影像信号转换装置及方法与流程

本公开涉及一种转换装置及方法，尤为一种应用于影像信号转换的装置及方法。

背景技术：

在目前，具有高动态范围显示(highdynamicrangeimaging,hdr)格式的影像内容已经越来越被前端的影像来源设备所接受，例如，目前电玩游戏主机ps4已经可以输出支持高动态范围显示(hdr)格式的游戏影像，然而目前后端影像厂商在设计影像产品时并未考虑后端的影像接收端在进行例如录影，显示或其他影像应用时是否支持高动态范围显示(hdr)格式的情况。如此一来，举例来说，当前端输入至后端(影像接收端)的信号为hdr格式的影像信号，但后端(影像接收端)却不支持hdr格式时，后端(影像接收端)所显示的画面，使用者将可轻易地察觉影像格式不符所产生的色彩异常。

因此，显然现行的影像工程仍有关于上述问题的不足，亟需加以改良。

技术实现要素：

本公开的一实施方式是涉及一种影像信号转换装置。影像信号转换装置包含一前端接口、一后端接口、一影像检测器以及一影像处理器。前端接口耦接于一影像发送端，用以接收自影像发送端传输而来的一输入信号。后端接口耦接于一影像接收端。影像检测器耦接于前端接口与后端接口，影像检测器用以判断该输入信号是否符合高动态范围显示格式，若输入信号符合高动态范围显示格式，影像检测器产生一转换命令。影像处理器耦接于前端接口、后端接口以及影像检测器，若影像处理器接收转换命令，影像处理器转换输入信号为符合标准范围显示格式的一输出信号，影像处理器经由该后端接口传送输出信号至影像接收端。

在一实施例中，该影像检测器还判断该影像接收端是否支持高动态范围显示格式，若该输入信号符合高动态范围显示格式且该影像接收端不支持高动态范围显示格式，该影像检测器产生该转换命令。

在另一实施例中，该影像检测器还用以自该输入信号中获取一影像元数据，该影像检测器依据该影像元数据当中的至少一格式数据判断该输入信号是否符合高动态范围显示格式。

在又一实施例中，该影像处理器依据该至少一格式数据转换该输入信号为符合标准范围显示格式的该输出信号。

在再一实施例中，该影像处理器依据该至少一格式数据判断一色彩转换门限，该影像处理器根据该色彩转换门限将该输入信号转换至符合标准范围显示格式的色域，进而产生该输出信号。

在一实施例中，该影像处理器还将该输出信号存储至一存储器。

本公开的另一实施方式是涉及一种影像信号转换方法。所述影像信号转换方法包含下列步骤：通过一影像检测器接收来自一影像发送端的一输入信号；通过影像检测器判断输入信号是否符合高动态范围显示格式；若判断输入信号符合高动态范围显示格式，影像检测器产生一转换命令；通过一影像处理器接收转换命令；通过影像处理器转换输入信号为符合标准范围显示格式的一输出信号；以及通过影像处理器传送该输出信号至影像接收端。

在一实施例中，影像信号转换方法还包含：通过该影像检测器判断该输入信号是否符合高动态范围显示格式。

在另一实施例中，产生该转换命令的步骤为：若判断该输入信号符合高动态范围显示格式且该影像接收端不支持高动态范围显示格式，通过该影像检测器产生该转换命令。

在又一实施例中，影像信号转换方法还包含：通过该影像检测器自该输入信号中获取一影像元数据；以及通过该影像检测器依据该影像元数据当中的至少一格式数据判断该输入信号是否符合高动态范围显示格式。

在再一实施例中，影像信号转换方法还包含：通过该影像处理器依据该至少一格式数据转换该输入信号为符合标准范围显示格式的该输出信号。

在一实施例中，影像信号转换方法还包含：通过该影像处理器依据该至少一格式数据判断一色彩转换门限；以及通过该影像处理器根据该色彩转换门限将该输入信号转换至符合标准范围显示格式的色域以产生该输出信号。

