對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2014年10月27日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列no.62/068,898的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。本發(fā)明一般涉及圖像。更具體地，本發(fā)明的實(shí)施例涉及當(dāng)編碼高動(dòng)態(tài)范圍視頻時(shí)使用擴(kuò)展顏色范圍來改進(jìn)內(nèi)容映射。
背景技術(shù)：
：視頻信號(hào)可以被特征化為多個(gè)參數(shù)，諸如位深度、顏色空間、色域和分辨率。視頻信號(hào)的特征的一個(gè)重要方面是其動(dòng)態(tài)范圍。動(dòng)態(tài)范圍(dr)是圖像中的強(qiáng)度(例如，亮度)范圍，例如，從最黑的黑色到最亮的白色。如本文所使用的，術(shù)語“動(dòng)態(tài)范圍”(dr)可以涉及人類心理視覺系統(tǒng)(hvs)感知圖像中的強(qiáng)度(例如，亮度)范圍(例如，從最黑的黑色到最亮的白色)的能力。在這個(gè)意義上，dr涉及“援引場(chǎng)景(scene-referred)”的強(qiáng)度。dr還可以涉及顯示設(shè)備充分地或近似地渲染特定寬度的強(qiáng)度范圍的能力。在這個(gè)意義上，dr涉及“援引顯示器(display-referred)”的強(qiáng)度。除非特定意義在本文描述中的任何點(diǎn)處被明確指定具有特定意思，否則應(yīng)該推斷該術(shù)語可以在任何意義上使用，例如，可互換地使用。與可伸縮視頻編碼和hdtv技術(shù)一樣，擴(kuò)展圖像dr通常涉及分叉方法。例如，用現(xiàn)代的具有hdr能力的相機(jī)捕獲的援引場(chǎng)景的hdr內(nèi)容可以用于生成可以在常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍(sdr)顯示器上顯示的較低動(dòng)態(tài)范圍(ldr)或sdr版本的內(nèi)容。在一種方法中，從捕獲的vdr版本生成sdr版本可以包括將內(nèi)容映射操作(諸如全局色調(diào)映射運(yùn)算符(tmo))應(yīng)用于hdr內(nèi)容中的強(qiáng)度(例如，亮度)相關(guān)的像素值。分層編碼器可以向下游接收機(jī)發(fā)送基礎(chǔ)層(bl)、一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)層(el)以及與編碼處理有關(guān)的元數(shù)據(jù)。這樣的方法通常消耗比在將hdr和sdr內(nèi)容直接發(fā)送到位流中消耗的帶寬更少的帶寬。接收由編碼器發(fā)送的位流的兼容解碼器可以在常規(guī)顯示器上解碼和呈現(xiàn)sdr。但是，兼容解碼器也可以使用增強(qiáng)層和元數(shù)據(jù)來從中計(jì)算hdr內(nèi)容的預(yù)測(cè)版本，以便在具有更多能力的顯示器上使用。本發(fā)明的目的是提供用于在hdr數(shù)據(jù)的編碼中提高效率的新穎方法。本節(jié)中描述的方法是可以被實(shí)行的方法，但不一定是先前已經(jīng)設(shè)想或?qū)嵭械姆椒?。因此，除非另外指出，否則不應(yīng)當(dāng)假定本節(jié)中描述的任何方法僅僅因?yàn)榘诒竟?jié)中就有資格作為現(xiàn)有技術(shù)。類似地，除非另外指出，否則關(guān)于一個(gè)或多個(gè)方法識(shí)別出的問題不應(yīng)當(dāng)基于本節(jié)中而假定已在任何現(xiàn)有技術(shù)中被識(shí)別出。附圖說明本發(fā)明的實(shí)施例在附圖的各圖中是作為例子而不是作為限制示出的，其中附圖中相似的標(biāo)號(hào)指代相似的元素并且其中：圖1繪出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的分層hdr編碼系統(tǒng)的示例實(shí)現(xiàn)；圖2a繪出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于內(nèi)容映射的示例處理；圖2b繪出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于擴(kuò)展eotf或逆eotf的輸入范圍的示例處理；以及圖3a和圖3b繪出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有擴(kuò)展范圍的eotf及其對(duì)應(yīng)的逆eotf的示例。