ES2708954T3 - Gestión de visualización para video de alto rango dinámico - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para generar una imagen de salida con un segundo rango dinámico a partir de una imagen de entrada con un primer rango dinámico, siendo el segundo rango dinámico diferente del primer rango dinámico, comprendiendo el procedimiento: acceder a la imagen de entrada (102) en un primer espacio de color (YCbCr), donde la imagen de entrada comprende un componente de luma a una resolución espacial de luma y uno o varios componentes de croma a una resolución espacial de croma, donde la resolución espacial de croma es menor que la resolución espacial de luma; diezmar, en un primer camino de procesamiento, el componente de luma de la imagen de entrada a la resolución espacial de croma; aplicar, en el primer camino de procesamiento, una o varias etapas de transformación de color (107, 110A) al componente de luma diezmado y a dichos uno o varios componentes de croma de la imagen de entrada para determinar una primera imagen de salida (112A) en un espacio de color IPT corregido perceptualmente (IPT-PQ), en el que la transformación de color del primer espacio de color al espacio IPT-PQ está basada, por lo menos en parte, en aplicar una función de cuantificador perceptual (PQ) no lineal a una función de la imagen de entrada para generar un componente de intensidad (I) y componentes de color (PQ) de la primera imagen de salida (112A) con una resolución espacial igual a la resolución espacial de croma de la imagen de entrada; aplicar, en el primer camino de procesamiento, una función de mapeo tonal no lineal (115) al componente de intensidad (I) de la primera imagen de salida (112A) para determinar un componente de intensidad de una primera imagen mapeada en tonos (117) con el segundo rango dinámico; aplicar, en el primer camino de procesamiento, una función de ajuste de saturación (130) a los componentes de color (P, T) de la primera imagen mapeada en tonos (117) para generar componentes de color de una segunda imagen mapeada en tonos (132), en el que la función de ajuste de saturación está determinada por el componente de intensidad (I) de la primera imagen de salida (112A) y el componente de intensidad de la primera imagen mapeada en tonos (117); aplicar, en el primer camino de procesamiento, una función de mapeo de gama de color (135) a los componentes de color de la segunda imagen mapeada en tonos (132) para generar componentes de color de una tercera imagen de salida; aplicar, en un segundo camino de procesamiento, una función de cuantificador perceptual (PQ) no lineal al componente luma (102Y) de la imagen de entrada (102) para generar un componente de intensidad de una segunda imagen de salida con una resolución espacial igual a la resolución espacial de luma de la señal de entrada; aplicar, en el segundo camino de procesamiento, una función de preservación de detalles (125) a los componentes de intensidad de la tercera imagen de salida (137-YPQ) y la segunda imagen de salida (112B) para generar un componente de intensidad de una cuarta imagen de salida (127) con una resolución espacial igual a la resolución espacial de luma de la señal de entrada; generar la imagen de salida combinando el componente de intensidad de la cuarta imagen de salida y los componentes de color de la tercera imagen de salida; y en el que el primer camino de procesamiento y el segundo camino de procesamiento se procesan en paralelo.

Description

DESCRIPCION

Gestion de visualizacion para video de alto rango dinamico

Referencia a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional de Estados Unidos numero 61/767.380, presentada el 21 de febrero de 2013, y de la solicitud de patente provisional numero 61/810.104, presentada el 9 de abril de 2013.

Tecnologia

La presente invencion se refiere, en general, a imagenes. Mas en particular, una realizacion de la presente invencion se refiere al proceso de gestion de visualizacion de imagenes con rango dinamico alto o mejorado.

Antecedentes

Tal como se utiliza en la presente memoria, la expresion 'rango dinamico' (DR, dynamic range) se puede referir a una capacidad del sistema psicovisual humano (HVS, human psychovisual system) para percibir un rango de intensidad (por ejemplo, luminancia, luma) en una imagen, por ejemplo, desde los oscuros mas oscuros (negros) hasta los brillantes mas brillantes (blancos). En este sentido, DR se refiere a una intensidad 'relacionada con una escena'. DR se puede referir asimismo a la capacidad de un dispositivo de visualizacion para representar de manera adecuada o aproximada un rango de intensidad de una amplitud particular. En este sentido, DR se refiere a una intensidad 'relacionada con la visualizacion'. Salvo que se especifique explfcitamente que un sentido particular tiene un significado concreto en algun punto de la presente descripcion, se debe deducir que la expresion se puede utilizar en cualquiera de los sentidos, por ejemplo de manera intercambiable.

