CN110415634B - 用于高动态范围显示器的标准和高动态范围显示***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“用于高动态范围显示器的标准和高动态范围显示***和方法。”本主题技术的各方面涉及用于通过HDR显示器来显示标准动态范围(SDR)和高动态范围(HDR)内容两者的显示电路。本主题技术提供了基于余量的传递函数，该传递函数无论在所述显示器是否在SDR或HDR模式下操作保持SDR内容的对比度。

Description

用于高动态范围显示器的标准和高动态范围显示***和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年4月27日提交的名称为“STANDARD AND HIGH DYNAMIC RANGEDISPLAY SYSTEMS AND METHODS FOR HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAYS”的美国临时专利申请序列号62/664,039的权益，该专利申请据此全文以引用方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
本说明书整体涉及具有显示器的电子设备，并且更具体地，但并非排他性地涉及用于高动态范围显示器的标准和高动态范围显示***和方法。
背景技术
电子设备诸如计算机、媒体播放器、蜂窝电话、机顶盒和其他电子设备通常具有用于显示视觉信息的显示器。
电子设备显示器的内容通常具有亮度值的标准动态范围(SDR)。亮度值的标准动态范围(SDR)通常与熟知的sRGB色彩空间或国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R)的推荐BT.709(Rec.709)色彩空间一致，其支持最高达100尼特左右的亮度值。
然而，一些电子设备显示器(通常称为高动态范围(HDR)显示器)能够提供高达1000尼特或更高的亮度。正在越来越多地提供HDR内容，其中显示器的最大亮度高于100尼特，以利用HDR显示器的可用性。但是，HDR显示器通常用于显示SDR内容。当用HDR显示器显示SDR内容时，可产生不期望的视觉伪影，诸如在不同显示驱动模式之间的内容可见度损失和/或所显示内容的外观不一致。
附图说明
本主题技术的一些特征在所附权利要求书中被示出。然而，出于解释的目的，在以下附图中阐述了本主题技术的若干实施方案。
图1示出了根据本主题技术的各个方面的具有显示器的示例性电子设备的透视图。
图2示出了根据本主题技术的各个方面的示例性显示电路的示意图。
图3示出了根据本主题技术的各个方面的用于在高动态范围显示器的标准动态范围模式中显示标准动态范围内容的流程图。
图4示出了根据本主题技术的各个方面的用于在高动态范围显示器的高动态范围模式中显示标准动态范围内容的流程图。
图5示出了根据本主题技术的各个方面的用于在高动态范围显示器的高动态范围模式中显示高动态范围内容的流程图。
图6示出了根据本主题技术的各个方面的用于高动态范围显示器的示例性操作的流程图。
图7示出了根据本主题技术的各个方面的用于高动态范围显示器的示例性操作的另一流程图。
具体实施方式
下面示出的具体实施方式旨在作为本主题技术的各种配置的描述并且不旨在表示本主题技术可被实践的唯一配置。附图被并入本文并且构成具体实施方式的一部分。具体实施方式包括具体的细节旨在提供对本主题技术的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员来说将清楚和显而易见的是，本主题技术不限于本文示出的具体细节并且可在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些情况下，以框图形式示出了熟知的结构和部件，以便避免使本主题技术的概念模糊。
本主题公开提供了可包括显示器的电子设备诸如智能电话、平板计算机、媒体播放器、台式计算机、机顶盒、无线接入点以及其他电子设备。使用显示器以呈现视觉信息和状态数据，和/或可使用显示来器收集用户输入数据。显示器包括显示器像素阵列。每个显示器像素可包括用于显示彩色图像的一个或多个彩色子像素。例如，每个显示器像素可包括红色子像素，绿色子像素和蓝色子像素。应当理解，尽管以下描述经常描述与显示器像素相关联的操作，但在其中每个显示器像素包括多个子像素的具体实施中，可针对显示器像素的每个子像素针对每种颜色来应用和/或执行本文所述的电路和操作。
用于操作显示器像素的数字像素值可具有例如0至255的相关值。每个显示器具有确定从每个数字像素值得到的显示器像素的亮度输出的特征性电光传递函数(EOTF)。因为显示器的EOTF通常不是线性的，所以用于显示器的显示器控制电路可将光电子传递函数(OETF)应用于要由显示器显示的内容，以抵消或适应显示器EOTF的非线性。
