基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法与流程

本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法。

背景技术：

HDR(High Dynamic Range，高动态范围)视频，相对于SDR(Standard Dynamic Range，标准动态范围)视频，能够提供更多的图像细节和动态范围。随着HDR技术的发展以及HDR显示器的逐步普及，针对HDR显示器的EOTF (Electro-Optical Transfer Function，光电转换函数标准)也逐步推出，如SMPTE ST 2084和 ARIB STD-B67，其中SMPTE ST 2084标准中定义了基于PQ (Perceptual Quantization，感知量化)的转换曲线，能够表示的最高亮度达到10000尼特(nits)，ARIB STD-B67标准中定义了HLG(Hybrid Log-Gamma，混合对数伽玛)曲线，能够表示的最高亮度达到4000～5000尼特，而SDR信号使用Rec709中的EOTF曲线(标准伽玛曲线)能够表示的最高亮度只有100尼特。受限于显示器技术，不同显示设备对转换曲线的支持情况不同，家用智能电视机最高亮度能达到300～500尼特，高端HDR电视机能达到2000尼特，同时，HDR视频也需要更广的WCG (Wide Color Gamut，色域)来提升画面质量，传统SDR节目制作一般使用BT.709色域，HDR节目制作一般使用BT.2020色域，而不同电视机对色域的支持情况也不相同。

由于SDR视频对于低成本的图像视频，其市场范围依然很大，而HDR视频在高清视频和大型电视台、电影公司的使用也越来越多，因此，在很长时间内，电视节目源会存在两种格式并存的现象，而终端显示设备的解码单元原因，其显示方式具有单一性特点，不能同时满足显示SDR视频和HDR视频的需求，两者之间必然存在难以解决的兼容性问题。另外，HDR电视机在播放不同格式的视频时，需要设置不同的图像参数才能达到最佳观看效果，而大多数电视机不支持智能设置，也就需要用户根据节目源格式进行手动设置，用户体验较差。

因此，现有技术需要改进。

技术实现要素：

本发明公开了一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法，用以解决现有技术存在的问题。

所述基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法，包括：

通过EDID获取终端显示设备的显示参数，或终端显示设备的用户自定义参数；

在终端显示设备设置转换器，按照终端显示设备的显示参数或用户自定义参数对节目信号进行信号类型转换或视频图像处理，使之适应终端显示设备的显示，

或者在服务器端设置编码器，按照终端显示设备的显示参数或用户自定义参数对节目信号进行重新编码，使之适应终端显示设备的解码器；

终端显示设备接收视频文件或对视频码流、视频文件进行解码。

在基于上述基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的另一个实施例中，所述信号类型转换包括：HDR视频转换为SDR视频、SDR视频转换为HDR视频。

在基于上述基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的另一个实施例中，所述视频图像处理包括：色域转换、色调映射、分辨率转换。

在基于上述基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的另一个实施例中，所述在终端显示设备设置转换器，按照终端显示设备的显示参数或用户自定义参数对节目信号进行信号类型转换或视频图像处理，使之适应终端显示设备的显示包括：

通过EDID获取当前终端显示设备的显示能力，所述终端显示设备的显示能力包括亮度动态范围、支持的色域、支持的转换曲线；

将待播放的视频流或视频文件缓冲NUM帧；

检测当前终端显示设备的显示参数是否存在用户自定义设置；

如果存在用户自定义设置，则判断格式切换帧及其之后的视频队列的转换曲线EOTF与显示设备支持的EOTF是否相同；

如果不存在用户自定义设置，则自动检测缓冲队列中是否发生格式切换；

如果不发生格式切换，则重新将待播放的视频流或视频文件缓冲NUM帧；

如果发生格式切换，则判断格式切换帧及其之后的视频队列的转换曲线EOTF与显示设备支持的EOTF是否相同；

如果EOTF不相同，则进行信号类型转换；

判断图像亮度的动态范围是否相同；

如果EOTF相同，直接判断图像亮度的动态范围是否相同；

如果动态范围不相同，则进行色调映射；

判断色域是否相同；

如果动态范围相同，直接判断色域是否相同；

如果色域不相同，进行色域转换；

将视频图像传输至终端显示设备，进行显示；

如果色域相同，直接将视频图像传输至终端显示设备，进行显示。

在基于上述基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的另一个实施例中，所述在服务器端设置编码器，按照终端显示设备的显示参数或用户自定义参数对节目信号进行重新编码，使之适应终端显示设备的解码器包括：

