носителей могут участвовать в переносе одной или нескольких последовательностей из одной или нескольких команд к процессору 904 для исполнения. Например, команды сначала могут переноситься на магнитном диске или твердотельном накопителе удаленного компьютера. Удаленный компьютер может загрузить команды в свое динамическое запоминающее устройство и отправить команды по телефонной линии с использованием модема. Локальный модем компьютерной системы 900 может принять данные по телефонной линии и использовать инфракрасный передатчик для преобразования данных в инфракрасный сигнал. Приемник ИК-излучения может принять данные, перенесенные в инфракрасном сигнале, и подходящие схемы могут поместить данные в шину 902. Шина 902 переносит данные в основное запоминающее устройство 906, из которого процессор 904 извлекает и исполняет команды. Команды, принятые основным запоминающим устройством 906, при желании могут храниться в запоминающем устройстве 910 либо до, либо после исполнения процессором 904.

[0178] Компьютерная система 900 также включает в себя интерфейс 918 связи, соединенный с шиной 902. Интерфейс 918 связи обеспечивает двустороннее соединение для передачи данных с сетевым каналом 920, который подключен к локальной сети 922. Например, интерфейс 918 связи может быть платой цифровой сети с комплексными услугами (ISDN), кабельным модемом, спутниковым модемом или модемом для предоставления соединения передачи данных соответствующему типу телефонной линии. В качестве другого примера интерфейс 918 связи может быть платой локальной сети (LAN) для предоставления соединения передачи данных совместимой LAN. Также могут быть реализованы беспроводные линии связи. В любой такой реализации интерфейс 918 связи отправляет и принимает электрические, электромагнитные или оптические сигналы, которые переносят потоки цифровых данных, представляющие различные типы информации.

[0179] Сетевой канал 920 обычно обеспечивает передачу данных через одну или несколько сетей другим устройствам обработки данных. Например, сетевой канал 920 может предоставлять соединение по локальной сети 922 центральному компьютеру 924 или оборудованию передачи данных, управляемому поставщиком 926 Интернет-услуг (ISP). ISP 926, в свою очередь, предоставляет услуги передачи данных по всемирной сети пакетной передачи, теперь обычно называемой "Интернетом" 928. Локальная сеть 922 и Интернет 928 используют электрические, электромагнитные или оптические сигналы, которые переносят потоки цифровых данных. Сигналы по различным сетям и сигналы в сетевом канале 920 и по интерфейсу 918 связи, которые переносят цифровые данные к компьютерной системе 900 и от нее, являются примерными формами передающих сред.

[0180] Компьютерная система 900 может отправлять сообщения и принимать данные, включающие программный код, по сети (сетям), сетевому каналу 920 и интерфейсу 918 связи. В примере с Интернетом сервер 930 мог бы передавать запрошенный код для прикладной программы через Интернет 928, ISP 926, локальную сеть 922 и интерфейс 918 связи.

[0181] Принятый код может исполняться процессором 904, когда он принимается, и/или сохраняться в запоминающем устройстве 910 или другом энергонезависимом хранилище для последующего исполнения.

[0182] Пронумерованные примерные варианты осуществления ("EEE") настоящего изобретения описаны выше в отношении обмена данными изображения на основе нелинейности восприятия яркости между дисплеями с разными возможностями. Таким образом, вариант осуществления настоящего изобретения может относиться к одному или нескольким примерам, перечисленным в Таблице 2 ниже.

Таблица 2

Пронумерованные примерные варианты осуществления

(EEE1.) Способ, содержащий:

прием данных изображения, которые будут кодироваться;

кодирование, на основе эталонного отображения между набором значений эталонного цифрового кода и набором эталонных уровней серого, принятых данных изображения в эталонные кодированные данные изображения, где значения яркости в принятых данных изображения представляются набором значений эталонного цифрового кода, где разница яркости между двумя эталонными уровнями серого в принятых данных изображения представляется двумя соседними значениями эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода, и где разница яркости между двумя соседними значениями эталонного цифрового кода обратно пропорциональна максимальной контрастной чувствительности зрения человека, которое адаптируется на конкретном уровне освещенности; и

вывод эталонных кодированных данных изображения.