本文所述的电子设备可包括可生成高达或高于1000尼特的输出亮度的高动态范围(HDR)显示器。然而，通常提供标准动态范围(SDR)内容以用于与HDR显示器一起显示，其中使用完整范围的可用数字像素值(例如，0-255的整数)来生成低于显示器的动态范围(例如，小于约100尼特)的标准动态范围内的亮度。
当仅接收到用于显示的SDR内容时，HDR显示器可应用标准编码传递函数(例如，标准化OETF)以生成用于显示的数字像素值。然而，当希望利用显示器的较高亮度能力(例如，与SDR内容一起或在SDR内容之前或之后不久显示HDR内容)时，电子设备可缩小SDR内容的范围，使得SDR内容利用较小范围的数字像素值(例如，从0-63的范围值)。这样，在可用于显示HDR内容的数字像素值中创建了余量(例如，使用从64-255的像素值)。为了在SDR内容缩减时保持输出亮度，显示器的总体亮度可被放大。
SDR内容的缩小可包括在将SDR内容编码为数字像素值之前向SDR内容应用线性缩放系数(本文有时称为余量系数)。然而，如果不小心，则当对缩放的SDR内容应用编码时，SDR内容的屏幕前外观的各个方面可不期望地改变。例如，缩放的SDR内容中所显示的低灰度和/或中灰度之间的对比度可明显不同于未缩放的SDR内容的显示，这对观看用户而言可能是令人不悦的。
根据本主题公开的一些方面，其在下文中更详细地描述，提供了用于操作高动态范围显示器以一致地显示标准动态范围内容的***和方法。例如，显示器控制电路可获得已被应用于SDR内容以用于显示的余量系数，以及通过应用取决于获得的余量系数的传递函数生成用于显示SDR内容的数字像素值。传递函数可包括各种部分，这些部分以不同的方式取决于所获得的余量系数和/或可应用于SDR内容的不同范围。所述范围可具有取决于所获得的余量系数的边界。
还应当理解，可在除其中SDR内容以HDR显示器的HDR模式显示的场景之外(例如，在其中显示内容值被缩放或以其他方式相对于那些值的所需亮度范围而减小或增大余量修改的任何操作场景中)，在操作场景中应用对显示内容和/或像素亮度的余量相关修改。本文所述的***和方法(其中应用依赖于余量修改的传递函数)可在这些操作场景中的任何一种中受益(例如，保持所显示的内容的对比度并且避免如本文所述的其他视觉伪影)。
图1示出了具有显示器的例示性电子设备。在图1的实施例中，设备100已使用外壳来实现，该外壳足够小以可便携并且由用户携带(例如，图1的设备100可为手持式电子设备诸如平板计算机或蜂窝电话)。如图1所示，设备100包括显示器诸如安装在外壳106的正面上的显示器110。显示器110可基本上填充有源显示器像素，或者可具有有源部分和无源部分。显示器110可具有开口(例如，显示器110的无源部分或有源部分中的开口)，诸如用于容纳按钮104的开口和诸如用于容纳扬声器、光源或相机的开口的其他开口。
显示器110可以是包含电容式触摸电极或其他触摸传感器部件的触摸屏，或者可以是非触敏式的显示器。显示器110包括由以下各项形成的显示像素：发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、等离子体单元、电泳显示器元件、电润湿显示器元件、液晶显示器(LCD)部件或其他合适的显示器像素结构。在各种具体实施中，如果需要，可使用任何合适类型的显示器技术来形成显示器110。显示器110可以是能够发射亮度值在例如0.005尼特和1000尼特之间的光的高动态范围(HDR)显示器，其对比度为例如10000:1或20000:1。
外壳106，有时可称为壳体，可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或任意两种或更多种这些材料的组合形成。
图1的电子设备100的配置仅为例示性的。在其他具体实施中，电子设备100可以是计算机，诸如集成到显示器(诸如计算机监视器)内的计算机、膝上型计算机、稍小的便携式设备(诸如腕表设备、挂式设备或其他可穿戴设备或微型设备)、媒体播放器、游戏设备、导航设备、计算机监视器、电视或其他电子设备。
例如，在一些具体实施中，外壳106可使用一体式配置形成，在该一体式配置中，外壳106中的一些或全部外壳被机械加工或模制成单一结构，或者可使用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一种或多种结构等)形成所述外壳。虽然图1的外壳106被示出为单个结构，但外壳106可具有多个部分。例如，外壳106可具有上部和下部，所述下部使用铰链耦接到上部，所述铰链允许上部围绕旋转轴线相对于下部旋转。在一些具体实施中，诸如QWERTY键盘和触摸板的键盘可安装在下部外壳部分中。