具體實(shí)施方式在給定要在分層編碼器中編碼的hdr輸入的情況下，本文描述了內(nèi)容映射技術(shù)，使得層間預(yù)測(cè)器在擴(kuò)展顏色范圍上操作，因此提供更好的預(yù)測(cè)值和更小的殘差，從而提高整體編碼效率。在以下描述中，為了說明的目的，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。但是，將清楚的是，本發(fā)明可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在其它情況下，眾所周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備沒有進(jìn)行詳細(xì)描述，以避免不必要地模糊本發(fā)明。概述本文描述的示例實(shí)施例涉及當(dāng)使用分層編碼器時(shí)hdr信號(hào)的內(nèi)容映射。作為內(nèi)容映射處理的一部分生成的視頻輸入將根據(jù)目標(biāo)顯示器的顯示特性映射到顏色空間(例如，rgb)。在給定將輸入值映射到輸出值、但僅針對(duì)包括最小值和最大值的第一范圍內(nèi)的輸入值被定義的原始映射函數(shù)(例如，ieotf或oetf)的情況下，擴(kuò)展映射函數(shù)被推導(dǎo)如下：基于原始映射函數(shù)和第一范圍來確定鏡像點(diǎn)。對(duì)于大于第一范圍的最大值的輸入值，擴(kuò)展映射函數(shù)與原始映射函數(shù)相同。對(duì)于低于第一范圍的最小值的輸入值，擴(kuò)展映射函數(shù)是原始映射函數(shù)相對(duì)于鏡像點(diǎn)以及映射函數(shù)的水平和垂直軸的鏡像函數(shù)。第一視頻輸出通過使用擴(kuò)展映射函數(shù)處理輸入視頻來生成。第二視頻輸出通過將第一視頻輸出轉(zhuǎn)換為適于壓縮的顏色空間(例如，ycbcr)并且通過允許編碼空間中的顏色值超過通信標(biāo)準(zhǔn)通常允許的顏色值(例如，rec.709)來生成。在分層編碼器中，編碼和預(yù)測(cè)在擴(kuò)展編碼顏色空間中執(zhí)行，這產(chǎn)生減小的殘差并提高編碼效率。在實(shí)施例中，原始映射函數(shù)包括itu-rbt.1886和smptest2084eotf。hdr信號(hào)的分層編碼現(xiàn)有的顯示和回放設(shè)備，諸如hdtv、機(jī)頂盒或藍(lán)光播放器，通常支持高達(dá)1080phd分辨率的信號(hào)(例如，每秒60幀的1920×1080)。對(duì)于消費(fèi)者應(yīng)用，這樣的信號(hào)現(xiàn)在通常使用以伽馬編碼的亮度-色度格式的每顏色分量每像素8位的位深度來壓縮。由于8位深度和對(duì)應(yīng)的低動(dòng)態(tài)范圍，這樣的信號(hào)通常被稱為具有標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍(sdr)的信號(hào)。隨著新的電視標(biāo)準(zhǔn)正在被開發(fā)(諸如超高清晰度(uhd))，可能期望以傳統(tǒng)hdtv解碼器和較新的uhd解碼器都可以處理的格式利用增強(qiáng)的分辨率和/或增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)范圍來編碼信號(hào)。此外，現(xiàn)有或舊的內(nèi)容可以以多種顏色等級(jí)獲得，每種顏色等級(jí)針對(duì)特定的一組目標(biāo)顯示器(例如，sdr影院、hdr影院、hdrtv、sdrtv等)。如本文所使用的，術(shù)語“顏色分級(jí)”(colorgrading)表示改變圖像或視頻信號(hào)的顏色特性的處理。作為示例，使用目標(biāo)顯示器的特性，對(duì)于每個(gè)場(chǎng)景，每幀的顏色可以通過顏色分級(jí)器(colorgrader)來調(diào)整以根據(jù)導(dǎo)演的意圖來匹配期望的“外觀”或“感覺”。圖1繪出了支持具有高動(dòng)態(tài)范圍(hdr)的視頻信號(hào)的編碼的系統(tǒng)的示例實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例。