CN107005716B - 图像编码的方法、图像解码的方法、图像编码器、图像解码器以及显示装置 - Google Patents

Abstract

因为我们需要与对于处置最近被引入的高动态范围图像编码必要的动态范围变换协调的新的颜色饱和度处理，所以我们描述了一种颜色饱和度修改装置（101），所述装置被布置成基于输入颜色（R,G,B）和所述输入颜色的亮度（Y）确定线性颜色差（R‑Y,G‑Y,B‑Y），以及，进行所述线性颜色差（R‑Y,G‑Y,B‑Y）与增益（g）的乘法，其特征在于，所述装置被布置成作为被定义为所述线性颜色差（R‑Y,G‑Y,B‑Y）中的最高的线性颜色差的值的差值（V_in‑Y）的函数确定所述增益。

Description

图像编码的方法、图像解码的方法、图像编码器、图像解码器 以及显示装置

技术领域

本发明涉及相比于旧有图像/视频编码技术可以处置增加了的亮度动态范围的用于对图像或者视频（静态图像的集合）进行编码的方法和装置，特别地涉及用于指定从第一动态范围图像导出的第二动态范围图像（两个图像在亮度动态范围上改变至少2倍）的颜色饱和度在导出具有其第二动态范围的所述第二图像时应当如何通过饱和度处理进行偏离。本发明还涉及良好调谐到图像处理链的饱和度处理，所述图像处理链涉及对具有非常不同的亮度动态范围（至少2倍，但也可能仅是将动态范围降低到1/100，从10000 nit降低到100nit图像或者反之亦然）的图像的映射。

背景技术

饱和度是比得到故事的一小部分的外行人看起来的那样更难的技术量。在精神视觉上，它是可以由具有三种不同的锥型的眼睛的脑袋导出的（对象的）颜色的有意义的属性中的一个属性。在光度学/色度学上，它是对颜色与相同色调的单色频谱多么接近或者换句话说它与白色相距多么远的度量，并且然后它典型地被称为纯度。在那里，它与例如是对象的外层中的着色剂的量这样的物理属性相关。在数学上，对于图像颜色处理技术，它涉及通过移动得更接近或者远离某种白色进行的在某个颜色空间中的某种径向轴处理。并且该处理必须对自然如何生成纯度以及更具体地说人类将如何感知它们进行建模。此外，由于色彩度是取决于亮度的，所以大脑可以导出三种“饱和度”，它们分别被称为色彩度、色度和饱和度，但在本文中，为简单起见，我们将使用词饱和度，因为对于技术人员来说我们的意思将是更清楚的。

因为“复杂性”的另一个源在于饱和度处理（和定义）可以在全部种类的空间中被完成（其中，圆柱分别是锥形或者双锥形），所述空间中的一些空间固有地被缩放到色域范围，但相比于光的线性本质具有变形的关系，以及其它空间可以是简单的，但特别是由于3（或者多）原加性显示器的非线性帐篷形状，可以导致削波（clipping）。

现有技术已产生大量一般的饱和度教导，其在逻辑上大部分涉及图像处理，通常涉及对图像的美化。如果人们对针对图像的人类偏好进行建模，则一般地突出的一件事是：人类通常偏爱高度饱和的图像。当然，去饱和的粉彩图像也可以是美丽的，并且因此，颜色技术也需要能够制作那些颜色。以及，确实如此给出了技术的细节，我将在这里假设（非限制性，为了简化说明）其为是加性显示的细节。

照相机捕获和在例如是PAL这样的标准图像格式的有限的色域中对所捕获的图像进行格式化的领域中也存在具体的现有技术。应当指出，全部涉及饱和度的现有技术将具有至少一些相似性。人们应当注意到，因为饱和度在色域中沿从（零饱和度）亮度轴向外的方向起作用，所以全部等式将很可能具有某种形式的类型color_component（颜色分量）减unsaturated_luma_component（去饱和亮度分量）。然而，具有例如两个特定的有彩色维度以及数学的某个三维指定的以及特别地线性的和非线性的颜色表示的某种坐标***，以及对那些相应的空间中的颜色变换的处置之间的差异可以具有非常不同的色度行为，即，需要被慎重地仔细考虑，并且因此不被轻易地变换到彼此。还应当理解，所应用的数学变换可以是线性的，例如颜色矩阵化，但如果其在非线性空间中被应用，则最终的色度行为仍然是非线性的（由于对那个次要颜色空间的变换的额外的非线性度，色度和光的物理现象最终是线性的，如可以在例如某种线性RGB表示中表示的，所述线性RGB表示可以被用于激励椎体中的原conopsin反应）。

EP0647069涉及用于正确地对具有较高明亮度的区域中的照相机输出进行格式化以使得例如没有或者减少的面部变色发生的***。这些照相机具有用于减弱但还保持一点点加亮区的亮度构件上的所谓的软削波器或者膝电路（图1、2）。人们还应当注意到，基于扫描的较旧类型的照相机可能已具有更多的非线性溢出行为，但CCD照相机将典型地已具有很充分的限制，但仍然，这样的膝行为仍然可以帮助保持图像中的一些加亮区，同时不使具有演员的主要部分变暗太多。根据该膝***行为，本专利然后添加饱和度影响电路部分。首先，我们想要指出，这些***不是真的旨在最优地处置HDR场景的，HDR场景可以具有较高明亮度区域，较高明亮度区域是照相机被暴露在其上的主明亮度区域的10倍或者甚至50倍亮。人们保持软膝，但无论如何利用该电路将真的更明亮的区域的大部分削波为白色。第二，重要的是理解，这样的照相机使用非线性的R’G’B’颜色分量和非线性的亮度分量Y’，为清楚起见，将把非线性的亮度分量Y’称为亮度（因为那就是PAL的YUV）。这意味着，不论在可编码色域的上部中还是在任何其它地方，色度行为将是不同的，并且即使有点相似，电路也将不是可等同的。最后并且最重要的是，该***仅得到来自分量7的无论什么K因子（并且其肯定不仅是V-Y的函数），但肯定没办法设置如被分级器期望的指定，即，任何特定的饱和度修改行为，如例如是HDR镜头的当前的具体的本质可能期望的。

DE19812526是另一种颜色饱和度修改电路，该电路当然对颜色差分量（再次是非线性的，因为那是标准术语PR和PB代表的）起作用，但再次地除了上面的差之外，例如再次不允许人类可指定的饱和度增益，本专利仅对两个颜色差起作用，并且甚至进一步被从任何可用的教导朝我们下面所描述的技术远离。众所周知，这样的“UV”型饱和电路先前存在，因为它是在已得到YUV视频作为输入的电视机中，即，在转换成控制显示器所需的RGB之前进行某种饱和度处理的非常廉价方便的方式。

EP1333684只是针对显示器的一种具体的饱和度处理方法，其保证最大可能的饱和度提升不削波。众所周知，通过提升颜色分量，这可以将颜色分量降到0以下，或者创建Ymax以上的亮度，或者创建任何不期望的颜色，其位于（或者由于电子将把它削波为不正确的值而相反应当位于）全部可能的可定义的颜色的RGB色域之外，即，不能实际上被渲染在电视机上。对不可显示但错误的颜色进行的削波的结果将对该颜色的亮度或者甚至色调有影响，即，将其显示为与其应该是的色调不同的色调。特别是相比于（小的）去饱和，那可以是恼人的错误。这些种类的***典型地是针对小错误的，例如，处置噪声或者滤波行为[0007]，但不涉及潜在大的错误，例如，动态范围转换所需的去饱和。这导致几个差，例如，他们监控最大值Ymax，我们下面的方法不这样做，并且原则上，我们可以利用下面的方法设计对于相当大量的图像颜色确实走到色域之外的饱和策略（即，削波），全部取决于人类颜色分级判断什么适于这个被处理的图像。除了那一切之外，当然，像第一个提到的专利一样，相同的差也存在，特别地未教导或者甚至模糊地启示方法以用于允许人类确定基于具体的（V-Y）的饱和策略，更不用说在显示峰值明亮度的范围上对两个看起来具有相当不同的动态范围的图像的最优编码，其对于HDR场景的最优分级图像应当是可支持的。

