專(zhuān)利名稱(chēng)：高動(dòng)態(tài)范圍圖像的內(nèi)容元數(shù)據(jù)增強(qiáng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及當(dāng)在具有位深(bit depth) η的顯示器上顯示以位深m編碼的圖像時(shí)減少不希望的視覺(jué)可感知的偽像(artifact),其中，m〈n。與圖像一起分發(fā)的元數(shù)據(jù)表征圖像的亮度(luminance)范圍。
背景技術(shù)：
顯示器的位深對(duì)應(yīng)于每個(gè)顯示器像素能夠再現(xiàn)或顯示的明亮度(brightness)等級(jí)的數(shù)量。顯示器的位深越高，能夠再現(xiàn)的離散明亮度等級(jí)越多。例如，具有為I的位深的顯示器可在每個(gè)像素中表現(xiàn)21=〗個(gè)明亮度等級(jí)中的任意一個(gè)(例如，每個(gè)像素可為導(dǎo)通(ON)或關(guān)斷(OFF))。形成對(duì)比的是，在具有為10的位深的顯示器中，該顯示器可能能夠?qū)⒚總€(gè)像素控制為具有2^=1024個(gè)不同的明亮度等級(jí)中的一個(gè)。彩色顯示器可對(duì)于多個(gè)原色中的每一個(gè)提供分離的子像素。例如，顯示器可提供包括紅、綠、藍(lán)子像素的像素。像素的亮度和顏色可通過(guò)改變每個(gè)子像素的明亮度而得到控制。子像素控制中的位深越大，允許表現(xiàn)的離散亮度等級(jí)越多，且允許彩色顯示器顯示的不同顏色的數(shù)量越大。在對(duì)于每個(gè)子像素為I的位深的情況下，一個(gè)子像素可為黑或紅，另一子像素可為黑或綠，第三個(gè)子像素可為黑或藍(lán)。在這種情況下，像素可表現(xiàn)21 X 21 X 2:=23=8種顏色中的任意顏色。位深為8的彩色顯 示器能夠在每個(gè)所顯示的子像素中表現(xiàn)28=256個(gè)明亮度等級(jí)中的任意一個(gè)。例如，為O的值可代表子像素亮度范圍底部的值(通常為黑色)，為255的值可代表子像素亮度范圍頂部的值。這種顯示器理論上能在每個(gè)像素中顯示28.28.28=224=16777216種顏色中的任意一種。為了便于其顯示，圖像通過(guò)使用多種編碼方案來(lái)被編碼。位深是這種方案的一種屬性。如果使用為8的位深來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行編碼，那么，編碼后的圖像的子像素(或者，在單色圖像的情況下的像素)中的每一個(gè)可表現(xiàn)28=2 56個(gè)明亮度等級(jí)中的任意一個(gè)。如果使用為10的位深來(lái)對(duì)同一圖像進(jìn)行編碼，那么，編碼后的圖像的子像素(或者，在單色圖像的情況下的像素)中的每一個(gè)可表現(xiàn)2^=1024個(gè)明亮度等級(jí)中的任意一個(gè)。因此，位深越高，在像素亮度范圍內(nèi)提供的粒度(granularity)越是精細(xì)。某些用于彩色圖像的編碼方案不直接指定各個(gè)子像素的明亮度。例如，LUV方案指定像素的整體亮度(L)，并使用兩個(gè)色度坐標(biāo)值U和V指定該像素的顏色。再一次地，更大的位深可用于增大能由圖像數(shù)據(jù)表現(xiàn)的顏色和/或不同亮度步階(step)的數(shù)量。一般而言，希望的是被顯示圖像中的亮度步階足夠小，以使得一個(gè)步階的亮度差不能被人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)(HVS)容易地感知。大于此的步階能導(dǎo)致可見(jiàn)的偽像，例如條帶(banding),特別是在亮度緩慢變化的圖像區(qū)域中。由于位深越高則可能的步階越為精細(xì)，因此希望更高的位深用于顯示具有更大亮度范圍的圖像。然而，與使用較低位深編碼的圖像相比，使用較高位深編碼的圖像更大(即，消耗更多的計(jì)算機(jī)內(nèi)存或存儲(chǔ)空間以及通信鏈路上的更多帶寬)，并相應(yīng)地在其能被顯示前需要增多的計(jì)算處理時(shí)間和資源。因此，盡管可使用具有較高位深能力的顯示器，且事實(shí)上圖像常常在最初以較高的位深獲得，但圖像常常以低于最佳位深的位深編碼以便分發(fā)。存在對(duì)于這樣的實(shí)用且成本有效的方法和設(shè)備的需求:其用于分發(fā)和再現(xiàn)具有希望的圖像質(zhì)量的圖像(靜止和視頻圖像二者)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了可在圖像數(shù)據(jù)的分發(fā)、處理和顯示中應(yīng)用的方法和設(shè)備。本發(fā)明的方面提供:用于以較低位深格式對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以便分發(fā)的方法；用于準(zhǔn)備用于顯示的分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)并且對(duì)這種分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示的方法；用于使用可變映射以較低位深表示對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的設(shè)備；用于使用可變映射將較低位深圖像數(shù)據(jù)處理為較高位深的設(shè)備；用于顯示分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備。本發(fā)明可應(yīng)用于例如電影、電視節(jié)目以及其他視頻內(nèi)容的分發(fā)和顯示。例如，本發(fā)明可在電視、視頻監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、專(zhuān)用顯示器等等之中具體實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一方面提供用于分發(fā)圖像數(shù)據(jù)的方法。該方法包括:確定圖像數(shù)據(jù)的范圍，以及將圖像數(shù)據(jù)映射到減小位深格式，以便產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的更低位深表示。所述映射使用如下的映射來(lái)完成，即該映射使得更低位深表示的范圍與更低位深表示的最大范圍的比率大于圖像數(shù)據(jù)的范圍與圖像數(shù)據(jù)的最大范圍的比率。該方法生成表征所述映射的元數(shù)據(jù)，并將元數(shù)據(jù)與更低位深表示相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明的另一方面提供用于顯示圖像的方法。該方法包括:獲得處于具有第一位深的第一格式的圖像數(shù)據(jù)和相應(yīng)的元數(shù)據(jù)?；谠獢?shù)據(jù)，該方法生成用于將圖像數(shù)據(jù)映射到具有第二位深的第二格式的色調(diào)(tone)映射，其中第二位深大于第一位深。然后，該方法應(yīng)用色調(diào)映射以便將圖像數(shù)據(jù)映射到第二格式，并顯示第二格式數(shù)據(jù)。本發(fā)明的又一方面提供包括圖像分析器的圖像處理設(shè)備，圖像分析器被配置成:對(duì)于處于第一格式的圖像確定圖像數(shù)據(jù)中的值的范圍，并對(duì)于該圖像生成從第一格式到第二格式的映射，第二格式具有與第一格式相比更低的位深。該設(shè)備包括:映射單元，映射單元被配置成根據(jù)所述映射將圖像從第一格式映射到第二格式；以及，編碼單元，編碼單元被配置成將第二格式圖像數(shù)據(jù)和代表映射的元數(shù)據(jù)編碼成分發(fā)格式。下面描述并在附圖中示出本發(fā)明的更多方面以及本發(fā)明的示例實(shí)施例的特征。


附圖示出了本發(fā)明的示例性非限制性實(shí)施例。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框示，其中，η+位圖像數(shù)據(jù)用m位的位深編碼，并分發(fā)到具有位深η的顯示器，其中，m〈n。圖2是成像系統(tǒng)的簡(jiǎn)化示意性圖示，其中，η+位深的圖像數(shù)據(jù)在具有減小的位深的分發(fā)路徑上被分發(fā)。示例分發(fā)路徑包括有線(xiàn)電視、衛(wèi)星電視、盤(pán)(例如DVD或藍(lán)光TMa)以及因特網(wǎng)路徑。圖3示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)分別在可調(diào)光(dimmable)顯示器上的亮圖像與暗圖像的顯示。圖4示意性地示出了對(duì)圖像數(shù)據(jù)的亮度范圍的重新映射。圖5為示出根據(jù)本發(fā)明一示例實(shí)施例的方法的流程圖。圖6為示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的方法的簡(jiǎn)化流程圖。圖7以圖形形式示出了在對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼時(shí)對(duì)亮度步階進(jìn)行移位和重新縮放，以便從以具有有限位深的格式呈現(xiàn)的圖像數(shù)據(jù)獲得改進(jìn)的圖像質(zhì)量。在所示出的示例實(shí)施例中，位深為5位。圖8示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例經(jīng)由m位位深編碼的圖像來(lái)分發(fā)圖像數(shù)據(jù)，以便在具有η位位深能力的顯示器上進(jìn)行顯示。圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一示例實(shí)施例的設(shè)備。