編碼器包括基礎(chǔ)層(bl)編碼器(120)和增強(qiáng)層(el)編碼器(170)。在一實(shí)施例中，bl編碼器(120)可以包括諸如hevc編碼器的新的基于標(biāo)準(zhǔn)的編碼器，而el編碼器可以是諸如avc(或h.264)編碼器的傳統(tǒng)編碼器。但是，該系統(tǒng)適用于已知或未來編碼器的任何組合，無論它們是基于標(biāo)準(zhǔn)的還是專有的。在一些實(shí)施例中，可以例如由上游設(shè)備(例如，圖1的hdr圖像編碼器(100))使用基礎(chǔ)層和一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)層將一個(gè)或多個(gè)視頻信號(hào)(或編碼位流)中的hdr圖像數(shù)據(jù)傳送到下游設(shè)備。編碼圖像數(shù)據(jù)可以包括從較高位深度(例如，12位或更多位)hdr輸入圖像(102，107)量化并且承載在編碼基礎(chǔ)層圖像容器(122)中的較低位深度(例如，8位或10位)的基礎(chǔ)層圖像數(shù)據(jù)(112)，以及包括在hdr圖像(102)和從基礎(chǔ)層圖像數(shù)據(jù)生成的預(yù)測(cè)圖像數(shù)據(jù)(142)之間的殘差值的增強(qiáng)層圖像數(shù)據(jù)(172)。如本文所使用的，對(duì)于具有多個(gè)顏色分量(例如，rgb或ycbcr)的圖像，術(shù)語n位圖像(例如，12位或8位圖像)表示其顏色分量的每個(gè)像素由n位像素表示的圖像。例如，在8位rgb圖像中，每個(gè)像素包括三個(gè)顏色分量，每個(gè)顏色分量(例如，r，g或b)由8位表示，每顏色像素總共24位?；A(chǔ)層圖像數(shù)據(jù)和增強(qiáng)層圖像數(shù)據(jù)可以被下游設(shè)備(例如，機(jī)頂盒)接收和使用，以重構(gòu)作為輸入hdr圖像(102)的近似的hdr輸出。在一些實(shí)施例中，編碼的基礎(chǔ)層圖像數(shù)據(jù)(122)可能不向后兼容傳統(tǒng)編碼的sdr格式；而是，基礎(chǔ)層圖像數(shù)據(jù)與增強(qiáng)層圖像數(shù)據(jù)一起被優(yōu)化以重構(gòu)用于在hdr顯示器上觀看的高質(zhì)量hdr圖像。hdr圖像編碼器(100)被配置為接收高分辨率(例如，uhd)輸入hdr圖像(102)。如本文所使用的，“輸入hdr圖像”是指可用于導(dǎo)出輸入圖像的hdr版本的增強(qiáng)或高動(dòng)態(tài)范圍圖像數(shù)據(jù)(例如，由高端圖像采集設(shè)備等捕獲的原始圖像數(shù)據(jù))。輸入hdr圖像(102)可以在支持高動(dòng)態(tài)范圍色域的任何顏色空間中。在一些實(shí)施例中，hdr輸入(102)可以由hdr處理單元(105)預(yù)處理以生成編碼器兼容的hdr流(107)和(109)。這種預(yù)處理可以包括濾波、顏色變換(例如，從rgb到y(tǒng)cbcr)、下采樣等。bl輸入(112)表示與hdr輸入(102)相同的場(chǎng)景，但是可以被內(nèi)容映射到不同的動(dòng)態(tài)范圍(例如，標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍)。bl輸入(112)可以通過對(duì)原始hdr輸入(102或107)的手動(dòng)、自動(dòng)或半自動(dòng)內(nèi)容映射(110)而被導(dǎo)出到較低動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)。計(jì)算機(jī)輔助內(nèi)容映射處理的一個(gè)示例在由g-m.su等人的、于2012年11月1日提交的標(biāo)題為“l(fā)ayerdecompositioninhierarchicalvdrcoding”、序列號(hào)為pct/us2012/062932(‘932申請(qǐng))的pct申請(qǐng)中描述，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。內(nèi)容映射的另一個(gè)示例在由r.astkins等人的、于2014年2月13日提交的標(biāo)題為“displaymanagementforhighdynamicrangevideo”、序列號(hào)為pct/us2014/016304(‘304申請(qǐng))的pct申請(qǐng)中描述，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。