EP0677972是关于处置在被特别设置的参考值s以上的色度行为的（再次在非线性颜色空间NTSC中，这是90年代日本的电视机颜色空间）。如可在图3C中看到的，尽管该电路包括饱和度部分，但它不是关于如果不是在全部地方则至少是在色域的重要部分中对饱和行为进行调节的，而仅在RGB色域的最高尖端处对饱和行为进行调节。当然，在具有不同的设计基本原理等的情况下，非常不同的技术***和教导出现。例如，在一个电路实施例中，存在只是R’G’B’而非R-Y、G-Y、B-Y的最大值检测器，其给出非常不同的数值，以及由于不同的原因给出甚至全局上非常不同的色度行为。

US7734114是又另一种特别的、对于我们的目的来说不相关的用于创建饱和策略的方法，该饱和策略不允许给出严重色度错误的色域外问题。如图3中所示，其涉及这一事实：如果人们在YCrCb（其是YUV的非线性数字等同项）中应用饱和度处理数学运算，则可以得到这样的颜色，该颜色尽管仍然在[0,255] YCrCb立方体中存在，即，是可表示的，但再次与不可表示的RGB相对应（人们可以验证，甚至稍微旋转的相同的维度的立方体已将导致落在经旋转的立方体之外的一个立方体中的可编码的区域）。因此，人们必须小心不使饱和太多。恰好人们可以通过检查与线相对应的两个条件来保证使用合适的最大饱和度，然而，所述检查与我们下面描述的内容是在数学上非常不同的，并且再次漏掉像任何期望的g(V-Y)函数的可指定性等这样的特征。或者如以另一种方式指出的，在如我们在例如图5中具有的色度行为中，甚至在最简单的可想象的g(V-Y)指定的情况下，没有任何色度行为是可以利用上面的电路中的任一个电路实现的。

特别地，在新兴的高动态范围图像处置（处理，以及特别地，编码以用于通过有线或者无线视频通信网络向位于其它的远距离或者近距离位置处的接收机发送，所述接收机例如是家用计算机、消费者TV、机顶盒，但还例如是专业的电影院视频接收装置等）的框架中指定了下面的发明实施例 。

US8218625描述了一种用于向接收机传送LDR图像和HDR图像两者的方法。然而，该方法仅似乎公开了对于色调的要求，即，亮度重新映射，而不是应当对颜色做的事情，更不用说如本申请中的对于处置颜色饱和度的具体方式的需求。此外，’625的方法将似乎作为LDR图像加比例（L_HDR/L_LDR）的图像传送HDR图像，即，似乎至少据初步印象是与我们作为针对我们新的饱和度处理的有用的HDR编码应用设想的方法不兼容的方法，即，它据初步印象关于它将如何涉及或者导致下面的实施例中的任一个实施例不是清楚。

对于该HDR视频技术的领域的要求不同于现成的饱和度知识可以满足的要求。特别地，我们已开发了可以对旨在用于具有各种动态范围能力（具体地说，例如5000 nit、1200 nit和200 nit的峰值明亮度）的显示器的一些图像（针对呈现的一个时刻）进行编码的HDR视频编码框架，该束图像编码需要实际上传送针对例如为1500或者1000或者100 nit的参考动态范围的仅一个图像（每时刻），以及作为元数据传送一些函数，所述函数在例如机顶盒这样的接收机侧被用于例如针对具有700 nit的已连接的显示器计算至少一个第二图像（见，WO2011/107905、WO2014/041471、WO2014/056679）。例如，考虑我们传送或者存储以用于稍后使用图像，该图像已被它的创建者针对在5000 nit高动态范围（HDR）参考显示器上的呈现进行最优颜色分级，利用元数据颜色映射函数对该图像进行补充，以用于导出用于在低动态范围（LDR）显示器上进行渲染的100 nit图像。例如是具有100 nit峰值明亮度的电视机的接收方将对5000 nit HDR图像应用那些颜色映射函数，以得到它的合适的100 nit LDR图像。该LDR图像或者相反在功能上对它进行编码的元数据函数典型地也被创建者进行颜色分级为在LDR显示器上看起来合理的图像（例如，当然在给定LDR显示器的限制的情况下，紧密接近在HDR显示器上的HDR图像渲染）。我们已详尽阐述了用于对两个具有不同的动态范围的图像中的像素的亮度进行映射的一些亮度映射函数，因为主要动态范围映射是给出在可能的LDR亮度的范围中的例如HDR图像对应亮度中的对象的原始亮度的优化（关于将LDR映射到HDR的另一个方向当然也是类似地可能的，其具有不同的映射函数）。动态范围映射是通用的颜色映射问题，不仅涉及对亮度颜色分量的变换。例如，如上面所述的，对象的色彩度取决于其亮度，因此如果由于色域/动态范围技术限制或者艺术选择我们需要将第一图像中的对象的亮度映射为第二图像中的较暗的亮度，则创建者可能想要将其与对该对象的饱和度的提升组合。此外，由于（例如）3原加性显示器的帐篷形色域相当复杂，并且作为亮度的函数被指出，所以如果颜色控制对于该优化也是可能的则可能是有用的。

然而，特别是在元数据需要被协同编码和传送时，存在导致将或多或少实用的解决方案的技术限制。因此，如果任何颜色处理方法或者装置必须是与潜在的远程被传送的颜色处理的指定一致的，则它们必须符合那些限制。更因为如此，需要HDR视频编码的各种不同的技术（例如，HDMI）中的视频通信模式中的一些视频通信模式可能涉及用于传送任何元数据的每图像的有限的带宽或者有限的数量的数据字。因此，人们必须巧妙地选择哪些函数被传送，因为在该框架中，它们确定哪些图像可以被编码，而且还确定接收方集成电路因为它们必须完成颜色映射而应当总是多么合理地或者不合理地复杂。此外，函数还构成允许分级器对他的图像内容的新的动态范围外观进行编码的函数的工具箱，因此那些工具不应当太少，也不应当太多，不应当太复杂，以及特别地应当对图像的颜色变换有好的主要顺序影响，特别是对动态范围变换大多需要的那些方面有好的主要顺序影响。

这样的经适配的颜色处理工具和足够地启示如何开发它们的知识都不是通常可得到的，这是个问题，因此我们必须开发它们。在WO2014128586中，我们介绍了作为例如是亮度这样的明亮度变量的函数的饱和度处理定义，但我们期望另一种有用的饱和度适配定义，并且将在下面描述实施例。

