顏色空間和用于視頻的解碼器的制造方法
【專利摘要】因為我們所需要的是新的改進的且非常不同的顏色編碼空間以用于能夠可靠地編碼目前浮現(xiàn)的高動態(tài)范圍視頻以用于諸如SIM2新時期之類的浮現(xiàn)的HDR顯示器上的良好質(zhì)量渲染，因此具有輸入（308）的視頻編碼器（300）以從視頻源（301）獲取視頻，其中像素顏色被編碼在（XYZ）顏色編碼中，視頻編碼器包括光電子轉(zhuǎn)換單元（304），其布置成將像素顏色的亮度（Y）轉(zhuǎn)換成具有預(yù)確定的代碼分配函數(shù)（F）的明度（Y’），其特征在于視頻編碼器包括色品確定單元（310），其布置成利用數(shù)學(xué)色品定義編碼具有預(yù)確定的閾值明度（E’）以下的明度的像素顏色的色品(u’’,v’’)，其產(chǎn)出針對用于具有低于針對用于具有預(yù)確定的閾值明度（E’）以上的明度的像素顏色的特定色調(diào)的最大可編碼飽和度(S_bH)的預(yù)確定的閾值明度（E’）以下的明度的像素顏色的特定色調(diào)的最大可編碼飽和度(S_bL)，以及針對具有特定色調(diào)和等于或大于預(yù)確定的閾值明度(E’)的明度的顏色的像素的恒定最大可編碼飽和度(S_bH)。
【專利說明】
顏色空間和用于視頻的解碼器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用于在新的顏色空間定義中編碼視頻(靜止圖像的集合）的方法和裝 置，以及具有更容易的解碼的使用這樣的顏色空間的解碼器和解碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自19世紀(jì)以來，已經(jīng)在驅(qū)動坐標(biāo)的RGB空間中表示了添加顏色重現(xiàn)以用于生成紅 色、綠色和藍(lán)色原色光輸出。因為為這些不同原色給出不同強度(亮度)是使所謂的色域(通 過由可能的最大驅(qū)動(例如Rmax)定義的三個矢量獲取的菱形形狀）內(nèi)的所有顏色對應(yīng)于比 如XYZ那樣的某種通用顏色空間中的原色的方式。或者類似的，人們可以在從原色導(dǎo)出的另 一線性空間（例如XYZ或UVW)中定義這樣的顏色。這通過矢量的線性組合來完成，即人們可 以通過用另一顏色空間定義中的舊的那些與轉(zhuǎn)換矩陣相乘來計算新的顏色坐標(biāo)。
[0003] 現(xiàn)在非常有用并且在歷史上對于黑白電視而言必要的是具有消色差方向，其僅編 碼亮度Y，因為視覺系統(tǒng)也具有針對它的分離處理通道。這通過將色域放置在其尖端來獲 得，尖端是黑色的，其在圖la中通過黑色點來表示。顏色表示空間的色域當(dāng)關(guān)聯(lián)到參考監(jiān)視 器(或如果參考未經(jīng)定義則信號被發(fā)送到的任何監(jiān)視器)時是色域101。在該相同哲理中，人 們還可以想象理論原色，其可以變成無限明亮的，從而導(dǎo)致圓錐體形狀102。根據(jù)該原理定 義若干顏色空間，特別地封閉的那些，因為它們對繪畫也是有用的，其中人們必須混合純色 與白色和黑色，并且不能夠高于紙面白色（例如Munsell顏色樹、NCS和Coloroid是這樣的 (雙）圓錐體顏色空間的示例，并且CIELUV和CIELAB是開放圓錐體）。
[0004] 在電視世界及其視頻編碼中，圍繞該哲理的顏色空間的特定集合已經(jīng)浮現(xiàn)。由于 CRT具有總計達(dá)近似輸入驅(qū)動電壓的平方的輸出亮度的gamma(并且這同樣適用于分離的顏 色通道），因此決定預(yù)補償它并且向電視接收器發(fā)送信號，其被定義為線性相機信號的近似 平方根（即例如R'為R的平方根，如由相機捕獲的場景中的紅色的量，并且在例如[0,0.7伏] 的范圍內(nèi)）?，F(xiàn)在由于人們需要在現(xiàn)有黑色和白色傳輸系統(tǒng)(NTSC或PAL)的頂部上構(gòu)建，因 此人們還利用使用消色差（"黑和白"）坐標(biāo)的該哲理，以及承載信號的兩個顏色信息R-Y、B-Y(然后可以從其導(dǎo)出G-Y)。線性系統(tǒng)中的Y將被計算為a*R+b*G+c*B，其中a，b和c是取決于 原色的常量。
[0005] 然而，人們在所導(dǎo)出的坐標(biāo)R'、G'、B'（即平方根信號）的非線性空間中進行這些簡 單的矩陣化計算。盡管最大可能色域的菱形形狀不被這樣的數(shù)學(xué)運算改變，但是其內(nèi)的所 有顏色的定位/定義改變。這意味著除其它之外Y' = &*1?'+13*6'+(3*8'不再是傳達(dá)所有顏色 的精確亮度的實數(shù)亮度信號，這就是為何其被稱為明度(在本文本中我們使用詞語明度以 用于沿消色差軸的所有所導(dǎo)出的/重定義的信號，其不是線性亮度，即與所使用的映射函數(shù) 無關(guān)，即不一定是平方根，而是人們喜歡的Y到Y(jié)'的任何函數(shù);并且我們?nèi)缓髮 '視為表示 顏色的亮度Y的技術(shù)編碼）。這是所謂的恒定亮度問題，因為某種亮度信息不在Y'中而是在 色度坐標(biāo)Cr，Cb中。這些被定義為Cr= m*(R'-Y'）和Cb= n*(B'-Y'），并且在本文本中我們將 它們稱為色度，因為它們隨顏色亮度增加而增長得更大(還使用術(shù)語彩度）。因此這些坐標(biāo) 具有關(guān)于它們的某種彩色方面，而且這與明亮度方面混合(在心理視覺上這本身不壞，因為 顏色性也是隨明亮度增長的外觀因素）。如果人們精確地進行相同逆解碼，問題將不會如此 糟糕，但是編碼在這樣的系統(tǒng)中的顏色上的任何變換(其還形成當(dāng)前MPEG標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ))創(chuàng)建 問題，比如例如亮度和顏色誤差。這發(fā)生在例如人們對色度子采樣到較低分辨率時，并且人 們必然應(yīng)當(dāng)避免在這樣的空間中做出顏色分級，因為結(jié)果可以到處都是(盡管一些圖像處 理軟件在這樣的空間中工作）。因此這不是表示顏色的最方便的顏色空間，因為其具有人們 必須迀就的問題。另一問題在于坐標(biāo)可以增長得相當(dāng)大，從而要求許多比特來用于編碼，如 果Rmax等非常大的話(或者換言之，色度空間需要許多比特以能夠仍舊具有足夠的精度以 用于非常小的色度值），如關(guān)于HDR信號那樣，盡管這可以通過定義從R等定義R'的強非線性 明度曲線來部分地緩解。呈現(xiàn)給SMPTE的這樣的編碼空間的最新示例是YDzDx顏色空間，其 可能需要至少10比特或優(yōu)選地更多（12比特）以用于良好的（寬色域但精確的)顏色編碼，并 且這樣大的字被硬件制造商視為不太方便的。
[0006] 第二種類型的顏色空間拓?fù)洌▓Dlb)浮現(xiàn)，盡管其中存在較少變型。如果我們將線 性顏色投影到單位平面105,我們得到類型x=X/(X+Y+Z)和y=Y/(X+Y+Z)的透視變換(并且這 同樣適用于例如CIELUV)。此后z=l-x-y，我們僅需要兩個這樣的色品坐標(biāo)。這樣的空間的優(yōu) 點在于其將圓錐體變換成有限寬度柱體。即人們可以將單個色品(x，y)或(u，v)與一些光所 光照的特定頻譜反射曲線的對象相關(guān)聯(lián)，并且該值然后獨立于亮度Y，即其定義對象的顏色 而與多少光落在其上無關(guān)。這樣的顏色然后通常利用主波長和純度來描述，或者更多人類 量色調(diào)和飽和度。針對任何可能色調(diào)的最大飽和度是形成馬蹄鐵形邊界103的單色顏色，并 且針對特定添加顯示(或顏色空間）的每一個色調(diào)的最大飽和度由RGB三角形確定。事實上， 需要3D視圖，因為添加重現(xiàn)或顏色空間的色域104是帳篷形狀的，其中峰值白色W是其中所 有顏色通道(即RGB局部顯示子像素三元組中的局部像素)被最大地驅(qū)動的條件。
[0007] 基于色度的顏色空間，作為NTSC，BT.601和BT. 709的后代用于電視/視頻，例如 各種MPEG和其它數(shù)字壓縮標(biāo)準(zhǔn)的Y'CrCb，已經(jīng)在實踐中足夠好，盡管存在若干已知問題，特 別地由于不當(dāng)?shù)姆蔷€性所致的各種顏色通道的混合(例如如果在顏色分量上做出某種操作 則亮度改變，或者當(dāng)人們僅想要改變飽和度(或更好彩度)時色調(diào)改變等）?；谏返念伾?空間，比如Yxy或Lu'v'，從未用于圖像傳輸，僅用于科學(xué)圖像分析。
[0008] 特另丨拋，1?· Mantiuk等人："Lossy compression of high dynamic range images and video"Proc. SPIE-IS&T Electronic imaging Vol. 6057， 2006年1月16日，第1-10 頁，應(yīng)對發(fā)現(xiàn)用于HDR圖像或視頻的有損編碼的顏色空間。特別地他們設(shè)計了場景參照編 碼，其可以處置沒有月亮的天空l〇exp(-5) nit和太陽表面100億nit之間的所有亮度。這顯 然不能利用經(jīng)典CIE 1976 Luv空間來處置，其被設(shè)計成處置比方說作為幾百nit的100%反 射白色與某個0.5%黑色（即LDR圖像內(nèi)容)之間的典型反射顏色。它們定義新的對數(shù)類型明 度軸以用于顏色空間，其中明度嘗試緊密地跟隨人類視覺的特點并且因而具有第一閾值以 下的第一線性部分，然后功率低行為，以及第二閾值以上的對數(shù)行為?；诖说膌ogL-uv顏 色模型是拓?fù)渲w形狀色品表示的示例。