(EEE2.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, дополнительно содержащий определение эталонной функции отображения серой шкалы (GSDF) на основе модели функции контрастной чувствительности (CSF), где эталонная GSDF задает эталонное отображение между набором значений эталонного цифрового кода и набором эталонных уровней серого.

(EEE3.) Способ по пронумерованному примерному варианту 2 осуществления, где модель CSF содержит один или несколько параметров модели, и где один или несколько параметров модели содержат угловой размер, который входит в диапазон, содержащий одно или несколько из: между 25 градусов × 25 градусов и 30 градусов × 30 градусов включительно, между 30 градусов × 30 градусов и 35 градусов × 35 градусов включительно, между 35 градусов × 35 градусов и 40 градусов × 40 градусов включительно, между 40 градусов × 40 градусов и 45 градусов × 45 градусов включительно или больше 45 градусов × 45 градусов.

(EEE4.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, дополнительно содержащий:

назначение промежуточного значения яркости в диапазоне значений яркости, поддерживаемом набором эталонных уровней серого, промежуточному значению цифрового кода в кодовом пространстве, которое вмещает набор значений эталонного цифрового кода; и

выведение, путем выполнения одного или нескольких вычислений для складывания или интегрирования, множества суботображений, причем каждое суботображение отображает значение эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода в эталонный уровень серого в наборе эталонных уровней серого.

(EEE5.) Способ по пронумерованному примерному варианту 4 осуществления, где промежуточное значение яркости выбирается в диапазоне, содержащем одно или несколько из: менее 50 нитов, между 50 нитами и 100 нитами включительно, между 100 и 500 нитами включительно, или больше 500 нитов.

(EEE6.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, где набор эталонных уровней серого охватывает динамический диапазон с верхним пределом, имеющим значение: менее 500 нитов, между 500 нитами и 1000 нитами включительно, между 1000 и 5000 нитами включительно, между 5000 нитами и 10000 нитами включительно, между 10000 нитами и 15000 нитами включительно, или более 15000 нитов.

(EEE7.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, где максимальная контрастная чувствительность определяется из кривой контрастной чувствительности среди множества кривых контрастной чувствительности, определенного на основе модели функции контрастной чувствительности (CSF), имеющей параметры модели, содержащие одну или несколько из переменной значения яркости, переменной пространственной частоты или одну или несколько других переменных.

(EEE8.) Способ по пронумерованному примерному варианту 7 осуществления, где по меньшей мере две максимальных контрастных чувствительности, определенные на основе по меньшей мере двух кривых контрастной чувствительности в множестве кривых контрастной чувствительности, появляются в двух разных значениях пространственной частоты.

(EEE9.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, дополнительно содержащий преобразование одного или нескольких входных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с данными изображения, которые будут кодироваться, из входного видеосигнала в одно или несколько выходных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с эталонными кодированными данными изображения, заключенными в выходной видеосигнал.

(EEE10.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, где данные изображения, которые будут кодироваться, содержат данные изображения, кодированные в одном из формата изображения высокого разрешения с расширенным динамическим диапазоном (HDR), в цветовом пространстве RGB, ассоциированном со стандартом Спецификации Академии по цветовому кодированию (ACES) от Академии кинематографических искусств и наук (AMPAS), стандартом цветового пространства P3 от консорциума Digital Cinema Initiative, стандартом Метрики образцового входного материала/Метрики образцового выходного материала (RIMM/ROMM), в цветовом пространстве sRGB или в цветовом пространстве RGB, ассоциированном со стандартом Рекомендации BT.709 от Международного союза электросвязи (ITU).

(EEE11.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, где разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода, меньше порога различимости (JND) на конкретном уровне освещенности.

(EEE12.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, где конкретный уровень освещенности содержит значение яркости между двумя значениями яркости включительно.