在一些實(shí)施例中，可能bl輸入(112)表示視頻信號(hào)的傳統(tǒng)sdr表示，并且hdr輸入(102)可以表示手動(dòng)(例如，使用顏色分級(jí)器)或自動(dòng)(例如，經(jīng)由預(yù)測(cè)器或其它方式)生成的hdr域中相同信號(hào)的近似。bl圖像編碼器(120)被配置為編碼/格式化bl圖像(112)以生成編碼(或壓縮)的bl圖像(122)。在一些實(shí)施例中，bl預(yù)處理單元(115)可以在其由bl編碼器(120)處理之前對(duì)bl輸入(112)應(yīng)用附加的預(yù)處理操作。沒有任何限制，這種預(yù)處理可以包括顏色變換、圖像縮放、圖像濾波、圖像增強(qiáng)等。在一些實(shí)施例中，基礎(chǔ)層圖像容器中的圖像數(shù)據(jù)不用于產(chǎn)生針對(duì)在sdr顯示器上觀看而優(yōu)化的bl圖像；相反，基礎(chǔ)層圖像容器中的圖像數(shù)據(jù)被優(yōu)化以出于最小化編碼的hdr圖像的總體位需求的目的、并為了提高最終解碼圖像的整體質(zhì)量而在較低位深度圖像容器中包含最佳數(shù)量的基礎(chǔ)層圖像數(shù)據(jù)。bl編碼器可以是任何已知的視頻編碼器，諸如由iso/iecmpeg-2、mpeg-4(第二部分)、h.264或hevc標(biāo)準(zhǔn)指定的視頻編碼器或諸如google的vp8、microsoft的vc-1等的其它編碼器。hdr圖像編碼器(100)中的bl解碼器(130)將基礎(chǔ)層圖像容器中的圖像數(shù)據(jù)解碼為解碼的基礎(chǔ)層圖像(132)。信號(hào)(132)表示如將被兼容接收機(jī)接收到的解碼的bl。解碼的基礎(chǔ)層圖像(132)與bl圖像(112)不同，因?yàn)榻獯a的基礎(chǔ)層圖像包括在由bl編碼器(120)和bl解碼器(130)執(zhí)行的編碼和解碼操作中引入的編碼改變、舍入誤差和近似。預(yù)測(cè)器處理(140)基于解碼的bl流(135)(或在一些實(shí)施例中，bl信號(hào)(112))執(zhí)行與預(yù)測(cè)hdr信號(hào)(102)有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)操作。預(yù)測(cè)器(140)嘗試實(shí)現(xiàn)hdr到bl映射(110)的反轉(zhuǎn)。這種預(yù)測(cè)器的示例實(shí)施例在‘932pct申請(qǐng)中和在由g-m.su等人的、于2012年4月13日提交的標(biāo)題為“multiplecolorchannelmultipleregressionpredictor”、序列號(hào)為pct/us2012/033,605的pct申請(qǐng)中描述，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。預(yù)測(cè)器輸出(142)被從hdr輸入(107)中減去以生成殘差(152)。在一些實(shí)施例中，殘差圖像(152)可以由增強(qiáng)層量化器(nlq)(160)處理，增強(qiáng)層量化器(nlq)(160)被配置為使用由一個(gè)或多個(gè)nlq參數(shù)確定的nlq函數(shù)從高位深度數(shù)字表示(例如，16位)到較低數(shù)字表示(例如，8位)量化hdr殘差值(152)。nlq函數(shù)可以是線性的、分段線性的或非線性的。非線性nlq設(shè)計(jì)的示例在由g-msu等人的、于2012年4月24日提交的“non-linearvdrresidualquantizer”pct申請(qǐng)pct/us2012/034747中描述，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。增強(qiáng)層(el)編碼器(170)被配置為在增強(qiáng)層圖像容器中編碼殘差值以生成編碼的el流(172)。el編碼器(170)可以是任何已知的視頻編碼器，諸如由iso/iecmpeg-2、mpeg-4(第二部分)、h.264或hevc標(biāo)準(zhǔn)指定的視頻編碼器或諸如google的vp8、microsoft的vc-1等的其它編碼器。el和bl編碼器可以是不同的或者它們可以是相同的。