在一实施例中，影像信号转换方法还包含：通过该影像处理器将该输出信号存储至一存储器。

因此，根据本公开的技术内容，本公开实施例通过提供一种影像信号转换装置及方法，可以更全面的适用于影像接收端不支持高动态范围显示格式时的问题。

附图说明

图1为基于本公开一实施例所示出的影像信号转换装置示意图；

图2为基于本公开一实施例所示出的影像信号转换方法步骤流程图；

图3为基于本公开一实施例所示出的影像信号转换器示意图；以及

图4为基于本公开一实施例所示出的影像信号转换方法步骤流程图。

附图标记说明：

100：影像信号转换装置

120：分流器

140a：第一影像信号转换器

140b：第二影像信号转换器

141：前端接口

142：高画质多媒体接口接收器

143：分辨率处理器

144：影像检测器

145：影像处理器

146：后端接口

200：影像源装置

300：第一影像接收端

400：第二影像接收端

s201～s207：步骤流程

s401～s405：步骤流程

具体实施方式

以下将以附图及详细叙述清楚说明本公开的构思，任何所属技术领域中技术人员在了解本公开的实施例后，当可由本公开所启示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本公开的构思与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本公开的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本公开，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的“耦接”或“连接”，均可指二或多个元件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个元件或装置相互操作或动作，亦可指电性(电或电信号)之间直接或间接的连接。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本公开。

关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本公开的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本公开的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本公开的描述上额外的引导。

图1为基于本公开一实施例所示出的影像信号转换装置示意图。如图1所示，在本实施例中，一影像信号转换装置100包含一分流器(splitter)120、一第一影像信号转换器140a以及一第二影像信号转换器140b。分流器120可为高画质多媒体接口(hdmi)分流器，影像信号转换装置100当中的分流器120具有两端，分流器120的前端电性耦接于至少可以输出一高动态范围显示(hdr)格式影像信号的一影像源装置200。为了方便起见，以下将“高动态范围显示”简称为“hdr”，分流器120的后端分流为二路，其中一路电性耦接于第一影像信号转换器140a，另一路则电性耦接于第二影像信号转换器140b。在一些实施例中，分流器120的后端是通过高画质多媒体接口传输线耦接于第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b。影像源装置200是用以传送一输入信号至影像信号转换装置100，分流器120可用以将输入信号分流，以分别传送相同的输入信号至第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b。

继续参照图1，在本实施例中，第一影像信号转换器140a的前端耦接于分流器120，而第一影像信号转换器140a的后端则耦接于一第一影像接收端300。对应地，第二影像信号转换器140b的前端耦接于分流器120，而第二影像信号转换器140b的后端则耦接于一第二影像接收端400。举例(一)，影像源装置200所输出hdr格式的影像信号；且第一影像接收端300为一种支持hdr格式的显示器，例如：4khdr电视屏幕等；以及第二影像接收端400是一种不支持hdr格式的显示器，例如：例如为一般仅支持标准范围显示(standarddynamicrange,sdr)的格式的电脑屏幕(pcmonitor)或显示器等，其中为了方便起见，以下将“标准范围显示”简称为“sdr”。

在举例(一)的状态下，第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b是分别判断影像源装置200所输出的是否符合hdr格式的影像信号，并判断其后端所耦接的第一影像接收端300以及第二影像接收端400是否支持高动态范围显示格式，其中，第二影像信号转换器140b判断得知影像源装置200所输出是hdr格式的影像信号，且影像接收端第二影像接收端400是不支持hdr格式时，第二影像信号转换器140b将影像源装置200所输出是hdr格式的影像信号转换成符合sdr格式的影像输出信号并至第二影像接收端400进行显示，因此，第二影像接收端400可以正确的输入信号的影像画面，避免发生现有技术中所造成的低对比画面偏白的色彩异常状况。另外，第一影像信号转换器140a判断得知影像源装置200所输出是hdr格式的影像信号，且第一影像接收端300是支持hdr格式时，第一影像信号转换器140a会依据影像源装置200所输出是hdr格式的影像信号，对应输出仍为hdr格式的一影像输出信号至第一影像接收端300进行显示，需注意的是，由于前述影像信号与影像输出信号皆为hdr格式，因此，第一影像信号转换器140a并不需要将hdr格式转换成sdr，所以第一影像信号转换器140a例如可以是采取信号通过(passthrough)而不执行hdr转sdr功能的方式进行。另外，第一影像信号转换器140a与第二影像信号转换器140b可以附加影像录制功能，第一影像信号转换器140a即可录制上述符合hdr格式的影像输出信号，且第二影像信号转换器140b即可录制上述符合sdr格式的影像输出信号。

举例(二)，影像接收端在前述举例中是以是否支持hdr的显示器为例，除此之外，影像接收端可以是支持hdr(或者不支持hdr)的其他影像应用的装置，例如可以是支持hdr(或者不支持hdr)的存储装置/串流装置/直播装置或影像编/导装置等等，其中第一影像接收端300与第二影像接收端400在影像功能或者支持hdr与否的状态，可以是两者一样或者两者不同，在此不受限制。