(EEE13.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, где набор значений эталонного цифрового кода содержит целые значения в кодовом пространстве с разрядной глубиной по меньшей мере из: менее 12 разрядов; между 12 разрядами и 14 разрядами включительно; по меньшей мере 14 разрядов; или 14 разрядов или больше.

(EEE14.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, где набор эталонных уровней серого может содержать набор квантованных значений яркости.

(EEE15.) Способ по пронумерованному примерному варианту 1 осуществления, где эталонная GSDF определяется по меньшей мере частично на основе функциональной модели, представленной с помощью одной или нескольких функций.

(EEE16.) Способ по пронумерованному примерному варианту 15 осуществления, где функциональная модель содержит один или несколько параметров модели, и где значения параметров модели оптимизируются посредством минимизации отклонений между предсказанными значениями кода и целевыми значениями кода.

(EEE17.) Способ, содержащий этапы: определения отображения цифрового кода между набором значений эталонного цифрового кода и набором значений характерного для устройства цифрового кода, где набор значений эталонного цифрового кода отображается по эталонному отображению в набор эталонных уровней серого, и где набор значений характерного для устройства цифрового кода отображается по характерному для устройства отображению в набор характерных для устройства уровней серого; приема эталонных кодированных данных изображения, кодированных набором значений эталонного цифрового кода, где значения яркости в эталонных кодированных данных изображения основываются на наборе значений эталонного цифрового кода, где разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода, обратно пропорциональна максимальной контрастной чувствительности зрения человека, адаптированного на конкретном уровне освещенности; и перекодирования, на основе отображения цифрового кода, эталонных кодированных данных изображения, кодированных набором значений эталонного цифрового кода, в характерные для устройства данные изображения, кодированные набором характерных для устройства цифровых кодов управления, где значения яркости в характерных для устройства кодированных данных изображения основываются на наборе значений характерного для устройства цифрового кода.

(EEE18.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, дополнительно содержащий: определение набора отношений соответствия между набором значений эталонного цифрового кода и набором значений характерного для устройства цифрового кода, где отношение соответствия в наборе отношений соответствия соотносит значение эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода со значением характерного для устройства цифрового кода; сравнение первой разницы яркости в значении эталонного цифрового кода и второй разницы яркости в значении характерного для устройства цифрового кода; и сохранение, на основе сравнения первой разницы яркости и второй разницы яркости, признака алгоритма в отношении того, следует ли выполнять сглаживание переходов, устранение ложных контуров или никакую операцию для значения эталонного цифрового кода.

(EEE19.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, дополнительно содержащий: определение значения эталонного цифрового кода из эталонных кодированных данных изображения для пикселя; и определение, устанавливается ли признак алгоритма для этого значения эталонного цифрового кода.

(EEE20.) Способ по пронумерованному примерному варианту 19 осуществления, дополнительно содержащий выполнение алгоритма устранения ложных контуров над пикселем в ответ на определение, что устанавливается признак алгоритма для устранения ложных контуров.

(EEE21.) Способ по пронумерованному примерному варианту 19 осуществления, дополнительно содержащий выполнение алгоритма сглаживания переходов над пикселем в ответ на определение, что устанавливается признак алгоритма для сглаживания переходов.

(EEE22.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, дополнительно содержащий визуализацию одного или нескольких изображений на дисплее на основе характерных для устройства данных изображения, кодированных набором характерных для устройства цифровых кодов управления, причем дисплей является одним из дисплея с видимым динамическим диапазоном (VDR), дисплея со стандартным динамическим диапазоном (SDR), дисплея планшетного компьютера или дисплея карманного устройства.

(EEE23.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, где характерная для устройства функция отображения серой шкалы (GSDF) задает характерное для устройства отображение между набором значений характерного для устройства цифрового кода и набором характерных для устройства уровней серого.

(EEE24.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, где характерное для устройства отображение выводится на основе одного или нескольких параметров отображения и нуля или более параметров условий просмотра.