发明内容

我们下面描述的实施例解决了之前不具有简单的饱和度指定策略的问题中的多数问题，其完全符合能够处置足够不同和/或足够大的动态范围图像（例如，具有上至1000nit或者甚至在那以上的对象像素亮度）的亮度动态范围转换颜色处理的需求，所述亮度动态范围转换颜色处理特别地是借助于颜色饱和度修改装置（101）进行的，所述颜色饱和度修改装置（101）被布置成确定被定义为输入颜色（R, G, B）的线性加性原色分量减去所述输入颜色的亮度（Y）的三个线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y），以及进行所述线性颜色差（R-Y,G-Y, B-Y）与增益（g）的乘法，其特征在于，所述装置被布置成根据取决于被定义为所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高的线性颜色差的值的差值（V_in-Y）的函数确定所述增益，以及，所述装置被布置成对所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）与增益（g）的所述乘法的结果加上所述亮度（Y），产生输出颜色（R_out, G_out, B_out）。通过完成对（两个）颜色差的提升进行的饱和度处理是已知的，因为它与如在本专利申请的前言中介绍的饱和度的定义紧密相连，因此，我们在我们的方法中再次看到与颜色差相关的部分，但难以找到沿色域的对饱和度的简单的好的指定，所述指定满足迅速和强大的分级的需求，这两者用于节省分级器的宝贵时间以及诸如例如是平板型显示器这样的需要使用高动态范围图像的各种可能更廉价的装置中的解码IC的计算复杂度。应当指出的一个差别在于，经典的饱和度处理方法利用亮度（luminance）或者亮度（luma）作为第一轴以及定义像素颜色的彩色分量的两个彩色差轴（其大体上与色调和饱和度的实际心理印象相对应）定义椎体或者圆柱体，而我们对三个颜色分量施加处理。当然，主要差别在于，我们的增益以这样的方式被指定，其非常不同于与亮度轴定义正交的通常方式或者通常仅为固定的提升的方式，这给出非常不同的色度行为，然而该色度行为是更好地调谐到动态范围转换的问题，该问题最复杂地出现在全部RGB色域的变窄的上部中。这种新的饱和度处理方法恰当地致力于此。介绍了出人意料的FC(V-Y)函数的V-Y索引或者输入坐标，这是对于颜色技术中的技术人员来说出人意料的，因为人们将认为饱和度总是应当很大程度地正交于非彩色亮度轴而发生，以及因此，甚至在有针对不同的实际像素亮度的变量时，这种指定饱和策略的方式乍看起来将似乎对于色度技术是非常违反直觉的，因为沿非彩色轴V-Y到处是零，但假设非彩色颜色不需要以任何方式被处理，则该饱和度指定方法似乎在实践中具有非常好的属性。因此，颜色分级器将把他的最优彩色颜色处理策略指定为（典型地对于不变的色调，尽管人们当然可以对于特定的应用将基本方法修改为更复杂的方法，例如，还注意某个取决于色调的变型；但对于多数应用，我们的方法仅需要V-Y参数的函数）1维饱和度修改指定，该指定基于色域中的任何颜色的V-Y值改变。因此，通过指定任何这样的函数F(V-Y)，分级器还指定如在产生的输出图像中看到的针对输入图像的特定的颜色饱和度修改行为。有趣的可行的F(V-Y)指定仅具有一些（例如，2或者3个）例如线性片段，例如，饱和度在其中被提升的部分，以及饱和度在其中被减弱的范围的部分（以及色域的对应的部分），但当然可以作出更复杂的指定以便对特别复杂的HDR场景进行重新分级。一般地，存在用于指定函数的机制，并且分级器然后可以选择他想要使其多么复杂，并且对该函数进行编码。在典型的较大的***中，分级器可以实际上在视觉上看到他正在指定什么（例如，经由例如是HDMI这样的图像通信接口288在LDR显示器上），并且根据艺术上的需要选择最终的指定，例如，因为它在一种特定种类的HDR输入（例如，利用上至10000 nit的亮度以原生格式被编码的暗地下室的场景）的情况下给出合适的LDR图像外观。尽管这应当是对于技术人员清楚的，但我们想强调，该颜色处理在不论哪种实施例配置中（即，例如用于将与具有第一动态范围的显示器相关联的输入图像转换为适于驱动具有另一个动态范围的显示器的图像）可以被用于从较高动态范围转换到较低动态范围或者相反地从较低动态范围转换到较高动态范围（例如，100 nit到不论什么编解码器或者显示器峰值明亮度）。但是，所述方法尤其对于转换到较低动态范围是有用的。此外，人们可以指定函数，以使得它提高或者降低饱和度，并且可能不同地取决于颜色位于色域中的什么地方。假设用于指定的单元和颜色计算单元位于不同的例如IC中，则单元之间可以存在用于传送F(V-Y)的总线289，并且在在单个处理器或者类似的构件上的基于软件的版本中，这可以等同地通过过程调用等被实现。

加性原色是可以通过混合每个原色的百分比来制作的跨颜色的色域的原色，由此，混合每个原色的100%给出预定义的白色，例如，D65。线性加性原色定义的颜色百分比表现为线性向量空间，就像原色指示原色的特定原色（实际上来自原色的特定的频谱）的一些光子一样。这具有例如与混合物中的色调的持久性等有关的特定的属性。应当将此与具有非常不同的颜色混合行为的非线性表示进行对比。这样的非线性坐标可以例如通过典型地应用近似是平方根即R’=sqrt(R)等的函数（由此，常规上使用破折号来表示非线性型，以便与线性加性红色原色R区分）或者实际上线性加性颜色分量的任何其它的非线性函数被定义。当然，在数学上，人们也可以在这样的非线性颜色空间中定义任何例如是线性矩阵这样的颜色处理，但以这样的非线性方式——例如，饱和度修改处理——被处理的颜色的任何集合的彩色外观将是与线性颜色处理不同的。颜色的亮度按照定义是原色的线性组合，其中，权重取决于所选择的RGB坐标***，即，原色和所需的白色点。具有相同权重的非线性原色分量的对应的组合也存在，但其被称为亮度Y’，并且如所述的，那个颜色表示和其中的数学上的颜色变换具有非常不同的色度行为，并且不能被类似地加以必要的修改用于特定的色度任务。即，人们需要严肃地设想在哪种情况下使用哪种数学变换，并且可能需要更费力地需要设想如何例如在线性表示中模仿非线性表示中的某个颜色处理行为或者反之亦然。例如在被设计有其它原色考虑的模拟电视的过去的电路中，可能需要不同于当今的技术的一些颜色变换，所述其它原色考虑例如是计算简单性比颜色准确度更受偏爱的。

进一步有用的实施例特别是一种颜色饱和度修改装置（101），其特征在于，其包括数据输入（108），其用于从用于确定指定的装置获得作为所述差值（V_in-Y）的函数的所述增益（g）的饱和度修改指定函数F(V-Y)。各种已连接的或者单独的装置可以指定这样的函数并且将其传送给所述颜色处理单元。特别地，两者可以被包括在诸如是图像或者视频编码装置这样的用于验证所述颜色变换的行动的装置中。典型地，分级器将例如通过利用控制点将所述函数整形至少一次或者可能许多次直到他对所述饱和度处理的颜色变换（特别是对（例如，LDR）输出图像的外观）满意为止来进行指定。最终的函数FC然后可以被用于即将到来的实时处理，被存储在存储器中以用于稍后的处理，例如在对一批图像进行处理时，通过任何通信技术进行传送，以用于例如使任何接收机能够完成所述图像处理等。技术人员将理解，取决于情境，可以使用等同的变型，例如，标准可以预留一些整数或者实数占位符，用以放入指定例如是单个增益的参数的一些函数，其在增益改变的情况下可以是平均，包含例如当在0处开始时第一片段在其处结束的V-Y输入轴上的分界的第一系数，和假设这是线性片段时的斜率数，以及假设所述函数太复杂并且需要太多参数时，所述标准可以作为代替在LUT中存储FC数据等。任何这样的饱和度处置装置（例如，IC的部分或者在IC上运行的软件）可以依靠自己确定好的饱和策略，即，甚至电视机中的解码器可以确定并且例如在自动转换策略中应用其，以便使到来的图像的颜色更好。所述饱和度修改作为技术中的部件仍然是有趣的，其中，针对相应的外观必须在其上被渲染的各种动态范围的显示器的场景的各种外观被专门地编码，所述编码是通过对每呈现时刻的至少一个所接收的图像的色度变换进行的，所述色度变换涉及饱和度处理。