具體實(shí)施例方式貫穿下面的描述，給出具體的細(xì)節(jié)以便為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供更為全面的理解。然而，公知的元件可能沒(méi)有示出或詳細(xì)描述，以避免不必要地模糊本公開(kāi)。相應(yīng)地，說(shuō)明書(shū)和附圖將被看作是說(shuō)明性而不是限制性意義。背景圖1示出了示例性情況，其中，圖像處理器14將具有至少為η位(η+位)的位深的圖像數(shù)據(jù)10轉(zhuǎn)換為m位的較低位深并編碼以進(jìn)行分發(fā)。m位信號(hào)15被遞送到圖像處理器16 (例如，其可位于顯示器內(nèi)部或顯示器外部)。圖像處理器16以η位的位深呈現(xiàn)信號(hào)以便在顯示器12上顯示。盡管顯示器可能具有更高位深能力，但將要顯示的圖像的位深實(shí)際上能將顯示器約束到與圖像的位深相等的有效位深。例如，在具有10位位深的顯示器上顯示以8位位深編碼的圖像的一種方法是將8位圖像數(shù)據(jù)用作用于顯示器的10位驅(qū)動(dòng)信號(hào)的8個(gè)最高有效位。這具有使用顯示器的幾乎全部亮度范圍的優(yōu)點(diǎn)。然而，結(jié)果得到的圖像可能具有條帶或其他不希望的視覺(jué)可感知偽像，這是因?yàn)闆](méi)有利用顯示器的全部位深，且因此在相鄰亮度等級(jí)之間的步階可能是可見(jiàn)的。在亮度范圍大的情況下，例如在顯示器為高明亮度、高動(dòng)態(tài)范圍顯示器的情況下，這種偽像能特別引人注目。將8位位深圖像數(shù)據(jù)用作用于顯示器的10位驅(qū)動(dòng)信號(hào)的最低有效位也是不期望的，因?yàn)轱@示器的亮度范圍能力沒(méi)有被完全或充分利用。圖2示出了高清電視(HDTV) 30和連接到計(jì)算機(jī)31的高清計(jì)算機(jī)監(jiān)視器32。計(jì)算機(jī)31和HDTV30均被連接為在多種分發(fā)介質(zhì)路徑上接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)。HDTV30和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器32各自能夠顯示具有η位位深的圖像數(shù)據(jù)。在每個(gè)情況下，即使圖像數(shù)據(jù)初始具有較大的位深，該圖像數(shù)據(jù)也以較低位深格式(例如m位)分發(fā)。在此示例中，圖像數(shù)據(jù)20最初具有η位或更大(η+位)的位深，每個(gè)分發(fā)路徑包括其中圖像數(shù)據(jù)以具有m位位深的格式被運(yùn)送的至少一個(gè)區(qū)間，其中，m〈n。m不必對(duì)于所有分發(fā)路徑相同。圖2示出的是因特網(wǎng)分發(fā)路徑21、盤(pán)(例如DVD或藍(lán)光》盤(pán))分發(fā)路徑22、有線(xiàn)電視分發(fā)路徑23以及衛(wèi)星電視分發(fā)路徑24。
從諸如照相機(jī)25之類(lèi)的合適的源獲得圖像數(shù)據(jù)20。因特網(wǎng)分發(fā)路徑21穿過(guò)因特網(wǎng)以m位位深格式運(yùn)送圖像數(shù)據(jù)20。盤(pán)分發(fā)路徑22在盤(pán)播放器27上回放的盤(pán)26上以m位位深格式記錄圖像數(shù)據(jù)20。有線(xiàn)電視分發(fā)路徑23穿過(guò)有線(xiàn)電視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)28將處于m位位深格式的圖像數(shù)據(jù)20運(yùn)送到有線(xiàn)電視機(jī)頂盒29，有線(xiàn)電視機(jī)頂盒29將圖像數(shù)據(jù)20的較低位深(即m位，其中，m<n)編碼版本分發(fā)到η位背光式高動(dòng)態(tài)范圍圖像顯示器，例如高清電視(HDTV)30或高清計(jì)算機(jī)監(jiān)視器32。衛(wèi)星電視分發(fā)路徑24包括衛(wèi)星發(fā)送器33，該衛(wèi)星發(fā)送器33將圖像數(shù)據(jù)20的m位編碼版本分發(fā)到衛(wèi)星接收器34。將理解，具有更少或更多圖像源、更少或更多圖像處理器以及更少或更多顯示器的成像系統(tǒng)變體是可行的。某些背光式顯示器具有“全局調(diào)光”能力，由此，顯示器背光中的所有發(fā)光元件能被同時(shí)調(diào)光或關(guān)斷。相比于不具有調(diào)光能力的相當(dāng)?shù)娘@示器，全局調(diào)光能改善顯示器的亮度范圍。某些其他的背光式顯示器具有“局部調(diào)光”能力，由此，顯示器背光中的各個(gè)發(fā)光元件或發(fā)光元件組能被選擇性地調(diào)光或關(guān)斷。相比于不具有調(diào)光能力的相當(dāng)?shù)娘@示器，局部調(diào)光可顯著改善顯示器的動(dòng)態(tài)范圍，或者，相比于具有全局調(diào)光能力的相當(dāng)?shù)娘@示器，局部調(diào)光可改善顯示器的局部對(duì)比度以及同步范圍。圖3使用log (L)圖形表示示意性地示出了分別在可調(diào)光顯示器上的亮圖像與暗圖像的顯示，其中，L表示以尼特(nit)為單位的亮度。例如，高動(dòng)態(tài)范圍圖像數(shù)據(jù)可指定從0.001到10000尼特的范圍的亮度值，其對(duì)應(yīng)于圖3中的條41。例如，顯示器可能能夠顯示亮度值范圍從0.1到600尼特的圖像，其對(duì)應(yīng)于圖3中示出的條42。如果顯示器具有調(diào)光能力，則當(dāng)顯示器的調(diào)光能力被完全利用時(shí)，同一顯示器也可能能夠顯示亮度值范圍從0.01到60尼特的暗圖像，其對(duì)應(yīng)于圖3所示的條43。圖3包括可在顯示器上顯示的一個(gè)場(chǎng)景(scene) “場(chǎng)景A”的直方圖。場(chǎng)景A對(duì)應(yīng)于由范圍從0.005到10000尼特的亮度值表征的亮場(chǎng)景的高動(dòng)態(tài)范圍圖像。顯示器的調(diào)光能力未被使用，以便使得當(dāng)場(chǎng)景A圖像被顯示時(shí)圖像較亮特性的減小最小化。所指定明亮度超過(guò)600尼特的場(chǎng)景A的像素可被限幅(clip)到600尼特或以其他方式受到處理(例如縮放、色調(diào)映射等)，以便在條42所指示的范圍內(nèi)顯示。類(lèi)似地，所指定明亮度小于0.1尼特的場(chǎng)景A的像素可被限幅到0.1尼特或以其他方式受到處理(例如縮放、色調(diào)映射等)，以便在條42所指示的范圍內(nèi)顯示。圖3還包括另一場(chǎng)景“場(chǎng)景B”的直方圖，場(chǎng)景B對(duì)應(yīng)于由范圍從0.001到200尼特的亮度值表征的暗場(chǎng)景的高動(dòng)態(tài)范圍圖像。顯示器的調(diào)光能力可被使用，以便在場(chǎng)景B圖像被顯不時(shí)在由條44指不的中間売度范圍內(nèi)改善圖像売度特性的保持力。所指定明売度超過(guò)200尼特的場(chǎng)景B的任何像素可被限幅到200尼特或以其他方式受到處理(例如縮放、色調(diào)映射等)，以便在條44所指示的范圍內(nèi)顯示。類(lèi)似地，所指定明亮度小于大約0.03尼特的場(chǎng)景B的像素可被限幅到0.03尼特或以其他方式受到處理(例如縮放、色調(diào)映射等)，以便在條44指示的范圍內(nèi)顯示。內(nèi)容元數(shù)據(jù)圖像增強(qiáng)本發(fā)明的實(shí)施例重新定義了圖像數(shù)據(jù)值和相應(yīng)亮度值之間的映射。例如，重新定義可對(duì)此映射進(jìn)行縮放和/或?qū)Υ擞成鋺?yīng)用偏移量(offset)。這種方法可被應(yīng)用以當(dāng)圖像數(shù)據(jù)以較低位深格式分發(fā)時(shí)獲得更好質(zhì)量的圖像。在某些實(shí)施例中，重新定義的映射可由與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)指定。元數(shù)據(jù)可被編碼在圖像數(shù)據(jù)中、與圖像數(shù)據(jù)一起遞送或與圖像數(shù)據(jù)分開(kāi)來(lái)遞送。在某些實(shí)施例中，重新定義的映射至少部分地通過(guò)對(duì)全局或局部調(diào)光的控制來(lái)在顯示器處實(shí)現(xiàn)。