[0009] W0 2010/104624也定義了類似對數(shù)類型明度，但是現(xiàn)在具有純對數(shù)字符，其可以 編碼高達(dá)10000nit的實際亮度。它們通過在段落[0087]中的等式3A和3B中定義uv色品來從 此做出顏色空間，即這使顏色空間也是柱狀的。
[0010] Larson G. W:"LogLuv encoding for full-gamut, high-dynamic range images"，Journal of graphics tools ^association for computing machinery，vol· 3， no. 1，1999年1月22日，第15-31頁也描述了用于HDR靜止圖像的編碼。其再次使用明度的對 數(shù)定義，使得可以利用16比特像素顏色字來編碼高動態(tài)范圍的亮度，并且利用每一個8比特 編碼顏色色品（等式3a和3b)。因此該顏色空間的形狀再次僅僅是柱狀的，具有對數(shù)明度軸。 所得編碼圖像然后以TIFF格式輸出。
[0011] Masahiro Okuda和Nicola Adami:"Effective color space representation for wavelet based compression of HDR images"，第14屆圖像分析和處理國際會議 (ICIAP)，2007年9月13-17日，再次提出使用Greg Ward的該LogLuv編碼，但是現(xiàn)在是使用在 JPEG200中的小波框架中。
[0012]最近，浮現(xiàn)開始編碼高動態(tài)范圍（HDR)視頻材料的期望。這些是編碼成優(yōu)選地在具 有至少1000nit的峰值白色的顯示器上渲染的視頻圖像，并且典型地有意思的圖像是還包 含明亮度的大跨度之上的對象的那些。例如，包含室內(nèi)和有陽光的室外對象二者的場景可 以具有1 000:1以上的圖像內(nèi)亮度對比度，并且高達(dá)10,000,因為黑色典型地可以反射完全 反射性白色的5%和甚至0.5%，并且取決于室內(nèi)幾何結(jié)構(gòu)(例如大部分從室外光照屏蔽并且 因而僅被間接光照的長走廊)室內(nèi)照度典型地為室外照度的k*l/100。同樣在夜晚場景中， 被例如201ux街道照明光照的對象可以編碼遠(yuǎn)至比例如燈更低的相機像素中的亮度。存在 以高質(zhì)量渲染這樣的場景的期望，使得事實上視頻圖像的室外有陽光的部分看起來示出看 起來相對現(xiàn)實的日光，并且燈應(yīng)當(dāng)在HDR顯示器上發(fā)光，因而還存在可信地編碼所有這些像 素亮度的期望（以及優(yōu)選地關(guān)于場景的甚至更有用的元數(shù)據(jù)，或者其藝術(shù)分級）。對于靜止 圖片，開發(fā)了編解碼器，其編碼線性顏色坐標(biāo)，但是其中這可以針對單個靜止物而進行，對 于視頻，速度和硬件考慮(是否例如處理1C的成本或BD盤上的空間）不允許或至少不推薦使 用這樣的編碼，即我們需要不同的個體，其關(guān)于技術(shù)限制更加實用。
[0013] 在給定我們在HDR編碼中所具有的更復(fù)雜的約束的情況下，現(xiàn)有技術(shù)顏色空間不 再最優(yōu)，特別是對于圖像的較暗部分的行為（在HDR中流行場景是具有明亮光的昏暗地下 室，但是在任何情況中在亮度范圍的較低部分中將存在比針對LDR經(jīng)典低動態(tài)范圍圖像在 統(tǒng)計學(xué)上更大量的明顯像素）不是最優(yōu)的。而且，由于對于HDR我們想要具有對明度代碼分 配函數(shù)（其定義經(jīng)捕獲或分級的亮度Y到表示它們的代碼Y'的映射，參見例如W02012/ 147022)的豐富控制，因此相比于Y'CrCb的平方根的更嚴(yán)重非線性的性質(zhì)將使比如圖la的 示例性一個那樣的編碼典型使用的色度空間的電視中的錯誤行為表現(xiàn)得更加不當(dāng)。例如， 這將發(fā)生在空間子采樣從4:4:4到4:2:0的顏色信號時，而且出于許多其它原因，這必須利 用改變顏色坐標(biāo)來完成。
[0014] 因而本發(fā)明以下呈現(xiàn)的教導(dǎo)的目標(biāo)是提供一種改進的顏色編碼空間、改進的編碼 器實現(xiàn)，以及改進的解碼器實現(xiàn)，其處置這樣的問題方面并且導(dǎo)致更加合適的視頻編碼系 統(tǒng)，其能夠處置HDR內(nèi)容（借此我們不意圖也說那些實施例并不非常適合用于編碼LDR內(nèi) 容)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 我們以下描述的實施例解決尤其是針對HDR圖像的電視編碼(或處理)的大多數(shù)問 題，特別地借助于具有輸入(308)的視頻編碼器(300)以從視頻源(301)獲取視頻，其中像素 顏色被編碼在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備獨立線性顏色編碼(XYZ)中，視頻編碼器包括光電子轉(zhuǎn)換單元 (304)，其布置成將像素顏色的亮度(Y)轉(zhuǎn)換成具有預(yù)確定的代碼分配函數(shù)(F)的明度(Y'）， 其特征在于視頻編碼器包括色品確定單元(310)，其布置成利用數(shù)學(xué)色品定義編碼像素顏 色的色品(u''，v''），其對于具有特定色調(diào)和預(yù)確定的閾值明度(E'）以下的明度的像素顏 色產(chǎn)出最大可編碼飽和度(S_bL)，最大可編碼飽和度是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于 明度的色品(11''，，'）平面中的顏色距利用等式3 = 8収以（1!〃-11、)2+(，-，〇2)計 算的預(yù)指定的白色點(u'' w，v''w)的距離計算的預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素 顏色的最高可能飽和度，其低于針對預(yù)確定的閾值明度(E'）以上的像素顏色明度的該特定 色調(diào)的最大可編碼飽和度(S_bH)，并且其針對具有特定色調(diào)和等于或高于預(yù)確定的閾值明 度(E'）的像素顏色產(chǎn)出恒定的最大可編碼飽和度(S_bH)。
[0016] 這種編碼方式具有許多優(yōu)點，諸如例如色品和消色差方向的去耦合，以及不使用 過高的比特率以用于編碼較暗的圖像或圖像的較暗部分，其通常發(fā)生在HDR中，例如當(dāng)人們 編碼非常暗的夜晚場景時（要指出的是，即使顏色誤差可以在一個渲染中由于那些像素顏 色的昏暗而可以不被感知到，在一些系統(tǒng)中那些經(jīng)編碼的像素顏色也可能被處理，例如通 過用戶激活tv上的明亮化功能，或使用該分級以顏色變換到要在其它渲染參數(shù)之下渲染的 另一經(jīng)導(dǎo)出的分級，諸如顯示峰值白色和平均周圍亮度，并且為此該顏色可能需要以高精 度編碼，因為顏色誤差然后可能變得更加可見）。
[0017] 這僅僅是說編碼器以這樣的方式定義新的（u''，v''）色品平面，即對于較暗顏色 (E'以下明度），針對任何色調(diào)的最飽和的可能顏色的飽和度不能夠變得過高，事實上，其甚 至不能變得如可以針對明度Y'= E'的顏色實現(xiàn)的5(1!''，，'）的值那樣高(其上典型地最大 飽和度將恒定，從而導(dǎo)致正常顏色表示的柱體行為）。即，根據(jù)適合用于編碼的這樣的技術(shù) 行為，編碼器實現(xiàn)與正常色品定義相反的某種色品平面區(qū)段降低方案，以使最暗顏色的色 品更低。例如那些色品可以減半。我們縮放色品的可能值的事實意味著我們可以使用與正 常uv編碼相同的策略進行編碼，但是現(xiàn)在分配更少的比特，例如由于以下事實:如果顏色值 通過縮小而變得更接近單個值，則需要較少的DCT值來接近原始值，因此這將典型地發(fā)生在 DCT和視頻編碼器的運行長度編碼中（并且如果該色品數(shù)據(jù)是有噪聲的，其不需要是精確編 碼的噪聲）。值Ε'將當(dāng)然被選擇為對于任何技術(shù)系統(tǒng)而言盡可能有用，即盡管一般地將不存 在絕對精確準(zhǔn)則，但是典型的設(shè)計目標(biāo)是降低需要用于編碼典型地存在于暗色中的噪聲的 編碼比特的量，因為噪聲對編碼而言不是有意義的。因此編碼器的設(shè)計者可以例如在實驗 室中固定用于Ε '的良好值，其對所有典型的例如MPEG-HEVC視頻有效，或者用于視頻的具體 子類別的具體不同值，比如例如不同源內(nèi)容。因此什么顏色范圍將出現(xiàn)，以及因而典型地編 碼它們所需要的比特量將因而取決于顏色的明度，特別是它們是否是如由其在閾值明度Ε' 周圍的相對定位定義的暗色。所呈現(xiàn)的編碼器和方法對于高動態(tài)范圍圖像尤其有用，其中 黑色可以在噪聲方面進入深處，尤其是當(dāng)相機不是如編碼器將預(yù)期的那么高動態(tài)范圍時， 但是在任何情況中由于沒有智能代碼分配，因此較高動態(tài)范圍的圖片中的更多信息將要求 更多比特，其可能在需要處置圖像的所有系統(tǒng)中剛好不是可得到的。
[0018] 至于所輸入的顏色，我們假定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)觀看者CIE 1931 ΧΥΖ顏色空間進行編碼， 但是當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解到在編碼器中實際輸入顏色的方式不是限制，并且它們也 剛好可以是例如Lab、某種RGB編碼等。只要顏色以唯一可理解的方式定義，我們的編碼器和 方法就可以將它們重計算成具有Z軸上的某種明度表示（即某種亮度的函數(shù))和正交于此的 某種色品表示的表示，但是CIE 1976 uv顏色平面由于其相對良好的顏色均勻性及其對自 然中的所有顏色的涵蓋而是有利的，但是當(dāng)然在期望的情況下相同原理還可以應(yīng)用在使用 例如根據(jù)某種RGB原色的(r，g)色品平面和典型地某個白色點的編碼器中。
