CN102349290A

CN102349290A - 扩展动态范围和扩展维数图像信号转换

Info

Publication number: CN102349290A
Application number: CN2010800111023A
Authority: CN
Inventors: J·S·米勒; R·W·韦伯; K·J·斯泰克
Original assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Current assignee: Dolby Laboratories Licensing Corp
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2030-02-01
Also published as: KR20130008085A; CN104486605A; WO2010104624A2; KR101256030B1; KR20110126133A; US20110316973A1; JP5852079B2; EP2406943B1; CN104486605B; EP2406943A2; JP2012520050A; JP6254997B2; CN102349290B; JP2014090418A; WO2010104624A3; KR101651415B1; JP5436584B2; HK1161476A1; JP2016105594A

Abstract

接受特征在于扩展的动态范围和/或扩展的维数的视频信号数据。所接受的视频信号数据被转换到不同颜色空间内。动态范围被扩展的和/或维数被扩展的数据可被映射到符合传统媒体接口的容器格式。动态范围/维数被扩展的数据因此可在传统媒体接口传送。

Description

扩展动态范围和扩展维数图像信号转换

相关专利申请

本申请涉及2009年3月10日提交的未决美国临时专利申请No.61/159,003；2009年9月2日提交的No.61/239,176；以及2010年1月11日提交的No.61/294,005，这些专利申请的发明人都是Miller、Webb和Stec，标题都为EXTENDED DYNAMIC RANGE ANDEXTENDED DIMENSIONALITY IMAGE SIGNAL DELIVERY VIALEGACY VIDEO INTERFACES，并且全转让于本申请的受让人。这些美国申请61/159,003、61/239,176和61/294,005的内容为了所有目的通过引用合并到此。美国申请61/159,003作为附录A附于此美国申请61/239,176附于此作为附录B。

本申请以及美国申请61/159,003、61/239,176和61/239,176中的每一个由附于此作为附录C的美国申请61/140,886以及附于此作为附录D的美国申请61/143,087合并。

技术领域

本发明总体上涉及媒体。更具体地说，本发明的实施例涉及动态范围被扩展的、维数被扩展的图像以及相关信号的经由传统视频接口的传递。

背景技术

包含可视信息的媒体内容的动态范围已经扩展到比传统监视器、电视机、影院屏幕和其它显示器的操作典型地被局限于的相对低的动态范围更宽的范围。高动态范围(HDR)的图像和视频已经变得更普遍。通常，HDR可以包括亮度和颜色的完全可视范围。该术语也用于描述能够显示相对高的动态范围的一些显示技术。不存在关于HDR的或关于如何表示HDR信号的协定定义。例如，对于静止图像，SanJose，California，USA的Adobe Systems公司的应用

对于每通道(例如，每个颜色或定义颜色空间中的坐标)具有32比特浮点的图像使用术语HDR，并且Adobe Photoshop在版本CS2中开始支持HDR图像。颜色管理系统(例如Cupertino，California的Apple公司的

)允许每个颜色坐标32比特浮点编码。因此，典型的三通道静止HDR图像可以96比特被编码。

Gregory Larson引入logLuv作为用于HDR图像的编码。见Gregory W.Larson，″the LogLuv encoding for full-gamut，highdynamic range images″，Journal of Graphics Tools，col.3，No.1，pp15-31，1998。“LogLuv TIFF”是将亮度的对数编码与色度的线性编码组合以覆盖全部可见谱的文件格式。像素数据被存储为24比特和32比特浮点数。颜色空间是CIE-1931 XYZ。

原始logLuv规范还提供使HDR图像压缩地适合于24比特和32比特格式。32比特logLuv格式具有一个符号比特、用于对数亮度的15个比特、以及分别用于u’和v’的8个比特，并且能够表示38阶量级的亮度动态范围。

此外，新的监控技术(例如组合背光的调制和透射的调制，例如调制后的LED背光和LCD透射的组合)可以显示相对高动态范围图像。

此外，再次参照原始logLuv 32比特规范，用于u’和v’的8比特可以导致颜色造型(color contouring)和其它可感知效果，对于接近于白色的颜色尤其如此。对于真实HDR，需要全色范围。

例如，除了更多地扩展对于与媒体和其它图像有关的视频可用的动态范围之外，与媒体有关的维数方面也可以扩展到三维(3D)视频。3D视频有效地将至少明显的第三(例如与深度有关的)维度添加到视频内容中。如在此使用的那样，术语扩展的维数可以涉及3D视频和有关图像信号。

如在此使用的那样，例如出于讨论或说明有关的目的，术语扩展的动态范围和HDR基本上可被互换地使用。如在此使用的那样，例如，除非明确地相反地声明，术语扩展的维数和3D视频以及与扩展的动态范围有关的术语可以基本上互换地使用，以用于例如讨论和说明有关的目的，而绝不是作为限制。

显示监视器和显示屏幕可通过视听(AV)接口与HDR媒体内容的源通信地耦合并且交换信号，例如，从其接收待呈现的视频信号和控制信号，并且返回与控制有关的性能数据。这样的源包括蓝光盘(TM)播放器或耦合到在其上传送视频信息的网络的网络接口。

AV接口存在并且正被开发以处理与发送和/或呈现HDR内容相关联的数据流。HDR显示监视器可以相似地能够呈现其它动态范围被扩展的信号。

虽然能够显示HDR图像的显示技术正被开发并且将变得更广泛，但传统设备(例如相对低动态范围的监视器)仍然并且可能依然在一些不确定但可能重要的时间跨段被普遍使用。相似地，能够显示相对低动态范围的电影院中的电影屏幕仍然并且可能依然在一些不确定但可能重要的时间跨段被普遍使用。

此外，虽然新AV接口在被开发并且将被开发，但现有的所谓“传统”媒体接口被普遍使用，并且可能继续在一些不确定但可能重要的时间跨段被普遍使用。这样的传统接口包括高清晰度多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)、串行数字接口(SDI)和“显示端口”关联接口。

此背景技术部分中描述的方法是可以推行但非必需的先前已被构思或推行的方法。因此，除非另外指示，否则不应仅由于此部分中描述的任何方法包括在此部分中而认为它们是现有技术。除非另外指示，否则基于此部分认为关于一个或多个方法标识的问题在任何现有技术中已经识别。

附图说明

图1示出可视亮度的整个范围和各个示例子范围。

图2A示出经量化的对数亮度的各个比特深度的色差的曲线图。

图2B示出在若干规格化亮度值处的经量化的色度分量的各个比特深度的色差的曲线图。

图3示出将例如一个颜色空间中的视频数据的数据转换为可视动态范围(VDR)数字格式的数据的一个方法实施例的简化流程图。

图4示出在被配置用于操作以将例如一个颜色空间中的视频数据的数据转换为VDR数字格式的数据的装置的实施例的简化框图。

图5A、图5B和图5C分别示出用于常用RGB 4:4:4、YC_bC_r4:4:4格式和YC_bC_r4:2:2格式的视频信号的现有技术HDMI信号配置的示例。

图6示出根据本发明实施例的映射到24比特HDMI YC_bC_r4:2:2格式传统容器的示例36比特VDR信号。

图7A示出根据本发明实施例的映射到24比特HDMI YC_bC_r4:4:4格式传统容器的示例35比特VDR信号。

图7B示出根据本发明实施例的映射到24比特HDMI YC_bC_r4:4:4或RGB 4:4:4格式传统容器的示例34比特VDR信号。

图7C示出根据本发明实施例的映射到24比特HDMI YC_bC_r4:4:4或RGB 4:4:4格式传统容器的示例33比特VDR信号。

图8示出根据本发明实施例的在传统SDI接口中封装VDR数据的一个实施例。

图9A和图9B示出根据本发明实施例的两个连续像素的每像素39比特到用于传送每像素39比特VDR信号的两个通道的第一和第二SDI容器内的比特分配的一个实施例。

图9C和图9D示出两个连续像素的每像素39比特到第一SDI容器和第二SDI容器内的比特分配的替换实施例。

图9E和图9F示出两个连续像素到第一SDI容器和第二SDI容器内的比特分配的另一替换实施例。

图10描述根据本发明实施例的包括高动态范围显示器和示例传统组件的示例系统。

图11描述根据本发明一些实施例的用于通过传统接口传递编码三维内容的信号的示例方法。

图12A、图12B、图12C和图12D分别描述根据本发明一些实施例的示例过程的流程图。

图13描述通过可以实现本发明一些实施例的示例处理系统。

图14描述可以实现本发明一些实施例的集成电路设备。

具体实施方式

在此描述扩展的动态范围、扩展的维数和相关图像信号的形成，如扩展的动态范围、扩展的维数和相关图像信号经由传统视频接口的传递那样。在以下描述中，为了解释，阐述大量细节以提供本发明的透彻理解。然而，应理解，在没有这些具体细节的情况下仍可实现本发明。在其它情况下，没有详尽地描述公知结构和设备，以避免不必要地使本发明遮蔽、模糊或混乱。

概述

在此描述的示例实施例涉及扩展的动态范围、扩展的维数和相关图像信号的经由传统视频接口的形成和/或传递。我们介绍被标识为可以合并同时可视动态范围颜色的可视动态范围(VDR)的格式。

实施例涉及用于将动态范围扩展的视频(例如高动态范围(HDR)视频媒体信号)编码为VDR数据格式的方法。所描述的是用于通过传统媒体接口(例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)、串行数字接口(SDI)或显示端口关联接口)的传递的VDR数据的映射。

特定实施例包括一种方法，该方法包括：接受表示图片元素的颜色分量的数据，以及在颜色分量不在设备无关颜色空间中的情况下，将所述颜色分量转换为设备无关颜色空间中的值。该方法进一步包括将所述设备无关颜色空间中的值转换为由L_D、u’和v’代表的三个变量表示的VDR数据，其中，对于范围[0，1]中的L_D，L_D＝α(log₂Y)+β，其中，Y代表与所述设备无关颜色空间中的值对应的CIE-1931 XYZ颜色空间中的以cd/m²为单位的亮度值的值，α代表缩放参数，β代表偏置参数，并且其中，u’和v’是与所述设备无关颜色空间中的值对应的CIE-1976亮度-色度颜色空间中的色度值。该方法还包括将L_D、u’和v’值量化为由n代表的第一数量的比特的数字L_D值以及均为由m代表的第二数量的比特的数字u’和v’值。

特定实施例包括一种方法，该方法包括接受由三个值表示的VDR视频信号数据，该三个值包括作为由L_D代表的亮度相关值的n比特量化值的第一值，其中，对于在CIE-1931 XYZ颜色空间中由值X、Y和Z表示的数据，Y代表以cd/m²为单位的亮度值的值，

L_D＝α(log₂Y)+β，α代表缩放参数，β代表偏置参数，以及作为与X、Y和Z值对应的在CIE-1976亮度-色度颜色空间中由u’和v’代表的m比特量化色度值的第二值和第三值。该方法进一步包括将接受的视频信号数据映射到符合传统视频接口的容器格式。该可视动态范围数据能够在该传统媒体接口上传送。