圖4提供了圖像數(shù)據(jù)值到亮度等級(jí)的重新映射可如何用于改進(jìn)圖像質(zhì)量的放大的圖示。具體而言，線(xiàn)49的集合示出了 128個(gè)圖像數(shù)據(jù)值(為7的位深)到500尼特的亮度范圍上的亮度值的可能的映射。圖4中的線(xiàn)50圖形地示出了 32個(gè)圖像數(shù)據(jù)值(為5的位深)到相同的500尼特亮度范圍上的亮度值的可能的映射。在每個(gè)情況下，如常見(jiàn)的那樣，Y (gamma) 2.4已被用于分布步階。例如,對(duì)于線(xiàn)49的圖像數(shù)據(jù)值可由7位二進(jìn)制數(shù)(為7的位深)提供。例如，對(duì)于線(xiàn)50的圖像數(shù)據(jù)值可由5位二進(jìn)制數(shù)(為5的位深)提供。能夠看出，線(xiàn)50中相鄰亮度值之間的步階顯著大于線(xiàn)49中相鄰亮度值之間的步階。這種大的步階對(duì)于HVS可能是可感知的，并可能在圖像中導(dǎo)致可見(jiàn)的偽像，例如條帶。將起初處于較高位深格式(如線(xiàn)49所舉例的)的圖像數(shù)據(jù)編碼為較低位深格式(如線(xiàn)50所舉例的)導(dǎo)致來(lái)自較高位深圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)離散亮度值被編碼為較低位深圖像數(shù)據(jù)中的相同亮度值，并導(dǎo)致相鄰的可不同地表現(xiàn)的亮度值之間的步階增大。在許多圖像中，圖像數(shù)據(jù)值向著較高或較低亮度集中，而不是在可能的圖像數(shù)據(jù)值的整個(gè)范圍上均勻展開(kāi)。例如，暗圖像可能不具有高于某一閾值的圖像值或具有較少的高于某一閾值的圖像值，亮圖像可能不具有低于某一閾值的圖像值或具有較少的低于某一閾值的圖像值。對(duì)于這種圖像，改變圖像數(shù)據(jù)值與亮度值之間的映射可允許相鄰亮度值之間的較小的步階，而不增大用于表現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)值的位深。考慮以較高位深圖像數(shù)據(jù)49表現(xiàn)的暗圖像的情況，其中，不具有亮度值超過(guò)100尼特的像素。將該圖像數(shù)據(jù)映射到較低位深圖像數(shù)據(jù)50會(huì)導(dǎo)致細(xì)節(jié)的顯著損失，因?yàn)檩^低位深圖像數(shù)據(jù)50能在O到100尼特的范圍內(nèi)表現(xiàn)作為較高位深圖像數(shù)據(jù)49的僅僅1/4的
離散明亮度等級(jí)。在圖4中，線(xiàn)52的集合示出了這樣的情況下的亮度值:其中與線(xiàn)50對(duì)應(yīng)的相同較低位深圖像數(shù)據(jù)值已經(jīng)被重新映射為與O到100尼特范圍內(nèi)的亮度值對(duì)應(yīng)。在這種情況下，重新映射包括以小于I的因子(在所示出的示例中，0.2的因子)進(jìn)行縮放。能夠看出，相鄰亮度值之間的步階相比于線(xiàn)50之間的步階減小。使用線(xiàn)52所舉例的映射將O到100尼特范圍內(nèi)的較高位深圖像數(shù)據(jù)49映射到較低位深數(shù)據(jù)，能夠保留如果使用像線(xiàn)50的映射那樣的傳統(tǒng)映射則會(huì)損失的細(xì)節(jié)。在圖4中，線(xiàn)54的集合示出了這樣的情況下的亮度值:其中，與線(xiàn)50對(duì)應(yīng)的相同圖像數(shù)據(jù)值已經(jīng)被重新映射到250到500尼特的范圍內(nèi)的亮度值。在這種情況下，重新映射包括縮放以及以偏移量56平移二者。再一次地，能夠看出，相比于線(xiàn)50之間的步階，相鄰亮度值之間的步階減小。在較高位深圖像數(shù)據(jù)49描繪基本上由250到500尼特范圍內(nèi)的亮度值組成的圖像的情況下，于是，線(xiàn)54所舉例的映射可被用于在以較低位深形式對(duì)該較高位深圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼時(shí)保留細(xì)節(jié)?？蓪?duì)于整個(gè)圖像或場(chǎng)景(圖像組)進(jìn)行、或?qū)τ趫D像或場(chǎng)景內(nèi)的局部區(qū)域進(jìn)行將圖像數(shù)據(jù)值重新映射到亮度值(或等同物)。如果對(duì)于局部區(qū)域進(jìn)行重新映射，那么，局部區(qū)域可以為由預(yù)先確定的網(wǎng)格指定的區(qū)域、通過(guò)圖像數(shù)據(jù)分析識(shí)別的區(qū)域或類(lèi)似區(qū)域。在已經(jīng)通過(guò)使用特殊映射將圖像或圖像的一部分編碼為較低位深表示的情況下，于是，指定使用了何種映射的信息可被保存，并在后來(lái)用于將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回到較高位深表示，以便進(jìn)行顯示。例如，表征映射的信息可以作為元數(shù)據(jù)與較低位深圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。圖5示出了應(yīng)用如上所述的重新映射的方法55。方法55通過(guò)在方框56中對(duì)圖像或圖像內(nèi)的局部區(qū)域進(jìn)行分析而開(kāi)始。該分析確定圖像或局部區(qū)域中的亮度值是否落在(或大部分落在)有限的范圍內(nèi)。如果是這樣，那么方框57生成映射，該映射能用于將亮度值映射到圖像的減小位深表示中的圖像數(shù)據(jù)值，且反之亦然。例如，如果亮度值全部在250尼特到500尼特的范圍內(nèi)，那么，映射可對(duì)應(yīng)于圖4中的線(xiàn)54。在某些實(shí)施例中，方框57可對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行限幅、壓縮、色調(diào)映射或類(lèi)似的操作，以便使得亮度值落在有限的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施例中，方框57從許多個(gè)預(yù)先確定的映射中選擇最適合于圖像或圖像內(nèi)的局部區(qū)域的映射。在某些實(shí)施例中，方框57基于圖像或圖像內(nèi)的局部區(qū)域的特性來(lái)生成自定義映射。方框57可基于對(duì)關(guān)于圖像或圖像內(nèi)的局部區(qū)域的統(tǒng)計(jì)信息的分析來(lái)生成映射。例如，方框57可基于圖像或圖像內(nèi)的局部區(qū)域的直方圖來(lái)生成映射。例如，直方圖可對(duì)于不同的亮度值或等同物或者不同的亮度值范圍或等同物提供與該亮度值或亮度值范圍對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)量。由直方圖能夠確定:圖像是否主要為亮、主要為暗或者既包括亮的區(qū)域又包括暗的區(qū)域，圖像是否包括寬廣范圍的亮度值、是否包括狹窄范圍的亮度值等等?？蓱?yīng)用這樣的評(píng)估來(lái)選擇合適的映射。在方框58中，方框57的映射被應(yīng)用以將來(lái)自圖像數(shù)據(jù)的亮度值(或等同物)映射到以減小位深編碼的圖像數(shù)據(jù)值。在方框59中，編碼后的圖像數(shù)據(jù)在傳輸路徑上被傳輸。在方框60中，表征映射的元數(shù)據(jù)也被傳輸。方框60可包括，例如，將元數(shù)據(jù)編碼在圖像數(shù)據(jù)自身之中，將元數(shù)據(jù)編碼為包括圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包的一部分，將元數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)一起傳輸，或是將元數(shù)據(jù)在與圖像數(shù)據(jù)傳輸路徑分開(kāi)來(lái)的傳輸路徑上傳輸。元數(shù)據(jù)可指定預(yù)先確定的映射，和/或可提供用于映射的參數(shù)(例如，參數(shù)可直接或間接指定線(xiàn)性或非線(xiàn)性映射函數(shù)的參數(shù)和/或縮放因子和/或偏移量)。在某些實(shí)施例中，可為具有不同特性的圖像選擇不同的映射函數(shù)。例如，用于主要由非常亮的高光構(gòu)成的圖像的映射可具有與用于主要由暗影構(gòu)成的圖像的映射函數(shù)不同的函數(shù)形式。在方框62中，元數(shù)據(jù)被應(yīng)用于重新創(chuàng)建映射，在方框64中，重新創(chuàng)建的映射被應(yīng)用于將圖像數(shù)據(jù)重定格式為較大的位深。在方框66中，對(duì)重定格式的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。在方法55中，例如，可在圖像數(shù)據(jù)的源處執(zhí)行方框56到58，可在位于顯示器上游的傳輸路徑上的裝置(例如機(jī)頂盒或轉(zhuǎn)碼器)處或在顯示器處執(zhí)行方框62和64。