此外，具有这样一种图像编码器（201）是有益的，所述图像编码器用于对至少一个时刻的至少一个高动态范围图像（HDR_ORIG）和具有第二动态范围的至少一个图像（Im_LDR_out）进行编码，所述第二动态范围对于该相同的时刻与所述高动态范围图像的动态范围至少2倍不同，以及被布置成对那两个图像中的至少一个图像的像素颜色的矩阵进行编码，其包括：指定单元（212），其包括根据权利要求1所述的颜色饱和度修改装置（101）；以及，饱和度指定单元（204），其被布置成指定饱和度修改指定函数F(V-Y)，其将增益（g）编码为被定义为像素颜色（R, G, B）的线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高线性颜色差的值的线性颜色差值的函数，所述线性颜色差被定义为所述像素颜色的相应的线性加性颜色分量减去亮度，以使得所述函数可以用于计算被进行颜色处理的像素的任何最高线性颜色差的增益，以及随之计算该像素的颜色饱和度改变，以及，所述编码器包括格式化器（210），所述格式化器（210）被布置为在图像信号（S_im）中输出对包括像素颜色的矩阵的图像（Im_in_DCT）和作为数据的所述函数F(V-Y)的编码。在该编码器中，所述基于增益的饱和度处理构成为获得针对具有高于或者低于输入图像的动态范围的不同动态范围的显示器的外观需要被应用的色度变换的部分。典型地，用于确定所述编码的装置，如果它利用来自人类分级器的输入，则将具有至少一个函数F(V-Y)的基于UI的指定，向用于完成颜色变换的颜色处理器提供该饱和度指定函数，以及允许产生的输出图像被分级器检查，并且如果结果是令人满意的，则例如通过将函数的全部描述数据格式化到与被像素化的图像编码相关联的元数据字段中结束基于分级的编码，并且其作为图像信号被存储或者传送，这可以使任何接收机完成相同的计算以便获得具有较低和较高动态范围的图像的对，或者，如果所述饱和度变换在相同的动态范围内被完成，则输出例如LDR图像。应当清楚，完成对编码将看起来像什么的某种验证的任何编码器将包括本发明的基本饱和度处理核心。在任一种情况下，任何解码器必须包括它，因为它需要这种改变图像外观的已定义的方式，以便能够重新确定第二图像，即，例如未实际上被协同编码为像素化的图像但仅被编码为将被应用于被传送的HDR图像的指定的颜色变换的LDR图像。这样，与基于亮度的颜色变换一起，获得典型地具有较低峰值明亮度的具有例如是3x或者10x较低动态范围的图像。

如所述的，所述饱和度处理特别关注HDR图像处理情境。特别地，我们之前已发明了HDR编码框架，该框架不必对一个唯一的HDR外观（即，例如，将在5000 nit显示器上被呈现的图像，这意味着它将在该显示器上看起来更优，但是，尽管当然是仅一个图像，但其也可以被直接渲染在其它的具有较高峰值明亮度中的较低峰值明亮度的显示器上，但因为那些显示器不与美术上的意图相匹配，所以图像将不再看起来最优，例如，一些部分将看起来太暗）进行编码，但可以针对各种预期的显示器（我们把这称作显示器可调谐性）对一批这样的外观进行编码。在这样的技术中，范围/外观图像中的仅一个图像实际上需要被编码和传送（对于视频的每个时刻T），例如，1500 nit图像，并且其它的图像然后在接收侧通过应用函数被计算。例如，第一函数将此映射为参考100 nit峰值明亮度动态范围，以及，第二函数集将其映射为5000 nit。以及，向3000 nit的映射也可以在接收端通过正确地***全部所接收的信息被完成。在这样的编码策略中，人们想要指定在例如从1500 nit变成100 nit或者从1500 nit变成5000 nit时的饱和度改变，并且对此，本发明的饱和度修改实施例是高度有用的。因此，所述饱和度处理构成作为另一个外观（例如，之前使之是主HDR外观的HDR_orig）的函数的对一个外观（例如，LDR lm_LDR_out）的功能性定义的部分，并且可以被用于由接收机导出第二外观，不论两个图像（集）中的哪个图像（集）实际上被发送到接收侧，其中，元数据包括颜色变换函数定义。除了所述饱和度处理之外，将存在亮度方向颜色变换，其可以例如在所述饱和度处理之前或者之后被应用于所述第二图像的功能性定义中。我们注意到，在HDR处理中，人们对于亮度码值的定义需要比伽马（gamma）2.2高的非线性度。如果人们想要使用兼任码分配功能的一个特定的良好外观的已分级图像，则这样的应用中的非线性亮度变换可以甚至是高得多得非线性的，例如是S曲线。例如，人们可以传送线性的HDR场景的LDR非线性图像。

在任何之前被确定为位于传送或者创建侧的信息的接收侧，可以在图像解码器（301）中使用新的技术，所述图像解码器（301）被布置成能够对至少一个时刻的具有至少2倍不同的亮度动态范围的至少两个图像（HDR_ORIG，Im_LDR_out）进行解码，所述两个图像中的至少一个图像是高动态范围图像（HDR_ORIG），所述解码器包括颜色映射器（304），所述颜色映射器（304）被布置成通过对所述两个图像中的一个图像应用所接收的亮度变换函数（FT）和所接收的饱和度修改指定函数（FC）导出所述两个图像中的另一个图像，其中，经由图像输入（310）接收所述函数，其特征在于，所述颜色映射器包括如根据我们的基本的新饱和度定义概念（权利要求1或者实施例）的颜色饱和度修改装置（101），其用于基于作为像素颜色的所述差值（V_in-Y）的函数指定饱和度乘数的指定来修改颜色饱和度以及通过应用这些颜色变换获得所述两个图像中的所述被导出的一个图像。

该编码器是新的不仅在于它能够完成该新的饱和度处理，而还在于它是获得基于对颜色的这样的色度重新定义（其典型地可以在归一化的坐标***中发生，其中，R、G、B和Y在0与1之间，但该色域中的精确的颜色位置确定特定的HDR场景的任何外观或者分级的艺术上的适合性）唯一地定义的不同的外观的仅有的方式。

因此，如果人们具有其中人们需要将至少两个外观编码在HDR场景上的技术，这两个外观是预期用于具有显著不同的动态范围（例如，旧有100 nit峰值明亮度和5000 nit或者1000 nit）的显示器的图像，并且因此，人们想要避免传送两者图像的像素纹理（或者至少，可能一些像素可以在第二图像中被发送，避免两者图像需要整个被传送到接收侧），则该特定的饱和度处理除了一般地作为图像处理有用之外被发明人实现为对于定义图像特别有用。已在艺术上被分级的第二外观然后将在数学上从第一外观被导出，其实际上作为图像被传送，所述图像包括例如通过像JPEG或者MPEG变型等的基于DCT的编码对像素集的颜色的编码。特别地，在该框架中，内容创建者的艺术上的需要因为他正在指定第二外观而被考虑在内，第二外观也实际上通过颜色变换被编码以用于通信，但同时也被指定，因为在编码侧，他正在选择如在FC(V-Y)中编制成码的最优的饱和度改变策略。在解码侧，该信息然后被用于能够唯一地确定第二外观图像，该第二外观图像非限制性地例如是根据被传送的HDR图像的 LDR图像。还应当指出，首先进行颜色即饱和度修改，以及然后进行亮度变换部分，这可以是在技术上有利的。例如，如果该彩色变换创建亮度方向上的某个经设计的净空，则不同种类的亮度变换可以被应用，其可能有时在动态范围压缩上是关键的，例如，在向LDR转变中当几个重要的明亮对象必须在RGB色域帐篷的顶部被填满时。这可以对于例如包含着色的玻璃窗的景色等的一些种类的场景特别有趣。