[0019]視頻編碼器(300)，其中進一步地針對具有閾值明度(E'）以下的明度的顏色的最 大可編碼飽和度(S_bL)作為像素顏色的明度(Y'）的單調(diào)函數(shù)而減小。事實上，設(shè)想到用于 E'以下的較暗顏色的若干色品區(qū)段降低機制并且其良好地工作(單調(diào)性不是絕對要求的， 因為可以存在降低暗色的其它方式，其仍舊導(dǎo)致那里的相對小的區(qū)段平面，我們可以例如 在定義用于E '以下的每一個明度Y'的任何2D縮放映射的LUT中定義它），但是作為例如從最 黑的黑色開始隨明度值成線性或成二次的單調(diào)函數(shù)的降低最大可能飽和度的那個是良好 簡單的一個，并且典型地還易于在硬件或計算軟件中實現(xiàn)。這確保我們需要用于其中記錄 顏色的區(qū)的越來越少的比特，尤其是在色品表示中可能變得更加有噪聲時。這將創(chuàng)建 Crayon形狀顏色空間，如例如在圖3a中那樣。定義衰減函數(shù)的方式還定義Crayon尖端的鈍 度。這對于要編碼的視頻而言是有用的。一方面在一些優(yōu)選實施例中我們想要具有最暗明 度的顏色具有最大飽和度，然后明顯量的噪聲不能創(chuàng)建用于編碼該不太有用的數(shù)據(jù)的大量 比特。單調(diào)函數(shù)不僅容易設(shè)計，和例如在飛行中計算，而且是有用的，因為生成要編碼的u，v 信號中的噪聲的函數(shù)經(jīng)由產(chǎn)出u，v的投影等式取決于明度而提升它。如我們示出的一些另 外的考慮可以設(shè)計Crayon尖端的鈍度，通過除其它之外將數(shù)字壓縮自身的特性考慮在內(nèi)， 例如DCT解碼誤差。一般而言，當(dāng)應(yīng)用我們的教導(dǎo)時人們應(yīng)當(dāng)這樣設(shè)計Crayon尖端（即衰減 函數(shù)），如果人們主要將其用于最小化昏暗有噪聲的圖像區(qū)中所浪費的編碼比特率，使得跨 那些低明度區(qū)的所有噪聲因素（即其中噪聲開始喪失視覺上明顯的信號的任何貢獻(xiàn))可以 具有最小影響。這種衰減函數(shù)的優(yōu)化可以在飛行中通過分析例如圖像集合的噪聲統(tǒng)計量來 完成，在該情況下典型地特定衰減函數(shù)形狀將從發(fā)射器被傳送至接收器，例如作為LUT，或 者人們可以設(shè)計實施例，其使用對于大多數(shù)內(nèi)容平均良好的固定策略(并且然后典型地比 必要的編碼略多的噪聲，但是仍舊遠(yuǎn)少于沒有Crayon尖端）。其間，實施例可以使用數(shù)個(例 如3個)預(yù)同意的函數(shù)，其可以在發(fā)射器側(cè)選擇，并且發(fā)射器傳送數(shù)個所選擇的函數(shù)，使得發(fā) 射器（自動地或利用人類在顯示器上檢查他的（多個)選擇的結(jié)果）可以取決于例如是否使 用給出潔凈信號的高端大像素阱相機或者甚至用于創(chuàng)建計算機圖形視頻的計算機或有噪 聲的廉價消費相機等而發(fā)送不同的函數(shù)。
[0020] 視頻編碼器(300)包括空間子采樣單元(302)，其布置成降低顏色信息的空間分辨 率，所述單元布置成在線性(XYZ)像素顏色上執(zhí)行通過因子(SS)的子采樣，并且輸出（XYZ) 像素顏色的經(jīng)子采樣的圖像作為用于色品確定單元(310)的輸入。Yuv視頻編碼對許多類型 的（HDR或LDR)視頻是有用的，因此還有未經(jīng)子采樣的圖像，但是由于典型地視頻編碼器使 用子采樣（例如如果我們在遺留MPEG編碼技術(shù)中編碼u，v分量就如同它們是CrCb圖像那 樣），因此有利的是使用最優(yōu)子采樣和重構(gòu)方法以用于這樣的Yuv編碼，其除其它之外涉及 仍舊關(guān)于像素亮度呈線性的顏色表示中的編碼器處的子采樣（即XYZ的某種顏色基礎(chǔ)變換 或XYZ自身）。
[0021] 有利的是以較低分辨率編碼顏色信息。我們的新編碼技術(shù)具有關(guān)于如何和在哪里 進行子采樣的相當(dāng)大的自由度。
[0022]有利的是視頻編碼器(300)的實施例，其中在8,10,12或14比特的字中編碼明度。 盡管我們不想要將我們自身限制到用于顏色分量的特定比特率，但是由于事實上我們的實 施例可以在原理上與任何比特率一起工作，尤其是對于HDR視頻，因此我們可以以比經(jīng)典的 基于色度的表示更少的比特率得到類似的質(zhì)量(注意:在我們使用術(shù)語色度的情況下，這可 以是線性基于亮度的顏色坐標(biāo)，但是典型地在視頻編碼中使用非線性的那些，例如在應(yīng)用 標(biāo)準(zhǔn)化功率函數(shù)(例如Rec. 709等）之后，其近似為平方根）。更智能的一個選擇代碼分配或 光電子轉(zhuǎn)換函數(shù)0ECF，在原理上需要更少的比特來編碼所有相關(guān)圖像信息。我們的實施例 可以使用單個標(biāo)準(zhǔn)化函數(shù)或在飛行中生成的且共同編碼為元數(shù)據(jù)的一個二者，例如每個圖 像鏡頭或場景。
[0023] 視頻編碼器(300 )實施例，其中色品編碼在6，7，8，9，10，11或12比特的字中以用于 每一個色品坐標(biāo)。我們的色品編碼允許利用少于基于色度的編碼的比特而從高亮度或明度 到低亮度或明度得到非常良好的精確性。
[0024] 一種視頻編碼方法，包括： -從視頻源(301)接收輸入視頻，其中像素顏色編碼在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備獨立線性顏色編碼 (XYZ)中， -通過將預(yù)確定的代碼分配函數(shù)(F)應(yīng)用于亮度(Y)以獲得明度(Y'）來執(zhí)行像素亮度 (Y)的光電子轉(zhuǎn)換， -其特征在于方法還包括計算具有利用數(shù)學(xué)色品定義的預(yù)確定的閾值明度(E'）以下 的明度(Y'）的像素顏色的色品（u''，v''），其產(chǎn)出針對用于具有預(yù)確定的閾值明度(E'）以 下的明度的像素顏色的特定色調(diào)的最大可編碼飽和度(S_bL)，其低于針對用于具有預(yù)確定 的閾值明度(E'）以上的明度的像素顏色的特定色調(diào)的最大可編碼飽和度(S_bH)，最大可編 碼飽和度是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于明度的色品(u' '，v' '）平面中的顏色距利用 等式S = sqrt((u〃 - u〃w)2 + (v〃- v〃w)2)計算的預(yù)指定的白色點(u''w，v''w)的距離計 算的預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素顏色的最高可能飽和度，以及針對具有特定 色調(diào)和等于或大于預(yù)確定的閾值明度(E'）的明度的顏色的像素的恒定最大可編碼飽和度 (S_bH)〇
[0025] 視頻編碼信號（S_im)，其特征在于對于視頻的圖像，像素的顏色編碼在由消色差 明度(Y'）坐標(biāo)和兩個色品坐標(biāo)(u''，v''）定義的顏色空間中，顏色空間被定義為具有以下 性質(zhì)：對于顏色空間的較低明度部分(LL)，由具有閾值明度(E'）以下的明度的較低明度部 分中的所有顏色定義，針對特定色調(diào)(h)和閾值明度(E'）以下的明度的顏色的最大可編碼 飽和度(S_bL)低于針對具有該特定色調(diào)和閾值明度(E'）以上的明度的顏色的最大可編碼 飽和度（S_bH)，最大可編碼飽和度是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于明度的色品（u' '， ν''）平面中的顏色距利用等式S = Sqrt((U〃 - u〃w)2 + (v〃- v〃w)2)計算的預(yù)指定的白 色點(u' 'w，v' 'w)的距離計算的預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素顏色的最高可能 飽和度，并且針對特定色調(diào)和閾值明度(E '）以上的任何明度的顏色的最大可編碼飽和度 (S_bH)是恒定的。
[0026] 視頻編碼信號（S_im)，其中針對具有閾值明度(E'）以下的明度的顏色的最大可編 碼飽和度(S_bL)作為顏色的明度(Y '）的單調(diào)函數(shù)而減小。
[0027]視頻解碼器（350)布置成接收和解碼利用定義在線性設(shè)備獨立顏色編碼(X，Y， Ζ)或線性三色原色能量顏色定義（R, G, Β)或經(jīng)gamma預(yù)校正的三色原色能量顏色定義 (R' '，G' '，B' '）設(shè)備獨立顏色編碼中的像素顏色定義的圖像，編碼視頻信號（S_im)經(jīng)由輸 入(358)接收，編碼視頻信號（S_im)具有針對圖像的編碼在有消色差明度(Y'）坐標(biāo)和兩個 色品坐標(biāo)(u''，v''）定義的顏色空間中的像素顏色，顏色空間被定義為具有以下性質(zhì):對于 顏色空間的較低明度部分(LL)，由具有閾值明度(E'）以下的明度的較低明度部分中的所有 顏色定義，針對特定色調(diào)(h)和閾值明度(E'）以下的明度的顏色的最大可編碼飽和度（S_ bL)低于針對具有該特定色調(diào)和閾值明度(E'）以上的明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_ bH)，最大可編碼飽和度是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于明度的色品(u' '，v' '）平面中 的顏色距利用等式S = Sqrt((u'' - u''w)2 + (ν'' - v''w)2)計算的預(yù)指定的白色點 (u' 'w，v' 'w)的距離計算的預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素顏色的最高可能飽和 度，并且針對特定色調(diào)和閾值明度(E '）以上的任何明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bH) 是恒定的。
