平面，比如例如UCS1976CIE(U，V)--運(yùn)被證明 是優(yōu)選的選擇，也提供寬色域能力。
[0014] 我們也發(fā)明了該逆EOTF如何從亮度映射到明度代碼(也稱為光電傳遞函數(shù)0ETF， 其將比如來自照相機(jī)或者顏色處理軟件的亮度的光學(xué)測量結(jié)果映射為典型地為數(shù)字的作 為結(jié)果的電代碼，所述代碼可W被看作單位區(qū)間[0，1]乘W2~N，其中N為比特量)，并且其 相應(yīng)的EOTF可W與相應(yīng)的優(yōu)化(理論)皿R參考顯示器(實(shí)際的顯示器具有與理論顯示器相 同的特性，能夠直接再現(xiàn)理論代碼)一起最佳地起作用。不管需要在其上再現(xiàn)視頻的最終顯 示器如何，具有其明度代碼的視頻必須W唯一、不可混淆的方式限定(原則上，代碼創(chuàng)建側(cè) 于是可W使用任何分配代碼的原理，但是為了簡單起見，我們在進(jìn)一步的闡述中假定它利 用EOTF的逆僅僅對直接來自照相機(jī)的線性捕獲的亮度范圍編碼)。原則上，可W使用我們 發(fā)明的具有任何希望的Lm峰值視亮度或者也稱為峰值白色或者更精確地說，參考顯示器 的峰值亮度的log-丫函數(shù)(為了完整起見，技術(shù)人員所稱顯示器的峰值視亮度是顯示器可 W形成的最亮的顏色，其是在將S通道R、G、B驅(qū)動至它們的最大值(例如1023)時出現(xiàn)的白 色，并且它也形成用于限定其周圍的顯示色域的起步桿)，但是在許多分析之后，我們發(fā)現(xiàn) 如果應(yīng)當(dāng)使用僅僅一個值，那么5000尼特是非常好的實(shí)用值(于是，人們無需與視頻圖像 (像素顏色編碼）一起向任何接收器共傳輸用于編碼的特定參考峰值白色值，并且例如不可 能出現(xiàn)混淆)。在運(yùn)樣的情景中，可W對5000尼特W上的原始輸入亮度分級W便忠實(shí)地再 現(xiàn)例如0. 0001-5000尼特參考亮度范圍內(nèi)的最終顯示器的等效外觀亮度，并且在希望的情 況下，如果要將運(yùn)樣的數(shù)據(jù)顯示于比如20000尼特實(shí)際顯示器上，那么可W添加升級函數(shù) 作為元數(shù)據(jù)W便在給定其所有信息的情況下在甚至比參考顯示器更亮的實(shí)際顯示器上優(yōu) 化該外觀。人們不應(yīng)當(dāng)把用于將我們的參考亮度基礎(chǔ)主顏色空間之外的例如25000尼特的 場景顏色藝術(shù)地重新確定為主空間內(nèi)的顏色的該第一策略與如何重新確定已經(jīng)在特定RGB空間內(nèi)的顏色的當(dāng)前教導(dǎo)混淆（即，一旦重新歸一化為[0，1]，仍然可W使得具有相同原色 但是不同峰值白色的兩個色域搭配，并且其中之一典型地為通過我們的主亮度軸限定的我 們的主RGB空間，并且另一個為具有任何當(dāng)前l(fā)og-丫函數(shù)的任何編碼R'G'B'空間）。再 者，為較低動態(tài)范圍顯示器(例如1200或100尼特)或者只有50尼特的暗霧場景分級的圖像 可WW該主[0-5000]亮度范圍編碼，并且然后不應(yīng)當(dāng)混淆的，轉(zhuǎn)換成我們的通用明度編碼 巧P，明度代碼的分配仍然應(yīng)當(dāng)利用固定或可變代碼分配EOTF發(fā)生)。我們教導(dǎo)了明度-(U, V)色度空間，其將動態(tài)范圍方面與色彩方面解禪，并且允許在兩個方向上且尤其是沿著明 度軸的許多通用性，例如關(guān)于必須使用什么明度分配函數(shù)，而且還有例如在該編碼顏色空 間內(nèi)的其他峰值視亮度的顯示器映射時的重新分配函數(shù)。