在上述方法的一些实施例中，α＝77/2048，β＝1/2，从而

由D_L’代表的n比特数字L_D值以及由D_u’和D_v’分别代表的表达为整数的m比特数字u’和v’值为：

D′_L＝INT[(253L_D+1)·2^n-8]

D′_u＝INT[(Su′+B)·2^m-8]，以及

D′_v＝INT[(Sv′+B)·2^m-8]，

其中，参数S＝406+43/64，参数B＝35/64，并且INT[·]是对任何数进行取整的整数函数，包括对具有大于或等于0.5的小数部分的任何数向上取整为下一最高整数值，以及对具有小于0.5的小数部分的任何数向下取整。

在这些方法的一些实施例中，经量化的色度相关值和经量化的亮度相关值为相同的空间分辨率，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+2m比特。在其他实施例中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特。

在这些方法的一些实施例中，该传统视频接口是HDMI接口，而在其他实施例中，该传统视频接口是SDI接口。在一些实施例中，HDMI接口符合版本至少为HDMI 1.3a的HDMI标准。

在这些方法的其中传统视频接口是HDMI接口并且经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半的一些实施例中，该传统视频接口为24比特HDMI YC_bC_r4:2:2接口。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的12个最高有效位被映射到容器中分配给Y值的比特位置，所述一对像素的色度相关数据的比特被映射到容器中分配给C_b和C_r值的最高有效位位置，并且不映射到专用于Y值的一个或多个位置的亮度相关数据的任何一个或多个比特被映射到容器中分配给C_r和C_b值的一个或多个剩余比特位置。在一些特定方案中，所述一对像素的v’相关数据的比特被映射到容器中分配给C_b值的最高有效位位置，未映射到专用于Y值的一个或多个位置的所述一对像素的第一像素的亮度相关数据的任何一个或多个比特被映射到容器中被分配给C_b值的剩余比特位置，所述一对像素的u’相关数据的比特被映射到容器中分配给C_r值的最高有效位位置，并且未映射到专用于Y值的一个或多个位置的所述一对像素的第二像素的亮度相关数据的任何一个或多个比特被映射到容器中分配给C_r值的一个或多个剩余比特位置。

在这些方法的其中传统视频接口是HDMI接口并且经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半的一些实施例中，该传统视频接口为24比特HDMI RGB 4:4:4接口。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到容器中分配给RGB(红色、绿色和蓝色)分量中的特定一个的比特位置，所述一对像素的色度相关数据的比特被映射到容器中分配给其它两个RGB分量的最高有效位位置，并且未映射到专用于Y值的一个或多个位置的亮度相关数据的任何一个或多个比特被映射到容器中分配给所述其它两个RGB分量的一个或多个剩余比特位置。在一些特定方案中，每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到容器中分配给G值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第一像素的容器中分配给B值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素的容器中分配给R值的比特位置中的一些，所述第一像素的L_D相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素的容器中分配给R值的比特位置中的一些，所述一对像素的u’相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第二像素的容器中分配给R值的比特位置，所述一对像素的u’相关数据的最低有效位被映射到用于所述第二像素的容器中分配给B值的比特位置中的一些，以及所述第二像素的L_D相关数据的最低有效位被映射到用于所述第二像素的容器中分配给B值的比特位置中的一些。

在这些方法的其中传统视频接口是HDMI接口并且经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半的一些实施例中，该传统视频接口是24比特HDMI YC_bC_r4:4:4接口。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到容器中分配给Y值的比特位置，所述一对像素的色度相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第一像素的容器中分配给C_r和C_b值的比特位置，所述第一像素和第二像素的L_D相关数据的最低有效位以及所述一对像素的色度相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素和第二像素的容器中分配给C_r和C_b值的比特位置中的一些。在一些特定方案中，每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到容器中分配给Y值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第一像素的容器中分配给C_b值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素的容器中分配给的C_r值的比特位置中的一些，所述第一像素的L_D相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素的容器中分配给C_r值的比特位置中的一些，所述一对像素的u’相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第二像素的容器中分配给C_r值的比特位置，所述一对像素的u’相关数据的最低有效位被映射到用于所述第二像素的容器中分配给C_b值的比特位置中的一些，以及所述第二像素的L_D相关数据的最低有效位被映射到用于第二像素的容器中分配给C_b值的比特位置中的一些。

在这些方法的其中传统视频接口是SDI接口并且经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半的一些实施例中，该传统视频接口是20比特SDI YC_bC_r4:2:2接口。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据被映射到容器中分配给Y值的比特位置，并且所述一对像素的色度相关数据被映射到用于所述一对像素的容器中分配给C_r和C_b值的比特位置。在一些特定方案中，所述一对像素的v’相关数据被映射到用于所述一对像素的容器中分配给C_b值的比特位置，并且所述一对像素的u’相关数据被映射到用于所述一对像素的容器中分配给C_r值的比特位置。

在这些方法中的其中传统视频接口包括包含第一通道和第二通道的两个SDI通道而接受的数据是视频数据的部分、并且其中经量化的亮度相关值和经量化的色度相关值处于相同的空间分辨率的一些实施例中，各SDI通道是20比特SDI YC_bC_r4:2:2接口的双通道。对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的10个最高有效位被映射到用于所述通道中的一个的容器中分配给Y值的比特位置，所述第一像素和第二像素的u’和v’相关数据的10个最高有效位被映射到用于第一和第二通道的各容器中分配给C_b和C_r的比特位置，并且在对于亮度值或色度值中的任一个使用多于10比特的情况下，使用多于10比特的亮度值或色度值的任何一个或多个最低有效位被映射到除了亮度值的最高有效位被映射到的通道之外的通道的容器中分配给Y值的位置。

在这些方法的一些实施例中，比特的所述第一数量n是至少10，比特的所述第二数量m是至少10。

这些方法的一些实施例包括：经由传统接口输出VDR数据。在一些方案中，传统接口是HDMI接口。在其它方案中，传统接口是SDI接口。

如在此描述的那样，在不同实施例中，例如，对于其特征在于扩展的动态范围或扩展的维数的视频材料的信号，定义与图片元素(像素)有关的数据。将定义的视频信号数据映射为符合传统视频接口的容器格式。因此，动态范围扩展的视频信号数据可在传统媒体接口上传送。

在一个实施例中，在对数标度上表示像素数据的亮度分量。视频信号数据的两个(2)颜色分量均被在线性标度上表示。从与范围扩展的视频材料关联的物理亮度值可以计算经量化的n比特对数亮度值。在与范围扩展的视频材料关联的分量颜色值的集合上计算变换。所述变换可在至少两个线性颜色标度上定义颜色值。分量颜色值可以与设备无关颜色空间(例如CIE-1931 XYZ颜色空间)中的值对应。两个线性颜色标度可以均分别与(u’、v’)颜色空间中的色度坐标对应。

对数亮度值和来自两个颜色标度中的每一个的多个颜色值可被映射到符合与传统视频媒体关联的格式的4:2:2数据容器。映射可包括从颜色标度上颜色值相关的顺序当中，从颜色标度中的每一个选择颜色值的每隔一个的对。可利用所选择的多对值执行映射。

对数亮度值可附加地或替换地被映射到符合与传统视频媒体关联的格式的4:4:4数据容器的亮度相关通道。来自两个颜色标度中的第一个的颜色值中的每一个的最高有效位可被映射到该4:4:4数据容器的第一颜色通道的偶像素。来自两个颜色标度中的第二个的颜色值中的每一个的最高有效位可被映射到该4:4:4数据容器的第一颜色通道的奇像素。

在经由传统媒体接口在能够呈现动态范围扩展的材料的显示器处接收到时，视频信号数据能够解码以通过能够呈现扩展的动态范围的显示器有效地呈现范围扩展的视频材料。此外，在经由传统媒体接口在缺少呈现动态范围扩展的材料的能力的显示器处接收到时，视频信号数据能够解码以利用显示器参照动态范围可视化地呈现视频内容，该显示器参照动态范围可比扩展的动态范围更窄。扩展的动态范围可包括高动态范围、可视动态范围、宽色域、视觉色域、或三维视频内容中的一个或多个。传统媒体接口可包括高清晰度多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)、串行数字接口(SDI)或显示端口接口中的一个或多个。

因此，实施例有效地减少与HDR视频信号关联的数据需求。亮度相关分量(例如HDR信号的亮度)被以对数格式编码。全分辨率色度相关分量(例如HDR信号的色度)被以4:2:2容器格式封装。4:2:2封装的色度相关分量可被映射到4:4:4显示格式。重要地是，实施例将封装的色度相关分量映射到可以与HDR信号有关的独立于元数据的4:4:4显示格式。因此，HDR信号可通过传统媒体接口(例如HDMI、DVI、SDI或显示端口)可传送。实施例可以在不需要传统信号内编码和封装附加信息的情况下运作。

例如，实施例有效地通过HDMI和其它传统接口发送HDR，而不需要任何特定的与HDMI接口媒体关联任何特定元数据，以实现传输。可以与HDMI和其它传统接口关联的元数据可以存在于与其关联的主视频流之外，并且因此可能对于真实世界系统链、网络和应用中的损失或讹误有点敏感。

此外，本发明实施例允许通过其被重新封装的VDR信号在传统的、例如相对低动态范围或其它非HDR显示器上可观看。媒体、音频和视频编码、显示和媒体接口的领域的技术人员应理解，虽然实施例允许通过其被重新封装的VDR信号在传统显示器上可观看，但这些非HDR显示器可能不能如实施例提供的那样最优地呈现经由接口提供至其的完全量的VDR、3D视频和有关信息。例如，VDR视频内容可在相对低动态范围显示设备上可观看地并且可识别地呈现，但是具有可能影响可实现的视频显示质量的可能的亚优化、不精确或不正确的亮度或颜色信号分量。如此提供的视频质量将对于使用有关图形用户接口或相似的、相对稍微受限的使用的导航和菜单足够，但可能缺乏足以满足多数审美或浏览偏好的质量。

因此，实施例可以提高用户便利性。例如，在其中媒体源(例如BD播放器)的关联的HDR模式被“不适当”地激活例如以用于将视频输入提供给相对低动态范围显示器的假定情况下，用户仍然看见图像出现并且保持导航以相对低动态范围呈现的屏上GUI菜单的能力，通过其用户可以采取校正动作。此外，例如，在视频系统链或环境在VDR数据的源(例如生成VDR数据的蓝光盘)和能够播放VDR的显示器之间包括不能播放VDR的设备(例如传统视听接收机)的情况下，通过不能播放VDR的设备生成的屏上显示仍然可视，并且可在能够播放VDR的显示器上使用。

特定实施例可以提供这些方面、特征或优点的全部、一些或不提供这些方面、特征或优点。特定实施例可以提供一个或多个其它方面、特征或优点，本领域技术人员从在此的附图、描述和权利要求可容易明了的其中的一个或多个。