有趣的是，例如是颜色处理器、解码器或者甚至编码器这样的各种颜色处置技术的实施例可以被包括在诸如是电视机或者电影院投影仪等这样的显示装置中。

一个有用的实施例是一种颜色饱和度修改的方法，其包括：确定被定义为从输入颜色（R, G, B）的相应的三个线性加性原色分量中减去所述输入颜色的亮度（Y）的线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）；以及，用增益（g）乘以所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y），其特征在于，所述方法被布置成确定作为被定义为所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高的线性颜色差的值的差值（V_in-Y）的函数的所述增益（g），借此所述方法此外对利用所述增益（g）对所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）与增益（g）的所述乘法的结果加上所述亮度（Y），产生输出颜色（R_out, G_out, B_out）。

另一个有用的实施例是一种图像编码的方法，包括：

-接收具有第一亮度动态范围的输入图像（HDR_ORIG）；

-对所述输入图像应用颜色变换以便获得具有不同的第二亮度动态范围的图像（Im_LDR_out），所述第二亮度动态范围与所述第一动态范围至少2倍不同；以及

-输出的图像信号（S_im），其包括所述输入图像（HDR_ORIG）和所获得的具有所述第二动态范围的图像（Im_LDR_out）中的一项和指定在所述颜色变换中被使用的所述函数的元数据（FC，FT），其特征在于，所述颜色变换包括应用如权利要求6中指定的颜色饱和度的方法，以及，所述元数据包括针对被定义为像素颜色（R, G, B）的所述线性颜色差（R-Y,G-Y, B-Y）中的最高线性颜色差的值的差值（V_in-Y）的各种值指定增益值的饱和度修改指定函数，所述函数可用于确定与将被进行颜色处理的像素的所述颜色（R, G, B）相对应的增益值。然后将根据在功能性指定F(V-Y)中规定的内容确定所述增益。对于技术人员应当清楚，所述增益与颜色饱和度修改等同，并且，在一些实施例中，就另一个图像来说，其可以是图像的定义或者换句话说编码的部分。

这在接收侧与一种图像解码的方法相对应，所述方法包括：

-接收具有第一亮度动态范围的输入图像（HDR_ORIG）；

-接收根据权利要求6所述的被定义为差值（V_in-Y）的函数的饱和度处理的指定；

-对所述输入图像应用颜色变换，以便获得具有至少2倍不同的第二亮度动态范围的图像（Im_LDR_out）；以及

-输出具有不同的第二亮度动态范围的所述图像（Im_LDR_out），其特征在于，所述颜色变换包括进行根据权利要求6所述的饱和度修改。

本发明还在一种对具有不同的动态范围的至少两个图像进行编码的可传送的图像信号（S_im）中被实现，所述图像中的至少一个图像是高动态范围图像，所述图像信号包括对所述至少两个图像中的一个图像的像素集和指定将被应用以便导出所述至少两个图像中的另一个图像的颜色变换函数的函数元数据的编码，其特征在于，所述函数元数据包括针对被定义为像素颜色（R, G, B）的三个线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高线性颜色差的值的差值（V_in-Y）的各种值指定增益的函数，所述线性颜色差被定义为所述像素颜色的相应的线性加性原色分量减去所述像素颜色的亮度的值。该信号可以被存储、传送、使用等。该信号然后包括能够根据第一图像对第二外观或者经分级的图像（即，两个典型地具有显著不同的亮度动态范围）进行解码的全部数据，其包括这一事实：发明人已认识到，可以在基于唯一的被传送的实际像素化的图像编码对至少一个其它动态范围图像的定义即协同编码中非常好地使用所述新的饱和度映射。

位于任何装置内部的或者可拆卸并且可单独地分布的任何存储器产品（299），包括用于数字数据比特的存储器，其特征在于，所述存储器被填满将所述具体的简单饱和度修改策略进行编制成码的所述新颖的图像信号（S_im）。

如技术人员将认识到的，全部实施例可以被实现为许多其它的变型、方法、不论是通过网络连接被传送还是被存储的信号、计算机程序等。

附图说明

参考下文中描述的实施方案和实施例以及参考附图，根据本发明的方法和装置的这些和其它的方面将变得明显并被阐明，附图仅充当例示更一般的概念的非限制性的具体的图示，并且在附图中，使用虚线来指示构件是可选的，非虚线构件不必然是必要的。还可以使用虚线来指示这样的元素，所述元素被解释为是必要的、被隐藏在对象的内部或者针对无形的东西，所述无形的东西诸如是对对象/区域（以及它们可以如何被显示在显示器上）的选择。

在附图中：

图1示意地图示了新的饱和度处理装置，其可选地被连接到亮度处理策略（两个颜色改变是基本上不相关的）；

图2示意地图示了包括新颖的饱和度处理装置的实施例的HDR图像编码器可以如何被实现的可能的实施例；

图3示意地图示了示例性HDR图像解码器的可能的实施例，其例如是被连接到家居环境中的STB中的解码器，技术人员当然理解，与此类似的其它使用情境可以例如是医疗***、军事***、超市中的广告***、主题公园中的娱乐***等；

图4示意地图示了人类分级器指定g(V-Y)饱和度指定的简单的方法的一种可能性；以及

图5示意地图示了V-Y指定在RGB色域中将看起来的样子，其中，RGB色域具有R红色、G绿色和B蓝色加性显示器原色。

具体实施方式

图1示意地示出了根据本发明的基本颜色饱和度修改装置101。该装置101可以例如是用于颜色处理的IC的处理单元，例如，如将在下面的示例性说明中假设的，其被包括在用于HDR视频编码的编码器或者用于HDR视频解码的解码器中。其得到具有颜色的像素的输入图像，我们将假设所述颜色是针对例如是sRGB这样的某种颜色空间的线性的红、绿和蓝（RGB）颜色分量。技术人员将理解，变型可以如何存在，例如，如果经MPEG编码的图像的伽马空间YCrCb像素颜色到来，则可以存在被连接用于对该线性RGB颜色表示进行颜色转换的处理单元（未示出）。亮度计算单元102计算取决于被使用的颜色空间的原色的颜色的亮度。例如，它使用的方程可以是Y=0.2126*R+0.7152*G+0.0722*B（对于Rec. 709）或者Y=0.2290*R+0.6917*G+0.0793*B（对于DCI P3宽色域），两者都是针对D65白色点的。减法器103导出线性颜色差（例如，通过从其红色分量中减去像素亮度获得R-Y，等等）。最大值确定单元104评估3个颜色差R-Y、G-Y、B-Y中的哪个颜色差对于当前被处理的像素是最高的，并且输出该值，例如，R-Y。我们将把所述3个颜色差中不论哪个最高的颜色差称为V_in-Y。因为我们的饱和策略基于每个图像像素的V_in-Y值定义应当完成多少饱和或者去饱和，所以需要该值。（去）饱和的量被指示为用于做乘法的因子g，并且它通过函数F被确定。该函数可以在动态地被计算，但仅对于该示例，我们将假设它被从查找表中读出。具有索引V-Y和输出g的该查找表（或者一般地，使能够对该函数进行评估所需的不论什么数据）将典型地经由数据输入108从外部被接收，例如经由之前由那些图像的内容创建者生成的与输入图像 Im_in(R,G,B)相关联的元数据被接收。由乘法器106将产生的增益乘以颜色差，产生针对该像素的输出线性颜色差(R-Y,G-Y,B-Y)_out。最后，像素亮度再次被加法器107加上，以便产生输出像素颜色和具有这样的像素颜色的图像Im_out(R,G,B)，该图像具有针对所述像素的不同的饱和度。