(EEE25.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, где набор характерных для устройства уровней серого охватывает динамический диапазон с верхним пределом, имеющим значение: менее 100 нитов; не менее 100 нитов но менее 500 нитов; между 500 нитами и 1000 нитами включительно; между 1000 и 5000 нитами включительно; между 5000 нитами и 10000 нитами включительно; или более 10000 нитов.

(EEE26.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, дополнительно содержащий преобразование одного или нескольких входных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с эталонными кодированными данными изображения из входного видеосигнала в одно или несколько выходных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с характерными для устройства данными изображения, заключенными в выходной видеосигнал.

(EEE27.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, где характерные для устройства данные изображения поддерживают визуализацию изображений в одном из формата изображения высокого разрешения с расширенным динамическим диапазоном (HDR), в цветовом пространстве RGB, ассоциированном со стандартом Спецификации Академии по цветовому кодированию (ACES) от Академии кинематографических искусств и наук (AMPAS), стандартом цветового пространства P3 от консорциума Digital Cinema Initiative, стандартом Метрики образцового входного материала / Метрики образцового выходного материала (RIMM/ROMM), в цветовом пространстве sRGB или в цветовом пространстве RGB, ассоциированном со стандартом Рекомендации BT.709 от Международного союза электросвязи (ITU).

(EEE28.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, где разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода, меньше порога различимости на конкретном уровне освещенности.

(EEE29.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, где конкретный уровень освещенности содержит значение яркости между двумя значениями яркости включительно.

(EEE30.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, где набор значений характерного для устройства цифрового кода содержит целые значения в кодовом пространстве с разрядной глубиной из: 8 разрядов; более 8 но менее 12 разрядов; или 12 разрядов или больше.

(EEE31.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, где набор характерных для устройства уровней серого содержит набор квантованных значений яркости.

(EEE32.) Способ по пронумерованному примерному варианту 17 осуществления, где меньшей мере одно из эталонного отображения и характерного для устройства отображения определяется по меньшей мере частично на основе функциональной модели, представленной с помощью одной или нескольких функций.

(EEE33.) Способ по пронумерованному примерному варианту 32 осуществления, где функциональная модель содержит один или несколько параметров модели, и где значения параметров модели оптимизируются посредством минимизации отклонений между предсказанными значениями кода и целевыми значениями кода.

(EEE34.) Кодер, выполняющий любой из способов по пронумерованным примерным вариантам осуществления 1-16 включительно.

(EEE35.) Декодер, выполняющий любой из способов по пронумерованным примерным вариантам осуществления 17-33 включительно.

(EEE36.) Система, выполняющий любой из способов по пронумерованным примерным вариантам осуществления 1-33 включительно.

(EEE37.) Система, содержащая:

кодер, который выполнен с возможностью:

приема данных изображения, которые будут кодироваться,

кодирования, на основе эталонного отображения между набором значений эталонного цифрового кода и набором эталонных уровней серого, принятых данных изображения в эталонные кодированные данные изображения, где значения яркости в данных изображения, которые будут кодироваться, представляются набором значений эталонного цифрового кода, где разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода, обратно пропорциональна максимальной контрастной чувствительности зрения человека, адаптированного на конкретном уровне освещенности; и

вывода эталонных кодированных данных изображения; и

декодер, который выполнен с возможностью:

определения отображения цифрового кода между набором значений эталонного цифрового кода и набором значений характерного для устройства цифрового кода, где набор значений характерного для устройства цифрового кода отображается по характерному для устройства отображению в набор характерных для устройства уровней серого;

приема эталонных кодированных данных изображения; и

перекодирования, на основе отображения цифрового кода, эталонных кодированных данных изображения, кодированных набором значений эталонного цифрового кода, в характерные для устройства данные изображения, кодированные набором характерных для устройства цифровых кодов управления, где значения яркости в характерных для устройства кодированных данных изображения основываются на наборе значений характерного для устройства цифрового кода.

