扩展动态范围和扩展维数图像信号转换的制作方法

扩展动态范围和扩展维数图像信号转换的制作方法
【专利摘要】本发明涉及扩展动态范围和扩展维数图像信号转换。接受特征在于扩展的动态范围和/或扩展的维数的视频信号数据。所接受的视频信号数据被转换到不同颜色空间内。动态范围被扩展的和/或维数被扩展的数据可被映射到符合传统媒体接口的容器格式。动态范围/维数被扩展的数据因此可在传统媒体接口传送。
【专利说明】扩展动态范围和扩展维数图像信号转换
[0001] 本申请是申请号为201080011102. 3、申请日为2010年2月1日、发明名称为"扩 展动态范围和扩展维数图像信号转换"的发明专利申请的分案申请。
[00(间相关专利申请
[0003] 本申请涉及2009年3月10日提交的未决美国临时专利申请No. 61/159,003 ;2009 年9月2日提交的No. 61/239, 176 及2010年1月11日提交的No. 61/294, 005,该些专利 申请的发明人都是Miller、We化和Stec，标题都为EXTEND邸DYNAMIC RANGE AND EXTEND邸 DIMENSIONALITY IMAGE SIGNAL DELIVERY VIA LEGACY VIDEO INTERFACES,并且全转让于 本申请的受让人。该些美国申请61/159, 003、61/239, 176和61/294, 005的内容为了所有 目的通过引用合并到此。美国申请61/159, 003作为附录A附于此美国申请61/239, 176附 于此作为附录B。
[0004] 本申请W及美国申请61/159, 003、61/239, 176和61/239, 176中的每一个由附于 此作为附录C的美国申请61/140, 886 W及附于此作为附录D的美国申请61/143, 087合并。

【技术领域】
[0005] 本发明总体上涉及媒体。更具体地说，本发明的实施例涉及动态范围被扩展的、维 数被扩展的图像W及相关信号的经由传统视频接口的传递。

【背景技术】
[0006] 包含可视信息的媒体内容的动态范围已经扩展到比传统监视器、电视机、影院屏 幕和其它显示器的操作典型地被局限于的相对低的动态范围更宽的范围。高动态范围 (皿时的图像和视频已经变得更普遍。通常，皿R可W包括亮度和颜色的完全可视范围。该 术语也用于描述能够显示相对高的动态范围的一些显示技术。不存在关于皿R的或关于 如何表示皿R信号的协定定义。例如，对于静止图像，San Jose,化li化rnia，USA的Adobe Systems公司的应用Pho化shop⑩对于每通道（例如，每个颜色或定义颜色空间中的坐 标）具有32比特浮点的图像使用术语皿R，并且Adobe Photoshop在版本CS2中开始支持 皿R图像。颜色管理系统（例如化pedino,化li化rnia的Apple公司的Colorsync⑩） 允许每个颜色坐标32比特浮点编码。因此，典型的H通道静止皿R图像可W 96比特被编 码。
[0007] Gregory Larson引入logLuv作为用于皿R图像的编码。见Gregory W. Larson，"the LogLuv encoding for full-gamut，high dynamic range images"，Journal of Graphics Tools，col.3，No.l，ppl5-31，1998。"LogLuv TIFF"是将亮度的对数编码与色 度的线性编码组合W覆盖全部可见谱的文件格式。像素数据被存储为24比特和32比特浮 点数。颜色空间是CIE-1931XYZ。
[0008] 原始logLuv规范还提供使皿R图像压缩地适合于24比特和32比特格式。32比 特logLuv格式具有一个符号比特、用于对数亮度的15个比特、W及分别用于U'和V'的 8个比特，并且能够表示38阶量级的亮度动态范围。
[0009] 此外，新的监控技术（例如组合背光的调制和透射的调制，例如调制后的L邸背光 和LCD透射的组合）可W显示相对高动态范围图像。
[0010] 此外，再次参照原始logLuv 32比特规范，用于U'和V '的8比特可W导致颜色 造型（color contouring)和其它可感知效果，对于接近于白色的颜色尤其如此。对于真实 皿R，需要全色范围。
[0011] 例如，除了更多地扩展对于与媒体和其它图像有关的视频可用的动态范围之外， 与媒体有关的维数方面也可W扩展到H维（3D)视频。3D视频有效地将至少明显的第H (例 如与深度有关的）维度添加到视频内容中。如在此使用的那样，术语扩展的维数可W涉及 3D视频和有关图像信号。