在一些具体实施中，电子设备100可以集成到计算机监视器中的计算机的形式提供。显示器110可被安装在外壳106的前表面上，并且可提供支架以支撑外壳(例如，在桌面上)。
图2是示出了可用于在显示器110的像素阵列200上为设备100的用户显示图像的例示性电路的设备100的示意图。如图2所示，显示器110可包括将数据信号(模拟电压)驱动到阵列200的数据线D上的列驱动器电路202。栅极驱动器电路204可将栅极线信号驱动至阵列200的栅极线G上。
使用数据线D和栅极线G，显示器像素206可***作以在显示器110上为用户显示图像。在一些具体实施中，可在显示器基板诸如玻璃或塑料显示器基板上使用薄膜晶体管电路来实现栅极驱动器电路204，或者可使用通过柔性印刷电路或其他连接层安装在显示器基板上或者附接至显示器基板的集成电路来实现该栅极驱动器电路。在一些具体实施中，可使用安装在显示器基板上的一个或多个列驱动器集成电路或者使用安装在其他基板上的列驱动器电路来实现列驱动器电路202。
设备100可包括***电路208。***电路208可以包括一个或多个不同类型的存储装置诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，闪存存储器或其他电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)、磁性或光学存储装置、永久或可移动存储装置和/或被配置为存储用于处理***电路208中的处理电路的静态数据、动态数据和/或计算机可读指令的其他非暂态存储介质。***电路208中的处理电路可用于控制设备100的操作。***电路208中的处理电路在本文中有时可称为设备100的***电路或片上***(SOC)。
处理电路可基于例如执行指令序列或代码的处理器诸如微处理器和其他适合的集成电路、多核处理器、一个或多个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。在一种合适的布置中，***电路208可被用于运行设备100的软件，诸如互联网浏览应用程序、电子邮件应用程序、媒体回放应用程序、操作***功能、用于捕获和处理图像的软件、实现与采集和处理传感器数据相关联的功能的软件、对显示器亮度做出调节、缩放数字显示内容以生成HDR内容显示的余量，调节触摸传感器功能等的软件。
在设备100的操作期间，***电路208可生成和接收将在显示器110上显示的数据。可以图像像素值，线性色彩空间值或其他格式接收显示数据。该显示数据可被处理，缩放，修改和/或提供给显示器控制电路，诸如图形处理单元(GPU)212。例如，可将显示帧，包括显示像素值(例如，每个对应于灰度)用于使用像素206显示(例如，彩色子像素诸如红色，绿色和蓝色子像素)，从***电路208提供至GPU 212。GPU 212可处理显示帧并向定时控制器集成电路210提供经处理的显示帧。
***电路208和/或GPU 212例如可确定数字显示数据仅包括SDR内容以及可处理和/或将数据传递给定时控制器210并且指示显示器控制电路214在标准动态范围(SDR)模式操作像素206。在其他操作场景中，***电路208和/或GPU 212可确定数字显示数据仅包括HDR内容，并且可将数据处理和/或传递到定时控制器210并且指示显示器控制电路214以HDR模式操作(例如，通过相对于SDR模式，针对所有所接收的显示器像素值来增大显示器的总体亮度)。在一些操作场景中，***电路208和/或GPU 212可确定数字显示数据包括SDR内容和HDR内容，并且可在处理和/或将数据传递至定时控制器210以在HDR模式中显示之前缩小(或以其他方式减小)SDR内容。
减小SDR内容可包括生成或接收缩放系数，通过该缩放系数，显示器的总体亮度将被增大以从SDR模式切换到HDR模式，并且将该缩放系数作为余量系数应用于SDR内容(例如，通过将SDR内容除以余量系数或将SDR内容乘以余量系数的倒数)。如果在对应于已应用已知传递函数的色彩空间的像素值中提供了SDR内容(例如，如果提供了sRGB色彩空间中的JPEG图像以用于显示)，则可将已知传递函数的倒数应用于SDR内容以在余量缩放之前线性化SDR内容。
取决于数字显示数据是否包括用于在SDR模式中显示的SDR内容，用于在HDR模式中显示的HDR内容，和/或用于在HDR模式中显示的SDR内容，定时控制器210和/或显示器控制电路214(和/或GPU 212)的其他部分可对数字显示数据应用适当的传递函数。当提供SDR内容以在HDR模式中显示时(例如，并且SDR内容已被缩放了余量缩放系数)，传递函数可以是基于余量缩放系数的SDR内容的非线性修改。如下文进一步详细描述的，传递函数可以是分段的光电传递函数或OETF(例如，具有多个部分，每个部分具有余量缩放系数的特定指数幂和/或每个部分被应用到由取决于余量缩放系数的值界定的SDR内容值的范围)。