(EEE38.) Декодер изображений, содержащий:

определитель отображения, который определяет отображение цифрового кода между набором значений эталонного цифрового кода и набором значений характерного для устройства цифрового кода, где набор значений эталонного цифрового кода отображается по эталонному отображению в набор эталонных уровней серого, и где набор значений характерного для устройства цифрового кода отображается по характерному для устройства отображению в набор характерных для устройства уровней серого;

приемник, который принимает эталонные кодированные данные изображения, кодированные набором значений эталонного цифрового кода, где значения яркости в эталонных кодированных данных изображения основываются на наборе значений эталонного цифрового кода, где разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода, обратно пропорциональна максимальной контрастной чувствительности зрения человека, адаптированного на конкретном уровне освещенности; и

транскодер, который на основе отображения цифрового кода преобразует эталонные кодированные данные изображения, кодированные набором значений эталонного цифрового кода, в характерные для устройства данные изображения, кодированные набором характерных для устройства цифровых кодов управления, где значения яркости в характерных для устройства кодированных данных изображения основываются на наборе значений характерного для устройства цифрового кода.

(EEE39.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где декодер выполнен с возможностью:

определения набора отношений соответствия между набором значений эталонного цифрового кода и набором значений характерного для устройства цифрового кода, где отношение соответствия в наборе отношений соответствия соотносит значение эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода со значением характерного для устройства цифрового кода;

сравнения первой разницы яркости в значении эталонного цифрового кода и второй разницы яркости в значении характерного для устройства цифрового кода; и

сохранения признака алгоритма на основе сравнения первой разницы яркости и второй разницы яркости, где признак алгоритма функционирует для указания, следует ли выполнять сглаживание переходов, устранение ложных контуров или никакую операцию для значения эталонного цифрового кода.

(EEE40.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где декодер дополнительно выполнен с возможностью: определения значения эталонного цифрового кода из эталонных кодированных данных изображения для пикселя; и определения, устанавливается ли признак алгоритма для этого значения эталонного цифрового кода.

(EEE41.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 40 осуществления, где декодер дополнительно выполнен с возможностью выполнения функции устранения ложных контуров над пикселем в ответ на определение, что устанавливается признак алгоритма для устранения ложных контуров.

(EEE42.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 40 осуществления, где декодер дополнительно выполнен с возможностью выполнения операции сглаживания переходов над пикселем в ответ на определение, что устанавливается признак алгоритма для сглаживания переходов.

(EEE43.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где декодер дополнительно выполнен с возможностью: визуализации одного или нескольких изображений на дисплее на основе характерных для устройства данных изображения, кодированных набором характерных для устройства цифровых кодов управления, причем дисплей выполнен в виде по меньшей мере одного из дисплея с видимым динамическим диапазоном (VDR), дисплея со стандартным динамическим диапазоном (SDR), дисплея планшетного компьютера или дисплея карманного устройства.

(EEE44.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где характерная для устройства функция отображения серой шкалы (GSDF) задает характерное для устройства отображение между набором значений характерного для устройства цифрового кода и набором характерных для устройства уровней серого.

(EEE45.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где характерное для устройства отображение выводится на основе одного или нескольких параметров отображения и нуля или более параметров условий просмотра.

(EEE46.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где набор характерных для устройства уровней серого покрывает (например, охватывает) динамический диапазон с верхним пределом, имеющим значение: менее 100 нитов; не менее 100 нитов но менее 500 нитов; между 500 нитами и 1000 нитами включительно; между 1000 и 5000 нитами включительно; между 5000 нитами и 10000 нитами включительно; или более 10000 нитов.

(EEE47.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, дополнительно содержащий преобразователь для преобразования одного или нескольких входных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с эталонными кодированными данными изображения из входного видеосигнала в одно или несколько выходных изображений, представленных, принятых, переданных или сохраненных вместе с характерными для устройства данными изображения, заключенными в выходной видеосигнал.