[0012] 如在此使用的那样，例如出于讨论或说明有关的目的，术语扩展的动态范围和皿R 基本上可被互换地使用。如在此使用的那样，例如，除非明确地相反地声明，术语扩展的维 数和3D视频W及与扩展的动态范围有关的术语可W基本上互换地使用，W用于例如讨论 和说明有关的目的，而绝不是作为限制。
[0013] 显示监视器和显示屏幕可通过视听（AV)接口与皿R媒体内容的源通信地禪合并 且交换信号，例如，从其接收待呈现的视频信号和控制信号，并且返回与控制有关的性能数 据。该样的源包括蓝光盘（TM)播放器或禪合到在其上传送视频信息的网络的网络接口。
[0014] AV接口存在并且正被开发W处理与发送和/或呈现皿R内容相关联的数据流。皿R 显示监视器可W相似地能够呈现其它动态范围被扩展的信号。
[0015] 虽然能够显示皿R图像的显示技术正被开发并且将变得更广泛，但传统设备（例 如相对低动态范围的监视器）仍然并且可能依然在一些不确定但可能重要的时间跨段被 普遍使用。相似地，能够显示相对低动态范围的电影院中的电影屏幕仍然并且可能依然在 一些不确定但可能重要的时间跨段被普遍使用。
[0016] 此外，虽然新AV接口在被开发并且将被开发，但现有的所谓"传统"媒体接口被普 遍使用，并且可能继续在一些不确定但可能重要的时间跨段被普遍使用。该样的传统接口 包括高清晰度多媒体接口（HDMI)、数字视频接口值VI)、串行数字接口（SDI)和"显示端口" 关联接口。
[0017] 此【背景技术】部分中描述的方法是可W推行但非必需的先前已被构思或推行的方 法。因此，除非另外指示，否则不应仅由于此部分中描述的任何方法包括在此部分中而认为 它们是现有技术。除非另外指示，否则基于此部分认为关于一个或多个方法标识的问题在 任何现有技术中已经识别。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 图1示出可视亮度的整个范围和各个示例子范围。
[0019] 图2A示出经量化的对数亮度的各个比特深度的色差的曲线图。
[0020] 图2B示出在若干规格化亮度值处的经量化的色度分量的各个比特深度的色差的 曲线图。
[0021] 图3示出将例如一个颜色空间中的视频数据的数据转换为可视动态范围（VDR)数 字格式的数据的一个方法实施例的简化流程图。
[0022] 图4示出在被配置用于操作W将例如一个颜色空间中的视频数据的数据转换为 VDR数字格式的数据的装置的实施例的简化框图。
[0023] 图5A、图5B和图5C分别示出用于常用RGB 4 ;4 ;4、YCbCr 4 ;4 ;4格式和YCbCr 4 : 2 ;2格式的视频信号的现有技术HDffl信号配置的示例。
[0024] 图6示出根据本发明实施例的映射到24比特HDMI YCbCf 4 ;2 ;2格式传统容器的 示例36比特VDR信号。
[0025] 图7A示出根据本发明实施例的映射到24比特HDMI YCbCf 4 ;4 ;4格式传统容器 的示例35比特VDR信号。
[0026] 图7B示出根据本发明实施例的映射到24比特HDMI YCbCr 4 ;4 ;4或RGB 4 ;4 ;4 格式传统容器的示例34比特VDR信号。
[0027] 图7C示出根据本发明实施例的映射到24比特HDMI YCbCr 4 ;4 ;4或RGB 4 ;4 ;4 格式传统容器的示例33比特VDR信号。
[002引图8示出根据本发明实施例的在传统SDI接口中封装VDR数据的一个实施例。
[0029] 图9A和图9B示出根据本发明实施例的两个连续像素的每像素39比特到用于传 送每像素39比特VDR信号的两个通道的第一和第二SDI容器内的比特分配的一个实施例。
[0030] 图9C和图9D示出两个连续像素的每像素39比特到第一 SDI容器和第二SDI容 器内的比特分配的替换实施例。
[0031] 图犯和图9F示出两个连续像素到第一 SDI容器和第二SDI容器内的比特分配的 另一替换实施例。
[0032] 图10描述根据本发明实施例的包括高动态范围显示器和示例传统组件的示例系 统。
[0033] 图11描述根据本发明一些实施例的用于通过传统接口传递编码H维内容的信号 的示例方法。
[0034] 图12A、图12B、图12C和图12D分别描述根据本发明一些实施例的示例过程的流 程图。
[00巧]图13描述通过可W实现本发明一些实施例的示例处理系统。
[0036] 图14描述可W实现本发明一些实施例的集成电路设备。

【具体实施方式】