通过EDID获取当前终端显示设备的显示能力，所述终端显示设备的显示能力包括亮度动态范围、支持的色域、支持的转换曲线；

对输入的视频流或视频文件进行解码；

检测当前终端显示设备的显示参数是否存在用户自定义设置；

如果存在用户自定义设置，则判断格式切换帧及其之后的视频队列的转换曲线EOTF与显示设备支持的EOTF是否相同；

如果不存在用户自定义设置，则解析其中解码数据中包含的信息，与显示设备的能力进行对比，检测信息是否匹配；

如果信息匹配，对视频流或视频文件进行直接进行编码；

如果信息不匹配，则判断格式切换帧及其之后的视频队列的转换曲线EOTF与显示设备支持的EOTF是否相同；

如果EOTF不相同，则进行信号类型转换；

判断图像亮度的动态范围是否相同；

如果EOTF相同，直接判断图像亮度的动态范围是否相同；

如果动态范围不相同，则进行色调映射；

判断色域是否相同；

如果动态范围相同，直接判断色域是否相同；

如果色域不相同，进行色域转换；

对视频流或视频文件进行直接进行编码，并传输至终端显示设备；

如果色域相同，对视频流或视频文件进行直接进行编码，并传输至终端显示设备。

在基于上述基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的另一个实施例中，所述信号类型转换包括：

通过输入视频队列的转换曲线标识位，确定EOTF转换曲线；

将解码出来的非线性亮度值通过EOTF转换曲线变换为线性亮度值，如果是SDR到HDR的转换，需要额外进行图像亮度和对比度调整；

通过终端显示设备的支持转换曲线，确定OETF转换曲线，所述OETF转换曲线为EOTF函数的逆变换；

将线性亮度值通过OETF转换曲线变换为非线性亮度值。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

本发明通过在终端显示设备设置转换器，对节目信号进行信号类型转换或视频图像处理，或者在服务器端设置编码器，按照终端显示设备的显示参数或用户自定义参数对节目信号进行重新编码的方式，使信号源的视频图像能够适应终端显示设备的视频显示方式，本发明很好的解决了不同格式的HDR视频和/或SDR视频节目源与不同显示设备的兼容性问题，可以根据用户自定义参数进行处理，也能够自适应的将不同格式节目源在不同的显示设备上呈现最佳的显示效果，也节省了显示设备需要根据不同节目源进行不同参数设置的步骤，更加便于用户操作。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍。

图1是本发明的一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的一个实施例的流程图。

图2是本发明的一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的另一个实施例的流程图。

图3是本发明的一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的又一个实施例的流程图。

图4是本发明的一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的又一个实施例的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有的电视节目视频传输的视频编码主要包括两种，一种是SDR(Standard Dynamic Range)编码，其采用的色域标准是BT.709，该标准会出现高光溢出，高光部分细节丢失，以保证暗部曝光正常，或暗部裁切，暗部细节丢失，以保证高亮度场景曝光正常；另一种是HDR(High Dynamic Range)编码中的色域标准是ST.2084，可以避免高光溢出或暗部裁切，它能够表示更高的亮度动态范围，高光的时候不会过曝，暗调的时候不会欠曝，让亮处的效果更清晰，暗处依然能分辨物体的轮廓和深度。由于显示器设备在出厂时已经设定了其最大图像大小、颜色设置、亮度设置等信息，不可能根据电视节目的视频编码自适应，其解码器也无法相互适应。

图1是本发明的一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的一个实施例的流程图，如图1所示，所述基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法包括：

10，通过EDID获取终端显示设备的显示参数，或终端显示设备的用户自定义参数，所述EDID为Extended Display Identification Data，扩展显示标识数据，是一种VESA标准数据格式，其中包含有关监视器及其性能的参数，包括：供应商信息、最大图像大小、颜色设置、厂商预设值、频率范围的限制以及显示器名和序列号的字符串；

20，在终端显示设备设置转换器，按照终端显示设备的显示参数或用户自定义参数对节目信号进行信号类型转换或视频图像处理，使之适应终端显示设备的显示，所述转换器是对节目信号直接转换成为适合终端显示设备播放的视频信号，终端显示设备无需进行视频解码；

或者在服务器端设置编码器，按照终端显示设备的显示参数或用户自定义参数对节目信号进行重新编码，使之适应终端显示设备的解码器，所述编码器是对视频信号的编码方式按照终端显示设备的显示能力进行重新编码，然后将重新编码后的视频信号发送至终端显示设备，终端显示设备进行解码后播放；