(EEE48.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где характерные для устройства данные изображения поддерживают визуализацию изображений в одном из формата изображения высокого разрешения с расширенным динамическим диапазоном (HDR), в цветовом пространстве RGB, ассоциированном со стандартом Спецификации Академии по цветовому кодированию (ACES) от Академии кинематографических искусств и наук (AMPAS), стандартом цветового пространства P3 от консорциума Digital Cinema Initiative, стандартом Метрики образцового входного материала/Метрики образцового выходного материала (RIMM/ROMM), в цветовом пространстве sRGB или в цветовом пространстве RGB, ассоциированном со стандартом Рекомендации BT.709 от Международного союза электросвязи (ITU).

(EEE49.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода, меньше порога различимости (JND) на конкретном уровне освещенности.

(EEE50.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где конкретный уровень освещенности содержит значение яркости, которое находится между двумя значениями яркости включительно.

(EEE51.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где набор значений характерного для устройства цифрового кода содержит целые значения в кодовом пространстве с разрядной глубиной из: 8 разрядов; более 8 но менее 12 разрядов; или 12 разрядов или больше.

(EEE52.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 31 осуществления, где набор характерных для устройства уровней серого содержит набор квантованных значений яркости.

(EEE53.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 38 осуществления, где меньшей мере одно из эталонного отображения и характерного для устройства отображения определяется по меньшей мере частично на основе функциональной модели, представленной с помощью одной или нескольких функций.

(EEE54.) Декодер по пронумерованному примерному варианту 53 осуществления, где функциональная модель содержит один или несколько параметров модели, и где значения параметров модели оптимизируются посредством минимизации отклонений между предсказанными значениями кода и целевыми значениями кода.

(EEE55.) Неизменяемый со временем машиночитаемый носитель информации, содержащий команды, которые кодируются и сохраняются на нем, которые при исполнении компьютером или его процессором побуждают, управляют или программируют компьютер или процессор на исполнение, выполнение или управление процессом, процессом для декодирования изображения, причем процесс декодирования изображений содержит этапы:

определения отображения цифрового кода между набором значений эталонного цифрового кода и набором значений характерного для устройства цифрового кода, где набор значений эталонного цифрового кода отображается по эталонному отображению в набор эталонных уровней серого, и где набор значений характерного для устройства цифрового кода отображается по характерному для устройства отображению в набор характерных для устройства уровней серого;

приема эталонных кодированных данных изображения, кодированных набором значений эталонного цифрового кода, где значения яркости в эталонных кодированных данных изображения основываются на наборе значений эталонного цифрового кода, где разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода, обратно пропорциональна максимальной контрастной чувствительности зрения человека, адаптированного на конкретном уровне освещенности; и

перекодирования, на основе отображения цифрового кода, эталонных кодированных данных изображения, кодированных набором значений эталонного цифрового кода, в характерные для устройства данные изображения, кодированные набором характерных для устройства цифровых кодов управления, где яркость.

(EEE56.) Система декодирования изображений, содержащая:

средство для определения отображения цифрового кода между набором значений эталонного цифрового кода и набором значений характерного для устройства цифрового кода, где набор значений эталонного цифрового кода отображается по эталонному отображению в набор эталонных уровней серого, и где набор значений характерного для устройства цифрового кода отображается по характерному для устройства отображению в набор характерных для устройства уровней серого;

средство для приема эталонных кодированных данных изображения, кодированных набором значений эталонного цифрового кода, где значения яркости в эталонных кодированных данных изображения основываются на наборе значений эталонного цифрового кода, где разница яркости между двумя эталонными уровнями серого, представленная двумя соседними значениями эталонного цифрового кода в наборе значений эталонного цифрового кода, обратно пропорциональна максимальной контрастной чувствительности зрения человека, адаптированного на конкретном уровне освещенности; и

средство для перекодирования, на основе отображения цифрового кода, эталонных кодированных данных изображения, кодированных набором значений эталонного цифрового кода, в характерные для устройства данные изображения, кодированные набором характерных для устройства цифровых кодов управления, где значения яркости в характерных для устройства кодированных данных изображения основываются на наборе значений характерного для устройства цифрового кода.