我们同样已在图1中示出，并且一般地在本发明的饱和技术仅被用作图像重新着色功能时不存在，但典型地存在于视频编码或者解码处理链中的内容是，保持颜色的色度（或者换句话说，其饱和度）不变但改变像素的明亮度（brightness）或者亮度（luminance）的第二处理。具体地说，亮度映射单元150可以通过利用乘法器153将输入RGB值乘以增益值gt沿可能的灰度值的范围对具有各种像素灰度值（或者实际上max(R,G,B)值）的像素给出不同的加亮（或者减暗），增益值gt由增益值确定单元 152作为输入R、G和B值中的最大值（由最大值确定单元151计算）（用V表示）的函数FT进行评估。给出最终的输出图像Im_out2(R,G,B)的该单元150实际上实施我们在WO2014056679中详细描述的内容。尽管该映射技术的各种用途是可想象的，诸如例如是将经中间1000 nit编码的图像映射为2000 nit图像以用于在2000 nit显示器上显示，或者对特殊的100 nit图像进行升级，该图像在100 nit显示器上看起来是合理的，但包含足够用于将它在功能上变换到高质量5000 nit图像中的HDR纹理信息，我们将利用将5000 nit主分级的HDR（HDR_ORIG）映射为适于驱动具有100nit峰值明亮度或者该值附近的峰值明亮度的LDR显示器的100 nit LDR的示例来阐明所述处理。假设我们具有教堂的HDR捕获。教堂的内部不太明亮，即，有点微暗，但所有东西完全可见。通过着色的玻璃窗照射的阳光明媚的外面世界明亮得多，使那些颜色是内部的颜色的例如10倍或者更多倍明亮。但那在HDR图像中是可很好地表示的，因为它具有充足的动态范围。定义编码的意义（忽略lumas利用哪些电光传递函数已被分配给将在显示器上被渲染的亮度，而只聚焦于仅那些亮度）可以通过查看它们在参考显示器上的渲染来完成。因此对于教堂来说，我们可以说它是被很好地颜色分级的，即，具有令人愉快的外观，如果在5000nit显示器上，内部的颜色例如被映射到0-200子范围的亮度上，并且用间隔350-5000 nit中的亮度渲染着色的玻璃窗。即使对于具有白色或者峰值明亮度的仅7%的亮度的蓝色，HDR显示器（以及其对应的经编码的HDR图像）也可以显示这样高的值。即，有可能渲染（以及对应的HDR图像因此应当对那些进行编码）这样的颜色，其中，同时使所述颜色饱和和明亮。然而，在LDR显示器上，没有任何明亮且同时饱和的东西是可能的。或者我们保持颜色的饱和度，但因此它们变得阴暗（例如，对于蓝色，最大为100 nit的7% = 70 nit），或者我们尝试使它们更明亮，但然后遭受颜色的饱和度的困扰，因为向上移动到色域的顶部仅可以通过对颜色进行去饱和来完成。我们假设这是分级器的选择：“如果仅我可以将它们模拟为明亮的话，少量不太色彩丰富的窗口是更好的”。这将通过首先利用我们的单元101朝非彩色亮度轴对颜色进行去饱和（具有不变的亮度）来完成，以及然后，我们具有用于利用单元150对经去饱和的颜色（即，优选唯一地或者主要地对于图像的着色的玻璃部分，即，它们的颜色）的明亮度进行提高的色域顶部中的空间。如果我们利用单元150对原始的未经去饱和的颜色进行处理，我们将迅速撞上色域上边界，并且因此，很少或者不为窗口增加任何明亮度（brightness）（亮度（luminance））。因此，这是典型的有趣的与向较低亮度动态范围的动态范围变换相关联的颜色处理变型，但是在将LDR图像变换为HDR图像时，相同的饱和处理可以被用于其它效果，例如，使图像的一些对象或者区域更富色彩。

技术人员将理解在实践中针对图像的各种颜色映射可以如何被实现（例如在每像素的单个处理链，或者对中间结果图像的不同的相继的计算等中）。

图2示出了我们的饱和度单元可以如何被包括在编码器中以用于产生HDR视频。它获得HDR分级图像（HDR_ORIG）作为输入。再次地，我们以分级器将制作对应的LDR图像为例进行说明，并且使用我们的饱和技术来确定该LDR图像的饱和度。颜色映射器202被布置成应用如图1中的我们的饱和度映射，并且产生LDR输出图像Im_LDR_out，可以在参考显示器220上研究该LDR输出图像的外观。现在，分级器可以指定他期望的饱和策略，例如，指定为如图4中的指定V_in-Y与V_out-Y之间的功能上的映射的多线性曲线或者其它。例如，他可以通过指定[0-1],[0-1]坐标***中的8个控制点的x和y坐标来创建函数。此外，（图像或者视频）编码器201包括用户接口单元203。它可以实施各种用户接口功能性，例如，用于确定各种HDR图像灰度区域向LDR图像中的灰度区域的亮度重新分配，例如，它可以允许用户从图像的剩余部分中指定将以不同的方式被处理的图像的区域。但是，被包括的单元中的一个单元将是饱和度指定单元204。用户可以经由例如是颜色分级键盘和/或鼠标等这样的已知的分级工具输入设备指定他的用户输入USRINP。例如，他可以绘制例如是图4a中的曲线这样的曲线。颜色映射器202然后可以应用全部已指定的颜色变换，特别是应用饱和度修改。如果分级器对LDR外观满意，则函数FC(V-Y)将是要在接收侧用于从所接收的HDR图像中重建合适的LDR外观图像的函数。否则，分级器可以尝试另一个F(V-Y)指定。我们将假设纹理被编码在原始的HDR_ORIG中，但我们也可以传送例如LDR图像Im_LDR_out。编码器然后需要收集并且通过使用格式化器210格式化全部信息。它将把HDR-ORIG图像编码为MPEG-HEVC图像，即，将根据HDR EOTF函数计算lumas，计算例如是CbCr或者uv这样的某种彩色颜色坐标，对分量图像进行DCT变换，等等。元数据FC可以例如被保存在专用的SEI图像或者类似的元数据结构中。产生的包括图像数据Im_in_DCT和用于获得至少一个针对不同的动态范围显示器的其它外观图像的功能性颜色映射元数据FC的图像信号S_im可以直接通过某个网络被发送，例如利用天线211被广播，或者在另一个实施例中可以被存储在例如是蓝光盘的存储器产品299上。图2还示意地示出了蓝光盘包含的图像信号S_im/280，该信号逻辑上由至少图像数据281和功能性元数据282组成。

作为许多可能性中的一种可能性，我们给出了这样的示例，其中，格式化器210根据例如是MPEG-HEVC这样的具有用于HDR lumas的10比特字的 MPEG族视频压缩标准对图像和元数据进行编码和格式化。