能夠明了，將方法55應(yīng)用于一系列圖像或圖像內(nèi)的局部區(qū)域能使得:對(duì)于減小位深編碼的圖像數(shù)據(jù)中的不同局部區(qū)域和/或?qū)τ诓煌膱D像，相同的亮度值被編碼為不同的圖像數(shù)據(jù)值。將方法55應(yīng)用于一系列圖像或圖像內(nèi)的局部區(qū)域可以使得:對(duì)于減小位深編碼的圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的不同的局部區(qū)域和/或?qū)τ诓煌膱D像，不同的亮度值被編碼為相同的圖像數(shù)據(jù)值。圖6示出了可利用調(diào)光顯示器的另一示例方法70。在方法70中，表征高動(dòng)態(tài)范圍圖像71的亮度范圍的元數(shù)據(jù)可與圖像的m位編碼版本一起被分發(fā)到高動(dòng)態(tài)范圍顯示器72,該高動(dòng)態(tài)范圍顯示器72可為非調(diào)光顯示器、全局調(diào)光顯示器或局部調(diào)光顯示器。顯示器72具有η位位深能力，其中，m〈n。圖像71可從多種圖像源中的任意一種獲得，顯示器72可以為多種顯示器類(lèi)型中的任意一種。由顯示器72外部的處理器對(duì)圖像71的亮度特性進(jìn)行分析(圖6，方框74)。處理器可包括多種圖像處理器中的任意一種。如果方框74的分析確定圖像71相對(duì)較亮(方框74的“亮”分支)，則使用如下的映射對(duì)圖像71進(jìn)行m位編碼(方框76)，在該映射中，使用使得與圖像數(shù)據(jù)等級(jí)對(duì)應(yīng)的亮度值跨(span)圖像71的亮度范圍(由于圖像71不具有或僅僅具有較少的暗像素，所以圖像71的亮度范圍小于圖像71可具有的最大亮度范圍)的映射，將每個(gè)像素的明亮度映射到2111個(gè)圖像數(shù)據(jù)等級(jí)中的一個(gè)。如果方框74的分析確定圖像71相對(duì)較暗(方框74的“暗”分支)，則使用如下的映射對(duì)圖像71進(jìn)行m位編碼(方框78)，在該映射中，使用使得與圖像數(shù)據(jù)等級(jí)對(duì)應(yīng)的亮度值跨圖像71的相對(duì)較暗的亮度范圍(由于圖像71不具有或僅僅具有較少的亮像素，所以圖像71的相對(duì)較暗的亮度范圍也小于圖像71可具有的最大亮度范圍)的映射，將每個(gè)像素的明亮度映射到2m個(gè)圖像數(shù)據(jù)等級(jí)中的一個(gè)。一般地，使用如下的映射對(duì)圖像71進(jìn)行m位編碼，在該映射中，將每個(gè)像素的亮度或等同物映射到2°1個(gè)圖像數(shù)據(jù)值中的一個(gè)，使得與圖像數(shù)據(jù)值對(duì)應(yīng)的亮度值跨圖像71的亮度范圍。在某些實(shí)施例中，圖像71 (或圖像71內(nèi)的區(qū)域)的亮度范圍將遠(yuǎn)離中心的(outlying)像素的亮度值排除在外。例如，映射所基于的亮度范圍可不包括低于明亮度的百分之X且高于明亮度的百分之Y的亮度值。在某些實(shí)施例中，方框74的圖像分析可被配置成使得在方框74確定圖像既不亮也不暗的情況下應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)映射。表征方框76的映射(或從其可推斷出映射)的元數(shù)據(jù)在方框76A中生成。表征方框78的映射(或從其可推斷出映射)的元數(shù)據(jù)在方框78A中生成。在任一情況下，例如，元數(shù)據(jù)可表征在相應(yīng)的方框76或78中編碼的圖像數(shù)據(jù)的亮度范圍。在方框80中，對(duì)m位編碼的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)。在方框79中，元數(shù)據(jù)被分發(fā)。在某些實(shí)施例中，方框79包括將元數(shù)據(jù)嵌入到編碼的圖像數(shù)據(jù)中，使得對(duì)編碼的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)也對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行分發(fā)。可替代地，元數(shù)據(jù)可以以另一方式進(jìn)行分發(fā)。在某些實(shí)施例中，編碼的圖像數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)分發(fā)通道(像上面關(guān)于圖2所描述的那樣)來(lái)分發(fā)。在某些實(shí)施例中，圖像數(shù)據(jù)71在先前已被分析(方框76和78的上游)，并包括元數(shù)據(jù)或與元數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，該元數(shù)據(jù)直接或間接地表征:圖像數(shù)據(jù)71中表現(xiàn)的圖像或圖像內(nèi)的區(qū)域的亮度范圍或?qū)⒈粦?yīng)用于這些圖像或圖像內(nèi)的區(qū)域的映射。在這樣的實(shí)施例中，方框76和78可包括提取或訪(fǎng)問(wèn)先前確定的元數(shù)據(jù)以及根據(jù)基于該元數(shù)據(jù)的映射對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。在某些實(shí)施例中，方框74表征當(dāng)前圖像或圖像內(nèi)的區(qū)域的亮度特性，方框76和78的功能組合在如下的方框中，即該方框使用基于在方框74中做出的確定的合適的映射，對(duì)用于當(dāng)前圖像或區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。在顯示器或其他裝置處接收到圖像71的m位編碼版本時(shí)，取決于該裝置是未被配置為對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的傳統(tǒng)裝置(方框82的“是”分支)還是能夠?qū)υ獢?shù)據(jù)進(jìn)行處理的顯示器(方框82的“否”分支)，方法70不同地前進(jìn)。對(duì)于傳統(tǒng)裝置，圖像71的m位編碼版本被解碼，但元數(shù)據(jù)被忽略(方框84)。解碼后的圖像在不考慮元數(shù)據(jù)的情況下被相應(yīng)地顯示，因此，保留了與傳統(tǒng)顯示器的兼容性。如果裝置被配備為對(duì)元數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(方框82的“否”分支)，那么，元數(shù)據(jù)被用于改進(jìn)編碼的圖像數(shù)據(jù)中的圖像的顯示。在此示例中，通過(guò)將元數(shù)據(jù)用于控制顯示器72的調(diào)光能力，獲得改進(jìn)的圖像質(zhì)量。這僅僅是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的多種方式中的一種。例如，與圖像71的m位編碼版本相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)可被應(yīng)用于重新創(chuàng)建用于對(duì)圖像71進(jìn)行m位編碼的映射，重新創(chuàng)建的映射可被應(yīng)用于將圖像數(shù)據(jù)解碼為η位位深。本發(fā)明不限于具有調(diào)光背光的顯示器或使用元數(shù)據(jù)在這種顯示器中對(duì)背光調(diào)光進(jìn)行控制。在顯示器72為全局調(diào)光顯示器(方框82的“是”分支以及方框86的“全局”分支)的方法70中，然后，圖像71的m位編碼版本被解碼，相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)(例如，其可從編碼的圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)出或提取)被處理，以便確定圖像的亮度特性。然后，顯示器72的背光根據(jù)元數(shù)據(jù)被調(diào)節(jié)(方框88)，以便最佳地實(shí)現(xiàn)圖像的亮度特性，使得圖像71的m位編碼版本基于元數(shù)據(jù)被正確地映射到輸出光等級(jí)。如果顯示器72為局部調(diào)光顯示器(方框82的“否”分支以及方框86的“局部”分支)，那么，圖像71的m位編碼版本被解碼，且與圖像71相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)被處理，以便確定圖像的局部亮度特性。顯示器72的各個(gè)背光元件然后根據(jù)元數(shù)據(jù)被選擇性地調(diào)節(jié)(方框90)，以便最佳地實(shí)現(xiàn)圖像的亮度特性。在某些實(shí)施例中，m位編碼的圖像71的解碼和背光調(diào)節(jié)是相互依賴(lài)的。例如，m位編碼的圖像數(shù)據(jù)71可被解碼，并且顯示器的背光可被調(diào)節(jié)，使得組合的重新映射和背光調(diào)節(jié)重新創(chuàng)建或逼近在步驟76或78中用于對(duì)圖像數(shù)據(jù)71進(jìn)行m位編碼的映射。