[0037] 在此描述扩展的动态范围、扩展的维数和相关图像信号的形成，如扩展的动态范 围、扩展的维数和相关图像信号经由传统视频接口的传递那样。在W下描述中，为了解释， 阐述大量细节W提供本发明的透彻理解。然而，应理解，在没有该些具体细节的情况下仍可 实现本发明。在其它情况下，没有详尽地描述公知结构和设备，W避免不必要地使本发明遮 蔽、模糊或混乱。
[0038] 概述
[0039] 在此描述的示例实施例涉及扩展的动态范围、扩展的维数和相关图像信号的经由 传统视频接口的形成和/或传递。我们介绍被标识为可W合并同时可视动态范围颜色的可 视动态范围（VDR)的格式。
[0040] 实施例涉及用于将动态范围扩展的视频（例如高动态范围（皿时视频媒体信号） 编码为VDR数据格式的方法。所描述的是用于通过传统媒体接口（例如高清晰度多媒体接 口（HDMI)、数字视频接口值VI)、串行数字接口（SDI)或显示端口关联接口）的传递的VDR 数据的映射。
[0041] 特定实施例包括一种方法，该方法包括：接受表示图片元素的颜色分量的数据，W 及在颜色分量不在设备无关颜色空间中的情况下，将所述颜色分量转换为设备无关颜色 空间中的值。该方法进一步包括将所述设备无关颜色空间中的值转换为由Ld、u'和V'代 表的H个变量表示的VDR数据，其中，对于范围[0，1]中的Ld，Ld= a Q〇g2Y) +目，其中，Y 代表与所述设备无关颜色空间中的值对应的CIE-1931 XYZ颜色空间中的W cd/m2为单位 的亮度值的值，a代表缩放参数，目代表偏置参数，并且其中，U'和V '是与所述设备无关 颜色空间中的值对应的CIE-1976亮度-色度颜色空间中的色度值。该方法还包括将Ld、u' 和V'值量化为由n代表的第一数量的比特的数字Ld值W及均为由m代表的第二数量的 比特的数字U'和V'值。
[0042] 特定实施例包括一种方法，该方法包括接受由H个值表示的VDR视频信号数 据，该H个值包括作为由U代表的亮度相关值的n比特量化值的第一值，其中，对于在 CIE-1931 XYZ颜色空间中由值X、Y和Z表示的数据，Y代表W cd/m2为单位的亮度值的值， [004引 Ld= a Q0g2Y) +目，a代表缩放参数，目代表偏置参数，W及作为与X、Y和Z值对 应的在CIE-1976亮度-色度颜色空间中由U'和V '代表的m比特量化色度值的第二值和 第H值。该方法进一步包括将接受的视频信号数据映射到符合传统视频接口的容器格式。 该可视动态范围数据能够在该传统媒体接口上传送。
[0044] 在上述方法的一些实施例中，a = 77/2048，目=1/2，从而 77 . 1 y^+亏由V代表的11比特数字1。值^及由Du'和〇/分别代表的 0 表达为整数的m比特数字U'和V '值为：
[0045] D' L= INT[(25：3Ld+1) * 2。-8]
[004引 D' u= INT[(Su' +B) ? 2--8]，W及
[0047] D' v= INT[(Sv' +B) ? 2。-8]，
[0048] 其中，参数S = 406+43/64,参数B = 35/64,并且INT[ ?]是对任何数进行取整的 整数函数，包括对具有大于或等于0. 5的小数部分的任何数向上取整为下一最高整数值， W及对具有小于0. 5的小数部分的任何数向下取整。
[0049] 在该些方法的一些实施例中，经量化的色度相关值和经量化的亮度相关值为相同 的空间分辨率，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+2m比特。在其他实施例中，经量化的 色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均 起来，VDR数据的每个像素n+m比特。
[0050] 在该些方法的一些实施例中，该传统视频接口是HDffl接口，而在其他实施例中， 该传统视频接口是SDI接口。在一些实施例中，HDMI接口符合版本至少为HDMI 1. 3a的 HDMI标准。
[0051] 在该些方法的其中传统视频接口是HDffl接口并且经量化的色度相关值的水平空 间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半的一些实施例中，该传统视频接 口为24比特HDMI YCbCf 4 ;2 ;2接口。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻 近像素的颜色值，映射是该样的：每一像素的亮度相关数据的12个最高有效位被映射到容 器中分配给Y值的比特位置，所述一对像素的色度相关数据的比特被映射到容器中分配给 Cb和C t值的最高有效位位置，并且不映射到专用于Y值的一个或多个位置的亮度相关数据 的任何一个或多个比特被映射到容器中分配给Ct和Cb值的一个或多个剩余比特位置。在一 些特定方案中，所述一对像素的V '相关数据的比特被映射到容器中分配给Cb值的最高有 效位位置，未映射到专用于Y值的一个或多个位置的所述一对像素的第一像素的亮度相关 数据的任何一个或多个比特被映射到容器中被分配给Cb值的剩余比特位置，所述一对像素 的U'相关数据的比特被映射到容器中分配给Ct值的最高有效位位置，并且未映射到专用于 Y值的一个或多个位置的所述一对像素的第二像素的亮度相关数据的任何一个或多个比特 被映射到容器中分配给Ct值的一个或多个剩余比特位置。