(EEE57.) Способ, содержащий этапы:

приема эталонных кодированных данных изображения, кодированных значениями эталонного кода, причем значения эталонного кода представляют набор эталонных уровней серого, причем первая пара соседних уровней серого в наборе уровней серого относится к первой максимальной контрастной чувствительности зрения человека, адаптированного на первом уровне освещенности, а вторая пара соседних уровней серого в наборе уровней серого относится ко второй максимальной контрастной чувствительности зрения человека, адаптированного на втором, ином уровне освещенности;

осуществления доступа к отображению кода между значениями эталонного кода и значениями характерного для устройства кода, причем значения характерного для устройства кода представляют набор характерных для устройства уровней серого; и

перекодирования, на основе отображения кода, эталонных кодированных данных изображения в характерные для устройства данные изображения, кодированные характерными для устройства кодами управления.

(EEE58.) Способ по пронумерованному примерному варианту 57 осуществления, где набор эталонных уровней серого охватывает динамический диапазон с верхним пределом, имеющим значение: менее 500 нитов; между 500 нитами и 1000 нитами включительно; между 1000 и 5000 нитами включительно; между 5000 нитами и 10000 нитами включительно; между 10000 нитами и 15000 нитами включительно, или более 15000 нитов.

(EEE59.) Способ по пронумерованному примерному варианту 57 осуществления, где набор эталонных уровней серого конфигурируется на основе модели зрения человека, которая поддерживает поле зрения более 40 градусов.

(EEE60.) Способ по пронумерованному примерному варианту 57 осуществления, где набор эталонных уровней серого относится к переменным пространственным частотам ниже предельной пространственной частоты.

(EEE61.) Способ по пронумерованному примерному варианту 57 осуществления, где отображение кода конфигурируется для равномерного распределения заметных для восприятия ошибок в динамическом диапазоне, охваченном характерными для устройства уровнями серого.

(EEE62.) Способ по пронумерованному примерному варианту 57 осуществления, где первая разница значений яркости у первой пары соседних уровней серого в наборе уровней серого обратно относится к первой максимальной контрастной чувствительности через постоянный множитель, и где вторая разница значений яркости у второй пары соседних уровней серого обратно относится ко второй максимальной контрастной чувствительности через такой же постоянный множитель.

(EEE63.) Способ по пронумерованному примерному варианту 57 осуществления, где значение эталонного кода в значениях эталонного кода и эталонный уровень серого, представленный тем значением эталонного кода, имеют разные числовые значения.

(EEE64.) Способ по пронумерованному примерному варианту 57 осуществления, где перекодирование, на основе отображения кода, эталонных кодированных данных изображения в характерные для устройства данные изображения, кодированные характерными для устройства кодами управления, включает в себя:

определение первой разницы значений яркости между двумя соседними значениями эталонного кода в значении эталонного кода;

определение второй разницы значений яркости между двумя соседними значениями характерного для устройства кода в значении характерного для устройства кода, где значение характерного для устройства кода соответствует значению эталонного кода; и

применение на основе сравнения первой разницы значений яркости и второй разницы значений яркости одного из алгоритма сглаживания переходов или алгоритма устранения ложных контуров по меньшей мере к одному пикселю в характерных для устройства данных изображения.

(EEE65.) Устройство формирования изображений, содержащее:

приемник данных, выполненный с возможностью приема эталонных кодированных данных изображения, содержащих значения эталонного кода, причем эталонные кодированные данные изображения кодируются внешней системой кодирования, значения эталонного кода представляют эталонные уровни серого, эталонные уровни серого выбираются с использованием эталонной функции отображения серой шкалы на основе нелинейности восприятия у зрения человека, адаптированного на разных уровнях освещенности к пространственным частотам;