举例(三)，此外，影像信号转换器亦可依据使用者需求而设定为检测前端是否符合hdr格式信号，但不考虑后端是否支持hdr格式信号的状态，举例来说，其中当影像源装置200所输出是hdr格式的影像信号时，转换器会将影像源装置200所输出是hdr格式的影像信号转换成符合sdr格式的影像输出信号并至影像接收端做后续影像应用，例如存储此sdr格式的影像输出信号。

应当理解，在本实施例中，虽然影像信号转换装置100当中的影像信号转换器的数量为两个，然而，本公开的影像信号转换装置100并不以此为限，视实际耦接影像接收端的需求，影像信号转换装置100可包含若干不同数量的影像信号转换器，以使影像信号转换装置100可通过分流器120将输入信号分流至些影像信号转换器。当然影像信号转换器亦可为单独一个，例如仅具有第一影像信号转换器140a，而没有第二影像信号转换器140b。换言之，影像源装置200所输出的影像信号将经过分流器(splitter)120后将不经过第二影像信号转换器140b而输出影像至第二影像接收端400。再者，本实施例是以具有一个分流器为例，但不以此为限，亦可不需要装设此分流器，而仅有单一的影像信号转换器，又或者有多个影像源装置对接多个影像信号转换器亦可。

图2为基于本公开一实施例所示出的影像信号转换方法步骤流程图。在本实施例中，影像信号转换方法包含步骤s201～s207，步骤s201～s207可以是由图1的实施例当中的影像信号转换器所实施，故影像信号转换方法的实施环境可一并参照图1的实施例。于本实施例中，影像信号转换方法所包含的步骤将详述于下列段落中。

为了更佳地理解本公开，请一并参照本公开的图3，图3为基于本公开一实施例所示出的影像信号转换器示意图。图3所示出者可以是图1的实施例影像信号转换器当中的详细结构，但不以此为限。在本实施例中，影像信号转换器可以包含一前端接口141、一高画质多媒体接口(hdmi)接收器142、一分辨率处理器143、一影像检测器144、一影像处理器145以及一后端接口146，其耦接关系如图中所示，前端接口141、高画质多媒体接口接收器142、分辨率处理器143、影像处理器145以及后端接口146串接为一影像通道，而影像检测器144则电性耦接于高画质多媒体接口(hdmi)接收器142、影像处理器145以及后端接口146。

步骤s201：通过一影像检测器接收来自一影像发送端的一输入信号。如图1所示，当影像源装置200传送输入信号至分流器120，分流器120将输入信号(例如：8k/4khdr信号)分流输入第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b。如图3所示，因此，第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b的前端接口141即接收输入信号，并将输入信号转送至高画质多媒体接口接收器142。继续地，高画质多媒体接口接收器142通过影像总线将输入信号传输至分辨率处理器143，以待分辨率处理器143进行处理，其中分辨率处理器143可以是依据使用者需求而将所输入的影像信号处理为特定分辨率的影像信号，在有些特定需求下，分辨率处理器143并非必要，又或者可以在影像处理器中实现此功能。

在本实施例中，第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b当中的影像检测器144可通过一种处理器(processor)、主控制单元(mcu)、系统单芯片(soc)、现场可程序化闸阵列(fpga)等硬件实施。或者，在一些实施例中，影像检测器144为一种应用于处理器上的应用程序(application)，通过配适的处理器或控制单元自存储器当中存取相应的指令，进而执行这些指令以完成影像检测器144的整体技术效果。

步骤s202：通过影像检测器判断输入信号是否符合高动态范围显示格式。如图3所示，高画质多媒体接口接收器142与影像检测器144之间通过一数据总线(databus)电性耦接，举例而言，数据总线可为i2c、uart或spi接口的数据总线。承前所述，当输入信号被传输至高画质多媒体接口接收器142，高画质多媒体接口接收器142获取输入信号的至少一影像元数据(metadata)，并通过数据总线以传送输入信号的至少一影像元数据至影像检测器144。应注意的是，由于至少一影像元数据当中包含若干格式数据，其界定了输入信号的影像格式，因此，影像检测器144可依据至少一影像元数据判断输入信号是否符合高动态范围显示格式。