示例实施例的描述

在此呈现一种将图像数据(例如HDR数据)转换为适合于可以覆盖人类可感知颜色的完全范围的高动态范围图像数据的传递的数字表示的方法。

图1示出可由例如对于每一颜色分量使用32比特的HDR表示来表示的可视亮度的整个范围。存在大致14个左右的量级，从而水平标度上示出的动态范围是10¹⁴∶1。人典型地不能同时地感知这样的宽范围。在任何时间，人典型地只能感知5至6个量级，即10⁵∶1至10⁶∶1。该动态范围示出为图1中的范围105，并且由实线104示出。通过适应，人可以看见如图1中范围107所示的较宽范围。也被示出为虚线108的范围109示出典型8比特伽马映射显示的动态范围。此相对低动态范围稍微大于2量级。

我们将亮度范围105(线104)的同时可视动态范围称为可视动态范围或VDR。我们将可感知的颜色的范围称为可视色域。我们还使用VDR以代表具有VDR亮度范围和完整可视色域的图像数据的表示。

保持用于捕获和图像创建的真实HDR是适当的。我们声明因为VDR覆盖同时可视动态范围，所以发布和消费不需要真实HDR；VDR是足够的。VDR之外的任何事物在没有进一步处理(例如没有音调映射)的情况下是不可见的。VDR基本上是人类视网膜响应的动态范围。因此我们声明VDR是未来可用的发布格式并且也是显示器的合理目标。

本发明实施例包括一种将图像数据(例如HDR数据)转换为适合于可以覆盖人类可感知颜色分布的完整范围的高动态范围图像数据的传递的数字VDR格式的方法。

特别地，在此描述的是一种以近似1/2最小可觉差异(JND)分辨率(即，分辨率在颜色和亮度中是近似1/2JND)使用32比特表示具有大约0.0001cd/m²至10⁴cd/m²的亮度的图像的VDR数字格式。此外，在此描述的是一种将设备无关颜色中的图像转换为VDR格式的方法。

此外，在此描述的是用于通过传统接口(例如HDMI、VDI和SDI)转换VDR数字格式的图像数据的方法和装置。

VDR数字格式以及到该数字格式的和从该数字格式的转换

实施例可以使用固有地包括WCG能力的VDR技术。基于例如已知实验数据，HDR实际上涵盖不受限的明度和颜色范围，因此包括人类心理视觉系统的整个亮度和颜色跨度，因此涵盖人类视觉上可感知的最暗亮度到人类可感知的最亮亮度。在HDR扩展内，VDR图像是感知参照的。VDR图像包括人类视觉系统可以同时感知的所有亮度和颜色。实施例通过以亮度和颜色两者中近似一半(1/2)JND分辨率(精度)利用相对经济的每像素32比特来高效地表示VDR。

实施例通过在CIE XYZ三色值上执行的到在量化为数字值之前感知地良好均匀的域的变换来生成VDR数据。

现代颜色管理系统在设备无关颜色空间中存储颜色。因此，已知如何将任何设备有关颜色信号(例如经伽马校正的R’G’B’颜色信号)转换为设备无关颜色。

考虑设备无关颜色空间中表述的颜色坐标的集合。虽然不限于这种颜色空间，但为了简明，并且不失一般性，假设颜色坐标在1931 XYZ颜色空间中。到CIE-1931 XYZ颜色空间的转换和从CIE-1931 XYZ颜色空间的转换是已知的。本领域技术人员将熟悉不同设备无关颜色空间之间的转换，并且也熟悉如何例如使用设备简档转换到设备有关颜色和从设备有关颜色转换。

应用于CIE-1931 XYZ值(颜色坐标的集合)的变换基本上包括用于1998年Gregory Larson介绍的logLuv格式的值的参数化生成。见Gregory W.Larson，″the LogLuv encoding for full-gamut，highdynamic range images″，Journal of Graphics Tools，col.3，No.1，‘15-31，1998.

对于VDR，一个实施例根据以下公式2A计算来自CIE-1931XYZ值的Y值(亮度)的、由L_D代表的并且以使用由α代表的缩放参数和β代表的偏置参数的通式表达的对数亮度。

L_D＝(αlog₂Y)+β (2A)

其中，以cd/m2为单位表达Y。从L_D到Y的逆变换是：

Y = 2^{(L_{D} - 1 / 2) / α} - - - (2 B)

α代表的缩放参数允许实施例包括调整该格式以满足不同的功能需要。偏置参数β确定以cd/m²为单位的总亮度的范围。

在一个实施例中，如此选取参数α和β：α＝77/2048，β＝1/2，从而Y值与L_D之间的关系是：

L_{D} = (\frac{77}{2048} \log_{2} Y) + 1 / 2 - - - (2 C)

α和β的这些指定的值将亮度值的具体对称范围(标称地0.0001至10000cd/m²)映射到0.0至1.0的L_D中的范围。亮度公式将亮度值的范围映射到区间[0.0，1.0]。α的值确定最小亮度为2^-1/(2α)。α的值还确定总动态范围为2^1/α。

对于特定α和β的从L_D到Y的逆变换是：

Y = 2^{(L_{D} - 1 / 2) / α} - - - (2 D)

使用两个其它值——色度值。这些色度颜色坐标是如下地从CIEXYZ值获得的公知的CIE-1976u’v’坐标：

u^{'} = \frac{4 X}{X + 15 Y + 3 Z}

v^{'} = \frac{9 Y}{X + 15 Y + 3 Z} - - - (3 A, 3 B)

从u’v’的逆变换如下：

X = \frac{9 u^{'}}{4 v^{'}} Y

Z = \frac{12 - 3 u^{'} - 20 v^{'}}{4 v^{'}} Y - - - (4 A, 4 B)

在一个实施例中，使用诸如公式(2A)、(3A)和(3B)的参数值以将该表示数字化为用于L_D的由n比特代表的数以及用于u’和v’中的每一个的由m比特代表的数，

D′_L＝INT[(253L_D+1)·2^n-8]，(5A)

D′_u＝INT[(Su′+B)·2^m-8]，以及(5B)

D′_v＝INT[(Sv′+B)·2^m-8]，(5C)

其中，参数S＝406+43/64，并且参数B＝35/64。运算符INT[·]是对任何数进行取整的整数函数，包括将具有大于或等于0.5的小数部分的任何数向上取整为下一最高整数值，以及向下取整具有小于0.5的小数部分的任何数。

发明人已经发现，为了以近似1/2或更少的JND覆盖完全的同时可视颜色范围和完全的可视色域，具有至少10比特的n和至少11比特的m是足够的。

因此，在一个实施例中，具有用于D_L’的10比特以及用于D_u’和D_v’中的每一个的11比特的颜色的32比特表示以亮度和颜色两者中近似1/2的JND分辨率实现了全VDR。在另一实施例中，具有用于D_L’的11比特以及用于D_u’和D_v’中的每一个的12比特的颜色的35比特表示以亮度和颜色两者中在1/2与1/3之间的JND分辨率实现了的全VDR。在又一实施例中，具有用于D_L’的12比特以及用于D_u’和D_v’中的每一个的12比特的颜色的36比特表示在保持在颜色中近似1/3 JND分辨率的同时以在亮度中近似1/8的JND分辨率实现了全VDR。

VDR格式允许对于亮度和色度部分的比特深度进行任意选择，这允许在各种情况下的使用的灵活性。

图2A示出对于经量化的对数亮度(L_D，或当量化时，D_L’)的各个比特深度的根据CIE DE2000色差公式测量的最大色差的曲线图。图2B示出在若干亮度值处对于经量化的色度分量(u’、v’，或当量化时，D_u’和D_v’)的各个比特深度的根据CIE DE2000色差公式测量的最大色差的曲线图，其中，亮度在0与100之间被规格化。对于CIE DE2000色差公式，见以en^dot^wikipedia^dot^org/wiki/Colordifference于2009年11月2日检索的Wikipedia文章″ColorDifference″，其中，^dot^是实际URL中的句点(.)。

考虑用于D_L’的12比特的实施例，α＝77/2048的特定值使得该信号能够表示在用于L_D的12比特代码字17₁₀时的0.99694×10^-4cd/m²到用于L_D的12比特代码字4079₁₀时的10788.89cd/m²的最大值之间的亮度的值。此外，用于L_D的2988₁₀的中间灰度级12比特代码字与75.001cd/m²的亮度对应。该范围伴随每步长0.455％的精度级，该精度级降到低于在较高亮度级别的0.65％的医疗数字成像和通信(DICOM)最小可觉差异(JND)，并且良好地低于在较低亮度级别1％至8％的DICOM JND范围。一些基准亮度级别以及它们的对应代码字在下面的表3中示出。在一个实施例中，代码字16被定义为表示0光。在一个实施例中，代码字0-15和4080-4095被保留。

表1：用于选择的代码字的输出亮度

12比特代码字(基数10)	输出亮度
		1029	0.01cd/m²
1534	0.1cd/m²
		2040	1.0cd/m²
2546	10.0cd/m²
		2899	50.0cd/m²
2988	75.0cd/m²
		3051	99.9cd/m²
3091	119.9cd/m²
		3140	149.9cd/m²
3203	199.7cd/m²
		3252	249.6cd/m²
3292	299.5cd/m²
		3405	501.0cd/m²
3557	1001.2cd/m²
		3709	2000.5cd/m²
3910	4997.0cd/m²
		4062	9985.1cd/m²

从常用格式到VDR的转换

本发明一个实施例是一种将数据(例如一个颜色空间中的视频数据)转换为VDR数字格式的数据的方法。在此描述的一个示例方法实施例将以经伽马校正的RGB(即作为R’G’B’分量)呈现的数据转换为VDR信号。

本发明另一实施例是一种被配置为将数据(例如一个颜色空间中的视频数据)转换为VDR数字格式的数据的装置。在此描述的一个示例装置实施例被配置为操作以将经伽马校正的RGB(即作为R’G’B’分量)呈现的数据转换为VDR信号。

图3示出将数据(例如一个颜色空间中的视频数据)转换为VDR数字格式的数据的一个方法实施例的简化流程图。开始于经伽马校正的R’G’B’，步骤303根据伽马校正的逆将经伽马校正的数据转换为线性设备有关RGB数据。在步骤305中，将线性RGB数据变换到设备无关颜色空间。假设设备简档是可用的，该设备简档描述设备有关RGB到设备无关颜色空间的转换。在示例实施例中，假设设备无关颜色空间是CIE-XYZ。在替换实施例中，使用不同的设备无关空间，例如CIE Lab或某种另外空间。此外，在一些替换实施例中，假设不是设备简档、而是一种用于从RGB变换到CIE-XYZ(或根据实施例的另一设备无关颜色空间)的方法是已知的。步骤305使用设备简档或使用该已知的变换方法。