[0028] 視頻解碼器(350)具有顏色變換單元(351，355)，其布置成將反校正應(yīng)用于顏色空 間的較低明度部分(LL)中的顏色的降低的飽和度。由此解碼器可以在遵循該顏色編碼技術(shù) 之后重獲取暗色的正確顏色。
[0029]視頻解碼器(350)具有縮放單元（356或405)，其布置用于將像素的經(jīng)解碼的亮度 獨立色品顏色分量(R-Y/Y，G-Y/Y，B-Y/Y或R"/Y' '，G' 7Y' '，B' 7Y' '）縮放到顏色(R_Y，G-Y，B-Y或R' '，G' '，B' '），其具有其正確意圖的亮度，通過用于縮放亮度或明度值(Y或Y' '）， 縮放單元布置成在線性亮度或非線性明度域中完成縮放。典型地縮放將需要不多于用于當(dāng) 前處理的像素顏色的對應(yīng)明度(或亮度)坐標(biāo)的倍數(shù)。非常有用的是在亮度獨立顏色平面或 空間中工作。例如，例如連接的顯示器的到另一顏色空間的色品變換可以在那些單位明度 平面中完成。為了獲得具有適當(dāng)正確亮度的真實顏色，并且(例如XYZ)顏色可以轉(zhuǎn)換成用于 驅(qū)動顯示器的R，G，B值，我們必須將那些單位亮度顏色縮放到其正確的原始顏色，或者甚至 如果人們進行亮度改變變換以用于獲得比原始輸入的圖像的那些更適合于所連接的顯示 器的亮度，縮放一些新的有利輸出明度或者用于要渲染的顏色的亮度。
[0030] 視頻解碼器(350)，其中縮放單元（356或405)通過將被處理的像素的亮度的最大 值和閾值亮度(E)分別與被處理的像素的明度的最大值以及閾值明度(E'）相乘來執(zhí)行縮 放。這是實現(xiàn)用于顏色空間的所期望的crayon形狀的計算上簡單低成本的版本。
[0031] 一種視頻解碼的方法，包括： -接收輸入信號(s_im)，其中像素顏色定義在由消色差明度(Y'）坐標(biāo)和兩個色品坐標(biāo) (u''，v''）定義的顏色空間中，顏色空間被定義為具有以下性質(zhì):對于顏色空間的較低明度 部分(LL)，由具有閾值明度(E'）以下的明度的較低明度部分中的所有顏色定義，針對特定 色調(diào)(h)和閾值明度(E'）以下的明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bL)低于針對具有該特 定色調(diào)和閾值明度(E'）以上的明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bH)，最大可編碼飽和度 是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于明度的色品（u' '，v' '）平面中的顏色距利用等式S = S = sqrt((u'' - u''w)2 + (v'' - v''w)2)計算的預(yù)指定的白色點（u''w，v''w)的距離計 算的預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素顏色的最高可能飽和度，并且針對特定色調(diào) 和閾值明度(E '）以上的任何明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bH)是恒定的，以及 -將這些像素顏色定義解碼成線性顏色編碼或經(jīng)gamma預(yù)校正的設(shè)備獨立顏色編碼 (R，，，G，，，B，，）。
[0032]我們的技術(shù)可以以各種形式和方式體現(xiàn)，諸如例如存儲器產(chǎn)品，諸如存儲新的視 頻編碼信號（S_im)的藍(lán)光盤或固態(tài)存儲器卡，或在從視頻源（399)到解碼器（350)的網(wǎng)絡(luò) (320)之上操作視頻通信的方法，其中方法包括在網(wǎng)絡(luò)之上傳輸新的視頻編碼信號(S_im)， 或者計算機程序產(chǎn)品，其包括使得處理器能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)我們的發(fā)明的原理的各種編碼或解 碼方法實施例的代碼。
[0033]另外有意思的實施例是視頻解碼器(350)，其具有用于接收視頻信號（S_im)的輸 入(358)，其中像素顏色利用消色差明度(Y'）坐標(biāo)和兩個色品坐標(biāo)(u''，v''）編碼，視頻解 碼器包括縮放單元(356)，其布置成通過利用消色差明度進行縮放來變換亮度相關(guān)色度顏 色表示中的色品顏色。這允許人們在消色差和色品方向上想要的任何編碼或處理的非常完 美的去耦合。對經(jīng)正確亮度縮放的顏色表示（即例如線性表示，其等同于具有在尺寸上隨 XYZ增長的顏色坐標(biāo)的XYZ或者更精確地其Y;但是這還可以仍舊包含某種非線性，比如例如 經(jīng)gamma變換的表示，但是在任何情況中，輸出再次為某種色度顏色空間表示）的最終縮放 然后可以在結(jié)尾處完成，甚至在顯示器的gamma域中，或者消色差方向映射的任何接續(xù)可以 在結(jié)尾處凝結(jié)完成，典型地利用最終明度縮放函數(shù)。
[0034]視頻解碼器(350)，其中包括色品基礎(chǔ)變換單元(352)，在顏色處理管線中的縮放 單元(356)之前的定位處，基礎(chǔ)變換單元(352)布置成進行到新顏色表示的變換，在單位亮 度2或3維顏色表示中，所述新顏色表示優(yōu)選地為單位(R，G，B)-個。本領(lǐng)域技術(shù)人員將從 我們的教導(dǎo)認(rèn)識到顏色平面中的顏色變換的等同物，以及單位縮放的空間中的3D變換（即 典型地其中明度具有最大之一，以及比如例如類似縮放的(R-Y)/Y的亮度獨立3色坐標(biāo)），并 且在該情況中兩個坐標(biāo)是足夠或有利的（例如用于從u''，v''旋轉(zhuǎn)到另一顏色空間，比如 CIELab的a，b等），并且在該情況下3個坐標(biāo)是有利的，諸如例如用于進行預(yù)備計算以用于得 到3個RGB驅(qū)動值。因此人們可以在顏色平面中進行人們期望的無論什么基礎(chǔ)變換。
[0035] 一種視頻解碼器(350)包括光電子轉(zhuǎn)換單元(404)，其布置成向其輸入顏色坐標(biāo)應(yīng) 用功率函數(shù)，所述單元在顏色處理管線中位于縮放單元(356)之前的定位處。這允許已經(jīng)變 換到顯示器Ι/gamma預(yù)補償空間，并且在該gamma空間中進行明度縮放。
[0036] 一種視頻解碼器(350)包括空間上采樣單元(353)，其布置成通過應(yīng)用內(nèi)插函數(shù)以 獲得在那些輸入圖像中間的像素值來增加具有顏色坐標(biāo)(u''）的像素的輸入圖像的分辨 率，空間上采樣單元(353)在顏色處理管線中位于縮放單元(356)之前的定位處。我們的顏 色編碼的另一有意思的行為是人們將優(yōu)選地以最高分辨率(例如4K或8K)進行縮放并且在 處理鏈中較早地以亮度獨立表示中的無論什么分辨率進行所有其它處理。當(dāng)然，當(dāng)相乘時， 色品和消色差像素圖像二者必須具有相同分辨率，但是人們可以剛好在相乘之前延遲空間 上采樣。例如，上采樣可以在R''/Υ''等坐標(biāo)上進行以用于顯示驅(qū)動，即在亮度獨立顯示 ga_a顏色表示中。這創(chuàng)建最高銳利度（即當(dāng)僅使用4:2:0編碼時人們實際上具有幾乎4:4:4 的精度;要指出的是，編碼器處的空間子采樣在線性顏色空間中發(fā)生）。
[0037] 一種視頻解碼的方法，包括： -接收視頻信號（S_im)，其中像素顏色利用消色差明度（Y'）坐標(biāo)和兩個色品坐標(biāo) (u''，v''）編碼，以及 -通過利用消色差明度進行縮放，變換亮度相關(guān)色度顏色表示中的色品顏色。
[0038] -種視頻解碼的方法，包括在縮放之前將輸入色品坐標(biāo)變換成另一亮度獨立顏色 表示，諸如（(R-Y)/Y，（G-Y)/Y，（B_Y)/Y)。
[0039] -種視頻解碼的方法包括在縮放之前向添加重現(xiàn)顏色通道(R/Y，G/Y，B/Y)的亮度 獨立表示應(yīng)用功率函數(shù)。
[0040] -種視頻解碼的方法包括在縮放之前對亮度獨立顏色表示進行空間上采樣。
[0041] -種視頻編碼器(300)，其布置成編碼其中像素顏色編碼在任何輸入顏色表示(X， Y，Z)中的視頻編碼到視頻信號（S_im)中，其中像素顏色編碼在通過消色差明度(Y'）坐標(biāo) 和兩個亮度獨立色品坐標(biāo)(u ' '，v ' '）定義的顏色編碼中。
[0042] 所有這些實施例可以再次實現(xiàn)為許多其它變型、方法、信號(無論是通過網(wǎng)絡(luò)連接 傳輸還是被存儲）、計算機程序等。
【附圖說明】
[0043] 根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的這些和其它方面將從以下描述的實現(xiàn)方式和實施例 是明顯的，并且將參照以下描述的實現(xiàn)方式和實施例和參照附圖進行闡述，附圖僅僅充當(dāng) 例示更一般的概念的非限制性具體圖示，并且其中虛線用于指示組件是可選的，非虛線組 件不一定是關(guān)鍵的。虛線還可以用于指示被解釋為關(guān)鍵的元件被隱藏在對象的內(nèi)部中，或 者用于非有形事物，諸如例如對象/區(qū)的選擇（以及它們可以如何在顯示器上示出）。