步骤s203：通过影像检测器判断一影像接收端是否支持高动态范围显示格式。如图3所示，影像检测器144与后端接口146之间亦通过一数据总线电性耦接，因此，影像检测器144例如可通过读取第一影像接收端300及或第二影像接收端400的延伸显示识别(edid)信息，进而判断第一影像接收端300及或第二影像接收端400是否属于可支持hdr格式的影像接收端，特别说明的是，影像接收端延伸显示识别(edid)信息仅为例举，其他可判断影像接收端是否支持hdr格式的信息皆可(例如硬件效能或者软件信息)，在此不受限制。

步骤s204：若判断输入信号符合高动态范围显示格式且影像接收端不支持高动态范围显示格式，通过影像检测器产生一转换命令。如图1以及图3所示，在本实施例中，由于影像源装置200传送的输入信号为一种依据hdr格式编码而成的影像信号，是故，第一影像信号转换器140a及第二影像信号转换器140b当中的影像检测器144皆可依据至少一影像元数据，进而判断输入信号确实符合高动态范围显示格式。如图1实施例中的举例(一)来说，由于第一影像接收端300以支持hdr格式的影像接收端为例，是故，第一影像信号转换器140a当中的影像检测器144可通过读取第一影像接收端300的延伸显示识别信息，进而判断第一影像接收端300可支持hdr的格式。另外，由于第二影像接收端400是以不支持hdr格式的影像接收端为例，第二影像信号转换器140b当中的影像检测器144可通过读取第二影像接收端400的延伸显示识别信息，进而判断第二影像接收端400不支持hdr的格式，在此状况下，影像检测器144将产生一转换命令。

步骤s205：通过一影像处理器接收转换命令。如图1以及图3所示，在本实施例中，在第一影像信号转换器140a及第二影像信号转换器140b当中，影像检测器144皆是通过一数据总线电性耦接于影像处理器145。若影像接收端不支持hdr的格式，影像信号转换器的影像检测器144将产生转换命令，影像检测器144将传输转换命令至影像处理器145，以图1实施例中的举例(一)来说，第二影像信号转换器140b的影像检测器144将产生转换命令。

相对地，再以如图1实施例中的举例(一)来说，由于第一影像接收端300是可支持hdr格式，故第一影像信号转换器140a的影像检测器144将不会产生转换命令，亦即，第一影像信号转换器140a的影像处理器145可直接将由分辨率处理器143传输而来的输入信号输出至后端接口146，以使耦接至后端接口146的第一影像接收端300可直接接收并处理输入信号，进而使第一影像接收端300可显示对应输入信号的影像画面。简言之，若影像检测器144判断输入信号符合hdr格式且后端的影像接收端亦支持hdr格式，影像处理器145可直接将输入信号输出至后端的影像接收端。

步骤s206：通过影像处理器转换输入信号为符合标准范围显示格式的一输出信号。如图1以及图3所示，在本实施例中，在第二影像信号转换器140b当中，影像处理器145通过一影像总线电性耦接分辨率处理器143，当分辨率处理器143对输入信号进行分辨率调整后，分辨率处理器143将通过影像总线传输输入信号予影像处理器145。在本实施例中，影像处理器145将依据转换命令以转换输入信号为符合标准范围显示格式(sdr)的一输出信号。

特别说明的是，上述影像信号转换方法s201～s207仅为例举，例如，当图1实施例中的举例(三)的状态下，步骤s203就可以不需要，且步骤s204可以调整为：若判断输入信号符合hdr格式时，则通过影像检测器产生一转换命令。

为了更佳地理解本公开，请一并参照本公开的图4，其为影像处理器145所执行的步骤s206的细节流程图，其所包含的步骤将详述于下列段落当中。

请参照图4，步骤s401：通过影像处理器对输入信号进行正规化(normalization)处理。在本实施例中，第二影像信号转换器140b的影像处理器145接收输入信号，影像处理器145将依据转换命令对输入信号进行正规化处理。举例而言，影像处理器145可将输入信号的rgb色阶值由0～4095的区间正规化以转换为0～1的区间，进而将输入信号调整为标准化亮度。

请参照图4，步骤s402：通过影像处理器对输入信号进行电光转换(eotf)处理。在本实施例中，当输入信号经正规化处理后，影像处理器145将依据转换命令对输入信号进行电光转换处理。举例而言，影像处理器145可将输入信号依据hdr规范(例如，hdr10或dolbyvision等等对输入信号进行电光转换处理，进而调整输入信号的亮度分布曲线并增加传输和处理深度。举另一例而言，影像处理器145可将输入信号依据bbc/nhk的hlg-hdr规范对输入信号进行电光转换处理，进而依据第二影像接收端400的最大亮度、最小亮度以及环境亮度等参数，以将输入信号还原为hlg定义的亮度分布。