应用传递函数产生要与像素206一起应用的数字像素值，以生成所需的显示光。定时控制器210向列驱动器电路202提供数字显示数据(例如，各自对应于灰度以用于显示的数字像素值)。列驱动器电路202可从定时控制器210接收数字显示数据。使用列驱动器电路202内的数模转换器电路，列驱动器电路202可在沿阵列200的显示器像素206的列延伸的数据线D上提供对应的模拟输出信号。
由像素206生成的显示光的亮度可涉及由列驱动器电路202通过电光传递函数(EOTF)接收的数字显示数据，所述电光传递函数为例如显示器的固有特性。列驱动器电路202或其他显示电路可缩放显示器的EOTF以在HDR模式中操作。例如，在显示器的SDR操作模式中，255的数字像素值可产生100尼特的输出亮度。在用于显示器的HDR操作模式中，255的数字像素值可产生400尼特的输出亮度。这样，显示器的HDR能力可用于输出高于标准动态显示范围的亮度。在该示例性场景中，可缩小用于在HDR模式下显示的SDR内容，使得即使在HDR模式中(例如，通过将该像素的255值减小至较小像素值诸如64)，也可实现特定像素的所需100尼特输出亮度。适当的OETF的选择和应用可有助于减少由于这些缩放而导致的可见对比度的变化，并且可进一步改变一些像素的减小的像素值。
在文中有时图形处理单元212和定时控制器210可统称为显示器控制电路214。显示器控制电路214可用于控制显示器110的操作。在本文中显示器控制电路214有时可被称为显示驱动器、显示器控制器、显示驱动器集成电路(IC)或驱动器IC。图形处理单元212和定时控制器210可形成在公共封装(例如，SOC封装)中，或者可单独实施(例如，作为独立的集成电路)。在一些具体实施中，定时控制器210可独立地实现为显示驱动器，显示控制器，显示驱动器集成电路(IC)，或从图形处理单元212接收经处理的显示数据的驱动器IC。因此，在一些具体实施中，图形处理单元212可以被认为是***电路的一部分(例如，与***电路208一起)，该图像处理单元将显示数据提供给显示器控制电路(例如，实现为定时控制器210，栅极驱动器204，和/或列驱动器202)。虽然在图2中示出了每个像素206的信号栅极线G和单个数据线D，但这仅是例示性的并且在各种具体实施中一个或多个附加的行向和/或列向控制线可耦接至每个像素206。
图3-图5示意性地示出了可如何处理由HDR显示器110显示的显示内容(例如，使用图2的部件)以在用于显示器的SDR和HDR操作模式中一致地显示SDR内容。具体地讲，图3示出了用于显示SDR显示内容300的操作为用于显示110的SDR模式。
SDR内容300可包括用于显示的线性内容值。在图3的实施例中，SDR内容300(例如，通过GPU 212和/或显示器控制电路214)通过应用余量独立软件传递函数302来处理。余量独立软件传递函数302可以是以至少部分地补偿硬件传递函数306(例如非线性EOTF)的方式将SDR内容300编码为编码的SDR显示内容304(例如，数字像素值)的OETF，使得SDR显示输出308以期望的方式(例如，具有期望的亮度和对比度)与SDR显示内容300相关。
应用硬件传递函数(或EOTF)306可通过操作显示器像素206以显示编码的SDR显示内容304来实现。如图所示，OETF 302独立于用于在SDR模式中显示SDR内容的余量。OETF302可例如为标准OETF，诸如sRGB或Rec.709标准的伽玛函数。EOTF 306可为OETF 302的倒数或可不同于OETF 302的倒数。施加与OETF 302的倒数不同的EOTF 306可针对所显示的内容生成特定的外观(例如对比度)，所述显示内容可被用户识别，并且可期望在不同的显示驱动模式下(例如，使用下文结合图4至图7所述的操作)为用户保留。
与图3相反，图4示出了可执行以用于在显示器110的HDR模式中显示SDR内容的操作。如图4所示，显示器控制电路诸如显示器控制电路214或GPU 212可接收余量修改的SDR内容，诸如余量缩放的SDR内容400(例如，来自***电路208)。余量修改的SDR内容400可以是用于与显示器像素206一起显示的数字内容，对于显示器的高动态范围操作，数字内容已被修改(例如，通过余量减小，诸如通过缩放余量系数)。例如，余量修改的SDR内容400可包括跨越减小范围的线性色彩空间值(例如，通过应用作为乘法系数的余量系数，在应用时，缩放原始线性颜色空间值以减小范围)。基于余量修改(例如，基于余量系数)的传递函数402可应用于余量修改的数字内容400(例如，缩放的线性色彩空间值)。