在步骤307中，XYZ设备无关值根据公式(2A)或(2C)、(3A)和(3B)转换为L_D、u’、v’数据。在步骤309中，根据公式(5A)、(5B)和(5C)量化L_D、u’、v’数据。当然，在一些实施例中，作为一个步骤直接执行从XYZ到量化的值D_L’、u’和v’的变换。

图4示出被配置用于操作以将数据(例如一个颜色空间中的视频数据)转换为VDR数字格式的数据的装置的实施例的简化框图。元件401被配置用于接受经伽马校正的R’G’B’，以及根据伽马校正的逆将经伽马校正的数据转换为线性设备有关RGB数据。元件403被配置用于将线性RGB数据转换到设备无关颜色空间。一个实施例包括其中存储设备简档406的存储元件(例如存储器元件405)，该设备简档406描述设备有关RGB到设备无关颜色空间的转换。在示例实施例中，假设设备无关颜色空间是CIE-XYZ。在替换实施例中，使用不同的设备无关空间，例如CIE Lab或某种另外空间。此外，在一些替换实施例中，元件403包括从RGB到CIE-XYZ(或根据实施例的另一设备无关颜色空间)的变换，在此情况下，不使用设备简档406。元件407耦合到元件403的输出，并且被配置用于根据公式(2A)或(2C)、(3A)和(3B)将XYZ设备无关值转换为L_D、u’、v’数据。元件409还被配置用于根据公式(5A)、(5B)和(5C)量化L_D、u’、v’数据，并且输出经量化的值D_L’、D_u’和D_v’。

在传统接口上的VDR的示例实施例

本发明实施例本质上用于使与VDR信号关联的附加信息适于在被设计为运送明显较少信息的传统接口通道内传输。这些传统接口通常与和VDR相比相对低动态范围媒体相关联。

在HDMI接口上的VDR

因为HDMI可能仍然长时间使用，所以本发明的方面包括：在标准HDMI信号配置中的一个配置中，在HDMI上发布VDR信号。

在以下的示出用于各个传统接口的示例信号配置的描述中，示出被标记为偶像素和奇像素的两个像素。它们是水平邻近的分别用下标0和1标记的两个像素。每一配置对于每一像素包括若干(例如三个)多比特字段。每一字段中的比特被编号，比特1代表最低有效位。

图5A示出用于常用RGB 4:4:4格式的视频信号的现有技术HDMI信号配置的示例，在该常用RGB 4:4:4格式中以相同空间采样速率采样红色、绿色、蓝色颜色分量。每一字段中的比特被编号，比特1为最低有效位。图5B示出用于常用YC_bC_r4:4:4格式的视频信号的现有技术HDMI信号配置的示例，在常用YC_bC_r4:4:4格式中以相同空间采样频率在空间中采样亮度有关分量、蓝色色度分量、红色色度分量，从而各奇像素和偶像素分别具有所有需要的颜色分量。图5C示出用于常用YC_bC_r4:2:2格式的视频信号的(例如规范HDMI1.3a允许的)HDMI信号配置的示例，在常用YC_bC_r4:2:2格式中以两个色度有关分量的空间采样速率的两倍对亮度有关分量进行空间采样。以亮度有关分量的速率的一半在水平方向上对色度有关分量采样。这通常被称为没有垂直下采样的2∶1水平下采样。在相邻一对偶像素和奇像素中，每一像素具有其单独的亮度有关分量，而对所述一对中的两个像素使用相同C_b和C_r。

图5A、图5B和图5C所示的HDMI配置中的每一个平均为对于每一像素有24比特的图像信息。由偶像素和邻近奇像素构成的对具有48比特的颜色信息。

本发明一些实施例允许与动态范围扩展的信号和维数扩展的图像信号关联的附加信息被编码，以实现不超过用于与HDMI和其它传统接口关联的图像信息容量的此24比特的高效封装。

图6、图7A、图7B和图7C均示出根据本发明实施例的在24比特HDMI容器中的一个上映射的示例L_Du′v’VDR信号。根据实施例，为了使与35或36比特L_Du’v’信号关联的每像素35或36比特适合于24比特HDMI或其它历史封装，在一个实施例中，35或36比特被映射为24比特。显然存在信息损失。此外，因为u’v’与C_b、C_r不同地对颜色信息进行编码，并且L_Du’v’明显与RGB不同地对信息进行编码，所以映射到HDMI L_Du’v’的信号在预定接受YC_bC_r或RGB的HDMI信息的HDMI显示设备上将不能相同地显示。本发明实施例利用L_Du’v’中的分量与YC_bC_r或RGB中的分量之间的近似关系，从而当在传统显示设备上浏览映射到HDMI L_Du’v’的信号时，图像仍可浏览，并且例如可以用于诊断目的。

图6示出映射到24-比特HDMI YC_bC_r4:2:2格式传统容器的示例36比特L_Du’v’VDR信号。假设u’v’数据的2∶1水平子采样。36比特数据被减少为每像素平均24比特。12比特L_D数据映射到12比特的Y通道。L_D数据被对数地缩放，Y已知被幂函数缩放；二者都是亮度的单调函数。因此，在该配置中，Y通道包括12比特的L_D数据。v’数据和C_b两者粗略表示蓝色-黄色色度有关分量。因此，一个实施例将12比特v’数据映射到12比特的C_b通道。相似地，由于u’数据和C_r两者粗略表示红色-绿色色度分量，因此在一个实施例中，12比特u’数据被映射到12比特的C_r通道。

注意，与C_b对比，v’的低值典型地表示蓝色，高值表示更黄的颜色，在使用C_b时，低值倾向于更黄，高值稍微更蓝。在一些替换实施例中，为了实现更好的匹配，v’值在HDMI载体中被反转。然而，发明人发现，在很多情况下，这种映射没有为观看者提供明显不同的总的视觉体验以证明该反转v’映射所需的附加计算或硬件资源。因此，图6所示的实施例不包括这种反转。

HDMI 4:4:4格式比HDMI YC_bC_r4:2:2格式更普遍地被使用。因此，一些实施例将L_Du’v’VDR信号映射到24比特HDMI 4:4:4格式传统容器。图7A示出映射到24比特HDMI YC_bC_r4:4:4格式传统容器的示例35比特L_Du’v’VDR信号。图7A还示出到HDMI RGB 4:4:4格式传统容器的映射。图7B示出映射到24比特HDMI YC_bC_r4:4:4格式传统容器的示例34比特L_Du’v’VDR信号。图7C示出映射到24比特HDMI RGB 4:4:4格式传统容器的示例33比特L_Du’v’VDR信号。这些33和34比特变型允许如果希望的话则以色度中的一些精度为代价来实现亮度信号的额外精度，并且示出该VDR编码系统中的比特深度分配的灵活性。其它可能性明显是可能的。图7B和图7C还示出到HDMI RGB 4:4:4格式传统容器的映射。这些L_Du’v’VDR信号中的每一个被在水平方向上进行2∶1二次采样。

首先考虑图7A、图7B和图7C所示的HDMI RGB 4:4:4的情况。公知的是，在确定亮度时，绿色与红色和蓝色相比被更大被加权。在一些实施例中，L_D数据的最高有效位——在一些情况下所有位——被映射到绿色(G)通道。此外，v’数据的最高有效位——在一些情况下所有位——被映射到奇像素蓝色通道，u’数据的最高有效位——在一些情况下所有位——被映射到偶像素红色通道。在其中存在剩余次要有效位的这些实施例中，L_D、u’和v’的任何剩余次要有效位被编码到剩余空间。因此，在这些实施例中，剩余奇像素和偶像素L_D值分别映射到奇像素R通道和偶像素B通道的最高有效位。v’和u’的剩余最低有效位分别映射到最低有效奇像素R通道和偶像素B通道。当呈现给传统显示器时，这些最低有效位可能表现为噪声。

图7A、图7B和图7C示出的HDMI YC_bC_r4:4:4格式情况是相似的。在本发明一些实施例中，L_D数据的最高有效位——在一些情况下所有位——被映射到Y通道。此外，v’数据的最高有效位——在一些情况下所有位——被映射到奇像素C_b通道，u’数据的最高有效位——在一些情况下所有位——被映射到偶像素C_r通道。在其中存在剩余次要有效位的这些实施例中，L_D、u’和v’的任何剩余次要有效位被编码到剩余空间。因此，在这样的实施例中，剩余奇像素和偶像素L_D值分别被映射到奇像素C_r通道和偶像素C_b通道的最高有效位。v’和u’的剩余最低有效位分别映射到最低有效奇像素C_r通道和偶像素C_b通道。当呈现给传统显示器时，这些最低有效位可能表现为噪声。

HDMI格式可以施加附加的需求，其中一些需求可能限制某些数据值。例如，HDMI格式可以包括禁止数据在每一通道中具有值0和255的规则。本发明一些实施例与这些规则一致以有效避免该限制。例如，在封装操作之前，在具有13比特L_D数据的图7C的情况下，与L_D的值对应的最高有效组基本上受限为范围[32......8159]，或二进制形式[0000000100000......1111111011111]。在该实施例中，前八个(8)最高有效位因此避免包含全零值或全1值。在几乎8200个码值中的64个可能码值的相应不可用性基本上可忽略。相似地，参照图7C，在一些实施例中，u’和v’信号受限为范围[4......1019]或二进制[0000000100......1111111011]。此外，对于图7A、图7B和图7C的情况，为了避免全0或全1，奇通道v’和u’数据的最低有效位分别映射到奇C_r或R通道和偶像素C_b或B通道的最低有效位的下一个，奇通道v’和u’数据的最低有效位的补数分别被映射到奇C_r或R通道和偶像素C_b或B通道的最低有效位。

在SDI接口上的VDR

标准串行数字接口(SDI)为YC_bC_r4:2:2格式信号提供每像素20比特，即包括2∶1水平二次采样。虽然通过下标0代表，但因为2∶1二次采样是对于奇像素和偶像素两者的应用，所以前20比特包括用于奇像素Y值的10比特和用于C_b值的10比特。虽然通过下标0代表，但因为2∶1二次采样是对于奇像素和偶像素两者的应用，所以紧接随后的20比特包括用于偶像素Y值的10比特和用于C_r值的10比特。

图8示出在传统SDI接口中封装VDR数据的一个实施例。在此情况下，VDR使用用于L_D的10比特；通过u’和v’数字信号的2∶1水平二次采样的用于u’和v’中的每一个的10比特。因此，被封装到单个DSI通道内的VDR数据使用L_Du’v’4:2:2格式中每像素20比特。

在另一实施例中，双SDI通道用于传送未二次采样的4:4:4格式的L_Du’v’VDR数据。在两个SDI通道可用的情况下，每像素40比特是可用的。在一个实施例中，13比特用于各经量化的VDR分量L_D、u’和v’，并且剩余的1比特用于确保不使用非法值。图9A和图9B示出两个连续像素的每像素39比特到用于传送每像素39比特VDR信号的两个通道的第一SDI容器和第二SDI容器内的比特分配的一个实施例。