[0052] 在该些方法的其中传统视频接口是HDffl接口并且经量化的色度相关值的水平空 间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半的一些实施例中，该传统视频接 口为24比特HDMI RGB 4 ;4 ;4接口。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近 像素的颜色值，所述映射是该样的：每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到 容器中分配给RGB (红色、绿色和蓝色）分量中的特定一个的比特位置，所述一对像素的色 度相关数据的比特被映射到容器中分配给其它两个RGB分量的最高有效位位置，并且未映 射到专用于Y值的一个或多个位置的亮度相关数据的任何一个或多个比特被映射到容器 中分配给所述其它两个RGB分量的一个或多个剩余比特位置。在一些特定方案中，每一像 素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到容器中分配给G值的比特位置，所述一对像 素的V '相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第一像素的容器中分配 给B值的比特位置，所述一对像素的V'相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像 素的容器中分配给R值的比特位置中的一些，所述第一像素的Ld相关数据的最低有效位被 映射到用于所述第一像素的容器中分配给R值的比特位置中的一些，所述一对像素的U'相 关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第二像素的容器中分配给R值的 比特位置，所述一对像素的U'相关数据的最低有效位被映射到用于所述第二像素的容器中 分配给B值的比特位置中的一些，W及所述第二像素的Ld相关数据的最低有效位被映射到 用于所述第二像素的容器中分配给B值的比特位置中的一些。
[0053] 在该些方法的其中传统视频接口是HDffl接口并且经量化的色度相关值的水平空 间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半的一些实施例中，该传统视频接 口是24比特HDMI YCbCf 4:4 ;4接口。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻 近像素的颜色值，所述映射是该样的：每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射 到容器中分配给Y值的比特位置，所述一对像素的色度相关数据的八个最高有效位被映射 到用于所述一对像素的第一像素的容器中分配给Ct和Cb值的比特位置，所述第一像素和第 二像素的Ld相关数据的最低有效位W及所述一对像素的色度相关数据的最低有效位被映 射到用于所述第一像素和第二像素的容器中分配给Ct和Cb值的比特位置中的一些。在一 些特定方案中，每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到容器中分配给Y值的 比特位置，所述一对像素的V'相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的 第一像素的容器中分配给Cb值的比特位置，所述一对像素的V '相关数据的最低有效位被 映射到用于所述第一像素的容器中分配给的Cf值的比特位置中的一些，所述第一像素的Ld 相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素的容器中分配给Ct值的比特位置中的 一些，所述一对像素的U'相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第二像 素的容器中分配给Ct值的比特位置，所述一对像素的U'相关数据的最低有效位被映射到 用于所述第二像素的容器中分配给Cb值的比特位置中的一些，W及所述第二像素的Ld相关 数据的最低有效位被映射到用于第二像素的容器中分配给Cb值的比特位置中的一些。