[0044] 在附圖中： 圖1示意性地圖示了用于現(xiàn)有技術(shù)顏色空間的兩個可能拓?fù)洌瑘A錐體和柱體； 圖2示意性地圖示了例如通過有線電視系統(tǒng)的用于視頻的示例性通信系統(tǒng)，以及我們 的編碼器的實施例，以及我們的解碼器的實施例； 圖3示意性地圖示了我們引入的新的crayon形狀顏色空間，其對于編碼顏色是有用的， 特別是當(dāng)牽涉等同于或類似于DCT編碼的種類的數(shù)據(jù)壓縮時。
【具體實施方式】
[0045] 圖2示出根據(jù)新發(fā)明的原理并且遵照新顏色空間定義的編碼系統(tǒng)的第一示例性實 施例，其具有視頻編碼器300,以及可能的解碼器中的特定一個，即解碼器305(存在構(gòu)建可 以處置Crayon空間定義的視頻圖像并且可以處置例如特定方式的色品u' '，v' '子采樣的解 碼器的各種方式，進行所期望的顏色處理等，但是我們僅教導(dǎo)一個以給出原理）。我們假定 編碼器經(jīng)由輸入連接308從已經(jīng)以CIE XYZ格式供給視頻圖像的視頻源301得到視頻輸入， 其為獨立線性顏色編碼的設(shè)備。當(dāng)然，解碼器可以包括或連接到進行典型視頻轉(zhuǎn)換的另外 的單元，比如例如從OpenEXR格式或某種RAW相機格式等的映射。當(dāng)我們說視頻時我們假定 技術(shù)讀者理解到還可以存在視頻解碼方面，比如例如所涉及的反DCT變換，以及產(chǎn)出圖像集 合所必要的任何事物，其中像素具有編碼為(X，Y，Z)的顏色，其為解釋我們發(fā)明的實施例的 細(xì)節(jié)所需要的部分。當(dāng)然，我們以下從(Χ，Υ，Ζ)開始呈現(xiàn)的等式還可以從另一線性顏色空間 開始導(dǎo)出，比如例如具有標(biāo)準(zhǔn)化RGB原色的（R，G，Β)，但是我們將從廣泛已知的CIE ΧΥΖ空間 開始解釋我們的實施例。至于藝術(shù)部分，我們將假定源301遞送主HDR分級，其將是例如由至 少一個顏色分級器重新上色的電影以得到正確的藝術(shù)外觀(例如將溫和的藍(lán)天轉(zhuǎn)換成美麗 的泛紫的一個），但是輸入當(dāng)然可以具有實際上接連的相關(guān)圖像的任何集合，諸如例如相機 RAW輸出，或要升級的遺留LDR(低動態(tài)范圍）電影等。我們還將假定輸入是以高質(zhì)量分辨率， 比如例如4K，但是技術(shù)讀者將理解到，其它分辨率是可能的，并且特別地我們的實施例特別 良好地適合于應(yīng)對用于不同顏色分量的各種分辨率。
[0046]典型地，雖然是可選地，空間子采樣單元302將在執(zhí)行色品中的顏色信息的確定之 前下轉(zhuǎn)換信號，因為眼睛對顏色信息不太敏銳，并且因而人們可以在分辨率上節(jié)約以用于 色品圖像，并且例如在單個要編碼的圖片中交錯兩個色品分量圖像(我們已經(jīng)開發(fā)了我們 的系統(tǒng)使得該進一步編碼可以利用遺留編碼器完成，比如例如MPEG式編碼器，比如AVC編碼 器，即通過進行DCT-ing等）。例如，空間子采樣單元(302)可以使用兩個方向上的子采樣因 子ss=2，以從4:4:4去往4:2:0。
[0047]現(xiàn)在該原始或降低的分辨率(X，Y，Z )_xK信號(其中X表示任意分辨率，例如從8K原 始到2Κ輸入以用于確定色品信息）是用于色品確定單元310的輸入。在我們的實施例中，我 們不使用色度類型顏色空間，而是基于色品的一個，因為這具有一些非常有利的性質(zhì)。然 而，不能也使用標(biāo)準(zhǔn)色品空間（即色品平面+某個亮度或明度或光亮度軸），尤其是用于HDR 視頻編碼。
[0048]盡管在原理上可以使用其它色品平面定義。我們將假定我們使我們的定義基于 CIE 1976 Y'u'v'空間，或者更精確地其色品平面，然而我們將通過色品坐標(biāo)的新定義來對 其重成形，我們因此將利用雙原色(u''，v''）來進行指示。如果人們使用經(jīng)典CIELUV 1976 定義(有用地重新公式化）：
所得顏色空間和其中編碼的顏色將具有一些良好性質(zhì)。首先，一個非常強大且可用的 性質(zhì)是人們已經(jīng)將明度（即編碼亮度的坐標(biāo)或生理視覺重申的明亮度)從顏色的純色品性 質(zhì)（即與色度相對，其還仍舊包含一些亮度信息）去耦合。但是通過在過去幾年內(nèi)的進一步 思考和實驗，發(fā)明人及其同事更加深入地洞察到該去耦合具有尤其對于HDR視頻編碼的主 要重要性的性質(zhì)：人們可以使用任何代碼分配函數(shù)或者光電子轉(zhuǎn)換函數(shù)E0CF以編碼所要求 的亮度(無論由相機或其分級捕獲的那些，還是要由接收視頻的顯示器輸出的那些），例如 非常高ga_a的那些，或者甚至混合比如S形狀的那些，或者甚至不連續(xù)的那些(人們可以將 明度想象為與色度相關(guān)聯(lián)的某種"偽亮度"）。這"不關(guān)心的性質(zhì)"還意味著我們可以僅在色 品"單位亮度"平面中去耦合一些所期望的處理(是否編碼或例如顏色處理，比如重分級以 獲得另一外觀），無論是沿明度軸的亮度的什么混合。這還導(dǎo)致以下洞察:HDR編碼以及甚至 其它外觀的編碼(對用于例如中等動態(tài)范圍顯示器的所要求的驅(qū)動分級的可調(diào)諧性)變得 相對簡單，因為人們需要一個圖像來編碼空間對象紋理結(jié)構(gòu)，這可以利用(u''，v''）和某種 參考陰影(Y'）完成，并且人們可以通過首先進行Y'的主要重定義并且然后進行另外需要的 處理以實現(xiàn)(u' '，v' '）方向中的最優(yōu)外觀來轉(zhuǎn)換到其它照明情形。
[0049]因此我們將假定光電子轉(zhuǎn)換單元304應(yīng)用任何預(yù)選的有意思的顏色分配功能。這 可以是經(jīng)典gamma 2.2功能，但是對于HDR較高gamma是優(yōu)選的。我們可以例如使用Dolby PQ 功能?；蛘呶覀兛梢允褂茫?br>其中m和gamma是常量，并且v被定義為(Y-Y_black)/(Y_white_Y_black)。要指出的是， 消色差軸的任意性意味著在原理上我們還可以使用線性亮度，并且可以通過使用亮度閾值 定義而不是明度一個來重制定例如我們的編碼器權(quán)利要求。
[0050]該編碼的另一優(yōu)點在于無論什么亮度，色品都保留在相同寬度維度內(nèi)。這意味著 相比于基于色度的顏色空間，我們可以總是使用相同量的比特以用于編碼色品，并且具有 一直沿顏色空間的豎直遍歷的更好精度。相比于Y'DzDx顏色編碼，其需要多于10個并且優(yōu) 選地12比特以用于色品分量，我們可以利用僅10比特來得到高質(zhì)量，并且利用8比特得到甚 至合理的質(zhì)量。我們可以例如在可能色品的最大范圍之上均勾地分配比特，u= [0，0.7 ]，v= [0,0.6]，或者稍微更緊的邊界，例如[0,0.623]，[0.016, 0.587](我們將甚至剪掉一些不 常見的非常飽和的顏色，但是對于寬色域編碼而言，如果包括所有可能的物理顏色則可以 是有用的）。
[0051 ]去耦合的另一優(yōu)點在于這完美地實現(xiàn)了不僅具有HDR(即明亮亮度和/或大亮度對 比度比）編碼而且還有寬色域顏色編碼的期望，因為(u''，v''）可以編碼在自然中可實現(xiàn)的 任何色品。其中在我們的新的基于crayon形狀顏色空間定義中，RGB顯示器將具有帳篷形 狀，比如在圖lb中那樣，但是其中其底部部分現(xiàn)在在底部尖端中被擬合(夾捏），我們還可以 使用我們編碼的顏色來驅(qū)動例如包括紅色、黃色、泛黃-綠色、綠色、青色、藍(lán)色和紫色激光 器的多原色顯示器，其可以渲染非常飽和且明亮的顏色。
[0052]所解決的另一主要問題，因為我們實際上僅具有色品中的色品信息，在于我們可 以避免大顏色串?dāng)_問題，其發(fā)生在顏色邊界處，特別是在經(jīng)典基于色度的電視編碼中（例如 1像素寬深紅色和淺灰色線條的條紋圖案，或互補顏色），例如當(dāng)牽涉子采樣時。使用Y'DzDx 空間可以引入主要顏色誤差（例如深紅色/淺灰色線條交錯轉(zhuǎn)換成奇怪的亮橙色顏色）。首 先在線性XYZ域中進行子采樣并且然后使用我們的（u' '，v' '）的我們的實現(xiàn)方式創(chuàng)建正常 顏色，而不管色品信息的4:2:0編碼。
[0053]然而，這樣的柱體Y'u'v'編碼的缺點在于由于通過Y的劃分，深顏色變得非常有噪 聲，其增加基于變換的編碼器所要求的比特率。因此我們已經(jīng)重定義了顏色空間定義，以及 因而定義從(X，Y，Z)到(u''，v''）的映射的對應(yīng)透視變換，使得編碼器可以例如新視頻編碼 完美地處置該問題，即不訴諸于所有種類的另外的詭計，比如例如去噪等。