在hdr到bl映射(110)、預(yù)測(cè)器(140)和nlq(160)中使用的參數(shù)集合可以被發(fā)送到下游設(shè)備(例如，hdr圖像解碼器)，作為在視頻位流中(例如，在增強(qiáng)層中)可用的補(bǔ)充增強(qiáng)信息(sei)或者其它類似的元數(shù)據(jù)托架(carriage)的一部分作為元數(shù)據(jù)(144)。如本文所定義的，術(shù)語“元數(shù)據(jù)”可以涉及作為編碼的位流的一部分被發(fā)送并且?guī)椭獯a器呈現(xiàn)解碼的圖像的任何輔助信息。這樣的元數(shù)據(jù)可以包括但不限于以下信息：顏色空間或色域信息、動(dòng)態(tài)范圍信息、色調(diào)映射信息、或其它預(yù)測(cè)器、放大(up-scaling)、以及量化器操作符，諸如本文所描述的那些。在生成分層hdr流的所有部分之后，編碼的el流(172)、編碼的bl流(122)和相關(guān)的元數(shù)據(jù)(144)被多路復(fù)用和分包化，使得它們可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中和/或被發(fā)送到解碼器。該編碼流水線的效率在很大程度上由預(yù)測(cè)處理(140)的質(zhì)量確定，預(yù)測(cè)處理(140)的質(zhì)量又大部分由用于生成bl輸入信號(hào)(112)的內(nèi)容映射處理(110)的可逆程度來確定。換句話說，內(nèi)容映射處理的可逆程度越高，那么預(yù)測(cè)器將越準(zhǔn)確，這將對(duì)應(yīng)于要編碼的殘差信息越小。在一實(shí)施例中，改進(jìn)的顏色映射處理通過允許編碼的信號(hào)由擴(kuò)展顏色范圍表示來提高預(yù)測(cè)器的效率和編碼系統(tǒng)(100)的整體壓縮效率。使用擴(kuò)展顏色范圍的內(nèi)容映射圖2a繪出了根據(jù)實(shí)施例的內(nèi)容映射處理的示例。在給定hdr輸入(204)的情況下，內(nèi)容映射處理通常包括以下步驟：a)(步驟210)將輸入hdr信號(hào)從其原始顏色空間(例如，rgb)轉(zhuǎn)換為工作顏色空間。例如，在一些實(shí)施例中，內(nèi)容映射可以在感知量化的顏色空間中執(zhí)行，諸如感知量化的ipt(ipt-pq)；b)(步驟220)應(yīng)用色調(diào)和色域映射以將輸入hdr范圍映射到較低的動(dòng)態(tài)范圍(例如，sdr)；c)(步驟230)將映射的sdr信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于特定目標(biāo)sdr顯示器的有效rgb數(shù)據(jù)；以及d)(步驟240)將rgbsdr信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于應(yīng)用壓縮的顏色空間(例如，ycbcr)。取決于輸入內(nèi)容，步驟b)(220)可能導(dǎo)致在允許的sdr范圍之外的像素值。在步驟c)(230)中，這些值通常被轉(zhuǎn)換和剪切(clip)以處在有效(或合法)的范圍內(nèi)(例如，在0和1之間的歸一化rgb值)。最后，在步驟d)(240)中，rgb值被轉(zhuǎn)換為有效的ycbcr值。例如，根據(jù)btrec.709，ycbcr值必須在16和235之間。在實(shí)施例中，修改后的步驟c)(230)允許輸出具有超過(0,1)的“合法”值的顏色范圍的rgb信號(hào)。雖然有這種范圍擴(kuò)展，但是在步驟d)(240)之后，信號(hào)將處在yuv或ycbcr信號(hào)的合法范圍內(nèi)，即使它們?nèi)匀豢赡艹鰝鬏敇?biāo)準(zhǔn)(諸如，rec.709)的合法范圍。這種修改允許預(yù)測(cè)器(140)和分層編碼器(100)在稍微較寬的輸入值范圍上操作，從而提供改進(jìn)的預(yù)測(cè)和較小的殘差誤差。在解碼器中，接收到的yuv或ycbcr信號(hào)(122)可以在目標(biāo)sdr顯示器上沒有任何修改地被觀看；但是，hdr接收機(jī)可以利用基礎(chǔ)層和增強(qiáng)層二者中的擴(kuò)展信號(hào)范圍來執(zhí)行更好的預(yù)測(cè)并提供更高質(zhì)量的hdr信號(hào)。擴(kuò)展電光(electro-optical)傳遞函數(shù)的范圍作為前述步驟c)(230)的一部分，rgb非線性像素?cái)?shù)據(jù)被使用由源數(shù)據(jù)電光傳遞函數(shù)(eotf)描述的映射映射到線性數(shù)據(jù)。