图9C和图9D示出根据本发明的另一实施例的两个连续像素的每像素39比特到用于传送每像素39比特VDR信号的两个通道的第一SDI容器和第二SDI容器内的比特分配的替换实施例。在该替换实施例中，图9D所示的第二通道的比特的布置与图9B所示的不同。具体地说，比特被布置为符合用于其它类型信号的一些现有12比特封装方法，具体地说，12个最高有效位位置被布置为与现有12比特SMPTE标准的比特位置对应，从而图9B和图9D中的比特分配的差异在于其中布置最低有效位的方式。

图9E和图9F示出根据本发明另一实施例的两个连续像素的数据到用于传送VDR信号的两个通道的第一SDI容器和第二SDI容器内的比特分配的另一替换实施例。该布置新版本也排列12个最高有效位位置以与现有12比特SMPTE标准的比特位置对应。图9F与图9D不同之处在于L_D值的最低阶位和v’信号的最低阶位。该布置考虑了实际上，v’的小改变可能比L_D的小改变更不可见。

VDR信号在HDMI接口上的传输

本发明的实施例可以用于这样的情况：其中，传统设备在通过传统媒体接口(例如HDMI)传送动态范围扩展的信息的系统环境内创建屏上显示(屏上显示)数据。图10描述根据本发明实施例的包括高动态范围显示器和示例传统组件的示例系统。VDR信号的源(在该示例中，具有输出HDMI接口1003的能够播放VDR信号的蓝光盘播放器1001)经由HDMI与包括HDMI输入接口1005、以及HDMI开关或HDMI传递口的传统视听接收机1007通信地耦合，从而经由HDMI接口1005的HDMI信号被传递到输出HDMI接口1009。传统视听接收机1007经由输出HDMI接口1009与具有输入HDMI接口1011的能够播放VDR信号的显示器1013通信地耦合。VDR信号的源(在该示例中，能够播放VDR信号的蓝光盘播放器1001)使用上文所示VDR到HDMI信号分配中的一个，并且能够播放VDR信号的显示器1013接受映射到HDMI信号内的该VDR数据。因此，VDR信号被从蓝光盘播放器1001输出，并且正确地显示在显示器1013上。对于这些设备共同的是，视听接收机1007可以包括屏上显示源，并且操作以基本在来自蓝光盘播放器1001的VDR信号的顶部叠加例如以符合HDMIYC_bC_r(4:4:4或4:2:2)或HDMI RGB 4:4:4的标准HDMI格式编码的传统格式的屏上显示信息。

本发明一些实施例如此操作：来自传统设备——接收机1007——的屏上显示信息在能够播放VDR的显示设备1013上可看。作为示例考虑图7C的13比特L_D以及10比特u’和v’表示，并且作为示例假设接收机1007输出HDMI RGB 4:4:4的屏上显示数据。能够播放VDR信号的显示器1013所期望的L_D数据的最高有效位现在例如作为叠加包括绿色叠加信号。能够播放VDR信号的显示器1013所期望的u’数据的最高有效位现在例如作为叠加现在包括红色叠加信号，能够播放VDR信号的显示器1013所期望的v’的最高有效位现在例如作为叠加包括蓝色叠加信号。能够播放VDR信号的显示器1013所期望的LD和u’或LD和v’的较低有效位(依赖于像素是偶像素还是奇像素)依赖于像素是偶像素还是奇像素现在例如作为叠加包括蓝色或红色叠加信号。这样，来自传统设备(例如来自视听接收机1007)的屏上显示仍然可看见，只是颜色和对比度改变。然而，叠加信息仍然可观看。在这些情况下实施例提供的屏上显示信息的可看性允许操作者观看、评估并且控制视听接收机1007。

扩展维数实施例

本发明的装置和方法实施例也可以编码其它视频信息(例如3D视频)，以便在传统媒体上有效传输。

图11描述根据本发明一些实施例的用于通过传统接口传递编码3D内容的信号的示例方法。一些实施例包括对两个有效同时视频流编码以适合HDMI流水线，并且因此可以通过传统媒体接口传送用于3D视频观看的包括左眼视频数据1101和右眼视频数据1103的立体视感对。在一些实施例中，数据交织技术创建立体视频流。在一些实施例中，通过帧速率的加倍创建立体流。在一些实施例中，使用深颜色模式将比特深度加倍被用于创建立体流。图11示出并且提供这些方法的比较。

在一些实施例中，数据交织的使用保持视频序列的原始帧速率，而减少信号的空间细节。这提供了要被合并为一个帧的左眼视图1101和右眼视图1103。实施例可以使用行交织1111(或在某种意义上，与交织具有某些相似性的技术)、列交织1113、或棋盘交织1115，以有效地表示可以包括3D视频的维数扩展的信号。此外，一些实施例可以附加地或替换地通过并排交织1121来表示维数扩展的信号(例如3D视频)。侧接侧交织1121可以在水平配置或垂直(例如上/下)帧配置中实现。

一些实施例可以实现具有多倍(例如双倍)比特深度1125的3D视频信号。实施例可以在同一传统媒体接口数据空间中有效地同时封装动态范围扩展的信号与维数扩展的信号。一些实施例因此可以保留视频信号的全部空间细节。较高时钟速率可以用于实现这种保留。

一些实施例可以包括将原始视频序列的帧速率数据1123加倍，以有效地连续发送左眼帧1101和右眼帧1103。一些实施例因此可以保留视频信号的全部空间细节。较高时钟速率可以用于实现这种保留。对于示例的30Hz原始视频序列，该实施例可以使用符合HDMI识别格式的60Hz的组合的左帧1101/右帧1103流。

对于24Hz、50Hz或60Hz的原始序列，实施例可以分别通过48Hz、100Hz和120Hz时钟速率有效地起作用。虽然这些速率此时对于HDMI中的视频格式仍未被定义，但它们都不超过最大HDMI速率，并且应理解，实施例良好地适合于通过其起作用以实现这些格式/帧速率组合。

一些实施例根据至少HDMI 1.3a的HDMI标准版本通过48比特深颜色的激活(例如双倍或其他多倍比特深度模式1125)起作用，以保留视频信号的全部空间细节。左眼图像数据1101可以放置在每一像素的上部24比特中，右眼图像数据1103可以放置在每一像素的下部24比特中。利用来自例如蓝光播放器1001、HDR显示器1013的硬件(见图10，除了VDR数据之外或作为VDR数据的补充针对立体数据被修改)的深颜色支持，一些实施例以较高的高动态范围帧速率编码全带宽3D视频，以适合于当前标准HDMI或其它传统接口上可用的空间。

附加地或替代地，实施例可以作用以通过除了棋盘类型外的交织提供通过传统接口的编码3D内容的信号的传递。例如，3D视频内容可在具有或没有同步线的情况下通过并排交织1121被编码，并且映射到传统媒体接口。此外，一些实施例可映射可在图11所示的方法中的两种或更多种方法之间转换的3D视频内容。

在以下未决美国临时专利申请中的一个或多个中描述了本发明实施例可通过其起作用的示例技术，这些未决美国临时专利申请通过引用合并到此，如同在此完全阐述一样：

●Husak、Ruhoff、Tourapis和Leontaris于2008年7月20日提交的题为COMPATIBLE STEREOSCOPIC VIDEO DELIVERY的美国临时专利申请No.61/082271、以及指定美国的国际申请No.PCT/US2009/050809。PCT/US2009/050809的内容通过引用合并到此。

●Tourapis、Husak、Leontaris和Ruhoff于2008年7月20日提交的题为ENCODER OPTIMIZATION OF STEREOSCOPICVIDEO DELIVERY SYSTEMS的美国临时专利申请No.61/082220、以及指定美国的国际申请No.PCT/US2009/050815。PCT/US2009/050815的内容通过引用合并到此。

●Pehalawatta和Tourapis于2008年9月7日提交的题为COLOR CORRECTION OF CHROMA SUBSAMPLEDSTEREOSCOPIC INTERLEAVED IMAGES的美国临时专利申请No.61/191,416、以及指定美国的国际申请No.PCT/US2009/055819。PCT/US2009/055819的内容通过引用合并到此。

●Tourapis、Leontaris和Pehalawatta于2008年9月23日提交的题为ENCODING AND DECODING ARCHITECTURE OFCHECKERBOARD MULTIPLEXED IMAGE DATA的美国临时专利申请No.61/099,542、以及指定美国的国际申请No.PCT/US2009/056940。PCT/US2009/056940的内容通过引用合并到此。

●Pehalawatta、Tourapis和Leontaris于2008年12月25日提交的题为CONTENT-ADAPTIVE SAMPLING RATECONVERSION FOR CHECKERBOARD INTERLEAVING OFSTEREOSCOPIC IMAGES的美国临时专利申请No.61/140,886。美国申请61/140,886的内容通过引用合并到此。美国申请61/140,886附于此作为附录C。

●发明人Tourapis和Pehalawatta于2009年1月7日提交的题为CONVERSION，CORRECTION，AND OTHER OPERATIONSRELATED TO MULTIPLEXED DATA SETS的美国临时专利申请No.61/143,087。美国申请61/143,087的内容通过引用合并到此。美国申请61/143,087附属于此作为附录D。

示例处理

图12A、图12B、图12C和图12D分别描述根据本发明一些实施例的用于示例过程1200、1210、1220和1230的流程图。参照图12A，例如方法1200，在步骤1201中，定义涉及其特征在于扩展的动态范围的视频材料的信号的数据。在步骤1202中，将定义的视频信号数据映射到符合传统视频接口的容器格式。因此，动态范围扩展的视频信号数据可在传统媒体接口上被传送。

参照图12B，例如方法1210，在对数标度上表示视频信号数据的亮度分量，并且在线性标度上分别表示视频信号数据的两个(2)颜色分量。在步骤1211中，从与范围扩展的视频材料关联的物理亮度值计算定点对数亮度值。在步骤1212中，在与范围扩展的视频材料关联的颜色分量值的集合上计算变换。所述变换可以定义在至少两个线性颜色标度上的颜色值。颜色分量值可以与CIE XYZ颜色空间对应。两个线性颜色标度可以均分别与(u’、v’)颜色空间中的坐标对应。

一些实施例因此可以通过与在对数标度上表示的视频信号的亮度分量有关的数据以及与分别在单独的线性标度上表示的至少两个颜色分量有关的数据起作用。应理解，替换的或附加的实施例可以通过与以除了在对数标度上表示之外的方式被表示的编码的亮度分量有关的数据起作用。例如，在一些实施例中可以通过功率相关传递函数(例如Y升到某一分数幂)表示亮度分量。此外，例如，可利用来自被感知建模的亮度值的查找表的值表示亮度分量。可从相对于HVS被试验地推导的数据计算或编译基于感知的查找表。此外，一些实施例可以替代地或附加地通过与以除了在线性标度上表示之外的方式被表示的颜色分量中的一个或多个有关的数据运作。例如，在一些实施例中可以通过功率相关传递函数或颜色值的基于感知的查找表来表示颜色分量中的一个或多个。