请参照图4，步骤s403：通过影像处理器对输入信号进行裁切(clip)处理。在本实施例中，当输入信号经电光转换处理后，影像处理器145将依据转换命令对输入信号进行裁切处理。举例而言，影像处理器可依据至少一影像元数据当中的格式数据判断一色彩转换门限，而影像处理器145可依据色彩转换门限进行裁切处理，借此将符合高动态范围显示格式(hdr)的输入信号当中无法由标准范围显示格式(sdr)所显示的亮度范围切除。

请参照图4，步骤s404：通过影像处理器对输入信号进行色域(colorspace)转换处理。在本实施例中，当输入信号经裁切处理，影像处理器145将依据转换命令对输入信号进行色域转换处理。举例而言，影像处理器145可将输入信号由国际电信联盟bt2020标准的色域映射回rec709标准的色域，进而将输入信号由符合高动态范围显示格式转换为符合标准范围显示格式。

请参照图4，步骤s405：通过影像处理器对输入信号进行伽玛校正(gammacorrection)处理。在本实施例中，当输入信号经色域转换处理后，影像处理器145将依据转换命令对输入信号进行伽玛校正处理。举例而言，因应第二影像接收端400对应的伽玛曲线，影像处理器145可通过gamma1.8或gamma2.2的转换公式处理经色域转换的输入信号，以使最终产生的输出信号能正确地对应第二影像接收端400的伽玛曲线。

步骤s207：通过影像处理器传送输出信号至影像接收端。经上述步骤s401～s405处理后，影像处理器145成功地将依据高动态范围显示格式编码而成的输入信号转换为符合标准范围显示格式的输出信号。如图1以及图3所示，影像处理器145后端通过一影像总线耦接至后端接口146。当影像处理器145依据转换命令将输入信号将转换为输出信号后，影像处理器145通过影像总线传输输出信号至后端接口146，而耦接于后端接口146的第二影像接收端400即可接收输出信号，因此，即便由影像源装置200传输而来的输入信号是由高动态范围显示格式所界定，不支持高动态范围显示格式的第二影像接收端400仍可正确地显示无色彩异常的输出信号。

在本实施例中，第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b当中的影像处理器145可通过一种处理器(processor)、现场可程序化闸阵列(fpga)、复杂可程序逻辑装置(cpld)等硬件实施。或者，在一些实施例中，影像处理器145配适于一种或多种的应用程序(application)，通过自存储器当中存取相应的指令，进而执行些指令以完成影像处理器145的整体技术效果。

在本实施例中，第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b除了具有影像信号转换功能外，亦具有影像录制功能，举例而言，第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b当中的影像处理器可将输出信号存储至一存储器，进而实现所述的影像录制功能。应理解的是，第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b所录制的为经步骤s401～步骤s405处理后的输出信号，而非直接录制输入信号。因此，无论第一影像接收端300或第二影像接收端400是否支持高动态范围显示格式，在影像接收端的使用者不发现异常的状况下，第一影像信号转换器140a以及第二影像信号转换器140b皆可正确地录制已转为标准范围显示格式的输出信号。

应注意的是，在某些实施例中，影像信号转换装置100具有控制接口或控制开关，通过操控控制接口或控制开关，使用者可控制影像信号转换装置100当中的第一影像信号转换器141a或第二影像信号转换器141b是否进行影像转换程序。换言之，本公开亦提供一种可由使用者主动操控的机制，无论后端的第一影像接收端300或第二影像接收端400是否支持高动态范围显示格式，使用者可主动操控第一影像信号转换器141a或第二影像信号转换器141b强制进行或不进行影像转换程序。

由上述本公开实施方式可知，鉴于现有技术在进行影像传输时并未考量后端耦接的影像接收端是否支持高动态范围显示格式，常为影像接收端的使用者以及直播过程的观众带来色彩异常的不良体验。相较之下，本公开的影像信号转换装置以及影像信号转换方法可正确地判断前后端的影像格式是否相容，进而显示或录制无色彩异常的输出信号，其总体效能明显较现有技术为佳。是故，若将本公开的技术应用于现今的网络直播等娱乐活动，可为直播者以及收看者带来优良的体验。

虽然本公开以实施例公开如上，然其并非用以限定本公开，任何本领域技术人员，在不脱离本公开的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本公开的保护范围当视权利要求所界定者为准。