用于給定顯示器的eotf特征化輸入視頻信號(hào)的顏色值(例如，亮度)之間的關(guān)系以輸出由顯示器產(chǎn)生的屏幕顏色值(例如，屏幕亮度)。例如，iturec.itu-rbt.1886，“referenceelectro-opticaltransferfunctionforflatpaneldisplaysusedinhdtvstudioproduction”(03/2011)基于測(cè)得的陰極射線管(crt)的特性來定義用于平板顯示器的參考eotf，該文章的全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。在給定eotf的情況下，其逆eotf(ieotf)可以用于基于目標(biāo)顯示器的亮度特性導(dǎo)出非線性rgb值。大多數(shù)市售的專業(yè)監(jiān)視器的特征在于相對(duì)低的動(dòng)態(tài)范圍(例如，100到500尼特)；但是，較新的專業(yè)監(jiān)視器(諸如由杜比實(shí)驗(yàn)室演示的那些顯示器)可以允許以更高的動(dòng)態(tài)速率(例如，1000尼特至5000尼特或更多)顯示信號(hào)。這樣的顯示器可以使用支持高亮度能力(例如，0至10,000尼特)的替代eotf來定義。這樣的eotf的示例在smptest2084:2014“highdynamicrangeeotfofmasteringreferencedisplays”中定義，其全部內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。在給定視頻流的情況下，關(guān)于其eotf的信息通常作為元數(shù)據(jù)被嵌入在位流中。由給定eotffe指定的輸入-輸出關(guān)系表示為l＝fe(v)(1)并且對(duì)應(yīng)的逆eotf表示為其中v表示輸入視頻信號(hào)電平(在0和1之間歸一化)，并且l表示屏幕亮度，通常以cd/m2(或尼特)為單位。例如，在不失一般性的情況下，對(duì)于itubt.1866，l＝fe(v)＝a(max[(v+b),0])γ(3)并且其中a和b是基于用于白色和黑色的目標(biāo)屏幕亮度定義的變量，并且γ表示指數(shù)冪函數(shù)(例如，γ＝2.4)。給定和輸入eotf(或其逆(ieotf))(232)，圖2b繪出了根據(jù)一實(shí)施例的生成對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展映射函數(shù)的示例處理。將所考慮的輸入函數(shù)表示為y＝f(x)。給定合法或允許的輸入值范圍(x0，xm)(例如(0，1))表示為輸入函數(shù)(232)的最左邊有效輸入-輸出對(duì)(x0，y0)(例如，(0，f(0))，其將在本文中被表示為“鏡像點(diǎn)”(234)。根據(jù)步驟(236)，在一實(shí)施例中，輸入函數(shù)f(x)將在兩個(gè)方向上擴(kuò)展：a)對(duì)于大于xm的x的正值和對(duì)于小于x0的x的值。在一實(shí)施例中，對(duì)于x>xm，擴(kuò)展eotf或ieotf函數(shù)fx應(yīng)該與原始函數(shù)保持相同形狀或者y＝fx(x)＝f(x),對(duì)于x≥xm(5)對(duì)于x<x0，在一實(shí)施例中，擴(kuò)展函數(shù)是原始函數(shù)跨x和y軸兩者的鏡像版本(例如，fx(x)＝-f(-x))；但是，通過將鏡像函數(shù)-f(-x)向鏡像點(diǎn)適當(dāng)?shù)匾苿?dòng)來在鏡像點(diǎn)處保持連續(xù)性是重要的；因此y＝fx(x)＝-f(-x+2*xo)+2*yo,對(duì)于x＜xo(6)圍繞鏡像點(diǎn)而不是原點(diǎn)(0,0)反映f(x)曲線是重要的，主要有兩個(gè)原因：a)根據(jù)用于鏡像點(diǎn)上方的輸入值的適當(dāng)規(guī)范維護(hù)eotf或ieotf曲線的精確匹配；以及b)維護(hù)曲線的連續(xù)導(dǎo)數(shù)以防止圖像偽影。作為示例，考慮如等式(3)所示的用于bt.1866的eotf。根據(jù)等式(3)，鏡像點(diǎn)是(xo＝0,yo＝lo＝a*bγ)。然后，根據(jù)等式(5)和(6)，擴(kuò)展eotf可以被確定為：圖3a繪出了基于bt.1866的擴(kuò)展eotf(等式(7))的2000尼特的最大屏幕亮度、0.01尼特的最小屏幕亮度和γ＝2.4的示例曲線圖。