[0054]我們的新透視變換導(dǎo)致如圖3a中所示的crayon形狀顏色空間。底部部分已經(jīng)在尺 寸方面夸大地示出以能夠繪制它，因為錐形尖端將僅針對最深可編碼顏色而出現(xiàn)，落在底 部部分LL中。其中該部分對應(yīng)于預(yù)確定的閾值明度E'，并且鑒于亮度方向及其任意可選 0ECF的分離，利用任何選擇E '還對應(yīng)于閾值亮度E的唯一值，其可以通過向E '應(yīng)用0ECF函數(shù) 的反函數(shù)來確定，即E0CF(電光轉(zhuǎn)換函數(shù)hE或E'可以例如固定在編碼器和解碼器的硬件中 (可通用的值），或者其可以在每種情況中選擇，并且例如與信號公共傳遞，例如存儲在存儲 視頻的BD盤上。E的值可以典型地在范圍[0.01，10]內(nèi)或者更優(yōu)選地[0.01，5] nit，經(jīng)由 通過顏色空間的峰值白色的劃分轉(zhuǎn)換成單位表示。因此沒有用于特定輸入顏色的顏色編碼 可以以大于(U_xx，v_xx)的色品發(fā)生的事實可以通過陳述Cray on尖端中的色域的邊界朝向 固定值收縮來更加精確地陳述。這可以在數(shù)學(xué)上通過使用飽和度sqrt(du' ' ~2+dv' ' ~2)來 定義，其中du' '=u' '-U' '_w, dv"=v"-v' '_￥和(11' '_w，v"_w)是參考白色的色品。色域的馬 蹄鐵形狀的外邊界確定針對每一個色調(diào)（角度)的最大可能飽和度(對于該主波長的單色顏 色或"色調(diào)"）。如我們看到的，這些外邊界對于具有E'以上的明度Y'的顏色保持相同，但是 對于具有E'以下的明度的顏色變得更小。我們已經(jīng)示出針對紫色的最大飽和度在E'以上如 何保持相同S_bH，并且在該crayon顏色空間的示例性實施例中隨Y'減小，并且被重命名為 S_bL，在E'以下。這具有以下優(yōu)點:無論如何有噪聲，針對深色的該重定義的小色品不能消 耗過多比特。另一方面，在E'以上，我們發(fā)現(xiàn)色品的良好性質(zhì)，即它們完美且良好均勻縮放 的從亮度信息的去耦合。
[0055] 因此編碼器必須應(yīng)用透視映射以獲得u' '，ν' '，其實現(xiàn)該行為(實現(xiàn)這一點的等 式的任何定義將滿足我們的新編碼技術(shù)的所期望的特性）。實現(xiàn)這一點的一種方式在圖3b 中示出，并且使編碼器將非單位增益g(Y'）應(yīng)用于具有E'以下的明度的顏色的飽和度。優(yōu)選 地，解碼器然后應(yīng)用倒數(shù)增益（即如果8_611(3 〇(1從為0.5則8_(1扣〇(1虹為2.0)以獲得用于經(jīng)重 構(gòu)的顏色的相同顏色飽和度。
[0056] 我們已經(jīng)示出線性示例，但是可以使用其它函數(shù)，諸如例如：如果0〈=Y'〈E'，g(Y'） =Y'*((E'+l/E'）-Y'），如果Y'>=E'，g(Y'）=l。
[0057] 因此色品空間公式可以進行為：（u' '，v' '）= (u'_w，v'_w)+g(Y'）*[(u'，v'）_(u'_ w，v'_w)]，其中(u'_w，v'_w)是用于某個預(yù)確定的白色點的色品。因此將小于一的任何非 單位增益應(yīng)用于最暗顏色的色品將使它們?nèi)ワ柡偷剿x白色點。如果要編碼的特定像素顏 色的明度在E'以上，則我們將應(yīng)用增益乘數(shù)1，即輸出色品(u''，v''）等于要編碼的原始顏 色的輸入色品（u'，v'）。這還意味著對于任何色調(diào)而言，要DCT編碼的高亮度塊的輸出像素 中的最大可能色品或更精確地最大可能飽和度（被定義為距白色點的距離）將是由CIE 1976 uv變換自身定義的值。對于以下的Y'值，我們將要利用在以上示例中自身為僅明度Y' 的合適函數(shù)的增益進行縮放。因此僅僅為了清楚起見，在以上等式中，如果例如E'為0.2,則 用于Y' =0.1的第二項的值將為5.1，使得乘積因而增益為0.51，即去飽和到所有顏色的飽和 度的一半，因而最大飽和的那些對于每個色調(diào)也是可能的。
[0058]實現(xiàn)crayon形狀的顏色空間的有利實施例將重新編碼定義色品的透視變換中的 較低亮度的定義。
[0059]如果我們定義適當(dāng)?shù)腉(Y)函數(shù)，即較低Y區(qū)中的適當(dāng)形狀，我們可以根據(jù)期望調(diào)諧 色品值，即那里的crayon尖端的寬度輪廓。因此我們看到色品從線性顏色非平衡以及影響 縮放的該G-因子中導(dǎo)出（X-Y)，（ Z-Y)。對于中性顏色(X=Y=Z)尖端將使飽和度縮小到其最 低白色點(u"，v"）= (4/19, 9/19)，對于(Χ，Υ，Ζ)=(0,0,0)而言。
[0060] crayon尖端的G(Y)實現(xiàn)僅僅是實現(xiàn)它的一種容易的方式，因為可以存在這樣做的 其它方式，例如通過使用類似于Y或Y'的其它相關(guān)函數(shù)，只要編碼空間色域的幾何形狀行為 相同即可。
[0061] 非常容易的可能（可選)實施例是我們在圖2中示出的那個，即使用Max(Y，E)作為 用于G(Y)的種類函數(shù)。
[0062]我們的編碼器的有利簡單實施例首先通過矩陣化單元303進行矩陣化以確定X-Y 和Z-Y值，例如在2K分辨率圖像中。由透視變換單元306應(yīng)用的透視變換然后是以上變換，但 是在圖2實施例中我們已經(jīng)通過外部最大函數(shù)拆分crayon錐形并且通過最大值計算單元 305執(zhí)行，來自其的結(jié)果被填充在透視等式的最后項的位置處。最后編碼器進一步編碼和根 據(jù)任何預(yù)先存在(或能夠用于視頻傳輸?shù)膶淼囊曨l編碼標(biāo)準(zhǔn)，例如MPEG標(biāo)準(zhǔn))策略在格式 化器307中格式化包含數(shù)據(jù)Y'和(u''，v''）的圖像，并且在視頻信號S_im中對此進行編碼， 可能地連同元數(shù)據(jù)MET，諸如例如參考顯示器上的峰值白色或從其進行編碼分級，以及可能 地還有針對E或類似地E'選擇的值。
[0063]該視頻信號S_im然后可以經(jīng)由輸出309發(fā)送到視頻傳輸系統(tǒng)320上的任何接收裝 置，其不受限地可以是例如包含視頻的存儲器產(chǎn)品，比如BD盤或固態(tài)存儲器卡，或者任何網(wǎng) 絡(luò)連接，比如例如衛(wèi)星TV廣播連接，或互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連接等。取代于在任何網(wǎng)絡(luò)之上串行，視 頻還可能之前已經(jīng)存儲在某種存儲設(shè)備399上，其可以在任何所期望的時刻充當(dāng)視頻源，例 如用于按需在互聯(lián)網(wǎng)之上的視頻。
[0064]接收到該信號，我們在圖2中示出視頻解碼器360的第一可能實施例，其可能合并 在相同的總體系統(tǒng)中，例如當(dāng)分級者想要檢查當(dāng)在特定渲染情形中渲染時他的分級將看起 來像什么（例如在調(diào)暗環(huán)境之下的5000 nit HDR顯示器，或昏暗環(huán)境之下的1200nit顯示 器），或者該接收器可以位于另一位置，并且由另一實體或人員所擁有。非限制性地，該解碼 器360可以形成例如電視或顯示器、機頂盒、計算機、電影院中的數(shù)字相機處置單元等的部 分。
[0065]解碼器將理想地大部分(盡管不是必要的）精確地翻轉(zhuǎn)在編碼器處完成的處理，以 接收原始顏色，其本身不需要在XYZ中表示，但是可以直接變換成顯示器370所要求的某種 顯示相關(guān)顏色空間中的一些驅(qū)動顏色坐標(biāo)，典型地RGB，但是這還可以是多原色坐標(biāo)。因此 從輸入358,第一信號路徑向應(yīng)用作為0ECF的逆操作的E0CF的電光轉(zhuǎn)換單元354發(fā)送明度Y' 圖像，以恢復(fù)用于像素的原始亮度Y。再次如果我們已經(jīng)使用了crayon顏色空間的Max(Y，E) 定義，可以可選地存在所包括的最大值計算單元355,并且否則在逆向透視變換單元351所 應(yīng)用的數(shù)學(xué)函數(shù)中考慮飽和度減小。該單元將例如計算下式：
即這些是僅色品量(注意：人們還可以將它們視為X_Y/Max(Y，E)，但是這無關(guān)緊要，因 為它們是消色差量，單獨從(u' '，v' '）色品可導(dǎo)出），與像素的顏色具有無論什么亮度無關(guān)。 它們?nèi)耘f需要稍后乘以正確的亮度，以獲得完整顏色。
[0066] 該式的分子是線性X，Y和Z坐標(biāo)的線性組合。因此我們可以進行這上面的矩陣化， 以獲得線性R，G，B坐標(biāo)，盡管仍舊被適當(dāng)亮度參照為縮放因子。這通過矩陣化單元352實現(xiàn)， 產(chǎn)出作為輸出的(R-Y) /Y，（G-Y) /Y和(B-Y) /Y。如對技術(shù)人員已知的，映射矩陣的系數(shù)取決 于所使用的實際原色，以用于顏色空間的定義，例如EBU原色(轉(zhuǎn)換到顯示器的實際原色可 以稍后由色域映射單元360完成，其還應(yīng)用顯示器的0ETF以在實際驅(qū)動值(R' '，G' '，B' '）中 預(yù)補償它(例如這可以是顯示器370,其預(yù)期Rec. 709編碼，或者其可以是復(fù)雜驅(qū)動方案，比 如例如用于SM2,但是這超出我們的發(fā)明的教導(dǎo)）。我們已經(jīng)使用雙重首要內(nèi)容來清楚地強 調(diào)這不是顏色空間的代碼分配函數(shù)的非線性，而是顯示器的非線性，并且(^了?_(1是特定連 接的顯示器的所要求的非線性光電子傳輸函數(shù)。如果我們在編碼器中進行空間子采樣，上 采樣單元353將該信號轉(zhuǎn)換到例如4K分辨率。要指出的是，該上采樣已經(jīng)被有意放置在處理 鏈中的該位置中以具有更好的顏色串?dāng)_性能?，F(xiàn)在線性差異值(色度)R-Y等通過與適當(dāng)亮 度相乘來獲得，例如Max(Y，E)。最后通過向這些色度添加每個像素的線性亮度，我們得到線 性(R，G，B)顏色坐標(biāo)，其在輸出359上輸出。
[0067]在線性空間中對于HDR視頻進行計算的缺點在于20(或更多）比特字是必要的以用 于能夠表示百萬：1 (或10000:0.01 nit)對比度率像素亮度。