例如，在步驟76或步驟78中使用的映射包括縮放以及以偏移量平移的情況下，m位編碼的圖像71可被解碼以應(yīng)用該縮放，且顯示器的背光的明亮度可被調(diào)節(jié)以應(yīng)用該偏移量。在方法70中，對(duì)于全局調(diào)光顯示器和局部調(diào)光顯示器二者，因?yàn)榈絤位編碼的圖像數(shù)據(jù)的初始映射被改變?yōu)閷⑷只蚓植苛炼忍匦钥紤]在內(nèi)，使得相鄰亮度等級(jí)之間的步階減小，由此減小或消除了因亮度等級(jí)之間的較大步階帶來(lái)的可感知的偽像，所以，圖像質(zhì)量得到改進(jìn)。圖7類(lèi)似于圖4，但放大程度較小。圖7示出對(duì)于明亮圖像、暗淡圖像、以及包括亮度值的全部范圍的圖像可如何將m位`編碼數(shù)據(jù)的等級(jí)映射到不同的亮度等級(jí)。在不同的映射被應(yīng)用到圖像中的局部區(qū)域的實(shí)施例中，可執(zhí)行附加的處理，以避免不同局部區(qū)域(無(wú)論是根據(jù)預(yù)先確定的網(wǎng)格定義的還是以其他方式定義的)之間的可感知的邊界。附加的處理可包括例如下面中的一種或更多種: 空間濾波； 在區(qū)域邊界附近的抖動(dòng)(dither)(例如，在區(qū)域邊界附近，隨機(jī)或擬隨機(jī)地應(yīng)用從不同的相鄰區(qū)域到像素的映射); 相鄰映射之間的混合(例如，在區(qū)域邊界附近，對(duì)于與相鄰區(qū)域相關(guān)聯(lián)的多種映射計(jì)算像素值，并在映射之間進(jìn)行內(nèi)插，從而跨邊界區(qū)域地提供從一種映射到另一種映射的平滑過(guò)渡)。在某些實(shí)施例中，混合可根據(jù)樣條曲線(xiàn)來(lái)進(jìn)行。樣條曲線(xiàn)可被預(yù)先定義或由元數(shù)據(jù)定義。圖8示意性地示出了本發(fā)明的另一示例實(shí)施例。原始圖像數(shù)據(jù)100在圖8中通過(guò)直方圖來(lái)表示。原始圖像數(shù)據(jù)100處于提供較高位深的格式。例如，圖像數(shù)據(jù)100可包括16位整數(shù)或16位浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)。這種格式允許為像素分配全亮度范圍內(nèi)非常大數(shù)量的離散亮度值中的任何一個(gè)亮度值。因此，圖像數(shù)據(jù)100中的相鄰亮度值之間的步階可以較小。原始圖像數(shù)據(jù)100的最大以及最小亮度值跨能由數(shù)據(jù)格式表示的亮度值的最大范圍 IOOAo原始圖像數(shù)據(jù)100如101所示地受到加窗(window)，以便提供加窗圖像數(shù)據(jù)102。加窗圖像數(shù)據(jù)102包括減小亮度范圍102A內(nèi)的亮度值，減小亮度范圍102A小于圖像數(shù)據(jù)100的格式能夠表示的全亮度范圍100A。加窗101可包括:將亮度值限幅到減小亮度范圍102A的端點(diǎn)、將減小亮度范圍102A外部的亮度值壓縮到減小亮度范圍102A之中、將減小亮度范圍102A外部的亮度值色調(diào)映射到減小亮度范圍102A之中、它們的組合等。在某些實(shí)施例中，加窗101包括色調(diào)壓縮，使得在特定的亮度范圍內(nèi)，加窗圖像數(shù)據(jù)102包括比原始圖像數(shù)據(jù)100少的不同亮度值。減小亮度范圍102A和從圖像數(shù)據(jù)100獲得加窗圖像數(shù)據(jù)102的加窗操作可被選擇為保留原始圖像數(shù)據(jù)100中的細(xì)節(jié)。加窗圖像數(shù)據(jù)102仍可以以具有相對(duì)較高位深的格式(其可以為與原始圖像數(shù)據(jù)100相同的格式)被表示。如103所指示的，加窗圖像數(shù)據(jù)102被映射到處于減小位深格式的值上，以產(chǎn)生減小位深圖像數(shù)據(jù)104。103所施加的映射使得，相比于已將圖像數(shù)據(jù)100的全亮度范圍100A映射到范圍104A的情況，加窗圖像數(shù)據(jù)102的減小亮度范圍102A被映射到更大比例的能由減小位深格式表示的范圍104A(即較低位深表示的最大范圍)。在某些實(shí)施例中，減小亮度范圍102A的映射是到范圍104A的整個(gè)范圍(或幾乎為范圍104A的整個(gè)范圍，例如大于范圍104A的85%或90%或95%或98%)。因此，所有或幾乎所有能用減小位深格式表示的不同值被用于表示加窗亮度數(shù)據(jù)102的減小亮度范圍102A的上下端之間的值。映射103可包括在m〈n的情況下將η+位位深圖像數(shù)據(jù)映射到m位圖像數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)107表征在映射103中所使用的映射，并且，可選地，表征在101處執(zhí)行的加窗，使得下游處理能夠使用元數(shù)據(jù)107來(lái)確定如何進(jìn)行在103處執(zhí)行的映射的逆向處理，以及可選地如何進(jìn)行在101處執(zhí)行的部分或全部加窗的逆向處理。減小位深數(shù)據(jù)104可通過(guò)任何合適的傳輸機(jī)制來(lái)分發(fā)。較低精度的減小位深數(shù)據(jù)104使得與原始圖像數(shù)據(jù)100相比，減小位深數(shù)據(jù)104更小且可壓縮性更大。元數(shù)據(jù)107與減小位深數(shù)據(jù)104—起分發(fā)。減小位深數(shù)據(jù)104被分發(fā)到顯示器或中間裝置，在顯示器或中間裝置處，希望將減小位深數(shù)據(jù)104轉(zhuǎn)換回較高位深格式，以便進(jìn)行顯示。在顯示器或其他裝置處，減小位深數(shù)據(jù)如105所示地被重新映射，以便提供重新構(gòu)建的數(shù)據(jù)106。重新構(gòu)建的數(shù)據(jù)106具有與減小位深數(shù)據(jù)104相比更大的位深。重新映射步驟105使用元數(shù)據(jù)107來(lái)確定重新映射應(yīng)該如何進(jìn)行，以便最為接近地重新創(chuàng)建加窗數(shù)據(jù)102。重新構(gòu)建的數(shù)據(jù)106于是能被顯示。在某些實(shí)施例中，映射103包括:將加窗圖像數(shù)據(jù)102的頂端映射到減小位深圖像數(shù)據(jù)104的頂端，將加窗圖像數(shù)據(jù)102的底端映射到減小位深數(shù)據(jù)104的下端，并根據(jù)線(xiàn)性或?qū)?shù)均勻的映射將加窗圖像數(shù)據(jù)102的中間值映射到減小位深圖像數(shù)據(jù)104的相應(yīng)中間值。在其他的實(shí)施例中，中間值根據(jù)不均勻的映射來(lái)被映射，使得相比于均勻的映射，減小位深圖像數(shù)據(jù)104的離散等級(jí)在具有大量色調(diào)細(xì)節(jié)的亮度范圍內(nèi)以更小的亮度步階分隔開(kāi)，并在沒(méi)有大量色調(diào)細(xì)節(jié)的亮度范圍內(nèi)以相應(yīng)的更大亮度步階分隔開(kāi)。例如，加窗圖像數(shù)據(jù)102的亮度范圍102A內(nèi)的任何特定亮度子范圍中存在的色調(diào)細(xì)節(jié)量可根據(jù)作為亮度子范圍內(nèi)的像素?cái)?shù)量以及那些像素在亮度子范圍中具有的離散亮度值的數(shù)量的增函數(shù)的圖像直方圖來(lái)估計(jì)。因此，加窗圖像數(shù)據(jù)102的亮度范圍的存在少的像素以及少的不同亮度值的部分可被映射到減小位深數(shù)據(jù)104，使得相鄰亮度值之間存在相對(duì)較大的步階，加窗圖像數(shù)據(jù)102的亮度范圍的存在許多像素以及許多不同亮度值的部分可被映射到減小位深數(shù)據(jù)104，使得相鄰亮度值之間存在相對(duì)較小的步階。例如，原始圖像數(shù)據(jù)100和加窗圖像數(shù)據(jù)102中的圖像數(shù)據(jù)值與亮度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以為線(xiàn)性或?qū)?shù)關(guān)系。形成對(duì)比的是，減小位深圖像數(shù)據(jù)104中的圖像數(shù)據(jù)值與亮度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可遵循非線(xiàn)性函數(shù)，例如雙s曲線(xiàn)或由多項(xiàng)式逼近的曲線(xiàn)。作為示例，高位深、高動(dòng)態(tài)范圍圖像可被提供為10位對(duì)數(shù)編碼的信號(hào)，其具有0.001到600尼特的期望響應(yīng)范圍。顯示器可具有全局或局部可調(diào)光背光以及具有700:1的對(duì)比度和500尼特的峰值明亮度能力的8位液晶顯示器(LCD)面板。如上面所闡釋的那樣，導(dǎo)出表征圖像的一個(gè)或更多個(gè)所選亮度特性的亮度元數(shù)據(jù)。例如，可使用圖像中的亮度值的分布來(lái)導(dǎo)出與圖像的8位映射版本對(duì)應(yīng)的最優(yōu)色調(diào)曲線(xiàn)。最優(yōu)色調(diào)曲線(xiàn)可將顯示器的能力考慮在內(nèi)，以便在圖像中保持最多的細(xì)節(jié)。