余量相关软件传递函数402可以是以至少部分地补偿修改的(例如，缩放的)硬件传递函数406的方式将余量修改的SDR内容400编码为编码的，修改的(例如，缩放的)，校正的SDR显示内容404(例如，数字像素值)的OETF(例如，非线性EOTF，诸如基于应用到SDR显示内容的余量修改而修改的EOTS 306，诸如通过将EOTF 306放大余量系数)，使得SDR显示输出408以理想方式(例如，借助理想亮度和对比度)与SDR显示输出308的亮度，颜色和对比度特性相关，但特定于内容400中的内容。
如图所示，OETF 402取决于应用于余量修改的SDR显示内容400的余量修改(例如，缩放系数)。例如，传递函数402可包括余量系数的至少一个指数幂。所述余量系数的所述至少一个指数幂可包括所述余量系数的多个不同的指数幂，所述不同指数幂中的每一个与所述余量系数的不同指数相关联。显示器控制电路214和/或GPU 212可基于将余量缩放的SDR显示内容400与取决于余量系数的边界值进行比较来从不同的指数幂中进行选择。例如，传递函数402可以是分段传递函数，其中对于不同范围的余量缩放的SDR显示内容400余量系数的指数幂不同，该范围由也取决于余量系数的边界值限定。
如图5所示，显示器控制电路214和/或GPU 212可对使用像素206来显示的HDR显示内容500(其可为包括SDR内容400的数字内容的另一部分)应用独立于余量系数的附加传递函数502。标准动态范围内容300和400可与最大亮度相关联。高动态范围内容500包括与亮度相关的至少一个值，该亮度大于标准动态范围内容的最大亮度。
余量独立软件传递函数502可以是以至少部分地补偿余量修改的(例如，缩放的)硬件传递函数406(例如非线性EOTF)的方式将HDR内容500编码为编码的HDR显示内容504(例如，数字像素值)的不同于OETF 302和OETF 402的OETF，使得HDR显示输出508以期望的方式(例如，具有期望的亮度和对比度)与HDR显示内容500相关。
图6示出了根据本主题技术的各个方面的用于借助HDR显示器显示SDR内容和/或HDR内容的示例性过程的流程图。出于解释的目的，本文将参考图1至图5的部件对图6的示例性过程进行描述。进一步出于解释的目的，图6的示例性过程的框在本文中被描述为顺序地或线性地发生。然而，图6的示例性过程的多个框可并行发生。此外，图6的示例性过程的框不必按所示顺序执行并且/或者图6的示例性过程的一个或多个框不必执行。
在所示的示例流程图中，在框600处，显示具有小于显示器的输出亮度范围的第一亮度范围的第一显示内容，诸如SDR内容300。显示第一显示内容可包括应用传递函数302和操作像素206以显示编码的SDR内容304。
在框602处，在显示第一显示内容时，可控制显示器以将最大操作亮度限制为第一亮度范围的最大值。这样，显示器以SDR模式操作来显示SDR内容300。
在框604处，显示器(例如，显示器控制电路214和/或GPU 212)可接收第二显示内容。第二显示内容可包括SDR内容和HDR内容。
在框606处，显示器控制电路214将显示器的最大操作亮度增大余量增大倍(例如，缩放系数诸如两倍，四倍，六倍，八倍，等等)。
在框608处，***电路208可将余量减小应用(例如，通过应用缩放系数的倒数)到第二显示内容的至少一部分(例如，第二显示内容的SDR内容部分以生成余量缩放的SDR显示内容400)。
在框610处，显示器控制电路214和/或GPU 212可将基于余量减小和/或余量增加的非线性修改(例如，通过应用余量相关软件传递函数402)应用到第二显示内容的至少一部分的至少一些。基于缩放系数的非线性修改可为第二显示内容的SDR部分的分段修改。分段修改可包括应用多个非线性传递函数，每个函数唯一地基于缩放系数(例如，每个函数包括缩放系数的唯一指数幂)。多个非线性传递函数中的每一个与基于缩放系数的范围相关联，使得余量相关软件传递函数402的分段断开是由基于要显示的内容与取决于余量缩放系数的值的比较所界定的范围所限定的范围。
在框612处，显示器110可显示第二显示内容(例如，经编码，修改，校正的SDR显示内容404)，同时用增大的最大操作亮度(例如，在HDR模式下)控制显示器。
应当理解，在显示第二显示内容之前，显示器110也可将独立于缩放系数(OETF502)的非线性修改应用到第二显示内容的另外部分(例如，HDR显示内容500)。第二显示内容的另一部分(例如，HDR部分)包括诸如具有在第一显示内容的第一亮度范围之外的亮度的一个或多个像素值的内容。独立于SDR内容的余量减小的非线性修改(例如，SDR内容的缩放系数)被应用到第二显示内容的另一部分(例如，HDR部分)，而不将余量减小(例如，不应用缩放系数的倒数)应用到第二显示内容的另一部分。这样，SDR内容与其预期亮度一起显示，同时允许HDR内容的显示的余量。
