[发明专利]图像处理装置、显示器、用于提供和接收图像信号的方法

说明书

为了允许由被连接到最终显示器的装置务实地插入二次图像，我们发明了一种图像处理装置(301、501)，其具有输出图像连接部(506)和输入部(510)，所述输出图像连接部用于连接到显示器(550)，所述输入部用于接收输入图像(IM)和指定至少一个亮度映射函数(F_Lt)的元数据，所述亮度映射函数指定所述输入图像中的亮度与第二图像中的亮度之间的关系，所述第二图像中的最大亮度比所述输入图像中的最大亮度至少高6倍或者所述输入图像中的最大亮度比所述第二图像中的最大亮度至少高6倍，并且所述图像处理装置包括图形生成单元(502)和图像合成单元(504)，所述图形生成单元被布置为生成二次图像(IMG)，所述图像合成单元被布置为基于所述输入图像的像素颜色和所述二次图像的像素颜色来合成输出图像(IMC)，其特征在于，所述图像处理装置包括亮度函数选择单元(505)，所述亮度函数选择单元被布置为在没有二次图像的颜色与所述输入图像混合的情况下将所述至少一个亮度映射函数(F_Lt)的副本输出到元数据输出(507)，并且所述亮度函数选择单元被布置为在所述输出图像与所述输入图像因所述二次图像的一些像素颜色已经被用于改变所述输入图像的颜色而不相同的情况下输出预定亮度映射函数(F3)。

技术领域

本发明涉及用于处理像素颜色的方法和装置，该像素颜色需要在亮度上从第一情况被调节到第二情况，第一情况通常例如是HDR图像的原始编码，而第二情况通常例如是该图像的最优化结果，该最优化结果用于呈现在具有动态范围(特别是显示器峰值光亮度PB_D)的显示器上，该峰值光亮度PB_D不同于在编码的HDR图像中呈现的峰值光亮度(PB_C)(也就是最大亮度)。

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)原理(也被称为标准动态范围(SDR))进行编码的。这意味着：无论捕获的原始场景是什么，应当通过标准化定义的代码的最大值(通常为8位亮度Y'＝255，并且对于非线性近似平方根R'G'B'颜色分量而言都是类似情况)都对应于(即，呈现在)具有根据标准协议100尼特的显示器峰值光亮度PB_D(即，显示器能够呈现的最亮的白色)的显示器上。之所以这样做是因为所有显示器实际上在色度方面几乎都是相同的，即，它们(只)能呈现在0.1尼特至100尼特之间的亮度，而这正是得到任何所期望的图像的颜色的原因。对于系统的用户来说，几十年来，这似乎仍然可以以合理且令人信服的方式并以足够的色度或视觉质量显示可能出现或期望的任何图像。而且，这使事情变得简单，因为人拥有清晰的单色色域，在其中可以为任何场景甚至是原始的HDR场景(例如，洞穴)定义合理外观的图像及其颜色，例如通过使洞穴内部变亮并通常将外界像素剪裁为白色或明亮的柔和颜色来定义合理外观的图像及其颜色。

这样的显示器可以呈现出非常漂亮的图像，并且消费者不会抱怨图像质量，具体是因为自然对象的反射率范围大约在95％到0.5％之间，因此如果人仅在内容制作期间通过使场景合理地均匀化而处理场景的亮度，则最终观看者实际上至少可以很好地看到具有自然色彩和相对光亮度的所有对象。然而，如果必须自然地呈现(特别是使得观看者获得对整个场景中的不同光照方式的真实印象)包含亮光区域或暗阴影区的场景，则上述操作可能就不是很有效。

预期的和当前实现的能够呈现更亮的像素(通常对于高质量的HDR显示器，其光亮度要高出10倍，而高端HDR显示器的光亮度甚至要高出100倍)的高动态范围(HDR)显示器的出现还要求新的技术来对这样的HDR图像(即，可能包含比100尼特SDR白光亮得多的区域(例如，900尼特的明亮城市照明灯呈现)和/或较暗区域(在正确的观看环境下，OLED应当调暗至+－1/1000尼特)的图像)进行编码和处理。相机的动态范围也变得越来越好，但是为了理解本技术，读者可以简单地假定像素亮度是由计算机生成的(即，随意生成的)，但是当然要遵循所要求的技术原理(例如，特定HDR视频编解码器的具体情况)。读者应当理解，实际上，HDR视频能够用于(从消费者电视到安全性等)各种技术领域。