30，终端显示设备接收视频文件或对视频码流、视频文件进行解码。

所述信号类型转换包括：HDR视频转换为SDR视频、SDR视频转换为HDR视频。

所述视频图像处理包括：色域转换、色调映射、分辨率转换。

图2是本发明的一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的另一个实施例的流程图，如图2所示，所述在终端显示设备设置转换器，按照终端显示设备的显示参数或用户自定义参数对节目信号进行信号类型转换或视频图像处理，使之适应终端显示设备的显示包括：

101，通过EDID获取当前终端显示设备的显示能力，所述终端显示设备的显示能力包括亮度动态范围、支持的色域、支持的转换曲线，EDID通过DDC（Display Data Channel）与系统进行通信，EDID由128个字节组成；

102，将待播放的视频流或视频文件缓冲NUM帧，通过播放或者缓冲一段视频，可以查看视频编码或视频文件的格式，是HDR视频还是SDR视频，通过EDID发送的终端显示设备的参数，可以判断当前视频是否适合当前终端显示设备的播放；

103，检测当前终端显示设备的显示参数是否存在用户自定义设置，通过检测当前终端显示设备的是否自定义参数，可以判断终端显示设备是否可以通过改变终端参数的方式来适应视频编码或视频文件；

104，如果存在用户自定义设置，则判断格式切换帧及其之后的视频队列的转换曲线EOTF与显示设备支持的EOTF是否相同，通过EOFT对比，看视频队列的视频是否与终端显示设备支持的播放格式一致；

105，如果不存在用户自定义设置，则自动检测缓冲队列中是否发生格式切换，通过查看是否发生格式切换，判断视频队列的视频是否通过其他设备进行过视频编码方式的转换，以适应终端显示设备的播放；

102，如果不发生格式切换，则重新将待播放的视频流或视频文件缓冲NUM帧；

104，如果发生格式切换，则判断格式切换帧及其之后的视频队列的转换曲线EOTF与显示设备支持的EOTF是否相同；

106，如果EOTF不相同，则进行信号类型转换，通过信号类型转换，将SDR视频与HDR视频互相转换；

107，判断图像亮度的动态范围是否相同；

107，如果EOTF相同，直接判断图像亮度的动态范围是否相同；

108，如果动态范围不相同，则进行色调映射；

109，判断色域是否相同；

109，如果动态范围相同，直接判断色域是否相同；

110，如果色域不相同，进行色域转换；

111，将视频图像传输至终端显示设备，进行显示；

111，如果色域相同，直接将视频图像传输至终端显示设备，进行显示。

图3是本发明的一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的又一个实施例的流程图，如图3所示，所述在服务器端设置编码器，按照终端显示设备的显示参数或用户自定义参数对节目信号进行重新编码，使之适应终端显示设备的解码器包括：

201，通过EDID获取当前终端显示设备的显示能力，所述终端显示设备的显示能力包括亮度动态范围、支持的色域、支持的转换曲线；

202，对输入的视频流或视频文件进行解码；

203，检测当前终端显示设备的显示参数是否存在用户自定义设置；

204，如果存在用户自定义设置，则判断格式切换帧及其之后的视频队列的转换曲线EOTF与显示设备支持的EOTF是否相同；

205，如果不存在用户自定义设置，则解析其中解码数据中包含的信息，与显示设备的能力进行对比，检测信息是否匹配；

206，如果信息匹配，对视频流或视频文件进行直接进行编码；

204，如果信息不匹配，则判断格式切换帧及其之后的视频队列的转换曲线EOTF与显示设备支持的EOTF是否相同；

207，如果EOTF不相同，则进行信号类型转换；

208，判断图像亮度的动态范围是否相同；

208，如果EOTF相同，直接判断图像亮度的动态范围是否相同；

209，如果动态范围不相同，则进行色调映射；

210，判断色域是否相同；

210，如果动态范围相同，直接判断色域是否相同；

211，如果色域不相同，进行色域转换；

206，对视频流或视频文件进行直接进行编码，并传输至终端显示设备；

206，如果色域相同，对视频流或视频文件进行直接进行编码，并传输至终端显示设备。

图4是本发明的一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法的又一个实施例的流程图，如图4所示，所述信号类型转换包括：

301，通过输入视频队列的转换曲线标识位，确定EOTF转换曲线；

302，将解码出来的非线性亮度值通过EOTF转换曲线变换为线性亮度值，如果是SDR到HDR的转换，需要额外进行图像亮度和对比度调整；

303，通过终端显示设备的支持转换曲线，确定OETF转换曲线，所述OETF转换曲线为EOTF函数的逆变换；

304，将线性亮度值通过OETF转换曲线变换为非线性亮度值。

以上对本发明所提供的一种基于高动态范围视频的自适应格式转换的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。