在圖3a中，實(shí)線(305)表示由原始eotf定義的曲線，并且虛線(310)表示由等式(7)的擴(kuò)展eotf定義的曲線。也可以應(yīng)用相同的方法來推導(dǎo)擴(kuò)展逆eotf。例如，根據(jù)等式(3)，用于bt.1866的擴(kuò)展逆eotf的鏡像點(diǎn)是(xo＝lo＝a*bγ,0)。然后根據(jù)等式(5-6)：圖3b繪出了用于導(dǎo)出圖3a的相同屏幕亮度值的等式(8)。在圖3b中，實(shí)線(325)表示由原始ieotf定義的曲線，并且虛線(320)表示由等式(8)的擴(kuò)展ieotf定義的曲線。作為另一個(gè)示例，可以基于感知量化導(dǎo)出用于描述映射函數(shù)的smptest2084的擴(kuò)展eotf。給定常數(shù)m1、m2、c1、c2和c3，用于st2084的eotf被定義為：并且逆eotf被定義為根據(jù)等式(10)，其鏡像點(diǎn)是(lo＝0,)，因此從我們之前的討論給定鏡像點(diǎn)，(lo＝0)所提出的方法可以在任何編碼系統(tǒng)上使用，而無需對(duì)bl編碼器(120)或下游解碼器上的sdr解碼器進(jìn)行任何修改。作為使用擴(kuò)展信號(hào)范圍的效果的示例，表1示出了使用8位yuv編碼的三個(gè)視頻剪輯中的最小和最大像素值。剪切的值由rec.709確定并且需要在(16,235)的范圍內(nèi)。擴(kuò)展值在整個(gè)范圍(0,255)內(nèi)。表1：使用默認(rèn)和擴(kuò)展內(nèi)容映射的示例像素范圍值maxyminymaxcbmincbmaxcrmincr剪切#1228171891424623擴(kuò)展#12381719302550剪切#2233171721021590擴(kuò)展#225517174025181剪切#3235171894720786擴(kuò)展#3241172081025586表2示出了使用傳統(tǒng)編碼(具有剪切值)和使用擴(kuò)展信號(hào)范圍編碼和預(yù)測(cè)的相同三個(gè)剪輯的峰值信噪比(psnr)。在所有情況下，基礎(chǔ)層以5.2mbits/s編碼，而增強(qiáng)層以0.95mbits/s編碼。表2：使用默認(rèn)和擴(kuò)展內(nèi)容映射的示例psnr性能根據(jù)這些結(jié)果，觀察到，具有擴(kuò)展信號(hào)范圍的預(yù)測(cè)亮度可以產(chǎn)生高達(dá)5.5db的改進(jìn)，而色度可以具有高達(dá)7.7db的改進(jìn)。解碼器考慮在解碼器中，當(dāng)將解碼的ycbcr數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為rgb值時(shí)，剪切可以在ycbcr空間(在解碼器之后)或作為顯示器管理處理的一部分發(fā)生。在優(yōu)選實(shí)施例中，編碼器應(yīng)該具有通知解碼器是使用了默認(rèn)顏色范圍還是擴(kuò)展顏色范圍的能力。例如，這種信息可以使用元數(shù)據(jù)傳遞給解碼器。僅具有sdr的解碼器可以簡單地忽略這種信息，但是，擴(kuò)展信號(hào)范圍內(nèi)的編碼信號(hào)將顯示得很好。hdr解碼器應(yīng)該應(yīng)用這種信息以防止ycbcr中的任何剪切(在視頻解碼器之后)。在解碼器之后的任何剪切將阻止其預(yù)測(cè)器利用完整的信號(hào)范圍；因此解碼器中的預(yù)測(cè)器的輸出可能與編碼器中的預(yù)測(cè)器的輸出不同。在優(yōu)選實(shí)施例中，至少直到在基礎(chǔ)層和增強(qiáng)層已被組合在一起以生成輸出hdr信號(hào)之后為止，hdr解碼器不應(yīng)當(dāng)剪切解碼器的輸出。在一些實(shí)施例中，在hdr信號(hào)的解碼之后的顯示管理處理期間可以使用擴(kuò)展信號(hào)范圍。示例計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例可以用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、以電子電路和部件配置的系統(tǒng)、諸如微控制器的集成電路(ic)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(fpga)或其它可配置或可編程邏輯器件(pld)、離散時(shí)間或數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)、專用ic(asic)和/或包括這些系統(tǒng)、設(shè)備或部件中的一個(gè)或多個(gè)的裝置來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)和/或ic可以執(zhí)行或控制與內(nèi)容映射相關(guān)的指令，諸如本文描述的那些指令。