图7示出了根据本主题技术的各个方面用HDR显示器显示SDR内容和/或HDR内容的另一示例性过程的流程图。出于解释的目的，本文将参考图1至图5的部件对图7的示例性过程进行描述。进一步出于解释的目的，图7的示例性过程的框在本文中被描述为顺序地或线性地发生。然而，图7的示例性过程的多个框可并行发生。此外，图7的示例性过程的框不必按所示顺序执行并且/或者图7的示例性过程的一个或多个框不必执行。
在所示的示例性过程中，在框700处，在标准动态范围模式下操作HDR显示器诸如显示器110以显示具有对比度的第一标准动态范围内容(例如，SDR显示内容300)。所显示的第一标准动态范围内容的对比度可至少部分地通过应用OETF 302和EOTF 306来确定。
在框702处，显示器被切换到高动态范围模式。将显示器切换至HDR模式可包括将所有像素值的所有像素206的亮度输出增大余量系数倍(例如，通过将对应于特定像素值的电压缩放余量系数倍)。
在框704处，接收用于由显示器在高动态范围模式中显示的第二标准动态范围内容。
在框706处，对第二标准动态范围内容应用(例如，通过***电路208或显示电路214或212)修改(例如，通过应用余量缩放系数)以创建用于显示高动态范围内容的余量(例如，在像素值的数字计数中)。修改可以是线性缩放。将修改应用于第二标准动态范围内容可生成例如余量缩放的SDR显示内容400。
在框708处，基于余量，对修改的第二标准动态范围内容(例如，内容400)应用校正(例如，通过向第二标准动态范围内容应用余量相关软件传递函数402)。校正可以是基于余量的量的光电子传递函数(例如，余量缩放系数的量值)。光电传递函数可以是分段函数，所述分段函数具有以不同方式取决于余量的量的多个分段部分。分段函数定义多个范围，所述多个分段部分中的每一个将被应用多个范围，并且每个分段部分具有部分地由余量的量限定的边界。这样，修改的第二标准动态范围内容的对比度(例如，内容400的对比度)可与第一标准动态范围内容(例如，SDR显示内容300)的对比度相匹配。
应当理解，显示器然后可(例如，通过使用显示器控制电路214操作像素206)在高动态范围模式下使用显示器来显示经修改的校正的标准动态范围内容。显示器还在高动态范围模式用显示器显示修改的校正的标准动态范围内容(例如，内容404)的同时显示高动态范围内容(例如，HDR显示内容500)。在不对高动态范围内容应用修改或校正的情况下，显示高动态范围内容。
在根据本主题公开的各个方面，提供了具有显示器的电子设备，该显示器包括多个像素和与所述多个像素电耦接的电路。电路被配置为接收用于与多个显示器像素一起显示的数字内容，该数字内容已通过用于显示器的高动态范围操作的余量修改进行修改。电路还被配置成将基于余量修改的传递函数应用到数字内容的一部分。
根据本主题公开的其他方面，提供了一种操作具有输出亮度范围的电子设备显示器的方法，该方法包括显示具有小于显示器的输出亮度范围的第一亮度范围的第一显示内容。该方法还包括在显示第一显示内容时，控制显示器以将最大操作亮度限制为第一亮度范围的最大值。该方法还包括接收第二显示内容。该方法还包括将显示器的最大操作亮度增大缩放系数倍。该方法还包括将缩放系数的倒数应用于第二显示内容的至少一部分。该方法还包括将基于缩放系数的非线性修改应用于第二显示内容的至少一部分中的至少一些。该方法还包括显示第二显示内容，同时控制具有增大的最大操作亮度的显示器。
根据本主题公开的其他方面，提供了一种操作电子设备的显示器的方法，所述方法包括在标准动态范围模式下操作所述显示器以显示具有对比度的第一标准动态范围内容。该方法还包括将显示器切换至高动态范围模式。该方法还包括接收用于由显示器在高动态范围模式中显示的第二标准动态范围内容。该方法还包括对第二标准动态范围内容应用修改以创建用于显示高动态范围内容的余量。该方法还包括基于余量对修改的第二标准动态范围内容应用校正，以将修改的第二标准动态范围内容的对比度与第一标准动态范围内容的对比度相匹配。
上述的各种功能可在数字电子电路、计算机软件、固件或硬件中实现。该技术可使用一个或多个计算机程序产品实现。可编程处理器和计算机可包括在移动设备中或封装为移动设备。该过程和逻辑流程可由一个或多个可编程处理器和一个或多个可编程逻辑电路执行。通用和专用计算设备以及存储设备可通过通信网络互连。
一些具体实施包括将计算机程序指令存储在机器可读或计算机可读介质(或者称为计算机可读存储介质、机器可读介质或机器可读存储介质)中的电子部件，诸如微处理器、存储装置以及存储器。此类计算机可读介质的一些示例包括RAM、ROM、只读光盘(CD-ROM)、可刻录光盘(CD-R)、可重写光盘(CD-RW)、只读数字通用光盘(例如，DVD-ROM、双层DVD-ROM)、各种可刻录/可重写DVD(例如，DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW等)、闪存存储器(例如，SD卡、mini-SD卡、micro-SD卡等)、磁性和/或固态硬盘驱动器、超密度光盘、任何其他光学或磁性介质以及软盘。计算机可读介质可存储计算机程序，该计算机程序可由至少一个处理单元执行并且包括用于执行各种操作的指令集。计算机程序或者计算机代码的示例包括机器代码，诸如由编译器所产生的机器代码，以及包括可由计算机、电子部件或微处理器使用解译器来执行的更高级别代码的文件。