[0015] 在若干考量和實(shí)驗(yàn)之后，找到伽瑪2. 4和P25的最優(yōu)值，如果人們想要為所有 情景(例如同時具有一些明亮區(qū)域、中亮區(qū)域和暗區(qū)的圖像）使用一個單一明度分配函數(shù)的 話，尤其是如果人們想要僅僅對皿R編碼的話（即，盡管我們可W作為元數(shù)據(jù)對用于從皿R 像素圖像編碼導(dǎo)出希望的LDR外觀的另外的映射函數(shù)共編碼，但是在所有實(shí)施例中，我們 不一定需要通過直接顯示由應(yīng)用該最優(yōu)單個log-丫函數(shù)而得到的圖像來獲得良好的LDR 外觀)。
[0016] 若干色度表示可W用于我們的明度限定方法，但是我們發(fā)現(xiàn)（U,V)空間尤其起 作用。我們也可W限定（U'，V')，其參考選擇的白色定義為例如：(U'，V') = (U，V)-(U_ D65,v_D65)，等等。
[0017] 當(dāng)我們聲明輸入顏色包括亮度和色度的信息時，我們并不隱含運(yùn)樣的顏色本身 表示于運(yùn)種顏色表示中，而是該信息可W在數(shù)學(xué)上導(dǎo)出，運(yùn)例如在輸入圖像WXYZ或者某 種唯一限定的RGB等等表示的情況下實(shí)現(xiàn)。盡管我們提出了限定對于新出現(xiàn)的皿R編 碼技術(shù)有用的明度的全新方式，但是熟悉技術(shù)的讀者將從我們的教導(dǎo)中理解他如何可W 例如根據(jù)RGB坐標(biāo)通過給定希望的白點(diǎn)平衡首先對RGB坐標(biāo)加權(quán)而限定明度，其限定為 Y=al*R+a2*G+a3地，曰1、曰2、曰3為常數(shù)，其仍然可W在給定特定R、G、B原色和白點(diǎn)選擇的情 況下進(jìn)行選擇。然后，利用我們的EOTF處理那些Y。
[0018] 再者，熟悉技術(shù)的讀者將理解我們?nèi)绾慰蒞導(dǎo)出最終要輸出的圖像的信息，我們 可W稱其為Rec_HDR(希望的主皿R輸入的接近的重建)，并且運(yùn)有利地可W例如作為XYZ_ OU化Ut而完成(注意，我們對于亮度使用字符Y或者以并且對于明度使用Y'，或者如果明度 是歸一化的[0.0，1.0]，也使用V)。但是我們也可W將Rec_HDR轉(zhuǎn)換成另一種顏色表示， 比如例如用于驅(qū)動特定顯示器的特定R'G'B'或者其他設(shè)備相關(guān)編碼。此外，Rec_HDR也可 W是另一皿R圖像，例如，我們可W直接映射到所需的驅(qū)動RGB圖像W便在1200尼特顯示 器上再現(xiàn)希望的外觀，或者可替換地經(jīng)由中間步驟將第一Rec_HDRl(例如用于我們的5000 尼特參考顯示器）映射到Rec_HDR2W便驅(qū)動比如1200尼特實(shí)際顯示器。
[0019]該元數(shù)據(jù)（P、丫和Lm巧日果希望的話))是新的，意味著我們當(dāng)然也可W限定新的、 不與任何先前的技術(shù)有關(guān)的包括該元數(shù)據(jù)的圖像信號(盡管它可用于用于對像素矩陣顏色 分量編碼的無論什么傳統(tǒng)策略，由此我們確實(shí)在比如預(yù)期Y化Cb的MPEG-HEVC結(jié)構(gòu)中實(shí)施 Yuv坐標(biāo)，但是不關(guān)屯、進(jìn)行例如DCT或者游程編碼等的編碼器(解碼器）的其余部分，只要我 們具有進(jìn)行依照我們的實(shí)施例的轉(zhuǎn)換的IC或軟件的一部分)。因此，盡管該"格式化"部分 真的可W是與MPEG或JPEG或者其他圖像或視頻編碼類似的任何傳統(tǒng)圖像技術(shù)，但是依照 我們的新策略填充像素代碼時的實(shí)際圖像紋理將已經(jīng)是(可驗(yàn)證地）根本不同的(在不正確 理解所發(fā)生的事情的情況下，該圖像看起來技術(shù)上如此不同，W至于傳統(tǒng)編碼將再現(xiàn)完全 錯誤的圖像外觀，盡管在技術(shù)上它可W做所有解碼步驟)。事實(shí)上，運(yùn)種對于飛利浦的幾個 發(fā)明人的關(guān)于該未來圖像編碼項(xiàng)目的工作的理解是某種程度上類似于OSI通信模型的未 來某系統(tǒng)所需的。