参照图12C，在方法1220中，对数亮度值和来自两个颜色标度中的每一个的多个颜色值可被映射到符合与传统视频媒体关联的格式的4:2:2数据容器。在步骤1221中，从在颜色标度上颜色值与其关联的顺序之中选择每隔一个的来自各颜色标度的颜色值对。在步骤1222中，通过选择的多对值执行映射。

参照图12D，在方法1230中，将对数亮度值映射到符合与传统视频媒体关联的格式的4:4:4数据容器的亮度有关通道。在步骤1231中，将来自两个颜色标度中的第一颜色标度的颜色值中的每一个的最高有效位(MSB)映射到4:4:4数据容器的第一颜色通道的偶像素。将来自两个颜色标度中的第二颜色标度的颜色值中的每一个的MSB映射到4:4:4数据容器的第二颜色通道的奇像素。

当经由传统媒体接口在根据在此描述的实施例中的一个实施例具有呈现被编码为VDR和/或3D的材料的能力的显示器处进行接收时，视频信号数据可被解码，以在能够呈现3D或VDR的显示器上有效地呈现VDR和/或3D VDR范围扩展视频材料。此外，在缺少呈现动态范围扩展的材料(例如3D或VDR数据)的能力的显示器处经由传统媒体接口进行接收时，视频信号数据可被解码，以在可在显示器的动态范围中可视地呈现视频内容，该显示器的动态范围比在能够呈现VDR的显示器上可显示的动态范围窄但将仍然可视。扩展的动态范围可以包括VDR数据和/或三维视频内容。其中，传统媒体接口可以包括高清晰度多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)、串行数字接口(SDI)和/或显示端口接口。

本发明实施例涉及用于经由传统视频接口传递扩展的动态范围和有关信号的方法。实施例可以涉及系统、装置(例如编码器、计算机和计算机监视器、电视机接收机、显示器、播放器设备等)、计算机可读存储介质、其上编码的软件、以及集成电路(IC)设备。IC设备可以包括专用IC和可编程逻辑器件(PLD)(例如微控制器和现场可编程门阵列(FPGA))或专用数字信号处理器件(DSP器件)IC。

因此，实施例通过24比特传统接口传送诸如VDR的动态范围扩展的视频和相似数据(例如32至36比特数据)。与HDMI和其它传统接口的操作模式兼容地编码较高比特深度VDR和其它动态范围扩展的信号。实施例独立于任何特定元数据需求实现这种兼容性。实施例编码并且封装视频信号以容忍一些压缩技术，例如可以与通过无线链路的HDMI或相似数据的传输有关。实施例允许通过缺少固有VDR能力的传统设备强健地操作。

根据实施例被重新封装或编码的VDR信号在缺少VDR能力的传统显示设备上可观看。此外，实施例操作以允许可通过传统处理设备创建的标准屏上菜单在VDR显示器上可观看。实施例因此可以促进后向兼容的措施，这可在VDR处理可用性广泛传播之前的过渡期间中是有用的。

实施例还允许在HDMI接口上发送HDR和/或其它动态范围扩展的数据的两个流，这允许未来通过该封装方法进行扩展。在标准HDMI或另外传统接口上，实施例同时覆盖视频信号的可视动态范围(VDR)和3D方面。因此，实施例提供了对于标准视频的主要增强，其可在不替换现有HDMI或其它传统接口架构的情况下被实现。

示例处理系统平台

图13描述通过其可以实现本发明一些实施例的示例处理系统1300。处理系统1300包括在此简单示出的、但是其可以是用于在各个元件之间传递信息的任何通信机构的总线子系统1302、以及耦合到总线子系统1302以用于处理信息的一个或多个处理器1304。处理系统1300还包括耦合到总线子系统1302的主存储器1306(例如随机存取存储器(RAM)或另外的存储子系统)，以用于存储信息并且进一步用于存储要由处理器1304执行的指令。如本领域技术人员熟知的，主存储器1306也可以用于在要由处理器1304执行的指令的执行期间存储临时变量或其它中间信息。处理系统1300还可以包括耦合到总线子系统1302的只读存储器(ROM)1308或另外的存储子系统，以用于存储处理器1304的静态信息和指令。一个或多个其它存储设备1310(例如一个或多个磁盘或光盘)可以被提供并且耦合到总线子系统1302，以用于存储信息和指令。

本发明实施例涉及用于经由传统视频接口传递动态范围扩展的、维数扩展的图像和有关信号的处理系统1300的使用。根据本发明一个实施例，响应于处理器1304执行一个或多个存储元件(例如主存储器1306)中包含的一个或多个指令的一个或多个序列，处理系统1300提供对于远程对象的重写询问。这些指令可以从另一计算机可读介质(例如存储设备1310)读入主存储器1306。主存储器1306中包含的指令的序列的执行使得处理器1304执行在此描述的处理步骤。多处理布置中的一个或多个处理器也可以用于执行主存储器1306中包含的指令的序列。在替换实施例中，硬连线电路可以用于代替软件指令或与之组合以实现本发明。因此，本发明实施例不限于硬件电路和软件的任何特定组合。

处理系统1300可以经由总线子系统1302耦合到用于将信息显示给计算机用户的显示器1312(例如液晶显示器(LCD)、等离子体显示器、阴极射线管(CRT)、有机发光显示器(OLED)等)。在一些实施例中，可以包括字母数字键和其它键的一个或多个输入设备1314耦合到总线子系统1302，以用于将信息和命令选择传送到处理器1304。另一类型的用户输入设备是光标控制器1316(例如鼠标、轨迹球、或光标方向键)，用于将方向信息和命令选择传送到处理器1304并且控制显示器1312上的光标移动。这些输入设备可以在两个或更多个对应轴中(第一轴(例如x)和第二轴(例如y))中具有两个或更多个自由度，这允许设备指定平面中的位置。

在此使用的术语“计算机可读介质”指的是参与存储指令并且提供指令给处理器1304以便执行的任何介质。这种介质可以采用很多形式，包括但不限于任何形式的存储设备，包括非易失性存储介质和易失性存储介质。例如，非易失性介质包括光盘或磁盘，例如存储设备1310。易失性介质包括动态存储器，例如主存储器1306。例如，计算机可读介质的常见形式包括软盘、柔性盘、硬盘、磁带或任何其它磁介质、CD-ROM、任何其它光介质、穿孔卡、纸带、具有孔的图案的任何其它传统或其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储芯片或盒、下文中描述的载波、或计算机可以从其进行读取的任何其它介质。

各种形式的计算机可读介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列运送到处理器1304以用于执行。例如，初始可在远程计算机的磁盘上承载指令。远程计算机可以将指令加载到其动态存储器内，并且使用调制解调器通过电话线发送该指令。处理系统1300本地的调制解调器可以在电话线上接收数据，并且使用红外发射机将数据转换为红外信号。耦合到总线子系统1302的红外检测器可以接收红外信号中承载的数据并且将数据放置在总线子系统1302上。总线子系统1302将数据运送到主存储器1306，处理器1304从其接收并且执行该指令。在由处理器1304执行之前或之后，主存储器1306接收的指令可被可选地存储在存储设备1310上。

处理系统1300也可以包括耦合到总线子系统1302的一个或多个通信接口1318。通信接口1318提供到连接到本地网络1322的网络链路1320的双向数据通信耦合。例如，通信接口1318可以包括综合业务数字网络(ISDN)接口或数字订户线路(DSL)、缆线或其它调制解调器，以提供与对应类型电话线的数据通信连接。作为另一示例，通信接口1318可以包括局域网(LAN)接口，以提供与兼容LAN的数据通信连接。也可以包括一个或多个无线链路。在任何这样实现中，通信接口1318发送并且接收承载表示各种类型信息的数字数据流的电、电磁或光信号。

网络链路1320典型地提供通过一个或多个网络到其它数据设备的数据通信。例如，网络链路1320可以提供通过本地网络1322到主机计算机1324或互联网服务提供商(ISP)1326操作的数据装备的连接。ISP 1326进而通过现在常称为“因特网”1328的全球分组数据通信网络提供数据通信服务。本地网络1322和因特网1328两者都使用承载数字数据流的电、电磁或光信号。承载到和来自处理系统1300的数据的通过各个网络的信号以及在网络链路1320上并且通过通信接口1318的信号是传送信息的载波的示例性形式。

处理系统1300可以通过网络、网络链路1320和通信接口1318发送消息并且接收数据，包括程序指令。例如，通信接口1318可以经由包括传统媒介(例如HDMI、SDI等)的一个或多个接口媒介发送通过处理系统1300被编码的视频信号。在互联网示例中，服务器1330可以通过互联网1328、ISP 1326、本地网络1322和通信接口1318发送用于被请求的应用程序的指令。根据本发明，一个这样下载的应用提供可视动态范围的、维数扩展的图像和有关信号经由传统视频接口的传送，如在此描述的那样。

接收的指令可以随着其被接收而由处理器1304执行，和/或被存储在存储设备1310或其它非易失性存储中，以稍后执行。

示例IC平台实现

图14描述了通过其可以实现本发明的一些实施例的集成电路(IC)设备1400。IC设备1400可以具有输入/输出部件1401。I/O部件1401接收输入信号，并且经由路由构造1410将它们路由到与存储器1403一起起作用的处理单元1402。输入/输出部件1401还从IC设备1400的其它组件接收输出信号，并且可以控制在路由构造1410上信号流的一部分。

数字信号处理设备(DSP设备)部件1404执行与数字信号处理有关的至少一个功能。接口1405存取外部信号，并且将它们路由到输入/输出部件1401，并且允许IC设备1400输出信号。路由构造1410在IC设备1400的各个组件之间路由信号和功率。

可配置和/或可编程处理元件1411(例如逻辑门阵列)可以执行IC设备1400的专用功能，其在一些实施例中可以涉及提取和处理可靠地符合媒体内容的媒体指纹。存储器1412为可配置和/或可编程处理元件1411奉献充足的存储单元以便高效地运作。可配置和/或可编程处理元件可以包括一个或多个专用DSP设备部件1414。

IC 1400可以实现为可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列(FPGA)或微控制器)或另一可配置或可编程设备。IC 1400也可以实现为专用IC(ASIC)或专用DSP设备。用于编码视频和音频信号以允许它们经包括传统媒体(例如HDMI、VDI等)的媒体接口传输的格式可例如通过存储部件1403被存储或编程到IC 1400内。

从以下描述清楚，除非另外具体地声明，否则应理解，贯穿说明书的论述使用的例如“处理”、“计算”、“演算”、“确定”等的术语指的是操控和/或将表示为物理(例如电子)量的数据变换为被相似地表示为物理量的其它数据的计算机或计算机系统或相似电子计算设备的动作和/或过程。

以相似方式，术语“处理器”可以指的是处理例如来自寄存器和/或存储器的电子数据以将该电子数据变换为例如可在寄存器和/或存储器中存储的其它电子数据的任何设备或设备的部分。“计算机”或“计算机器”或“计算平台”可以包括一个或多个处理器。