虽然上述论述主要涉及执行软件的微处理器或多核处理器，但一些具体实施由一个或多个集成电路诸如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)执行。在一些具体实施中，此类集成电路执行存储在电路自身上的指令。
如本说明书以及本专利申请的任何权利要求所使用的，术语“计算机”、“处理器”及“存储器”均是指电子或其他技术设备。这些术语排除人或者人的群组。出于本说明书的目的，术语“显示”或“正在显示”意指在电子设备上显示。如本说明书以及本专利申请的任何权利要求所使用的，术语“计算机可读介质”以及“计算机可读媒介”完全限于以可由计算机读取的形式存储信息的可触摸的有形物体。这些术语不包括任何无线信号、有线下载信号以及任何其他短暂信号。
为了提供与用户的交互，本说明书中描述的主题的具体实施可以在本文所述的具有用于向用户显示信息的显示设备以及诸如用户可用来向计算机提供输入的键盘和指向设备的计算机上实现。其他种类的设备也可用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，诸如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且可以任何形式接收来自用户的输入，包括声学、语音或触觉输入。
上文所述的特征和应用中的许多可被实施为被指定为在计算机可读存储介质(还称为计算机可读介质)上记录的指令集的软件过程。当这些指令由一个或多个处理单元(例如，一个或多个处理器、处理器的内核或者其他处理单元)执行时，这些指令使该一个或多个处理单元执行指令中指示的动作。计算机可读介质的示例包括但不限于CD-ROM、闪存驱动器、RAM芯片、硬盘驱动器、EPROM等。计算机可读介质不包括无线地或通过有线连接传送的载波和电信号。
在本说明书中，术语“软件”意在包括驻留在只读存储器中的固件或者存储在磁性存储装置中的应用，这些固件或应用可被读取到存储器中以用于由处理器进行处理。同样，在一些具体实施中，在保留本主题公开的不同的软件方面时，本主题公开的多个软件方面可被实现为更大程序的子部分。在一些具体实施中，还可将多个软件方面实现为独立程序。最后，共同实现本文所述的软件方面的单独程序的任何组合均在本主题公开的范围内。在一些具体实施中，当被安装以在一个或多个电子***上运行时，软件程序定义执行和施行软件程序的操作的一个或多个特定机器具体实施。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言、声明或过程语言，并且其可以以任何形式部署，包括作为独立的程序或者作为适于在计算环境中使用的模块、部件、子例程、对象或其他单元。计算机程序可以但不必与文件***中的文件对应。程序可存储在保存其他程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中、在专用于论述中的该程序的单个文件中或在多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)。计算机程序可被部署为在一个计算机上或位于同一站点或分布于多个站点并且通过通信网络互连的多个计算机上执行。
应当理解，本发明所公开的过程中的框的特定顺序或分级结构为示例性方法的例示。基于设计优选要求，应当理解，过程中的框的特定顺序或者分级结构可被重新布置或者所有示出的框都被执行。这些框中的一些框可被同时执行。例如，在某些情况中，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施方案中各个***部件的划分不应被理解为在所有实施方式中都要求此类划分，并且应当理解，所述程序部件和***可一般性地一起整合在单个软件产品中或者封装到多个软件产品中。
先前的描述被提供以使得本领域的技术人员能够实践本文所述的各个方面。这些方面的各种修改对本领域的技术人员而言是显而易见的，并且本文所限定的通用原则可应用于其他方面。因此，本权利要求书并非旨在受限于本文所示的方面，而是旨在使得全部范围与语言权利要求书一致，其中对奇异值中的元素的引用并非旨在意味着“一个和仅一个”，而是指“一个或多个”，除非被具体指出。除非另外特别说明，否则术语“一些”是指一个或多个。男性的代名词(例如，他的)包括女性和中性(例如，她的和它的)，并且反之亦然。标题和子标题(如果有的话)仅为了方便起见而使用并且不限制本主题公开。