преобразователь данных, выполненный с возможностью осуществления доступа к отображению кода между значениями эталонного кода и значениями характерного для устройства кода в устройстве формирования изображений, причем значения характерного для устройства кода сконфигурированы для создания характерных для устройства уровней серого, сконфигурированных для устройства формирования изображений, преобразователь данных выполнен с возможностью перекодирования, на основе отображения кода, эталонных кодированных данных изображения в характерные для устройства данные изображения, кодированные значениями характерного для устройства кода,

где устройство формирования изображений является по меньшей мере одним из: игрового автомата, телевизора, переносного компьютера, настольного компьютера, нетбука, рабочей станции, сотового радиотелефона, электронной книги, терминала торговой точки и информационного киоска.

[0183] Нижеследующая Таблица 3 описывает вычисление EOTF кривой восприятия для преобразования значений цифрового видеокода в уровни абсолютной линейной яркости в момент отображения. Также включается вычисление обратной OETF для преобразования абсолютной линейной яркости в значения цифрового кода.

Таблица 3

Типовая спецификация для EOTF кривой восприятия

Определения в типовых уравнениях:
D = значение цифрового кода кривой восприятия, допустимое по SDI целое число без знака, 10 или 12 разрядов
b = количество разрядов на компоненту в цифровом представлении сигнала, 10 или 12
V = нормированное значение сигнала кривой восприятия, 0≤V≤1
Y = нормированное значение яркости, 0≤Y≤1
L = значение абсолютной яркости, 0≤L≤10000 кд/м²
Типовые уравнения декодирования EOTF:

L=10000·Y
Типовые уравнения кодирования OETF:

Типовые постоянные:

Примечания:
1. Оператор INT возвращает значение 0 для дробных частей в диапазоне от 0 до 0,4999… и +1 для дробных частей в диапазоне от 0,5 до 0,9999…, то есть он округляет в большую сторону дроби больше 0,5.
2. Все постоянные задаются в виде точных кратных 12-разрядным рациональным числам, чтобы избежать вопросов с округлением.
3. Компоненты R, G или B сигнала должны вычисляться точно так же, как описанная выше компонента Y сигнала.

[0184] Нижеследующая Таблица 4 показывает типовые значения для 10 разрядов.

[0185] В предшествующем описании варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на многочисленные специальные подробности, которые могут меняться от реализации к реализации. Соответственно, единственным и исключительным признаком того, что является изобретением и предполагается заявителями как изобретение, является формула изобретения, которая исходит из данной заявки в характерной форме, в которой публикуется такая формула изобретения, включая любое последующее исправление. Любые определения, в прямой форме изложенные в этом документе для терминов, содержащихся в такой формуле изобретения, должны определять смысл таких терминов при использовании в формуле изобретения. Поэтому никакое ограничение, элемент, свойство, признак, преимущество или отличительная черта, которое ясно не изложено в формуле изобретения, не должно каким-либо образом ограничивать объем такой формулы изобретения. Описание изобретения и чертежи соответственно должны рассматриваться в пояснительном, а не ограничивающем значении.

Claims

1. Устройство для обработки потоков двоичных сигналов, хранящихся на неизменяемых со временем носителях информации, поток двоичных сигналов содержит изображение и метаданные, при этом:

метаданные включают в себя первое значение яркости и второе значение яркости;

изображение кодируется значениями D цифрового кода, которые представляют нормированное значение яркости Y, основанное по меньшей мере частично на функциональной модели:

;

параметры n, m, c₁, c₂ и c₃ являются заданными значениями; и

нормированное значение V значений D цифрового кода находится в пределах 0 ≤ V ≥ 1.

2. Устройство по п.1, в котором взаимосвязь между нормированным значением V и значение D цифрового кода определяется из следующего:

, где b является разрядной глубиной, соответствующей количеству разрядов, используемых для представления значения D цифрового кода.

3. Устройство по п.2, в котором разрядная глубина b равна 10 разрядам.

4. Устройство по п.2, в котором разрядная глубина b равна 12 разрядам.

5. Устройство по п.1, в котором:

;

; и

.