注意，当方法被描述为包括若干元素(例如若干步骤)时，除非明确声明，否则这并不暗指这些元素(例如步骤)的排序。

在一些实施例中，计算机可读存储介质被配置有例如被编码有指令，该指令在由包括至少一个处理器元件和存储子系统的处理系统(例如数字信号处理设备或子系统)的一个或多个处理器执行时，使得执行在此描述的方法。

虽然计算机可读介质在示例实施例中示出为单个介质，但术语“介质”应包括存储指令的一个或多个集合的单个介质或多个介质，例如若干存储器、集中式或分布式数据库、和/或关联缓存和服务器。

应理解，本发明实施例不限于任何特定实现或编程技术，本发明可以使用用于实现在此描述的功能的任何适当的技术实现。此外，实施例不限于任何特定编程语言或操作系统。

贯穿说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，贯穿该说明书在各个地方出现短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”或“在实施例中”不一定全都指代相同实施例，但可以如此。此外，在一个或多个实施例中，如本领域技术人员从此公开清楚地，以任何合适的方式可以组合特定特征、结构或特性。

相似地，应理解，在本发明示例实施例的以上描述中，本发明各个特征有时在单个实施例、附图或其描述中被分组在一起，目的是使本发明的公开流畅并且有助于理解各个发明方面中的一个或多个。然而，本发明的该方法不应被解释为反映本发明需要比每各权利要求中清楚陈述的特征更多的特征的意图。此外，如以下权利要求反映的那样，本发明的方面在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少。因此具体实施方式之后的权利要求书由此清楚地合并到具体实施方式中，其中，每一权利要求自身作为本发明的单独实施例。

此外，本领域技术人员应理解，虽然在此描述的一些实施例包括其它实施例中包括的一些特征而不是其它特征，但不同实施例的特征的组合意味着被包含在本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附权利要求中，可通过任何组合使用任何要求的实施例。

此外，一些实施例在此描述为可由处理系统的处理器或执行该功能的其它装置实现的方法或方法的元素的组合。因此具有用于执行方法或方法的元素的必要指令的处理器形成用于执行该方法或方法的元素的手段。此外，装置实施例的在此描述的元件是用于出于执行本发明的目的而执行该元件所执行的功能的手段的示例。

在此提供的描述中，阐述大量细节。然而，应理解，可以在没有这些细节的情况下实践本发明。在其它实例中，没有详细示出公知的方法、结构和技术，以免模糊本发明的理解。

如在此使用的那样，除非另外指定，用于描述共同目对象的序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等的使用仅指示相同对象的不同实例被指代，不意图暗指所描述的对象必须处于按时间、按空间、按等级或按任何其它方式的给定序列。

在此引证的所有美国专利、美国专利申请以及指定美国的国际(PCT)专利申请通过引用合并到此。在专利细则或法令不许可通过引用自身合并信息的材料的通过引用的合并的情况下，文中材料通过引用的合并排除了通过引用材料如此合并的通过引用合并的任何信息，除非该信息明显通过引用合并到此。

该说明书中现有技术的任何讨论绝不应被认为是承认该现有技术是广泛公知的、公开地公知的、或形成本领域的常识的部分。

在以下权利要求和在此的描述中，术语“包括”、“包含”或“其包括”中的任何一个是开放性术语，表示至少包括随后的元素/特征但不排除其它。因此，当在权利要求中使用时，术语“包括”不应理解为局限于其后列出的装置或元素或步骤。例如，表述“设备包括A和B”的范围不应受限于仅由元件A和B组成的设备。在此使用的术语“包含”或“其包含”中的任何一个也是也表示至少包含术语之后的元素/特征但不同排除其它的开放性术语。因此，“包括”与“包含”同义并且表示“包含”。

相似地，注意，当在权利要求中使用时，术语“耦合”不应理解为受限于仅直接连接。可以使用术语“耦合”和“连接”以及其衍生词。应理解，这些术语不意图彼此同义。因此，表述“设备A耦合到设备B”的范围不应受限于其中设备A的输出直接连接到设备B的输入的设备或系统。其表示在A的输出与B的输入之间存在路径，其可以是包括其它设备或装置的路径。“耦合”可以表示两个或更多个元件直接物理或电接触，或两个或更多个元件不直接彼此接触但是仍彼此协作或交互。

因此，虽然已经描述了被认为是本发明优选实施例的东西，但本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的精神的情况下，对其可以进行其它和进一步的修改，并且意图声明这些改变和修改落入本发明的范围内。例如，以上给出的公式仅表示可以使用的过程。可以从框图添加或删除功能，操作可以在功能块之间互换。可以对于本发明的范围内描述的方法添加或删除步骤。

Claims

1.一种方法，包括：

接受表示图片元素的颜色分量的数据；

在颜色分量不在设备无关颜色空间中的情况下，将所述颜色分量转换为设备无关颜色空间中的值；

将所述设备无关颜色空间中的值转换为由L_D、u’和v’代表的三个变量表示的可视动态范围(VDR)数据，其中，对于范围[0，1]中的L_D：

L_D＝α(log₂Y)+β，

其中，Y代表与所述设备无关颜色空间中的值对应的CIE-1931XYZ颜色空间中的以cd/m²为单位的亮度值的值，α代表缩放参数，β代表偏置参数，并且其中，

u’和v’是与所述设备无关颜色空间中的值对应的CIE-1976亮度-色度颜色空间中的色度值；以及

将L_D、u’和v’值量化为由n代表的第一数量的比特的数字L_D值以及均为由m代表的第二数量的比特的数字u’和v’值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，α＝77/2048，β＝1/2，从而

L_{D} = (\frac{77}{2048} \log_{2} Y) + \frac{1}{2},

以及

其中，由D_L’代表的n比特数字L_D值以及由D_u’和D_v’分别代表的表达为整数的m比特数字u’和v’值为：

D′_L＝INT[(253L_D+1)·2^n-8]

D′_u＝INT[(Su′+B)·2^m-8]，以及

D′_v＝INT[(Sv′+B)·2^m-8]，

3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述接受的数据包括接受的视频信号数据，所述方法还包括：

将接受的视频信号数据映射到符合传统视频接口的容器格式；

其中，所述可视动态范围数据能够在所述传统媒体接口上传送。

4.一种方法，包括：

接受由三个整数值表示的可视动态范围(VDR)视频信号数据，所述三个整数值包括：

作为由L_D代表的亮度相关值的n比特量化值的第一值，其中，对于在CIE-1931 XYZ颜色空间中由值X、Y和Z表示的数据，Y代表以cd/m²为单位的亮度值的值，

L_D＝α(log₂Y)+β，

α代表缩放参数，β代表偏置参数，以及作为与X、Y和Z值对应的在CIE-1976亮度-色度颜色空间中由u’和v’代表的m比特量化色度值的第二值和第三值；以及

5.如权利要求4所述的方法，其中，α＝77/2048，β＝1/2，从而

L_{D} = (\frac{77}{2048} \log_{2} Y) + \frac{1}{2},

以及

其中，由D_L’代表的n比特数字L_D值和由D_u’和D_v’代表的分别表达为整数的m比特数字u’以及v’值为：

D′_L＝INT[(253L_D+1)·2^n-8]

D′_u＝INT[(Su′+B)·2^m-8]，以及

D′_v＝INT[(Sv′+B)·2^m-8]，

其中，参数S＝406+43/64，参数B＝35/64，INT[·]是对任何数取整的整数函数，包括对具有大于或等于0.5的小数部分的任何数向上取整为下一最高整数值，以及对具有小于0.5的小数部分的任何数向下取整。

6.如权利要求4至5中的任一项所述的方法，还包括：从除了VDR之外的形式的视频信号数据生成VDR视频信号数据。

7.如权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，所述接受的数据是视频数据的部分，并且其中，经量化的亮度相关值和经量化的色度相关值处于相同的空间分辨率，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+2m比特。

8.如权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中，所述接受的数据是视频数据的部分，并且其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特。

9.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，所述传统视频接口是高清晰度多媒体接口(HDMI)接口。

10.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，所述传统视频接口是串行数字接口(SDI)接口。

11.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特，其中，所述传统视频接口为24比特HDMI YC_bC_r4:2:2接口，并且其中，对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的12个最高有效位被映射到容器中分配给Y值的比特位置，所述一对像素的色度相关数据的比特被映射到所述容器中分配给C_b和C_r值的最高有效位位置，并且不映射到专用于Y值的一个或多个位置的亮度相关数据的任何一个或多个比特被映射到所述容器中分配给C_r和C_b值的一个或多个剩余比特位置。

12.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特，其中，所述传统视频接口是24比特HDMI YC_bC_r4:2:2接口，并且其中，对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的12个最高有效位被映射到容器中分配给的Y值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据的比特被映射到所述容器中分配给C_b值的最高有效位位置，所述一对像素的u’相关数据的比特被映射到所述容器中分配给C_r值的最高有效位位置，未映射到专用于Y值的一个或多个位置的所述一对像素的第一像素的亮度相关数据的任何一个或多个比特被映射到所述容器中被分配给C_b值的剩余比特位置，并且未映射到专用于Y值的一个或多个位置的所述一对像素的第二像素的亮度相关数据的任何一个或多个比特被映射到所述容器中分配给C_r值的一个或多个剩余比特位置。

13.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特，其中，所述传统视频接口是24比特HDMI RGB 4:4:4接口，并且其中，对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到所述容器中分配给特定一个RGB分量的比特位置，所述一对像素的色度相关数据的比特被映射到所述容器中分配给其它两个RGB分量的最高有效位位置，并且未映射到专用于Y值的一个或多个位置的亮度相关数据的任何一个或多个比特被映射到所述容器中分配给所述其它两个RGB分量的一个或多个剩余比特位置。

14.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特，其中，所述传统视频接口是24比特HDMI RGB 4:4:4接口，并且其中，对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到容器中分配给G值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第一像素的容器中分配给B值的比特位置，所述一对像素的u’相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第二像素的容器中分配给R值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素的容器中分配给R值的比特位置中的一些，所述第一像素的L_D相关数据的最低有效位被映射到用于第一像素的所述容器中分配给R值的比特位置中的一些，所述一对像素的u’相关数据的最低有效位被映射到用于所述第二像素的所述容器中分配给B值的比特位置中的一些，以及所述第二像素的L_D相关数据的最低有效位被映射到用于所述第二像素的容器中分配给B值的比特位置中的一些。

15.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特，其中，所述传统视频接口是24比特HDMI YC_bC_r4:4:4接口，并且其中，对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到容器中分配给Y值的比特位置，所述一对像素的色度相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第一像素的容器中分配给C_r和C_b值的比特位置，所述第一像素和第二像素的L_D相关数据的最低有效位以及所述一对像素的色度相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素和第二像素的容器中分配给C_r和C_b值的比特位置中的一些。