谓词字词“被配置为”、“可操作以”以及“被编程以”并不意味着对某一主题进行任何特定的有形或无形的修改而是旨在可互换使用。例如，部件或被配置为监视和控制操作的处理器也可能意味着处理器被编程以监视和控制操作或者处理器可操作为监视和控制操作。同样，被配置为执行代码的处理器可解释为被编程以执行代码或可操作以执行代码的处理器。
短语诸如“方面”不意味此方面对本主题技术是必需的或者此方面应用于本主题技术的所有配置。与一个方面相关的公开可应用于所有构型，或者一个或多个构型。短语诸如方面可指一个或多个方面，反之亦然。短语诸如“配置”不意味此配置是本主题技术必需的或者此配置应用于本主题技术的所有配置。与配置相关的公开可应用于所有配置或者一个或多个配置。短语诸如配置可指一个或多个配置并且反之亦然。
字词“示例”在本文用于意指“用作示例或者例示”。本文作为“示例”所述的任何方面或者设计不一定被理解为比其他方面或者设计优先或者有利。
本领域的普通技术人员已知或稍后悉知的贯穿本公开描述的各个方面的元素的所有结构和功能等同物通过引用明确地并入本文，并且旨在被权利要求书所涵盖。此外，本文所公开的任何内容并非旨在提供给公众，而与该公开是否明确地被陈述在权利要求中无关。根据35U.S.C.§112第六段的规定，不需要解释任何权利要求元素，除非使用短语“方法用以”明确陈述了该元素，或者就方法权利要求而言，使用短语“步骤用以”陈述了该元素。此外，术语“包括”、“具有”等在一定程度上用于说明书或权利要求中，这样的术语旨在以类似于术语“包括”当用作过渡字词用于权利要求中时“包括”被解释的方式包含在内。

Claims (9)

1.一种具有显示器的电子设备，所述显示器包括：
多个显示器像素；以及
与所述多个显示器像素电耦接的电路，所述电路被配置为：
接收用于与所述多个显示器像素一起显示的数字内容，所述数字内容的一部分包括余量修改的标准动态范围(SDR)内容，所述SDR内容已通过缩放色彩空间值的余量修改进行修改，以跨越减小范围的色彩空间值，用于所述显示器的高动态范围操作；以及
将基于所述余量修改的传递函数应用到所述数字内容的包括所述余量修改的SDR内容的所述一部分。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述电路被进一步配置为在应用所述传递函数之后使用所述多个显示器像素来显示所述数字内容。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述数字内容包括跨越一定范围的线性色彩空间值，其中所述余量修改包括应用乘法系数，所述乘法系数在应用时缩放所述线性色彩空间值以减小所述范围，并且其中所述传递函数为将所述缩放的线性色彩空间值映射到用于所述多个显示器像素的操作的数字像素值的光电传递函数。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述电路被进一步配置为将独立于所述余量修改的附加传递函数应用于所述数字内容的另一部分。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述数字内容的部分包括与最大亮度相关联的标准动态范围内容，并且其中所述数字内容的其他部分包括高动态范围内容，所述高动态范围内容包括与大于所述标准动态范围内容的最大亮度的亮度相关联的至少一个值。
6.一种具有显示器的电子设备，所述显示器包括：
多个显示器像素；以及
与所述多个显示器像素电耦接的电路，所述电路被配置为：
接收用于与所述多个显示器像素一起显示的数字内容，所述数字内容的一部分包括余量修改的标准动态范围(SDR)内容，所述SDR内容已通过缩放色彩空间值的余量修改进行修改，以减小SDR内容的范围，用于所述显示器的高动态范围操作；以及
将基于所述余量修改的传递函数应用到所述数字内容的包括所述余量修改的SDR内容的所述一部分，
其中基于所述余量修改的所述传递函数包括余量系数的至少一个指数幂。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述余量系数的所述至少一个指数幂包括所述余量系数的多个不同的指数幂，所述不同指数幂中的每一个与所述余量系数的不同指数相关联。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述电路被配置为基于所述数字内容与取决于所述余量系数的边界值的比较来从所述不同指数幂中进行选择。
9.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述电路被配置为基于所述数字内容与取决于所述余量系数的边界值的比较来从所述余量系数的至少一个指数幂中进行选择。
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