[0054] 在该些方法的其中传统视频接口是SDI接口并且经量化的色度相关值的水平空 间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半的一些实施例中，该传统视频接 口是20比特SDI YCbCf 4 ;2 ;2接口。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近 像素的颜色值，所述映射是该样的：每一像素的亮度相关数据被映射到容器中分配给Y值 的比特位置，并且所述一对像素的色度相关数据被映射到用于所述一对像素的容器中分配 给Ct和Cb值的比特位置。在一些特定方案中，所述一对像素的V'相关数据被映射到用于 所述一对像素的容器中分配给Cb值的比特位置，并且所述一对像素的U'相关数据被映射 到用于所述一对像素的容器中分配给Ct值的比特位置。
[00巧]在该些方法中的其中传统视频接口包括包含第一通道和第二通道的两个SDI通 道而接受的数据是视频数据的部分、并且其中经量化的亮度相关值和经量化的色度相关值 处于相同的空间分辨率的一些实施例中，各SDI通道是20比特SDI YCbCf 4 ;2 ;2接口的双 通道。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是该 样的：每一像素的亮度相关数据的10个最高有效位被映射到用于所述通道中的一个的容 器中分配给Y值的比特位置，所述第一像素和第二像素的U'和V'相关数据的10个最高 有效位被映射到用于第一和第二通道的各容器中分配给Cb和Cf的比特位置，并且在对于亮 度值或色度值中的任一个使用多于10比特的情况下，使用多于10比特的亮度值或色度值 的任何一个或多个最低有效位被映射到除了亮度值的最高有效位被映射到的通道之外的 通道的容器中分配给Y值的位置。
[0056] 在该些方法的一些实施例中，比特的所述第一数量n是至少10,比特的所述第二 数量m是至少10。
[0057] 该些方法的一些实施例包括：经由传统接口输出VDR数据。在一些方案中，传统接 口是HDMI接口。在其它方案中，传统接口是SDI接口。
[005引如在此描述的那样，在不同实施例中，例如，对于其特征在于扩展的动态范围或扩 展的维数的视频材料的信号，定义与图片元素（像素）有关的数据。将定义的视频信号数 据映射为符合传统视频接口的容器格式。因此，动态范围扩展的视频信号数据可在传统媒 体接口上传送。
[0059] 在一个实施例中，在对数标度上表示像素数据的亮度分量。视频信号数据的两个 (2)颜色分量均被在线性标度上表示。从与范围扩展的视频材料关联的物理亮度值可W计 算经量化的n比特对数亮度值。在与范围扩展的视频材料关联的分量颜色值的集合上计算 变换。所述变换可在至少两个线性颜色标度上定义颜色值。分量颜色值可W与设备无关颜 色空间（例如CIE-1931XYZ颜色空间）中的值对应。两个线性颜色标度可W均分别与（U'、 V ')颜色空间中的色度坐标对应。
[0060] 对数亮度值和来自两个颜色标度中的每一个的多个颜色值可被映射到符合与传 统视频媒体关联的格式的4 ;2 ;2数据容器。映射可包括从颜色标度上颜色值相关的顺序当 中，从颜色标度中的每一个选择颜色值的每隔一个的对。可利用所选择的多对值执行映射。
[0061] 对数亮度值可附加地或替换地被映射到符合与传统视频媒体关联的格式的4 ;4 : 4数据容器的亮度相关通道。来自两个颜色标度中的第一个的颜色值中的每一个的最高有 效位可被映射到该4 ;4 ;4数据容器的第一颜色通道的偶像素。来自两个颜色标度中的第二 个的颜色值中的每一个的最高有效位可被映射到该4 ;4 ;4数据容器的第一颜色通道的奇 像素。
[0062] 在经由传统媒体接口在能够呈现动态范围扩展的材料的显示器处接收到时，视频 信号数据能够解码W通过能够呈现扩展的动态范围的显示器有效地呈现范围扩展的视频 材料。此外，在经由传统媒体接口在缺少呈现动态范围扩展的材料的能力的显示器处接收 到时，视频信号数据能够解码W利用显示器参照动态范围可视化地呈现视频内容，该显示 器参照动态范围可比扩展的动态范围更窄。扩展的动态范围可包括高动态范围、可视动态 范围、宽色域、视觉色域、或H维视频内容中的一个或多个。传统媒体接口可包括高清晰度 多媒体接口（HDMI)、数字视频接口值VI)、串行数字接口（SDI)或显示端口接口中的一个或 多个。