元數(shù)據(jù)(例如色調(diào)曲線(xiàn)以及黑電平)然后與圖像數(shù)據(jù)一起被發(fā)送到顯示器。在從元數(shù)據(jù)獲知圖像的亮度范圍的情況下，顯示器能以顯示器的較高固有位深將圖像數(shù)據(jù)映射到適當(dāng)?shù)牧炼确秶?。在?duì)于至少某些圖像的某些實(shí)施例中，顯示器(或其他中間圖像處理裝置)接收的較低位深編碼數(shù)據(jù)被直接映射到用于該顯示器的較高位深驅(qū)動(dòng)的位。例如，在某些情況下，8位的較低位深數(shù)據(jù)可被直接映射到用于對(duì)顯示器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的10位圖像數(shù)據(jù)的最高有效位。形成對(duì)比的是，傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)的成像系統(tǒng)會(huì)典型地使用預(yù)定義的、不變的映射方案來(lái)對(duì)10位對(duì)數(shù)編碼的信號(hào)進(jìn)行映射，以產(chǎn)生圖像的8位功率/ Y編碼版本，然后，其會(huì)通過(guò)使用固定的明亮度和響應(yīng)來(lái)被顯示。由于所有映射是固定的，所以在原始圖像數(shù)據(jù)輸入中清楚且詳細(xì)的暗場(chǎng)景會(huì)在底端被限制為較少的位和較大的明亮度。圖9示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的設(shè)備110。設(shè)備110包括圖像數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部IllA和圖像數(shù)據(jù)恢復(fù)部111B。圖像數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部IllA不必實(shí)時(shí)運(yùn)行(即快到足夠以視頻幀的顯示速率對(duì)視頻幀進(jìn)行處理)，盡管其可以這樣做。圖像數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部IllA準(zhǔn)備用于分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)，圖像數(shù)據(jù)恢復(fù)部IllB恢復(fù)用于顯示的圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器112，其包含原始圖像數(shù)據(jù)114。原始圖像數(shù)據(jù)114可包括靜止或視頻圖像。在下面的討論中，假設(shè)原始圖像數(shù)據(jù)114包括視頻數(shù)據(jù)，且視頻數(shù)據(jù)包括一系列的視頻幀。設(shè)備110包括圖像分析模塊116。圖像分析模塊116確定幀的(或者，在某些實(shí)施例中，一系列幀的，或者幀或一系列幀內(nèi)的局部區(qū)域的)亮度范圍?？蛇x地，圖像分析模塊116也評(píng)估是否存在這樣的情形:其使得幀可被加窗為具有較小的亮度范圍而不造成圖像質(zhì)量方面的不期望的劣化，并且在存在的情況下，評(píng)估將被應(yīng)用的加窗的類(lèi)型和/或程度。在某些實(shí)施例中，圖像分析模塊116生成或獲得幀的直方圖，并對(duì)直方圖進(jìn)行分析。例如，直方圖可繪制圖像中的具有各個(gè)像素值的像素的數(shù)量。在所示出的實(shí)施例中，設(shè)備110包括加窗模塊118，其響應(yīng)于來(lái)自圖像分析模塊116的控制信號(hào)對(duì)每個(gè)幀進(jìn)行加窗。映射單元119通過(guò)使用基于每個(gè)加窗幀的亮度范圍的映射將來(lái)自加窗模塊118的加窗幀映射到較低位深。映射可逐幀變化。在某些實(shí)施例中，映射單元119提供多種預(yù)先確定的映射。例如，映射單元119可包括多個(gè)查找表，這些查找表接受加窗幀的亮度值(或等同物)作為輸入，并輸出對(duì)應(yīng)的映射值。每個(gè)查找表可對(duì)應(yīng)于不同的映射。作為另一示例，可由處理器所用的不同參數(shù)值指定不同的映射(可以可選地提供多組預(yù)先確定的處理器值)。作為另一示例，可通過(guò)不同的邏輯路徑和/或不同的軟件模塊來(lái)提供不同的映射。編碼器120以分發(fā)格式122對(duì)較低位深圖像數(shù)據(jù)連同元數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。元數(shù)據(jù)可被編碼到標(biāo)準(zhǔn)元數(shù)據(jù)路徑(例如補(bǔ)充增強(qiáng)信息(SEI)消息、電視文字廣播等等)中。分發(fā)格式122的圖像數(shù)據(jù)然后可例如通過(guò)將其寫(xiě)入盤(pán)或其他的分發(fā)介質(zhì)、在有線(xiàn)電視或其他廣播介質(zhì)上廣播、文件傳輸、流數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊缺环职l(fā)。分發(fā)通道在圖9中用125表示。圖9示出了兩種體系結(jié)構(gòu)。在一種情況下，分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)由顯示器132A內(nèi)部的處理器130A處理。在另一種情況下，分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)由顯示器132B外部的外部處理器130B處理。顯示器132A和132B各自具有比分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)的位深更大的位深。處理器130A和130B各自包括:解碼器134，其對(duì)分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；以及，元數(shù)據(jù)提取器136，其從分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)中提取元數(shù)據(jù)。根據(jù)按照元數(shù)據(jù)設(shè)置的映射，映射器140將分發(fā)的圖像數(shù)據(jù)映射到顯示器的位深。例如，映射器可包括:實(shí)現(xiàn)不同的預(yù)先確定的映射的一組查找表或邏輯路徑，根據(jù)所提供的參數(shù)值或控制輸入實(shí)現(xiàn)映射的邏輯路徑，實(shí)現(xiàn)根據(jù)所提供的參數(shù)值或控制輸入進(jìn)行映射的映射算法的處理器，執(zhí)行多種預(yù)先確定的映射算法中的一種的處理器，等等。結(jié)語(yǔ)這里描述的系統(tǒng)和模塊可包括適用于這里描述的目的的軟件、固件、硬件、或者軟件、固件或硬件的任何組合。軟件和其他模塊可駐存在服務(wù)器、工作站、個(gè)人計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)化平板、PDA以及適用于這里描述的目的的其他裝置之上。換句話(huà)說(shuō)，這里描述的軟件和其他模塊可由通用計(jì)算機(jī)執(zhí)行，例如由服務(wù)器計(jì)算機(jī)、無(wú)線(xiàn)裝置或個(gè)人計(jì)算機(jī)執(zhí)行。相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，系統(tǒng)的各方面可以通過(guò)包括如下的其他通信、數(shù)據(jù)處理或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置來(lái)實(shí)踐:因特網(wǎng)設(shè)備、手持裝置(包括個(gè)人數(shù)字助理(PDA))、可佩戴計(jì)算機(jī)、所有形式的蜂窩或移動(dòng)電話(huà)、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的或可編程的消費(fèi)電子產(chǎn)品、機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)PC、微型計(jì)算機(jī)、主計(jì)算機(jī)(mainframe computer)等。事實(shí)上,術(shù)語(yǔ)“計(jì)算機(jī)”、“服務(wù)器”、“主機(jī)”、“主機(jī)系統(tǒng)”等通常在這里可互換地使用，并指的是任何上面的裝置和系統(tǒng)以及任何數(shù)據(jù)處理器。另外，系統(tǒng)的各方面可以在這樣的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理器中具體實(shí)現(xiàn):該專(zhuān)用計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理器被特定地編程、配置或構(gòu)建為執(zhí)行這里詳細(xì)闡釋的一個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。