[发明专利]用于HDR(解码)编码的色域映射

说明书

为了实现良好质量的HDR图像解码，通常在较窄的Rec.709色域中定义对应的SDR图像，发明人发现了一种实用的方法，其将包括具有第一颜色饱和度的第一颜色(C_入)的像素的高动态范围图像(HDR_2020)转换为峰值亮度为100尼特的标准动态范围图像(SDR_709)，其中，该像素具有第二颜色(C_出)，该第二颜色具有低于第一颜色饱和度的第二颜色饱和度，该转换包括：执行颜色空间转换(601)，从而产生中间图像(HDR_IM)，所述颜色空间转换包括应用颜色矩阵，所述颜色矩阵将第一颜色的根据第一红、绿和蓝原色定义的第一RGB表示映射到该像素颜色的根据第二RGB原色的第二RGB表示(RGB_sec)；将可逆色域映射应用于第二RGB表示，从而产生映射颜色(C_映射)；并且将亮度映射(TOM)应用于映射颜色的亮度，以获得具有带有输出颜色(C_出)的像素的低动态范围图像(SDR_709)，所述输出颜色(C_出)具有与映射颜色的亮度不同的亮度(L_出)；并输出标准动态范围图像(SDR_709)，其特征在于，所述可逆色域映射包括将相应的映射函数(F1，F2，F3)应用于所述第二RGB表示的三个R、G和B颜色分量中的每个颜色分量，以分别获得定义所述映射颜色的输出R、G和B颜色分量(Ro，Go，Bo)，所述相应的三个映射函数包括两个线性分段(501、502)，其中，所述分段中的一个分段(501)对应于恒等变换，所述分段以所述第二RGB表示的分别输入红、绿或蓝颜色分量的阈值(TP)开始，并且第二线性分段从阈值(TP)连接到第二RGB表示的相应的分量的最负值，并且其中，通过将第二RGB表示的除了阈值(TP)被计算的颜色分量之外的两个分量的值乘以相应的常数(kRG、kRB)并且对这两个经相乘的贡献求和来计算所述阈值(TP)。

技术领域

本发明涉及用于处理处于用于传递低动态范围图像的较小色域的色域之外的颜色的方法和装置，所述低动态范围图像表示具有较大色域的较高动态范围图像。

背景技术

直到几年前，所有视频和大多数静止图像都是根据所谓的低动态范围(LDR)基本原理(也称为标准动态范围(SDR))进行编码的。这意味着，无论捕获的原始场景是什么，代码的最大值(通常为8位亮度Y’＝255，对于非线性近似平方根R’G’B’颜色分量而言是相似的；或者对于模拟显示驱动是100％的电压；以针对更高的颜色精度以后升级到10位)应按照标准定义符合显示器峰值明亮度PB_D(即显示器可以绘制的最亮白色)按标准协议为100尼特的显示器，即在显示器峰值亮度PB_D(即显示器可以绘制的最亮白色)按标准协议为100尼特的显示器上进行绘制。这样做是因为所有显示器实际上在色度方面几乎是相同的，即它们可以(只能)绘制0.1尼特至100尼特的亮度，而这正是实现任何期望图像的颜色都需要做的事情。而且，其使事情变得简单，因为拥有清晰的单色色域，在其中可以通过照亮洞穴内部并通常剪裁外界像素为白色或明亮的柔和颜色来定义任何场景的合理外观的图像及其颜色，甚至如洞穴的原始HDR场景。这样的显示器可以绘制出非常漂亮的图像，并且消费者不会抱怨，特别是因为自然对象的反射率范围大约在95％与0.5％之间，因此，如果仅在内容制作器件，人们会通过使其合理地一致来关注场景的照明，最终查看者确实会很好地看到具有自然颜色和相对明亮度的所有对象。然而，如果必须自然地绘制包含明亮区域或黑暗阴影区域的场景，则不是这样。

如果人们购买了比PB_D＝100尼特的理论最佳值稍暗或稍亮的实际显示器，则假设查看者的视觉系统将适应，从而图像仍然将看起来合适，并且甚至与在参考100尼特显示器上的相同，而不是例如令人讨厌地过亮(例如，在一个人在恐怖电影中有应当具有黑暗外观的夜景的情况)。

这样的SDR显示器的黑色在良好的情况下通常可以是0.1特，而在最坏的情况下可以是1尼特或者甚至若干尼特，因此，SDR显示动态范围(最亮的白色除以最暗的可查见黑色)最多将是1000:1