图3示出了经编码的图像外观可以如何以镜像的方式被解码，并且不失一般性地，我们可以阐明这样的情况，其中，接收机应用完全相同的饱和策略FC，以便基于所接收的图像信号S_im获得用于经由有线或者无线连接398被驱动的已连接的例如100 nit显示器302的合适的图像，所接收的图像信号S_im包括对Im_in_DCT进行编码的例如是5000 nit图像的HDR和用于将它变换为LDR图像的映射函数，两者是针对我们本发明的饱和度处理实施例中的一个实施例的颜色映射函数和作为V=max(R,G,B)_in的函数被指定的亮度映射函数FT。解码器301将经由图像输入310得到其基本图像编码、以及用于彩色和亮度适配的映射函数，其典型地得到经组合的图像数据 + 元数据图像信号，并且可以被连接到诸如例如是DVB接收机、互联网、BD阅读器等的各种源。假设诸如是图像处理软件这样的独立应用中的饱和度处理功能，例如，作为（预先）内容生成方法，图像源可以位于计算机的硬盘等上。解码器301包括用于撤销MPEG解码并且最终产生Im_in_DCT的线性RGB表示的去格式化器303，其中，Im_in_DCT具有为计算上简单起见我们假设被归一化为1的颜色分量。颜色映射器304将计算所需的LDR图像，并且它包括如图1中的我们的颜色饱和度处理单元305。实际上，在该示例中，我们将进行与在编码器中指定的函数完全相同的函数FC，以便完成分级器在显示器220上检查的相同的降级，但可以存在其它的实施例，其中一个传送LDR图像，该LDR图像是利用FC被创建的，但需要利用反函数FC^-1被升级，或者仅需要针对具有峰值明亮度的显示器的部分饱和度改变，所述峰值亮度处于被传送的图像的亮度与被应用的函数在被应用于被传送的图像时产生的图像相对应的参考显示器的亮度之间等等。应当指出，典型地，颜色映射还可以包括向LDR显示器（针对其，对LDR图像进行分级）的RGB色域的色域映射，以及，饱和度处理将在该线性RGB空间中被完成。包括我们的解码器301的接收侧解码装置可以是多种形式的，例如是为被动的TV准备图像的机顶盒，或者，颜色变换可以在TV自身中被完成，并且解码装置可以为几个已连接的具有不同的峰值明亮度的显示器生成最优的图像，等等。当然，解码器和编码器也可以位于几个中间装置中，例如用于将第一HDR图像或者视频格式变换成第二HDR图像或者视频格式，所述变换例如是在经由卫星进行传送之前或者在线缆***的一部分中或者在传送实况新闻馈送时等进行的。尽管我们描述了与人类颜色分级器调协的颜色映射的示例，但相同的技术也可以在自动转换颜色映射单元中被完成，其中，FC例如通过对图像的属性进行分析在数学上被确定，诸如例如通过查看直方图或者否则确定哪些（多少、多大的……）对象处于总亮度范围的较亮或者较暗的子范围中被确定。实际完成FC函数的生成的指定单元（212）可以是在两种情境中不同的。在用户生成的饱和度指定的情况下，它典型地将包括用于指定函数的用户接口设备，例如，人们可以在上面绘制功能性形状的图表，所述绘制例如是通过拖拽控制点实现的，并且，在对输入图像应用函数之后，分级器将能够看到结果。在指定单元是自动转换类型的时，可以存在一个或多个图像分析单元（未示出），但如果编码器示出（例如，单个或者多个主张）被自动地生成的FC和/或FT，以使得他可以例如通过点击好的按钮同意那些FC和/或FT的艺术品质，则其仍然可以是有利的。因此，被布置成指定对增益（g）进行编码的函数F(V-Y)的单元可以或者被布置成依靠自己完成数学上的指定，或者包括允许人类艺术家完成此的单元。或者，取代准确地指定多片段饱和策略，颜色分级器可以只转动一个单一转盘（甚至直接在照相机上以便产生合适的HDR视频输出），该转盘然后在数学上改变饱和度定义函数FC(V-Y)的形状。

在图4中，我们已给出一个示例性的简单实施例，其中，分级器需要改变仅两个参数。为更好地理解此，读者可以首先查看图5，图5示出了RGB显示器的黄-蓝切片中的等同V-Y线或者编解码器色域（用亮度uv-色度表示示意性地示出）。我们看到，通过以不同的方式使V-Y线扫描颜色来处置使基于亮度的饱和度变得困难的色域的不利的非对称性（用于被最大地驱动的纯蓝的7%最大亮度对用于黄色的93%）。黄色与较小的V-Y值相对应，以及，蓝色与较大的V-Y值相对应，上至针对最大值蓝色（B=1, R=G=0）的0.93。现在再次举着色的玻璃窗的例子。它可以包含蓝色和黄色。人们可以对黄色进行去饱和，但那将不会产生许多附加的亮度（理论上最大为7%），而它将导致丑陋的经去饱和的颜色。因此，我们在明亮多彩对象的LDR的最优渲染的一个方面上即明亮度上未获胜，但我们已严重失去另一个方面，该另一个方式是饱和度/色彩度。然而，通过对蓝色去饱和仅50%，在被看作非彩色亮度的百分比时，我们可以赢得大约50%的明亮度（brightness）/亮度（luminance）。另一种对此进行描述的方法是查看相比于我们当前具有的亮度而言哪个亮度提升可以仍然被完成（典型地在第二亮度处理方框/阶段中）。假设我们以最大值蓝色（B=0, R=G=0）开始，该最大值蓝色具有V=max(R,G,B)=1和Y=0.07。在对该颜色进行半去饱和时，我们到达B=0.536。由于在该蓝色色调象限中，蓝色将总是最大的颜色分量，所以我们可以仍然通过将蓝色提升为最大的B=1（对于该饱和度，即，例如保持R和G是相同的）来提升明亮度（brightness）或者亮度（luminance）。一般地，我们可以提升1/max(R,G,B)_desat，即，去饱和后的最大颜色分量。在将产生1/0.536 = 1.87的该示例中，即，我们仍然可以提升85%。因此，如果窗口中存在相当大量的蓝色像素，则它将突然看起来亮得多了。此外，蓝色是强大的颜色，即使具有被去饱和的蓝色，着色的玻璃窗也将仍然看起来是多彩的。因此，分级器可以通过在围绕例如0.6的V-Y的区域中定义小于1的饱和度增益g来完成此。因此，我们示出了饱和度将如何表现的几个示例。如果对于具有0.012的V-Y值的半饱和明亮黄色，我们指定具有例如g=0.9的去饱和策略501，则相同V-Y线上的较暗的黄色将具有相同的策略502，即，被去饱和相同的量。但可以通过不同的策略503或者不同的量g2(Y-V)对另一个颜色进行（去）饱和。以及对于蓝色，我们可以定义又另一个饱和度量g3（504）。我们所描述的饱和策略不是多么有趣的，特别是对于动态范围转换来说，因为，与将对例如是黄色这样的明亮颜色去饱和太多的常规策略（对差信号R-Y应用不变的增益等）相反，它可以最多地对例如是蓝色、红色和品红这样的暗颜色进行去饱和，这在明亮度-色彩度优化中给出最多的影响。此外，所述方法是可容易地逆转的（只要我们将饱和度函数设计为不具有太低的差增益），这使得在编码器（或者甚至解码器）侧根据FC计算FC-1对于将需要该计算的那些情境来说是简单和鲁棒的。

返回图4，分级器可以一般地指定饱和度提升情境（注意，V-Y一般地也随亮度减小），以及指定对于例如是蓝色这样的自然地是不发亮的并且需要被去饱和和提升的颜色的去饱和。他将把前者指定为例如1.3，上至Y-V_d1的所选择的控制点，并且然后对于明亮蓝色（具有高的Y-V值）使用在例如0.7的去饱和度值处结束的线性斜率。对于极端的HDR到LDR转换，我们将得到低得多的结束值，例如0.1。甚至这样的快速指定将给予他外观良好的LDR图像。上图表图4a示出了颜色变换的函数V_out-Y和V_in-Y ，以及下图表图4b示出了对应的增益。尽管我们阐明了具有g(V-Y)的元数据指定的经编码的图像信号，但当然图4a的V_out指定可以加以必要的改变被使用。

本文中公开的算术构件可以（整个地或者部分地）在实践中被实施为硬件（例如，专用IC的部分）或者在专用数字信号处理器或者通用处理器等上运行的软件。存储器产品应当被理解为任何包括存储器的物理实现，特别是可以被购买的任何东西，并且不限于覆盖例如是光盘或者其它可拆卸和可携带的存储器产品、或者可以从其下载存储器的具体部分的内容的网络连接的服务器上的存储段等这样的实施例。