[0063] 因此，实施例有效地减少与皿R视频信号关联的数据需求。亮度相关分量（例如 皿R信号的亮度）被W对数格式编码。全分辨率色度相关分量（例如皿R信号的色度）被 W 4 ;2 ;2容器格式封装。4 ;2 ;2封装的色度相关分量可被映射到4 ;4 ;4显示格式。重要地 是，实施例将封装的色度相关分量映射到可W与皿R信号有关的独立于元数据的4 ;4 ;4显 示格式。因此，皿R信号可通过传统媒体接口（例如HDMI、DVI、SDI或显示端口）可传送。 实施例可W在不需要传统信号内编码和封装附加信息的情况下运作。
[0064] 例如，实施例有效地通过HDffl和其它传统接口发送皿R，而不需要任何特定的与 HDffl接口媒体关联任何特定元数据，W实现传输。可W与HDffl和其它传统接口关联的元数 据可W存在于与其关联的主视频流之外，并且因此可能对于真实世界系统链、网络和应用 中的损失或i化误有点敏感。
[0065] 此外，本发明实施例允许通过其被重新封装的VDR信号在传统的、例如相对低动 态范围或其它非皿R显示器上可观看。媒体、音频和视频编码、显示和媒体接口的领域的技 术人员应理解，虽然实施例允许通过其被重新封装的VDR信号在传统显示器上可观看，但 该些非皿R显示器可能不能如实施例提供的那样最优地呈现经由接口提供至其的完全量 的VDR、3D视频和有关信息。例如，VDR视频内容可在相对低动态范围显示设备上可观看地 并且可识别地呈现，但是具有可能影响可实现的视频显示质量的可能的亚优化、不精确或 不正确的亮度或颜色信号分量。如此提供的视频质量将对于使用有关图形用户接口或相似 的、相对稍微受限的使用的导航和菜单足够，但可能缺乏足W满足多数审美或浏览偏好的 质量。
[006引因此，实施例可W提高用户便利性。例如，在其中媒体源（例如抓播放器）的关 联的皿R模式被"不适当"地激活例如W用于将视频输入提供给相对低动态范围显示器的 假定情况下，用户仍然看见图像出现并且保持导航W相对低动态范围呈现的屏上GUI菜单 的能力，通过其用户可W采取校正动作。此外，例如，在视频系统链或环境在VDR数据的源 (例如生成VDR数据的蓝光盘）和能够播放VDR的显示器之间包括不能播放VDR的设备（例 如传统视听接收机）的情况下，通过不能播放VDR的设备生成的屏上显示仍然可视，并且可 在能够播放VDR的显示器上使用。
[0067] 特定实施例可W提供该些方面、特征或优点的全部、一些或不提供该些方面、特征 或优点。特定实施例可W提供一个或多个其它方面、特征或优点，本领域技术人员从在此的 附图、描述和权利要求可容易明了的其中的一个或多个。
[0068] 示例实施例的描述
[0069] 在此呈现一种将图像数据（例如皿R数据）转换为适合于可W覆盖人类可感知颜 色的完全范围的高动态范围图像数据的传递的数字表示的方法。
[0070] 图1示出可由例如对于每一颜色分量使用32比特的皿R表示来表示的可视亮度 的整个范围。存在大致14个左右的量级，从而水平标度上示出的动态范围是l〇M;l。人典 型地不能同时地感知该样的宽范围。在任何时间，人典型地只能感知5至6个量级，即1〇5; 1至10 6;1。该动态范围示出为图1中的范围105,并且由实线104示出。通过适应，人可W 看见如图1中范围107所示的较宽范围。也被示出为虚线108的范围109示出典型8比特 伽马映射显示的动态范围。此相对低动态范围稍微大于2量级。
[0071] 我们将亮度范围105 (线104)的同时可视动态范围称为可视动态范围或VDR。我 们将可感知的颜色的范围称为可视色域。我们还使用VDR W代表具有VDR亮度范围和完整 可视色域的图像数据的表示。
[007引保持用于捕获和图像创建的真实皿R是适当的。我们声明因为VDR覆盖同时可视 动态范围，所W发布和消费不需要真实皿R ;VDR是足够的。VDR之外的任何事物在没有进 一步处理（例如没有音调映射）的情况下是不可见的。VDR基本上是人类视网膜响应的动 态范围。因此我们声明VDR是未来可用的发布格式并且也是显示器的合理目标。
[0073] 本发明实施例包括一种将图像数据（例如皿R数据）转换为适合于可W覆盖人类 可感知颜色分布的完整范围的高动态范围图像数据的传递的数字VDR格式的方法。
[0074] 特别地，在此描述的是一种W近似1/2最小可觉差异（JND)分辨率（即，分辨率在 颜色和亮度中是近似1/2JND)使用32比特表示具有大约0. OOOlcd/m2至104cd/m2的亮度 的图像的VDR数字格式。此外，在此描述的是一种将设备无关颜色中的图像转换为VDR格 式的方法。