當(dāng)技術(shù)進(jìn)步時，在許多領(lǐng)域，它變得如此復(fù)雜，W至于必須W更結(jié)構(gòu)化的 方式限定，但是問題是怎么做。在圖像操縱技術(shù)中，已經(jīng)存在用于將圖像置于外部容器中的 解決方案(例如包括描述何種音頻和視頻分量使用何種編碼策略，或者將此分裂成數(shù)據(jù)塊 W用于例如IP傳輸或者廣播輪播)，其是經(jīng)典OSI的簡單相關(guān)物，但是一個層仍然是完全剛 性的，使用其特定直接編碼，比如例如Rec. 709 (-切都針對特定RGB原色、設(shè)想的典型觀 看環(huán)境等的單一設(shè)想的完全定義的系統(tǒng)限定)。我們用"包括"參數(shù)元數(shù)據(jù)(或者與像素彩色 圖像關(guān)聯(lián)的顏色變換函數(shù)和/或定義的元數(shù)據(jù)）的信號表示W(wǎng)任何方式將該元數(shù)據(jù)傳達(dá)給 接收冊，不管是例如同時在同一信號中，還是讓像素顏色矩陣經(jīng)由第一通信通道在第一時 間到來，并且元數(shù)據(jù)經(jīng)由另一通道后面到來，最終在解碼器處，所有該需要的數(shù)據(jù)匯集在一 起。因此，我們可W將信號(像素顏色+函數(shù)元數(shù)據(jù))置于同一藍(lán)光光盤上，或者經(jīng)由某種預(yù) 先存在的或者未來的圖像或視頻通信技術(shù)通過像廣播或互聯(lián)網(wǎng)那樣的網(wǎng)絡(luò)傳送它，等等。
[0020] 可W僅僅為圖像信號中的皿R圖像確定最優(yōu)函數(shù)(例如僅僅盤上的皿R外觀，且沒 有LDR像素矩陣，只有潛在的一些顏色映射函數(shù)導(dǎo)出LDR外觀圖像)，其中Lm=SOOO,P=25 并且丫 =2. 4。代替Lm=SOOO的是，也可W在內(nèi)容創(chuàng)建者希望更高的Lm值(例如10000尼特） 或者更低的Lm值(例如2000或1500)時使用該方法。
[0021] 也可W設(shè)計(jì)另外的伽瑪值，并且例如可W例如通過限定由Rec. 709編碼伽瑪?shù)?等效伽瑪和伽瑪2. 4組成的最終伽瑪而確定部分地考慮到希望的環(huán)境再現(xiàn)的伽瑪。對于等 效伽瑪，技術(shù)人員將會理解，運(yùn)不是也具有線性部分的公式中的伽瑪值，而是在黑色處作為 伽瑪而不是線性部分開始時最佳地近似該Rec. 709編碼OETF的伽瑪。
[0022] 一種對高動態(tài)范圍圖像編碼的方法，其中參數(shù)P和丫被進(jìn)一步優(yōu)化W便得到依 照人類顏色分級者在100尼特顯示器上看起來良好的編碼圖像，由此參數(shù)P和丫中的至 少一個優(yōu)選地由人類分級者優(yōu)化。盡管某種變異性將存在，但是顯然存在將根據(jù)場景給出 皿R圖像的合理外觀的LDR對應(yīng)物的參數(shù)范圍，因此，運(yùn)是一種可W正面地限定和標(biāo)識的方 法。由于圖像的變異性和復(fù)雜性的原因，通常在處理中，人類顏色分級者將確定最佳外觀的 LDR圖像，W及因此相應(yīng)的P和丫參數(shù)。然而，至少部分地自動的圖像分析算法可W提供 看起來良好的值，并且然后，例如典型地分級者只需例如通過在將所有數(shù)據(jù)（圖像像素+描 述到一個或多個外觀的一種或多種顏色變換的函數(shù)元數(shù)據(jù)）寫入圖像信號編碼中之前僅僅 點(diǎn)擊接受按鈕而證實(shí)產(chǎn)生的LDR外觀的確合他的意。對于更喜歡可W拍攝的暗圖像/場景 (例如沒有或者也許具有少許光（比如后面的月亮）的夜景）的曲線而言，典型地會使得代碼 的更大部分可用于場景中的較暗顏色，運(yùn)可能在選擇例如較大的伽瑪值(例如大約2. 55)時 發(fā)生(并且可W為此選擇最優(yōu)的P)。對于按比例具有更大數(shù)量的較亮對象(例如在只有幾 個具有比圖像中的最大對象亮度或Lm暗得多的亮度的較小片塊時）的圖像而言，可W使用 較小的伽瑪值，例如2-2. 2 (2. 15是好的示例)，或者甚至低于2且大于1，例如1. 2。