对于技术人员来说，从我们的呈现中应当可理解，哪些构件可以是可选的改进并且可以结合其它构件被实现，以及方法的（可选的）步骤如何与装置的相应设备相对应，以及反之亦然。词“装置”在本申请中在其最宽的意义上被使用，即，允许实现特定的目标的设备的组，并且因此可以例如是IC（的小型电路部分）或者专用家电（诸如，具有显示器的家电）或者已联网的***的部分等。“布置”也旨在在最宽的意义上被使用，因此它尤其可以包括单个装置、装置的部分、协同操作的装置（的部分）的合集等。

计算机程序产品表示应当理解为包括使通用或者专用处理器在一系列加载步骤（其可以包括中间转换步骤，诸如向中间语言和最终处理器语言的转换）之后能够向处理器中输入命令以及执行发明的特性功能中的任一项的命令的合集的任何物理实现。特别地，计算机程序产品可以被实现为诸如例如是磁盘或者磁带这样的载体上的数据、存在于存储器中的数据、经由有线或者无线的网络连接行进的数据或者纸上的程序代码。除了程序代码之外，程序所需的特性数据也可以被体现为计算机程序产品。

取代在计算机程序产品中被描述的，方法的操作所需的步骤中的一些步骤可能已存在于处理器的功能性中，诸如数据输入和输出步骤。

应当指出，上面提到的实施例对本发明进行说明而非限制。在技术人员可以容易地实现所呈现的示例向权利要求的其它区域的映射的情况下，出于简洁性考虑，我们未深入地提到全部这些选项。除了如在权利要求中被组合的本发明的元素的组合之外，元素的其它的组合是可能的。元素的任何组合可以在单个专用元素中被实现。

权利要求中的括号之间的任何参考标号不旨在用于对权利要求进行限制。词“包括”不排除没有在权利要求中被列出的元素或者方面的存在。在元素之前的词“一”或者“一个”不排除多个这样的元素的存在。

Claims (6)

1.一种图像编码器（201），其用于对至少一个时刻的至少一个高动态范围图像（HDR_ORIG）和该相同时刻的第二动态范围的至少一个图像（Im_LDR_out）进行编码，所述第二动态范围与所述高动态范围图像的动态范围至少2倍不同并且动态范围中的最低的一个具有100nit的峰值明亮度，并且其被布置成对那两个图像中的至少一个图像的像素颜色的矩阵进行编码，其包括：指定单元（212），其包括颜色饱和度修改装置（202），所述颜色饱和度修改装置被布置成确定被定义为输入颜色（R, G, B）的线性加性原色分量减去所述输入颜色的亮度（Y）的三个线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y），以及进行所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）与增益（g）的乘法，其特征在于：所述装置被布置成根据取决于被定义为所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高的一个的值的差值（V_in-Y）的饱和度修改指定函数F(V-Y)确定所述增益，以及所述装置被布置成对所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）与增益（g）的所述乘法的结果加上所述亮度（Y），产生输出颜色（R_out, G_out, B_out）；以及，所述图像编码器包括饱和度指定单元（204），其被布置成指定饱和度修改指定函数F(V-Y)，所述饱和度修改指定函数F(V-Y)作为被定义为像素颜色（R, G, B）的线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高的一个的值的线性颜色差值的函数编码增益（g），所述线性颜色差被定义为所述像素颜色的相应的线性加性颜色分量减去亮度，所述饱和度修改指定函数可用于计算针对被进行颜色处理的像素的任何最高线性颜色差的增益以用于通过将所述线性颜色差乘以所述增益来实现饱和度改变，以及，所述编码器进一步包括格式化器（210），所述格式化器（210）被布置成在图像信号（S_im）中输出对包括像素颜色的矩阵的图像（Im_in_DCT）和作为数据的所述饱和度修改指定函数F(V-Y)的编码。

2.一种图像解码器（301），其被布置成能够对至少一个时刻的具有至少2倍不同的亮度动态范围的至少两个图像（HDR_ORIG，Im_LDR_out）进行解码，所述两个图像中的至少一个图像是高动态范围图像（HDR_ORIG）以及另一个图像具有100nit的峰值明亮度，所述解码器包括颜色映射器（304），所述颜色映射器（304）被布置成导出所述两个图像中的一个图像，其通过对所述两个图像中的另一个图像应用所接收的亮度变换函数（FT）和所接收的饱和度修改指定函数（FC）来实现，所述函数经由图像输入（310）被接收，其特征在于，所述颜色映射器包括颜色饱和度修改装置（101），所述颜色饱和度修改装置被布置成确定被定义为输入颜色（R, G, B）的线性加性原色分量减去所述输入颜色的亮度（Y）的三个线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y），以及进行所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）与增益（g）的乘法，所述增益被确定为对被定义为所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高的一个的值的差值（V_in-Y）应用饱和度修改指定函数F(V-Y)的结果，以及被布置成对所述线性颜色差（R-Y, G-Y,B-Y）与增益（g）的所述乘法的结果加上所述亮度（Y）产生输出颜色（R_out, G_out, B_out），以及通过应用这些颜色变换获得所述被导出的所述两个图像中的一个图像。

3.一种显示装置，包括根据权利要求2所述的图像解码器。

4.一种图像编码的方法，包括：

-接收具有第一亮度动态范围的输入图像（HDR_ORIG）；

-对所述输入图像应用颜色变换以便获得具有不同的第二亮度动态范围的图像（Im_LDR_out），所述第二亮度动态范围与所述第一亮度动态范围至少2倍不同，并且所述输入图像和具有不同的第二亮度动态范围的所述图像之一的峰值明亮度是100 nit；以及

-输出图像信号（S_im），其包括所述输入图像（HDR_ORIG）和所获得的具有所述第二亮度动态范围的图像（Im_LDR_out）中的一项和指定在所述颜色变换中被使用的函数的元数据（FC，FT），其特征在于，所述颜色变换包括应用颜色饱和度的方法，所述方法确定被定义为输入颜色（R, G, B）的线性加性原色分量减去所述输入颜色的亮度（Y）的三个线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y），以及用增益（g）乘以所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y），其特征在于，所述增益被确定为取决于作为输入的被定义为所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高的一个的值的差值（V_in-Y）的饱和度修改指定函数F(V-Y)的输出，并且，对所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）与所述增益（g）的乘法的结果加上所述亮度（Y），产生输出颜色（R_out,G_out, B_out），以及，所述元数据包括饱和度修改指定函数，其针对被定义为像素颜色（R,G, B）的所述线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高的一个的值的差值（V_in-Y）的各种值指定增益值。

5.一种图像解码的方法，包括：

-接收具有第一亮度动态范围的输入图像（HDR_ORIG）；

-接收被定义为饱和度修改指定函数的饱和度处理的指定，所述饱和度修改指定函数是增益值，所述增益值被定义为最高差值（V_in-Y）的函数的输出，所述最高差值（V_in-Y）被定义为三个线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高的一个的值；

-对所述输入图像应用颜色变换以便获得具有至少2倍不同的第二亮度动态范围的图像（Im_LDR_out）），对所述输入图像应用颜色变换包括：确定被定义为输入颜色（R, G, B）的线性加性原色分量减去所述输入颜色的亮度（Y）的三个线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y），确定与所述三个线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）中的最高的一个相对应的增益，以及，将所述三个线性颜色差（R-Y, G-Y, B-Y）乘以所述对应的增益，其中，所述输入图像和具有第二亮度动态范围的所述图像中之一具有100 nit的峰值明亮度；以及

-输出具有不同的第二亮度动态范围的所述图像（Im_LDR_out）。

6.一种存储计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被一个或多个计算设备执行时，使得所述一个或多个计算设备执行权利要求4-5中任一权利要求所述的方法。

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