[00巧]此外，在此描述的是用于通过传统接口（例如HDMI、VDI和SDI)转换VDR数字格 式的图像数据的方法和装置。
[0076] VDR数字格式W及到该数字格式的和从该数字格式的转换
[0077] 实施例可W使用固有地包括WCG能力的VDR技术。基于例如已知实验数据，皿R实 际上涵盖不受限的明度和颜色范围，因此包括人类也理视觉系统的整个亮度和颜色跨度， 因此涵盖人类视觉上可感知的最暗亮度到人类可感知的最亮亮度。在皿R扩展内，VDR图 像是感知参照的。VDR图像包括人类视觉系统可W同时感知的所有亮度和颜色。实施例通 过W亮度和颜色两者中近似一半（1/2) JND分辨率（精度）利用相对经济的每像素32比特 来高效地表示VDR。
[0078] 实施例通过在CIE XYZH色值上执行的到在量化为数字值之前感知地良好均匀的 域的变换来生成VDR数据。
[0079] 现代颜色管理系统在设备无关颜色空间中存储颜色。因此，已知如何将任何设备 有关颜色信号（例如经伽马校正的R' G' B'颜色信号）转换为设备无关颜色。
[0080] 考虑设备无关颜色空间中表述的颜色坐标的集合。虽然不限于该种颜色空间，但 为了简明，并且不失一般性，假设颜色坐标在1931XYZ颜色空间中。到CIE-1931XYZ颜色 空间的转换和从CIE-1931XYZ颜色空间的转换是已知的。本领域技术人员将熟悉不同设备 无关颜色空间之间的转换，并且也熟悉如何例如使用设备简档转换到设备有关颜色和从设 备有关颜色转换。
[0081] 应用于CIE-1931XYZ值（颜色坐标的集合）的变换基本上包括用于1998年 Gregory Larson介绍的logLuv格式的值的参数化生成。见Gregory W. Larson, "the LogLuv encoding for full-gamut, high dynamic range images", Journal of Graphics Tools, col. 3, No. 1, '15-31, 1998.
[00的]对于VDR，一个实施例根据W下公式2A计算来自CIE-1931XYZ值的Y值（亮度） 的、由Ld代表的并且W使用由a代表的缩放参数和目代表的偏置参数的通式表达的对数 亮度。
[0083] Ld= (a 1〇径2巧 + 目 （2A)
[0084] 其中，Wcd/m2为单位表达Y。从Ld到Y的逆变换是：
[函]

【权利要求】
1. 一种数据映射方法，包括： 定义其特征在于包括可视动态范围视频信号数据、包括三维视频信号数据、或者包括 可视动态范围视频信号数据和三维视频信号数据两者的视频材料的信号数据；以及 将定义的视频信号数据映射到符合传统媒体接口的容器格式，所述传统媒体接口为高 清晰度多媒体接口（HDMI)、数字视频接口（DVI)、串行数字接口（SDI)或显示端口接口； 从而，所述可视动态范围视频信号数据和/或三维视频信号数据能够在传统媒体接口 上传送。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述视频信号数据的亮度分量由对数标度、亮度分 量的幂函数或从感知模型推导的值的查找表中的至少一个表示。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，所述定义步骤包括以下步骤： 从与范围扩展的视频材料关联的物理亮度值计算定点对数亮度值。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，在经由传统媒体接口在能够呈现动态范围扩展的 材料的显示器处接收到时，视频信号数据能够解码以通过所述显示器有效地呈现范围扩展 的视频材料。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，在经由传统媒体接口在缺少呈现动态范围扩展的 材料的能力的显示器处接收到时，视频信号数据能够解码以利用显示器参照动态范围可视 化地呈现视频内容。
6. -种集成电路设备，被配置或编程为执行如权利要求1-5中任一个所述的方法。
7. 如权利要求6所述的集成电路设备，包括以下中的至少一个： 数字信号处理器设备； 专用集成电路；以及 可编程逻辑设备。
【文档编号】G09G5/02GK104486605SQ201410660295
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2010年2月1日 优先权日:2009年3月10日
【发明者】J·S·米勒, R·W·韦伯, K·J·斯泰克 申请人:杜比实验室特许公司