[0068] 盡管如在圖3中概念性示出的Crayon版本作為實施例工作，但是人們可以定義不 同且更加合適的Y' 'u' 'ν' ' Crayon空間。關(guān)于衰減--或與Y/epsilon或Y' '/epsilon' '相 乘一一到(接近)零的問題在于人們必須在接收器處利用無限增益進行放大。在沒有任何誤 差的最大程度精確的系統(tǒng)中，這將不成問題，因為在接收器側(cè)處原始u'v'（如根據(jù)CIE 1976)可以被重獲得。然而，在實踐中人們必須將典型技術(shù)限制考慮在內(nèi)。一方面將存在uv 坐標(biāo)上的誤差du和dv，其除其它之外主要來自暗區(qū)中的相機噪聲。但是這些無論是什么，它 們通過衰減而明顯降低。但是可以存在由于所使用的編碼技術(shù)的另外的色品誤差。幸運的 是那些典型地將不是大的，并且不值得過多注意，因為它們僅僅是微小的變色，其典型地?zé)o 論如何都已經(jīng)是暗色，因此眼睛并不如此良好地注意到略微泛綠與略微泛藍(lán)的黑色之間的 差異。然而更嚴(yán)重的關(guān)注點在于也可以存在接收器處的Y''通道上的誤差，并且這些已經(jīng)在 數(shù)學(xué)上更加嚴(yán)重，由于它們在成倍縮放中。人們可以具有經(jīng)恢復(fù)的u'v'中的嚴(yán)重飽和誤差， 并且甚至無效、非物理值。因此我們需要計及使用更鈍的crayon尖端。我們將用于此的衰減 的數(shù)學(xué)公式則為： Atten = clip(l，Y''/E''，1/K)，其中K可以是例如 128〇
[0069] 對于其中Y' '在E' '以下的Crayon尖端區(qū)，通過該劃分的乘法實現(xiàn)線性衰減，其當(dāng) 然變成1，其中它們相等并且Crayon的豎直主體邊界繼續(xù)，但是我們可以明確地將衰減定界 成最小地沒有乘1的衰減。更有意思的方面是限制到128。反轉(zhuǎn)線性函數(shù)(701)以獲得放大增 益以進行衰減以重獲得正確的u'，v'值，我們對于該成倍增益當(dāng)然獲得雙曲線，其為曲線 703，對其我們現(xiàn)在看到剪裁到最大值而不是去往無限。因此然而我們限定衰減，無論是經(jīng) 剪裁還是未經(jīng)剪裁，實際上重要的是在接收器處剪裁重提升的增益(例如gain(Y"）= CLIP (1，E"/ Y"，K=128))。由于無論什么u''，v''值，無論例如（0,0)還是與一些小誤差混淆 (即產(chǎn)出（du，dv)而不是(0,0))，我們應(yīng)當(dāng)從不在接收器處過多地提升該u''，v''重構(gòu)，特別 是如果du或dv是大的話。甚至更好的策略是然后進行軟剪裁，人們可以容易地通過做出跟 隨線性路徑的增益曲線的最低部分來設(shè)計它，并且優(yōu)選地利用相對小的斜率。不過小，因為 然后我們不顯著衰減u'v'值，并且編碼過多相機噪聲，其增加我們所需要的編碼比特預(yù)算 或在圖像的其它部分中創(chuàng)建壓縮偽像。但是斜率不過大，因為然后如果接收器在其Y''值中 做出誤差dY' '，則這可以導(dǎo)致與需要用于獲取正確的u'，v'像素顏色非常不同的增益提升 (g+dg)，即產(chǎn)出過于飽和的經(jīng)重構(gòu)的顏色，或者因為du'不需要等于dv'，一般僅某個大顏色 誤差。因此該斜率部分應(yīng)當(dāng)在每一個系統(tǒng)中平衡，或者平均地對于數(shù)個典型將來系統(tǒng)是良 好的。人們可以選擇各種斜率（10比特Y''示例，其中E''大約為256)。因為這是傳輸?shù)奈覀?的u'v'顏色的非常定義，接收器必須知曉使用哪個Crayon尖端函數(shù)，即該信息必須也被傳 輸，并且存在這樣做的各種方式。例如S_im中的元數(shù)據(jù)可以包括指定例如接收器必須使用 的特定增益函數(shù)的LUT(對應(yīng)于通過例如觀看一個或多個顯示器上的典型重構(gòu)質(zhì)量而使用 的內(nèi)容創(chuàng)建器的所選衰減函數(shù)）?；蛘呖商鎿Q地，可以發(fā)送函數(shù)的參數(shù)功能描述。例如如果 我們知曉crayon尖端的上部區(qū)保持線性，我們僅需要編碼尖端的最底部部分，并且我們可 以例如發(fā)送其中軟剪裁偏離開始的點（例如P'或P)，以及函數(shù)描述，例如線性段的斜率等。 除了這些簡單且有利的變型之外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到可以存在定義Crayon尖端的 各種其它方式。
[0070] 如何確定用于E' '的良好示例性位置。我們現(xiàn)在假定我們將具有Y' '的尖端定義作 為我們的HDR-E0TF定義的明度，并且因而E''也是如此。我們假定我們具有例如用于5000 nit參考監(jiān)視器的HDR編碼。假定具有10比特水平左右的噪聲的典型相機材料，這將其放置 在峰值白色的1/1000左右處，即我們將假定在5000 nit顯示器上渲染的5 nit以下我們將 看到許多噪聲，其將需要MPEG DCT編碼之前的u'v'的衰減。我們已經(jīng)可以計算對于例如12 比特明度(最大代碼4096)，epsilon E''將為1024,其將其放置在代碼軸的25%處。這將看起 來是高的，但是要記住的是HDR明度代碼分配的E0TF是高度非線性的，因此25%明度代碼實 際上是相當(dāng)暗的。大約5 nit或?qū)嶋H上0.1%明度。Epsilon點E''是其中水平線改變成斜線， 并且從E0TF我們可以看到這落在大約1000明度代碼(或25%)或5 nit亮度上。如果人們具有 潔凈得多的主信號可以計算類似的策略，例如從更好的將來相機，或者計算機圖形生成器， 并且類似的crayon尖端衰減策略可以設(shè)計用于更嚴(yán)重的數(shù)字(DCT或其它例如小波)編碼及 其所設(shè)想到的噪聲等。
[0071] 在本文本中公開的算法組件(完整或部分地)在實踐中實現(xiàn)為硬件(例如專用1C的 部分)或作為運行在特殊數(shù)字信號處理器或通用處理器上的軟件等。
[0072] 應(yīng)當(dāng)對技術(shù)人員而言從我們的呈現(xiàn)可理解的是哪些組件可以是可選的改進并且 可以與其它組件組合實現(xiàn)，以及方法的（可選)步驟如何對應(yīng)于裝置的相應(yīng)構(gòu)件，并且反之 亦然。詞語"裝置"在本申請中以其最寬泛的含義使用，即構(gòu)件分組允許特定目標(biāo)的實現(xiàn)，并 且可以因而例如是KX的小電路部分），或者專用器具(諸如具有顯示器的器具），或者聯(lián)網(wǎng) 系統(tǒng)的部分等。"布置"也意圖以最寬泛的含義使用，因此其可以包括除其它之外的單個裝 置、裝置的部分、協(xié)同操作的裝置(的部分)的集合等。
[0073]計算機程序產(chǎn)品指示應(yīng)當(dāng)理解為涵蓋命令集合的任何物理實現(xiàn)，其使得通用或?qū)?用處理器在一系列加載步驟(其可以包括中間轉(zhuǎn)換步驟，諸如平移到中間語言和最終處理 器語言）之后能夠?qū)⒚钿浫氲教幚砥髦?，并且能夠?zhí)行本發(fā)明的任何特性功能。特別地， 計算機程序產(chǎn)品可以實現(xiàn)為諸如例如盤或磁帶之類的載體上的數(shù)據(jù)、存在于存儲器中的數(shù) 據(jù)、經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接一一有線或無線一一行進的數(shù)據(jù)或紙張上的程序代碼。除程序代碼之外， 要求用于程序的特性數(shù)據(jù)還可以體現(xiàn)為計算機程序產(chǎn)品。
[0074]要求用于方法的操作的一些步驟可能已經(jīng)存在于處理器的功能中而不是描述在 計算機程序產(chǎn)品中，諸如數(shù)據(jù)輸入和輸出步驟。
[0075]應(yīng)當(dāng)指出的是，以上提到的實施例說明而不是限制本發(fā)明。在本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以容易地實現(xiàn)所呈現(xiàn)的示例到權(quán)利要求的其它區(qū)的映射的情況下，我們?yōu)榱撕啙嵍鴽]有深 入地提到所有這些選項。除如權(quán)利要求中組合的本發(fā)明的元素的實施例之外，元素的其它 組合是可能的。元素的任何組合可以實現(xiàn)在單個專用元素中。
【主權(quán)項】