軟件和其他模塊可經(jīng)由本地存儲(chǔ)器、經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)由瀏覽器或ASP上下文中的其他應(yīng)用或經(jīng)由適用于這里描述的目的的其他裝置訪(fǎng)問(wèn)。本技術(shù)的示例也可以在分布式計(jì)算環(huán)境中被實(shí)踐，在該分布式計(jì)算環(huán)境中，任務(wù)或模塊由通過(guò)例如局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)或因特網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠(yuǎn)程處理裝置來(lái)執(zhí)行。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可位于本地和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置二者中。這里描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可包括適用于這里描述的目的的計(jì)算機(jī)文件、變量、編程陣列、編程結(jié)構(gòu)或任何電子信息存儲(chǔ)方案或方法或其任意組合。這里描述的用戶(hù)界面元件可包括來(lái)自圖形用戶(hù)界面、命令行界面以及適用于這里描述的目的的其他界面的元件。上面描述的圖像處理和處理步驟可以以硬件、軟件或硬件與軟件的適當(dāng)?shù)慕M合來(lái)執(zhí)行。例如，這樣的數(shù)據(jù)處理可由運(yùn)行使得數(shù)據(jù)處理器實(shí)現(xiàn)這里描述的方法的軟件和/或固件指令的數(shù)據(jù)處理器(例如一個(gè)或更多個(gè)微處理器、圖形處理器、數(shù)字信號(hào)處理器等等)來(lái)執(zhí)行。這樣的方法也可由可被硬配置或可配置的邏輯電路(例如，由現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列“FPGA”提供的邏輯電路)來(lái)執(zhí)行。本發(fā)明的某些實(shí)現(xiàn)方式包括計(jì)算機(jī)處理器，其執(zhí)行使得處理器執(zhí)行本發(fā)明的方法的軟件指令。例如，視頻工作站、機(jī)頂盒、顯示器、轉(zhuǎn)碼器等等中的一個(gè)或更多個(gè)處理器可通過(guò)執(zhí)行可由處理器訪(fǎng)問(wèn)的程序存儲(chǔ)器中的軟件指令來(lái)實(shí)現(xiàn)這里描述的方法。本發(fā)明還可以以程序產(chǎn)品的形式提供。程序產(chǎn)品可包括任何非暫時(shí)性介質(zhì)，其承載包括指令的一組計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)，該指令在由數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行時(shí)使得數(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)品可以采用大量形式中的任意形式。例如，程序產(chǎn)品可包括物理介質(zhì)，例如:磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，包括軟盤(pán)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)；光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，包括CDROM,DVD ；電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)，包括ROM、閃速RAM、硬接線(xiàn)或預(yù)編程芯片(例如EEPROM半導(dǎo)體芯片)、納米技術(shù)存儲(chǔ)器等等。程序產(chǎn)品上的計(jì)算機(jī)可讀信號(hào)可以可選地壓縮或加密。實(shí)踐本技術(shù)時(shí)使用的計(jì)算機(jī)指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其它數(shù)據(jù)可通過(guò)因特網(wǎng)或通過(guò)其他網(wǎng)絡(luò)(包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò))在一時(shí)間段上在傳播介質(zhì)(例如電磁波、聲波等)上的傳播信號(hào)上分發(fā)，或者，它們可以在任何模擬或數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(包交換，電路交換或其他方案)上提供。在上面提及部件(例如軟件模塊、處理器、組件、裝置、電路等)的情況下，除非另有說(shuō)明，提及該部件(包括提及“裝置”)應(yīng)當(dāng)解釋為包括:作為該部件的等同物的、執(zhí)行所描述部件的功能的任何部件(即，其為功能上等同的)，包括與執(zhí)行本發(fā)明所示出的示例性實(shí)施例中的功能的所公開(kāi)結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上并不等同的部件在內(nèi)。除非上下文清楚地另有要求，貫穿說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)，措辭“包括”、“包含”等以開(kāi)放性意義解釋?zhuān)皇桥懦曰蚋F舉性意義，也就是說(shuō)，以“包括、但不限于”的意義解釋。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“連接”、“耦合”或其任何變體意味著兩個(gè)或多于兩個(gè)元件之間的直接或間接的任何連接或耦合；元件之間的連接或耦合可以是物理的、邏輯的或其組合。另外，措辭“這里”、“上面”、“下面”以及類(lèi)似引入的措辭在用于本申請(qǐng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)作為一個(gè)整體地提及本申請(qǐng)，而不是本申請(qǐng)的任何特定部分。在上下文允許的情況下，上面的“具體實(shí)施方式
”中使用單數(shù)或復(fù)數(shù)的措辭也可分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。在提及兩個(gè)或更多個(gè)項(xiàng)目的列表的措辭“或”涵蓋該措辭的以下所有解釋:列表中的任一項(xiàng)目、列表中的所有項(xiàng)目以及列表中的項(xiàng)目的任意組合。對(duì)本技術(shù)的示例的以上詳細(xì)描述不意圖為窮舉性的或是將本系統(tǒng)限制為上面公開(kāi)的精確形式。盡管上面出于說(shuō)明性目的描述了本系統(tǒng)的具體示例以及用于本系統(tǒng)的示例，但是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，在本系統(tǒng)的范圍內(nèi)，多種等價(jià)修改是可能的。例如，盡管處理或方框以給定的順序示出，但是替代性示例可以不同順序執(zhí)行具有步驟的例程或使用具有方框的系統(tǒng)，某些處理或方框可被刪除、移動(dòng)、增加、細(xì)分、合并和/或修改以提供替代性方式或者子組合。這些處理或方框中的每一個(gè)可以以多種不同的方式實(shí)現(xiàn)。另外，盡管處理或方框在時(shí)間上被示為連續(xù)執(zhí)行，這些處理或方框可作為替代地并行執(zhí)行，或者可以在不同的時(shí)刻執(zhí)行。這里提供的對(duì)本技術(shù)的教導(dǎo)能夠應(yīng)用于其他的系統(tǒng)，不必為上面描述的系統(tǒng)。上面描述的多種示例的元件和動(dòng)作可被組合，從而提供其他的示例。如有必要，系統(tǒng)的各方面可修改為使用上面描述的多個(gè)參考文獻(xiàn)的系統(tǒng)、功能和構(gòu)思，以提供本技術(shù)的另外的示例。
在上面的具體實(shí)施方式
部分的啟示下，可對(duì)本系統(tǒng)做出這些修改以及其他修改。盡管上面的描述描述了本系統(tǒng)的特定示例，并描述了所想到的最優(yōu)方式，但是無(wú)論上文在文本上看起來(lái)有多詳細(xì)，本系統(tǒng)可以以多種方式實(shí)現(xiàn)。用于對(duì)信息進(jìn)行分類(lèi)和傳輸?shù)南到y(tǒng)和方法的細(xì)節(jié)可在其實(shí)現(xiàn)方式細(xì)節(jié)上大幅變化，而同時(shí)仍落在這里公開(kāi)的系統(tǒng)的范圍內(nèi)。如上面提到的，當(dāng)描述本系統(tǒng)的特定特征或方面時(shí)使用的特定術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被看作暗示該術(shù)語(yǔ)在這里被重新定義為限制于該術(shù)語(yǔ)相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)的任何具體的特性、特征或方面。一般地，所附權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)解釋為將本系統(tǒng)限制為說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的具體示例，除非上面的具體實(shí)施方式