[0023] 與所述方法相應(yīng)，可W存在若干用于對高動態(tài)范圍圖像編碼的圖像編碼裝置的變 型，所述裝置包括： -輸入，用于獲得輸入的高動態(tài)范圍圖像的像素顏色，其中像素顏色具有亮度和色度 的信息； -分級管理單元（202)，被布置用于應(yīng)用映射函數(shù)的逆W導(dǎo)出像素顏色的亮度的明度 代碼（V)，所述映射函數(shù)被預(yù)定為包括：第一部分函數(shù)，其被定義為：
，其中P為調(diào) 整常數(shù)，并且V為與要編碼的亮度相應(yīng)的明度代碼；W及定義為I;曰的第二部分函 數(shù)，其是伽瑪變換，并且其中Lm是預(yù)定義參考顯示器的峰值亮度，且伽瑪是優(yōu)選地等于2. 4 的常數(shù)， -編碼器（210)，連接到可連接到視頻存儲器或網(wǎng)絡(luò)的視頻傳輸連接（221)，被布置成 編碼和傳輸圖像信號S_im，該圖像信號包括：具有像素顏色的像素矩陣圖像，像素顏色被 編碼為具有一個顏色分量，該顏色分量為明度代碼；W及與其關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)，包括P和丫 參數(shù)中的至少一個。一種典型的變型可W是分級套件(分級者應(yīng)用來至少確定皿R圖像，但 是現(xiàn)在結(jié)合了我們的特定技術(shù)W導(dǎo)出編碼和/或分級外觀的軟件)，但是該裝置也可W例如 在照相機(jī)的內(nèi)部，在運(yùn)種情況下，例如P和丫可W與一個或兩個旋鈕一起或者同時改變。 技術(shù)人員將會理解視頻傳輸連接211如何可W典型地體現(xiàn)，因?yàn)檫\(yùn)可W例如是標(biāo)準(zhǔn)化視頻 電纜輸出、用于將視頻封裝在例如互聯(lián)網(wǎng)分組中的協(xié)議、用于在藍(lán)光光盤上寫入的協(xié)議化 硬件，等等。
[0024]與編碼器相應(yīng)，可W存在大體類似地操作的各種不同的解碼器，即盡管在編碼器 和解碼器側(cè)仍然可W存在一些另外的變型，但是如當(dāng)前所描述的代碼分配的核屯、一旦編碼 的話，應(yīng)當(dāng)被任何接收器唯一地理解。
[00巧]一種用于對高動態(tài)范圍圖像編碼（S_im)解碼的圖像解碼裝置（301)包括： -接收和格式化單元（388)，被布置成接收高動態(tài)范圍圖像編碼（S_im)并且據(jù)此導(dǎo)出 要處理的、由如權(quán)利要求1所限定的編碼方法產(chǎn)生的、包括明度代碼的圖像編碼; -顏色映射單元（305)，被布置成應(yīng)用顏色映射策略從圖像編碼Im_l導(dǎo)出高動態(tài)范圍 圖像（REC_HDR)，其中顏色映射單元被布置成對圖像編碼中的像素明度V應(yīng)用預(yù)定 映射函數(shù)，該映射函數(shù)被限定為包括：第一部分函數(shù)，其為
，其中P為調(diào)整常數(shù)， 并且V為與要編碼的亮度相應(yīng)的明度代碼；W及定義為私裘肖尹y的第二部分映射，其中 Lm是預(yù)定義參考顯示器的峰值亮度，且伽瑪是優(yōu)選地等于2. 4的常數(shù)W獲得高動態(tài)范圍圖 像（REC_HDR)的像素的亮度L。
[0026] 當(dāng)然，作為一種變型，代替解碼到參考[0-5000]亮度范圍和據(jù)此構(gòu)建的顏色空間 (例如XYZ)或者除此之外，各種不同的解碼器也可W解碼為另一圖像作為輸出。例如，除了 用于輸出皿R外觀的重建Rec_HDR的輸出之外，解碼裝置可W具有用于LDR圖像的第二輸 出（或者相同的輸出，運(yùn)取決于像顯示器那樣的連接系統(tǒng)要求什么作為輸出圖像)。
