用于适配高动态范围图片的平均亮度的编码和解码方法以及对应的编码器和解码器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及特别是分发场景中的高动态范围图片化DR图片）的编码。更准确地， 公开了用于编码皿R图片的方法和设备。还公开了对应的解码方法和解码设备。
【背景技术】
[0002] 可请求保护本节中描述的方案，但不必然是之前已想到或请求保护的方案。因此， 除非本文中另行指出，否则在本节中描述的方案不是本申请中权利要求的现有技术，并且 不因被包括在本节中而被承认为是现有技术。
[0003] 低动态范围图片（LDR图片）是其亮度由有限数目的比特（最常见的是8、10或12 个比特）来表示的图片。特别在暗亮度和亮亮度范围内，该有限表示不允许正确地恢复小 信号变化。在皿R(高动态范围）图片中，为了保持信号在其整个范围内的高精确度，对信 号表示进行扩展。在皿R图片中，通常W浮点格式来表示像素值（每个分量32比特或16 比特），最常使用的格式是openEXR半浮点格式（每个RGB分量16比特，即，每像素48比 特）。在没有压缩的情况下，ope址XR半浮点格式下皿格式（1920x1080像素）的皿R图片 的大小是99 532 800比特。考虑25巧S的视频，运大约导致2. 488抓PS的数据速率。由于 7Mbps是用于广播分发的典型数据速率，需要对运些皿R图片进行压缩和编码。
[0004] 如今，基于传统编码器（例如MPEG编码器）的皿R编码方法大多要求使用至少一 个能够编码12或14比特内容的专业编码器。运样的专业编码器是昂贵的。除了专业编码 器之外，运些方法中的一些方法使用8比特编码器来编码皿R图片的LDR版本。该LDR图 片通常是皿R图片的色调映射版本。已知色调映射引入了伪像。 阳0化]在双调制皿R显示器中通常使用双调制方法。运种双调制皿R显示器由两个面板 制成：
[0006]--个L邸面板作为生成景象的低分辨率亮度图片的背光面板；W及 阳007]--个LCD面板调制来自LED面板的光，W生成最终的皿R图片。
[0008] 为了供给运两个面板，首先将皿R图片分解为两个单独的LDR图片，一个图片用于 L邸面板，且另一图片用于LCD面板。将双调制方法设计为W与皿R输入内容的值相对应的 亮度级来提供图片，即，具有低数据值的皿R输入图片在显示器上产生暗图片，而具有高数 据值的皿R产生亮图片。另一方面，MPEG编码器是针对Rec. 709标准设计的，该标准是具 有相对比色法的标准，即，在数据值与要显示的真实亮度之间不存在物理关系。因为运些原 因，具有暗景象的皿R内容产生暗的LCD面板数据，该暗的LCD面板数据将被MPEG编码器 进行低效的编码。
【发明内容】
[0009] 本发明旨在减轻至少一个现有技术的缺陷。为此公开了一种用于编码高动态范围 图片序列的方法。该方法包括：针对序列中的每幅图片，
[0010] -获得表示所述高动态范围图片的平均亮度的值；
[0011] -处理所述高动态范围图片，使得与表示所述高动态范围图片的平均亮度的值相 比，表示已处理图片的平均亮度的值更接近已定义的平均亮度值；
[0012] -将所述已处理高动态范围图片至少分解为：与所述高动态范围图片具有相同分 辨率的一个第一低动态范围图片，W及具有表示所述高动态范围图片的整体照度的较低分 辨率的一个第二低动态范围图片；
[0013] -对所述第一低动态范围图片和第二低动态范围图片W及表示所述高动态范围图 片的平均亮度的所述值的数据函数进行编码。
[0014] 可使用单个消费级编码器来实现该解决方案。
[0015] 根据特定特征，所述数据是表示所述高动态范围图片的平均亮度的值。
[0016] 根据特定特征，处理所述高动态范围图片包括：根据表示所述高动态范围图片的 平均亮度的所述值并根据所述已定义的平均亮度值来确定伽马因子，W及根据所述伽马因 子向所述高动态范围图片应用伽马校正，且所述数据是所述伽马因子或其倒数。
[0017] 伽马校正在暗区域和亮区域之间提供了良好的平衡，并因此使得接下来的两个 LDR图片的编码更加高效。 阳01引有利地，获得表示所述高动态范围图片的平均亮度的值包括：
[0019] -向所述高动态范围图片应用对数函数W得到对数值，且将所述对数值关于最低 对数值和最高对数值进行归一化W得到归一化的对数值；
[0020] -根据所述归一化的对数值确定亮度值；W及
[0021] -确定所述亮度值的中间值或平均值，表示平均亮度的所述值是所述中间值或所 述平均值。