部分明確地定義了這些用語(yǔ)。相應(yīng)地，本系統(tǒng)的實(shí)際范圍不僅包括所公開(kāi)的示例，還包括實(shí)踐或?qū)崿F(xiàn)權(quán)利要求涵蓋的技術(shù)的所有等同方式。由上文可見(jiàn)，將會(huì)明了，已經(jīng)出于說(shuō)明性目的在這里描述了系統(tǒng)和方法的具體示例，但是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可作出多種修改。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，這里描述的實(shí)施例的特定特征可以與這里描述的其他實(shí)施例的特征結(jié)合使用，這里描述的實(shí)施例可在沒(méi)有其在這里所具有的全部特征的情況下實(shí)踐或?qū)崿F(xiàn)。具有本領(lǐng)域技術(shù)背景的讀者將會(huì)想到的對(duì)所描述實(shí)施例的變體(包括包含來(lái)自不同實(shí)施例的特征的混合和選配的變體)屬于本發(fā)明的范圍。在上面所公開(kāi)內(nèi)容的啟示下，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在實(shí)踐本發(fā)明時(shí)，許多變化、修改、增加和替換是可行的。這里所描述的實(shí)施例僅僅是示例。通過(guò)組合所公開(kāi)實(shí)施例的特征，可獲得其他的示例性實(shí)施例而沒(méi)有限制。因此，下面所附的權(quán)利要求書(shū)以及此后引入的權(quán)利要求意圖被解釋為將所有這些變化、修改、替換、增加、組合以及子組合包括為落在其真實(shí)精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于分發(fā)圖像數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括: 確定圖像數(shù)據(jù)的范圍； 使用如下的映射將圖像數(shù)據(jù)映射到減小位深格式以產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)的更低位深表示，即所述映射使得更低位深表示的范圍與更低位深表示的最大范圍的比率大于圖像數(shù)據(jù)的范圍與圖像數(shù)據(jù)的最大范圍的比率； 生成表征所述映射的元數(shù)據(jù)；以及 將元數(shù)據(jù)與更低位深表示相關(guān)聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將元數(shù)據(jù)與更低位深表示相關(guān)聯(lián)包括:對(duì)元數(shù)據(jù)和更低位深表示進(jìn)行編碼以提供包括元數(shù)據(jù)和更低位深表示二者的分發(fā)格式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括:在對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行映射之前執(zhí)行色調(diào)壓縮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括:對(duì)于視頻的多個(gè)幀重復(fù)所述方法，其中，所述映射對(duì)于不同巾貞而不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括:分發(fā)更低位深表示和元數(shù)據(jù)以便進(jìn)行顯示。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，分發(fā)元數(shù)據(jù)和更低位深表示包括:將元數(shù)據(jù)和更低位深表示寫(xiě)到非暫時(shí)性分發(fā)介質(zhì)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括:識(shí)別圖像數(shù)據(jù)的范圍中包含更多色調(diào)細(xì)節(jié)的部分并且生成映射，使得所識(shí)別的部分映射到更低位深表示中的如下的部分，即與所識(shí)別的部分在圖像數(shù)據(jù)的范圍中占據(jù)的比例相比，更低位深表示中的所述部分在更低位深表示的最大范圍中占據(jù)更大的比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，更低位深表示的位深是9或更小，并且圖像數(shù)據(jù)的位深是10或更大。
9.一種用于顯示圖像的方法，該方法包括獲得處于第一格式的圖像數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的元數(shù)據(jù)，其中，第一格式具有第一位深； 基于元數(shù)據(jù)，生成用于將圖像數(shù)據(jù)映射到第二格式的色調(diào)映射，其中，第二格式具有大于第一位深的第二位深； 應(yīng)用色調(diào)映射以便將圖像數(shù)據(jù)映射到第二格式；以及 顯示第二格式的數(shù)據(jù)。
10.一種圖像處理設(shè)備，包括: 圖像分析器，被配置成:對(duì)于處于第一格式的圖像，確定圖像數(shù)據(jù)中的值的范圍，以及，對(duì)于所述圖像生成從第一格式到第二格式的映射，其中，第二格式具有比第一格式更低的位深； 映射單元，被配置成:根據(jù)所述映射，將所述圖像從第一格式映射到第二格式； 編碼單元，被配置成:將第二格式的圖像數(shù)據(jù)和代表所述映射的元數(shù)據(jù)編碼成分發(fā)格式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的圖像處理設(shè)備，其中，更低位深表示的范圍與更低位深表示的最大范圍的比率大于圖像數(shù)據(jù)的范圍與圖像數(shù)據(jù)的最大范圍的比率。
12.—種圖像處理設(shè)備，包括: 解碼器，被配置成:對(duì)以第一位深編碼的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼；以及 映射單元，被配置成:根據(jù)可變的映射，將圖像數(shù)據(jù)映射到更高位深表示，可變的映射是根據(jù)與圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)設(shè)置的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像處理設(shè)備，包括顯示器，所述顯示器被連接以對(duì)由更高位深表示表現(xiàn)的圖像進(jìn)行顯示。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像處理設(shè)備，其中，解碼器被配置成從圖像數(shù)據(jù)提取元數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像處理設(shè)備，包括多個(gè)預(yù)定義的映射，其中，所述圖像處理設(shè)備被配置成基于元數(shù)據(jù)來(lái)選擇所述預(yù)定義的映射中的一個(gè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圖像處理設(shè)備，包括多個(gè)查找表，所述多個(gè)查找表中的每個(gè)查找表提供圖像數(shù)據(jù)與更高位深表示之間的映射，其中，映射單元被配置成在所述多個(gè)查找表中的一個(gè)查找表中查 找更高位深表示的值。
全文摘要
以更低位深格式對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以便進(jìn)行分發(fā)。圖像數(shù)據(jù)具有小于最大范圍的范圍，并通過(guò)使用如下的映射來(lái)被映射到更低位深格式，即所述映射使得更低位深表示的范圍與更低位深表示的最大范圍的比率大于圖像數(shù)據(jù)的范圍與圖像數(shù)據(jù)的最大范圍的比率。表征映射的元數(shù)據(jù)與更低位深表示相關(guān)聯(lián)。元數(shù)據(jù)可在下游使用，以便進(jìn)行映射的逆向處理從而使得色調(diào)細(xì)節(jié)得到更好的再現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04N1/64GK103210418SQ201180054656
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者P·W·朗赫斯特, L·約翰遜, N·W·邁斯莫爾 申請(qǐng)人:杜比實(shí)驗(yàn)室特許公司