1. 一種具有輸入（308)的視頻編碼器(300)以從視頻源（301)獲取視頻，其中像素顏色 被編碼在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備獨立線性顏色編碼(XYZ)中，視頻編碼器包括光電子轉(zhuǎn)換單元(304)， 其布置成將像素顏色的亮度(Y)轉(zhuǎn)換成具有預(yù)確定的代碼分配函數(shù)(F)的明度(Y'），其特征 在于視頻編碼器包括色品確定單元(310)，其布置成利用數(shù)學(xué)色品定義編碼像素顏色的色 品（u''，v''），其對于具有特定色調(diào)和預(yù)確定的閾值明度(E'）以下的明度的像素顏色產(chǎn)出 最大可編碼飽和度(S_bL)，最大可編碼飽和度是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于明度的 色品（1 1'>''）平面中的顏色距利用等式3 = 8(^((11〃-11、)2+(，-，〇 2)計算的預(yù) 指定的白色點(u''w，v''w)的距離計算的預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素顏色的 最高可能飽和度，其低于針對預(yù)確定的閾值明度(E'）以上的像素顏色明度的該特定色調(diào)的 最大可編碼飽和度(S_bH)，并且其針對具有特定色調(diào)和等于或高于預(yù)確定的閾值明度(E'） 的像素顏色產(chǎn)出恒定的最大可編碼飽和度(S_bH)。2. 如權(quán)利要求1中所要求保護的視頻編碼器(300)，其中針對具有閾值明度(E'）以下的 明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bL)作為像素顏色的明度(Y'）的單調(diào)函數(shù)而減小。3. 如權(quán)利要求1或2中所要求保護的視頻編碼器(300)，包括空間子采樣單元(302)，其 布置成降低顏色信息的空間分辨率，所述單元布置成在線性(XYZ)像素顏色上執(zhí)行通過因 子(ss)的子采樣，并且輸出(XYZ)像素顏色的經(jīng)子采樣的圖像作為用于色品確定單元(310) 的輸入。4. 如上述權(quán)利要求中任一項中所要求保護的視頻編碼器(300)，其中在8,10,12或14比 特的字中編碼明度。5. 如上述權(quán)利要求中任一項中所要求保護的視頻編碼器(300)，其中色品編碼在6,7， 8,9,10,11或12比特的字中以用于每一個色品坐標(biāo)。6. -種視頻編碼方法，包括： -從視頻源(301)接收輸入視頻，其中像素顏色編碼在標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備獨立線性顏色編碼 (XYZ)中， -通過將預(yù)確定的代碼分配函數(shù)(F)應(yīng)用于亮度(Y)以獲得明度(Y'）來執(zhí)行像素亮度 (Y)的光電子轉(zhuǎn)換， -其特征在于方法還包括計算具有利用數(shù)學(xué)色品定義的預(yù)確定的閾值明度(E'）以下 的明度(Y'）的像素顏色的色品（u''，v''），其產(chǎn)出針對用于具有預(yù)確定的閾值明度(E'）以 下的明度的像素顏色的特定色調(diào)的最大可編碼飽和度(S_bL)，其低于針對用于具有預(yù)確定 的閾值明度(E'）以上的明度的像素顏色的特定色調(diào)的最大可編碼飽和度(S_bH)，最大可編 碼飽和度是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于明度的色品(u' '，v' '）平面中的顏色距利用 等式S = sqrt((u〃 - u〃w)2 + (v〃- v〃w)2)計算的預(yù)指定的白色點(u''w，v''w)的距離計 算的預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素顏色的最高可能飽和度，以及針對具有特定 色調(diào)和等于或大于預(yù)確定的閾值明度(E'）的明度的顏色的像素的恒定最大可編碼飽和度 (S_bH)〇7. -種視頻編碼信號（S_im)，其特征在于對于視頻的圖像，像素的顏色編碼在由消色 差明度(Y'）坐標(biāo)和兩個色品坐標(biāo)(u''，v''）定義的顏色空間中，顏色空間被定義為具有以 下性質(zhì):對于顏色空間的較低明度部分(LL)，由具有閾值明度(E'）以下的明度的較低明度 部分中的所有顏色定義，針對特定色調(diào)(h)和閾值明度(E'）以下的明度的顏色的最大可編 碼飽和度(S_bL)低于針對具有該特定色調(diào)和閾值明度(E'）以上的明度的顏色的最大可編 碼飽和度（S_bH)，最大可編碼飽和度是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于明度的色品 (u''，v''）平面中的顏色距利用等式S = Sqrt((U〃 - u〃w)2 + (v〃- v〃w)2)計算的預(yù)指定 的白色點(u' 'w，v' 'w)的距離計算的預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素顏色的最高 可能飽和度，并且針對特定色調(diào)和閾值明度(E'）以上的任何明度的顏色的最大可編碼飽和 度(S_bH)是恒定的。8. 如權(quán)利要求7中所要求保護的視頻編碼信號（S_im)，其中針對具有閾值明度(E'）以 下的明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bL)作為顏色的明度(Y'）的單調(diào)函數(shù)而減小。9. 一種視頻解碼器(350)，其布置成接收和解碼利用定義在線性設(shè)備獨立顏色編碼(X， Υ, Z)或線性三色原色能量顏色定義(R, G, B)或經(jīng)gamma預(yù)校正的三色原色能量顏色定義 (R' '，G' '，B' '）設(shè)備獨立顏色編碼中的像素顏色定義的圖像，編碼視頻信號（S_im)經(jīng)由輸 入(358)接收，編碼視頻信號（S_im)具有針對圖像的編碼在有消色差明度(Y'）坐標(biāo)和兩個 色品坐標(biāo)(u''，v''）定義的顏色空間中的像素顏色，顏色空間被定義為具有以下性質(zhì):對于 顏色空間的較低明度部分(LL)，由具有閾值明度(E'）以下的明度的較低明度部分中的所有 顏色定義，針對特定色調(diào)(h)和閾值明度(E'）以下的明度的顏色的最大可編碼飽和度（S_ bL)低于針對具有該特定色調(diào)和閾值明度(E'）以上的明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_ bH)，最大可編碼飽和度是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于明度的色品(u' '，v' '）平面中 的顏色距利用等式S = Sqrt((u'' - u''w)2 + (ν'' - v''w)2)計算的預(yù)指定的白色點 (u' 'w，v' 'w)的距離計算的預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素顏色的最高可能飽和 度，并且針對特定色調(diào)和閾值明度(E '）以上的任何明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bH) 是恒定的。10. 如權(quán)利要求9中所要求保護的視頻解碼器（350)，具有單元(351，355)，其布置成將 反校正應(yīng)用于顏色空間的較低明度部分(LL)中的顏色的降低的飽和度。11. 如權(quán)利要求9或10中所要求保護的視頻解碼器(350)，具有縮放單元(356或405)，其 布置用于將像素的經(jīng)解碼的亮度獨立色品顏色分量(R-Y/Y，G-Y/Y，B-Y/Y或R"/Y' '，G' '/ Y' '，B' '/Υ' '）縮放到顏色(R-Y，G-Y，B-Y或R' '，G' '，B' '），其具有其正確意圖的亮度，通過 用于縮放亮度或明度值(Y或Y''），縮放單元布置成在線性亮度或非線性明度域中完成縮 放。12. 如權(quán)利要求11中所要求保護的視頻解碼器(350)，其中縮放單元(356或405)通過將 被處理的像素的亮度的最大值和閾值亮度(E)分別與被處理的像素的明度的最大值以及閾 值明度(E '）相乘來執(zhí)行縮放。13. -種視頻解碼的方法，包括： -接收輸入信號（S_im)，其中像素顏色定義在由消色差明度(Y'）坐標(biāo)和兩個色品坐標(biāo) (u''，v''）定義的顏色空間中，顏色空間被定義為具有以下性質(zhì):對于顏色空間的較低明度 部分(LL)，由具有閾值明度(E'）以下的明度的較低明度部分中的所有顏色定義，針對特定 色調(diào)(h)和閾值明度(E'）以下的明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bL)低于針對具有該特 定色調(diào)和閾值明度(E'）以上的明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bH)，最大可編碼飽和度 是針對具有這樣的色調(diào)和如根據(jù)用于明度的色品（u' '，v' '）平面中的顏色距利用等式S = sqrt((u'' - u''w)2 + (v'' - v''w)2)計算的預(yù)指定的白色點(u''w，v''w)的距離計算的 預(yù)確定的閾值明度以下的明度的任何像素顏色的最高可能飽和度，并且針對特定色調(diào)和閾 值明度(E '）以上的任何明度的顏色的最大可編碼飽和度(S_bH)是恒定的，以及 -將這些像素顏色定義解碼成線性顏色編碼或經(jīng)gamma預(yù)校正的設(shè)備獨立顏色編碼 (R，，，G，，，B，，）。14. 一種存儲器產(chǎn)品，諸如藍(lán)光盤或固態(tài)存儲器卡，其存儲如權(quán)利要求7或8中所要求保 護的視頻編碼信號(S_im)。15. -種在從視頻源(399)到解碼器(350)的網(wǎng)絡(luò)(320)之上操作視頻通信的方法，其中 方法包括在網(wǎng)絡(luò)之上傳輸如權(quán)利要求7或8中所要求保護的視頻編碼信號(S_im)。16. -種計算機程序產(chǎn)品，包括代碼化權(quán)利要求6或13的我們的方法的所有步驟的代 碼，從而使得處理器能夠通過執(zhí)行那些步驟來實現(xiàn)權(quán)利要求6或13的方法。
【文檔編號】H04N1/64GK106031143SQ201580009610
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月12日
【發(fā)明人】J.H.C.J.斯特斯森, R.J.范登維勒尤坦, J.G.R.范莫里克, R.尼蘭德
【申請人】皇家飛利浦有限公司