[0022] 根据特定实施例，处理所述高动态范围图片包括：根据伽马因子向所述归一化的 对数值应用伽马校正，所述伽马因子等于所述已定义的平均亮度值的对数除W表示所述高 动态范围图片的平均亮度的值的对数。
[0023] 根据特定特征，所述已定义的平均亮度等于0. 18。
[0024] 有利地，所述方法还包括：在所述序列的至少M幅高动态范围图片上对表示针对 所述M幅高动态范围图片确定的平均亮度的值进行时间滤波，其中，M是严格大于1的整数， 对所述M幅高动态范围图片中的至少一幅图片的处理使用已滤波的值。
[00巧]根据变型，所述方法还包括：在应用伽马校正之前，在所述序列的至少M幅高动态 范围图片上对针对所述M幅高动态范围图片确定的伽马因子进行时间滤波，其中，M是严格 大于1的整数，对所述M幅高动态范围图片中的至少一幅图片应用伽马校正使用已滤波的 伽马因子。 阳0%] 时间滤波保留了序列上的时间连贯性。
[0027] 还公开了一种用于解码高动态范围图片的序列的方法。该方法包括：针对序列中 的每幅图片，
[0028] -至少解码：与所述高动态范围图片具有相同分辨率的一个第一低动态范围图片 和具有表示所述高动态范围图片的整体照度的较低分辨率的一个第二低动态范围图片，W 及表示平均亮度的目标值的数据函数；
[0029] -根据所述第一低动态范围图片和所述第二低动态范围图片来重构所述高动态范 围图片；W及
[0030] -使用已解码数据处理已重构高动态范围图片，使得与表示已重构高动态范围图 片的平均亮度的值相比，表示已处理图片的平均亮度的值更接近所述目标值。
[0031] 根据特定特征，所解码的数据是表示平均亮度的值。
[0032] 根据特定实施例，处理所述高动态范围图片包括：根据表示平均亮度的所述已解 码值并根据已定义的平均亮度值来确定伽马因子，W及根据所述伽马因子向所述已重构高 动态范围图片应用伽马校正。
[0033] 根据特定实施例，所述数据是伽马因子，W及处理所述高动态范围图片包括：根据 所述伽马因子向所述已重构高动态范围图片应用伽马校正。
[0034] 公开了一种用于编码高动态范围图片的序列的编码器，所述编码器包括：
[0035] -用于针对每幅高动态范围图片获得表示所述高动态范围图片的平均亮度的值的 装置；
[0036] -用于处理所述高动态范围图片，使得与表示所述高动态范围图片的平均亮度的 值相比，表示已处理图片的平均亮度的值更接近已定义的平均亮度值的装置；
[0037] -用于将所述已处理高动态范围图片至少分解为W下各项的装置：与所述高动态 范围图片具有相同分辨率的一个第一低动态范围图片，W及具有表示景象的整体照度的较 低分辨率的一个第二低动态范围图片；W及
[003引-用于对所述第一低动态范围图片和第二低动态范围图片W及表示所述高动态范 围图片的平均亮度的所述值的数据函数进行编码的装置。
[0039] 所述编码器被配置为执行编码方法的步骤。
[0040] 公开了一种用于解码高动态范围图片的序列的解码器，所述解码器包括：
[0041] -用于针对每幅高动态范围图片至少解码W下各项的装置：与所述高动态范围图 片具有相同分辨率的一个第一低动态范围图片和具有表示所述高动态范围图片的整体照 度的较低分辨率的一个第二低动态范围图片，W及表示平均亮度的目标值的数据函数；
[0042] -用于根据所述第一低动态范围图片和所述第二低动态范围图片来重构所述高动 态范围图片的装置；W及
[0043] -用于使用已解码数据处理已重构高动态范围图片，使得与表示所述已重构高动 态范围图片的平均亮度的值相比，表示所述已处理图片的平均亮度的值更接近所述目标值 的装置。
[0044] 所述解码器被配置为执行解码方法的步骤。 W45] 公开了一种对高动态范围图片的序列进行编码的数据流。针对所述序列的每幅图 片，所述数据流包括至少对W下各项进行编码的数据：一个第一低动态范围图片和一个第 二低动态范围图片W及对高动态范围图片的平均亮度进行表示的值的数据函数，所述第一 低动态范围图片与所述高动态范围图片具有相同分辨率，所述第二低动态范围图片具有表 示所述高动态范围图片的整体照度的较低分辨率，所述值被称为目标值，所述数据被用于 处理根据所述第一低动态范围图片和所述第二低动态范围图片重构的高动态范围图片，W 使得与表示已重构高动态范围图片的平均亮度的值相比，表示已处理图片的平均亮度的值 更接近所述目标值。
【附图说明】
[0046] 随着下面对本发明实施例中的一些实施例的描述，本发明的其他特征和优点将会 显现，该描述是结合附图做出的，在附图中：
[0047] 图1描绘了根据本发明