計(jì)算機(jī)和/或ic可以計(jì)算與本文描述的內(nèi)容映射處理相關(guān)的任何各種參數(shù)或值。圖像和視頻實(shí)施例可以用硬件、軟件、固件及其各種組合來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的某些實(shí)現(xiàn)包括執(zhí)行使處理器執(zhí)行本發(fā)明的方法的軟件指令的計(jì)算機(jī)處理器。例如，顯示器、編碼器、機(jī)頂盒、代碼轉(zhuǎn)換器等中的一個(gè)或多個(gè)處理器可以通過在處理器可訪問的程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行軟件指令來實(shí)現(xiàn)與上述內(nèi)容映射有關(guān)的方法。本發(fā)明也可以以程序產(chǎn)品的形式提供。程序產(chǎn)品可以包括承載包括指令的一組計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)的任何非暫時(shí)性介質(zhì)，所述指令在由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時(shí)使數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行本發(fā)明的方法。根據(jù)本發(fā)明的程序產(chǎn)品可以是任何各種各樣的形式。程序產(chǎn)品可以包括例如物理介質(zhì)，比如包括軟盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器的磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)、包括cdrom、dvd的光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)、包括rom、閃存ram的電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，等等。程序產(chǎn)品上的計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)可以可選地被壓縮或加密。在以上提到部件(例如軟件模塊、處理器、組件、設(shè)備、電路等)的地方，除非另外指出，否則對(duì)那個(gè)部件的提及(包括對(duì)“裝置”的提及)應(yīng)當(dāng)被解釋為包括作為那個(gè)部件的等同物的執(zhí)行所描述的部件的功能的任何部件(例如，功能上等同)，包括在結(jié)構(gòu)上不等同于在本發(fā)明的所示示例實(shí)施例中執(zhí)行功能的所公開的結(jié)構(gòu)的部件。等同物、擴(kuò)展、替代方案和其它事項(xiàng)因此描述了與內(nèi)容映射相關(guān)的示例實(shí)施例。在前面的說明書中，本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)參考眾多的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行了描述，這些細(xì)節(jié)可以從一種實(shí)現(xiàn)到另一種實(shí)現(xiàn)而不同。因此，作為本發(fā)明的內(nèi)容以及申請(qǐng)人預(yù)期作為本發(fā)明的內(nèi)容的唯一且排他指標(biāo)是由本申請(qǐng)發(fā)布的、具體形式的權(quán)利要求書，包括任何后續(xù)的修正。本文針對(duì)在這些權(quán)利要求中包含的術(shù)語明確闡述的任何定義將決定如權(quán)利要求中使用的這些術(shù)語的含義。因此，未在權(quán)利要求中明確敘述的任何限制、元素、性質(zhì)、特征、優(yōu)點(diǎn)或?qū)傩跃坏靡匀魏畏绞较拗七@樣的權(quán)利要求的范圍。相應(yīng)地，說明書和附圖應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是說明性而不是限制性的。當(dāng)前第1頁12