[0027]我們進(jìn)一步發(fā)明了一些有趣的實(shí)施例，比如： 一種對高動態(tài)范圍圖像編碼的方法，包括步驟： -確定用于從輸入的高動態(tài)范圍圖像（皿R_〇RIG)導(dǎo)出較低動態(tài)范圍圖像（LDR_C0NT)的映射函數(shù)，其中通過應(yīng)用被確定為;挺吉拉?按'.貨本點(diǎn)麥本:'￡|的函數(shù)將高動態(tài)范圍圖 像（皿R_ORIG)的像素的亮度相關(guān)物（L)轉(zhuǎn)換成較低動態(tài)范圍圖像（LDR_CONT)的像素的明 度（Y)，其中系數(shù)被規(guī)定為使得函數(shù)是歸一化的，從而對于區(qū)間[0，1]內(nèi)的L和Y值而言， 值L=O映射為Y=O,并且L=I映射為Y=I,并且存在另一規(guī)定的約束，其在Y范圍中間的Y值 附近實(shí)現(xiàn)函數(shù)的特定行為，使得函數(shù)的形狀可利用單個參數(shù)a控制，W及 -將較低動態(tài)范圍圖像（LDR_CONT)和高動態(tài)范圍圖像（皿R_ORIG)之一W及至少參數(shù)a傳輸至連接到視頻存儲器或網(wǎng)絡(luò)的視頻傳輸連接（221)。
[0028] 該精屯、選擇的對數(shù)函數(shù)允許生成最優(yōu)映射，其然后尤其是在只有10比特可用于 明度分量及例如8比特用于色度U和V)的情況下可WW最小可見誤差均勻地量化。
[0029] 得到的圖像LDR_C0NT可W稱為LDR圖像，因?yàn)樗且环N在各個不同亮度子區(qū)具有 明亮效果的皿R圖像的對比度平滑的版本。如果選擇正確的代碼分配函數(shù)，那么甚至可W 將該LDR_C0NT用于在LDR顯示器上直接再現(xiàn)程序，但是運(yùn)對于本發(fā)明的所有實(shí)施例都不是 所需的，因?yàn)橐恍?shí)施例可能僅僅使用LDR_C0NT作為用于唯皿R編碼的啞中間物。
[0030] 一種對高動態(tài)范圍圖像編碼的方法，其中進(jìn)一步的約束對于Y范圍中間或附近的 Y值限定通過應(yīng)用作為權(quán)利要求1中的函數(shù)的逆的幕函數(shù)而獲得的作為結(jié)果的L值 與參數(shù)a之間的函數(shù)關(guān)系，諸如例如Tl/丫（Y=l/2)=K/a，其中K為常數(shù)。有利的是，限定曲 線在最令人感興趣的動作發(fā)生的運(yùn)些區(qū)域中的特定平滑度。
[0031] 一種對高動態(tài)范圍圖像編碼的方法，其中a參數(shù)具有缺省值，該值可W取決于參 考顯示器的，典型地將使用所述信號的顯示器的峰值視亮度。典型地，分級者可W為！個或 者可能幾個范圍的顯示器設(shè)想該分級，例如，皿R重建的圖像對于例如5000尼特峰值視亮 度顯示器是最優(yōu)的（即具有最少的像條帶那樣的偽影）或者接近最優(yōu)。在一些實(shí)施例中，函 數(shù)映射F肥L于是也是令人感興趣的，因?yàn)長DR_C0NT圖像為例如大約200尼特的顯示器提 供了適當(dāng)?shù)膱D像，并且甚至可能存在例如每場景(或者用于整個程序）的另一函數(shù)，其被共 編碼W獲得用于在例如15000尼特或50尼特顯示器上再現(xiàn)的最優(yōu)圖像。
[0032] -種對高動態(tài)范圍圖像編碼的方法，其中人類顏色分級者確定要傳輸至視頻傳輸 連接（221)的a的最優(yōu)值。
[0033] 優(yōu)選地，我們的創(chuàng)建側(cè)的技術(shù)允許例如針對關(guān)鍵區(qū)域的最少偽影或者良好的總體 彩色外觀等選擇最優(yōu)的a值。接收側(cè)無需知道用于將a值與（多個）編碼圖像和或意圖的 (多個)顯示器的無論什么（多個)物理特性相關(guān)聯(lián)的特定算法，相反地，它只需知道應(yīng)用哪個 (逆）函數(shù)，即a值與哪種函數(shù)形狀相應(yīng)。
[0034] -種對高動態(tài)范圍圖像編碼的方法，其中自動圖像分析單元（227)根據(jù)表征高動 態(tài)范圍圖像（皿R_〇RIG)中的像素的亮度的至少一個匯總值確定a的值，所