16.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特，其中，所述传统视频接口是24比特HDMI YC_bC_r4:4:4接口，并且其中，对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的八个最高有效位被映射到容器中分配给Y值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第一像素的容器中分配给C_b值的比特位置，所述一对像素的u’相关数据的八个最高有效位被映射到用于所述一对像素的第二像素的容器中分配给C_r值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素的容器中分配给的C_r值的比特位置中的一些，所述第一像素的L_D相关数据的最低有效位被映射到用于所述第一像素的容器中分配给C_r值的比特位置中的一些，所述一对像素的u’相关数据的最低有效位被映射到用于所述第二像素的容器中分配给C_b值的比特位置中的一些，所述第二像素的L_D相关数据的最低有效位被映射到用于第二像素的容器中分配给C_b值的比特位置中的一些。

17.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特，其中，所述传统视频接口是20比特SDI YC_bC_r4:2:2接口，并且其中，对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据被映射到所述容器中分配给Y值的比特位置，并且所述一对像素的色度相关数据被映射到用于所述一对像素的容器中分配给C_r和C_b值的比特位置。

18.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+m比特，其中，所述传统视频接口是20比特SDI YC_bC_r4:2:2接口，并且其中，对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据被映射到所述容器中分配给Y值的比特位置，所述一对像素的v’相关数据被映射到用于所述一对像素的容器中分配给C_b值的比特位置，并且所述一对像素的u’相关数据被映射到用于所述一对像素的容器中分配给C_r值的比特位置。

19.如权利要求3至6中的任一项所述的方法，其中，所述接受的数据是视频数据的部分，并且其中，经量化的亮度相关值和经量化的色度相关值处于相同的空间分辨率，从而平均起来，VDR数据的每个像素n+2m比特，其中，所述传统视频接口包括均为20比特SDI YC_bC_r4:2:2接口的双通道，包含第一通道和第二通道，并且其中，对于由第一像素和邻近第二像素构成的一对水平邻近像素的颜色值，所述映射是这样的：每一像素的亮度相关数据的10个最高有效位被映射到用于所述通道中的一个的容器中分配给Y值的比特位置，所述第一像素和第二像素的u’和v’相关数据的10个最高有效位被映射到用于第一和第二通道的各容器中分配给C_b和C_r的比特位置，并且在对于亮度值或色度值中的任一个使用多于10比特的情况下，使用多于10比特的亮度值或色度值的任何一个或多个最低有效位被映射到除了亮度值的最高有效位被映射到的通道之外的通道的容器中分配给Y值的位置。

20.如权利要求3至16中的任一项所述的方法，

其中，α＝77/2048，β＝1/2，从而

L_{D} = \frac{77}{2048} (\log_{2} Y) + \frac{1}{2},

其中，由D_L’代表的n比特数字L_D值以及由D_u’和D_v’代表的分别表达为整数的m比特数字u’和v’值为：

D′_L＝INT[(253L_D+1)·2^n-8]

D′_u＝INT[(Su′+B)·2^m-8]，以及

D′_v＝INT[(Sv′+B)·2^m-8]，

其中，经量化的色度相关值的水平空间分辨率是经量化的亮度相关值的水平空间分辨率的一半，

其中，所述传统接口是HDMI接口，以及

其中，比特的所述第一数量n是至少10，比特的所述第二数量m是至少10。

21.如权利要求20所述的方法，其中，比特的所述第二数量m是至少11。

22.如权利要求20所述的方法，其中，比特的所述第一数量n和比特的所述第二数量m中的每一个是至少11。

23.如权利要求20所述的方法，还包括：

经由HDMI接口输出VDR数据。

24.如权利要求1至19中的任一项所述的方法，其中，比特的所述第一数量n是至少10，比特的所述第二数量m是至少10。

25.如权利要求24所述的方法，其中，比特的所述第二数量m是至少11。

26.如权利要求24所述的方法，其中，比特的所述第一数量n和比特的所述第二数量m中的每一个是至少11。

27.一种方法，包括：

定义用于其特征在于可视动态范围(VDR)或扩展维数中的至少一个的视频材料的信号；以及

将定义的视频信号数据映射到符合传统视频接口的容器格式；

其中，所述可视动态范围或扩展维数视频信号数据能够在传统媒体接口上传送。

28.如权利要求27所述的方法，其中，所述视频信号数据的亮度分量由对数标度、亮度分量的幂函数或从感知模型推导的值的查找表中的至少一个表示。

29.如权利要求28所述的方法，其中，所述定义步骤包括以下步骤：

从与范围扩展的视频材料关联的物理亮度值计算定点对数亮度值。

30.如权利要求27所述的方法，其中，所述视频信号数据的至少两个颜色分量均在对数标度、所述颜色分量中的每一个的幂函数或从感知模型推导的值的查找表中的至少一个上被表示。

31.如权利要求30所述的方法，其中，所述定义步骤包括以下步骤：

计算对于与范围扩展的视频材料关联的颜色分量的集合的变换，其中，所述变换定义了至少两个线性颜色标度上的颜色值。

32.如权利要求31所述的方法，其中，所述颜色分量与XYZ颜色空间对应。

33.如权利要求31所述的方法，其中，所述至少两个线性颜色标度中的每一个分别与(u’，v’)颜色空间中的坐标对应。

34.如权利要求31所述的方法，其中，所述映射步骤包括：将对数亮度值和来自所述两个颜色标度中的每一个的多个颜色值映射到符合与传统视频媒体关联的格式的4:2:2数据容器。

35.如权利要求34所述的方法，其中，所述映射步骤包括以下步骤：

从所述颜色标度上颜色值相关的顺序当中，从颜色标度中的每一个选择颜色值的每隔一个的对；以及

利用所选择的多对值执行所述映射步骤。

36.如权利要求31所述的方法，其中，所述映射步骤包括：

将对数亮度值映射到符合与传统视频媒体关联的格式的4:4:4数据容器的亮度相关通道；

将来自所述两个颜色标度中的第一个的颜色值中的每一个的最高有效位映射到所述4:4:4数据容器的第一颜色通道的偶像素；以及

将来自所述两个颜色标度中的第二个的颜色值中的每一个的最高有效位映射到所述4:4:4数据容器的第一颜色通道的奇像素。

37.如权利要求27所述的方法，其中，在经由传统媒体接口在能够呈现动态范围扩展的材料的显示器处接收到时，视频信号数据能够解码以通过所述显示器有效地呈现范围扩展的视频材料。

38.如权利要求27所述的方法，其中，在经由传统媒体接口在缺少呈现动态范围扩展的材料的能力的显示器处接收到时，视频信号数据能够解码以利用显示器参照动态范围可视化地呈现视频内容。

39.如权利要求38所述的方法，其中，所述显示器参照动态范围比扩展的动态范围更窄。

40.如权利要求27所述的方法，其中，扩展的动态范围包括高动态范围、可视动态范围、宽色域、视觉色域、或三维视频内容中的一个或多个。

41.如权利要求27所述的方法，其中，所述传统媒体接口包括高清晰度多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)、串行数字接口(SDI)或显示端口接口中的一个或多个。

42.如权利要求27所述的方法，其中，对于维数扩展的视频材料，所述定义步骤包括：

同时编码分别符合视频材料的左眼视图和右眼视图的一对图像分量；以及

将所述一对图像分量交织为立体合并的图像帧。

43.如权利要求42所述的方法，其中，所述交织步骤有效地保持与所述视频信号关联的原始帧速率。

44.如权利要求43所述的方法，其中，与所述原始视频信号关联的空间细节的程度超过与所述立体合并的图像帧关联的空间细节的程度。

45.如权利要求42所述的方法，其中，所述定义步骤还包括增加所述原始视频信号的帧速率的步骤，并且其中，所述交织步骤在所述立体合并的图像帧内保留与原始视频信号关联的空间细节的程度。

46.如权利要求45所述的方法，其中，增加步骤包括使原始帧速率的帧速率加倍。

47.如权利要求42所述的方法，其中，所述定义步骤包括激活深颜色模式的步骤。

48.如权利要求47所述的方法，其中，所述深颜色模式包括48比特的深度，并且其中，所述交织步骤还包括将帧的每一像素分离为两个互补的24比特分量；

其中，所述映射步骤包括分别将所述一对图像分量中的每一个与所述互补像素分量中的一个且仅一个相关联；以及

其中，所述交织步骤和映射步骤在立体合并的图像帧内保留与所述原始视频信号关联的空间细节的程度。

49.如权利要求48所述的方法，其中，所述48比特深颜色模式基本上符合版本至少为HDMI 1.3a的HDMI标准。

50.如权利要求42所述的方法，其中，所述交织步骤包括以下中的一个或多个：

行交织；

列交织；

棋盘交织；或

并排交织。

51.一种计算机可读存储介质，其包括当在处理系统的一个或多个处理器上执行时使得实施如任一先前方法权利要求所述的方法的指令。

52.一种系统，包括：

用于定义表示其特征在于扩展的动态范围或扩展的维数中的至少一个的视频材料的信号的亮度分量或颜色分量中的一个或多个的数据的装置；以及

用于将定义的视频信号数据映射到符合传统视频接口的容器格式的装置；

其中，所述视频信号数据能够在所述传统媒体接口上传送。

53.一种系统，包括：

一个或多个处理器；以及

介质，所述介质能够由所述一个或多个处理器中的至少一个读取，并且包括当由所述一个或多个处理器中的至少一个执行时使得实施如先前任一方法权利要求所述的方法的指令。

54.一种计算机可读存储介质，包括当由一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器实施如先前任一方法权利要求所述的方法的指令。

55.一种装置，包括：

第一组件，用于定义表示其特征在于扩展的动态范围或扩展的维数中的至少一个的视频材料的信号的亮度分量或颜色分量中的一个或多个的数据；以及

第二组件，与第一组件协作以用于将所述定义的视频信号数据映射到符合传统视频接口的容器格式；

其中，所述视频信号数据能够在所述传统媒体接口上传送。

56.如权利要求55所述的装置，包括以下中的一个或多个：

计算机或计算机监视器；

电视机或电视接收机；

视频编码器；

视频解码器，其根据权利要求27至50中的任一项对被编码的视频信号数据进行解码；或

便携式电子设备。

57.一种集成电路(IC)设备，被配置或编程为执行如先前任一方法权利要求所述的方法。

58.如权利要求57所述的IC设备，包括以下中的至少一个：

数字信号处理器设备(DSP设备)；

专用IC(ASIC)；或

可编程逻辑设备。

59.如权利要求58所述的IC设备，其中，所述可编程逻辑设备包括以下中的至少一个：

现场可编程门阵列；

微控制器；或

DSP设备。

60.一种计算机可读存储介质，包括当由一个或多个处理器执行时配置、控制或编程以下中的一个或多个的指令：

如权利要求57至59中的任一项所述的IC设备；

如权利要求55至56中的任一项所述的装置；或

如权利要求52至53中的任一项所述的系统。