Tal como se utiliza en la presente memoria, la expresion alto rango dinamico (HDR) se refiere a una amplitud de DR que abarca unos 14-15 ordenes de magnitud del sistema visual humano (HVS). Por ejemplo, los humanos bien adaptados con esencialmente normal (por ejemplo, en uno o varios de un sentido estadfstico, biometrico u oftalmologico) tienen un rango de intensidad que abarca aproximadamente 15 ordenes de magnitud. Los humanos adaptados pueden percibir fuentes de luz tenue de tan solo un punado de fotones. No obstante, estos mismos humanos pueden percibir la intensidad casi dolorosamente brillante del sol de mediodfa en el desierto, el mar o la nieve (o incluso echar una mirada al sol, aunque brevemente para impedir danos). Pero este espectro esta disponible para humanos 'adaptados', por ejemplo, aquellos cuyo HVS tiene un periodo de tiempo en el que restablecerse y ajustarse.

Por contraste, el DR sobre el que un humano puede percibir simultaneamente una amplitud extensa en el rango de intensidades puede estar algo reducido, en relacion con el HDR. Tal como se utiliza en la presente memoria, las expresiones rango dinamico mejorado (EDR, enhanced dynamic range) o rango dinamico visual (VDR, visual dynamic range) pueden estar relacionadas, de manera individual o intercambiable, con el DR que puede ser percibido simultaneamente por un HVS. Tal como se utiliza en la presente memoria, EDR se puede referir a un DR que abarca de 5 a 6 ordenes de magnitud. De este modo, aunque quizas algo mas estrecho en relacion con un HDR referido a una escena real, el EDR representa no obstante una amplitud DR amplia.

En la practica, las imagenes comprenden uno o varios componentes de color (por ejemplo, luma Y y croma Cb y Cr), donde cada componente de color esta representado por una precision de N bits por pixel (por ejemplo, N = 8). Las imagenes donde N < 8 (por ejemplo imagenes JPEG de 24 bits en color) se consideran imagenes de un rango dinamico estandar, mientras que las imagenes donde N > 8 se pueden considerar imagenes de rango dinamico mejorado. Las imagenes EDR y HDR pueden asimismo almacenarse y distribuirse utilizando formatos de punto flotante de alta precision (por ejemplo, 16 bits), tal como el formato de archivo OpenEXR desarrollado por Industrial Light and Magic.

Hasta hace muy poco, las pantallas han tenido un DR significativamente mas estrecho que el HDR. Los aparatos de monitores de television (TV) y de ordenador que utilizan el tfpico tubo de rayos catodicos (CRT, cathode ray tube), pantalla de cristal lfquido (LCD, liquid crystal display) con retroiluminacion blanca fluorescente constante o tecnologfa de pantalla de plasma pueden estar limitados en su capacidad de representar DR a aproximadamente tres ordenes de magnitud. Dichas pantallas convencionales presentan por lo tanto un bajo rango dinamico (LDR, low dynamic range), denominado asimismo rango dinamico estandar (SDR, standard dynamic range), en relacion con HDR o EDR.

La mayor parte de las pantallas de sobremesa de los usuarios soportan luminancias de 200 a 300 cd/m2 o nits. La mayor parte de los HDTv de los usuarios estan comprendidos entre 300 y 1000 cd/m2. Dado que la disponibilidad de contenido EDR aumenta debido a los avances tanto en los equipos de captura (por ejemplo, camaras) como en las pantallas EDR (por ejemplo, monitor de referencia profesional PRM-4200 de Dolby), el contenido EDR se puede graduar en color en pantallas EDR que soportan diversos rangos dinamicos (por ejemplo desde 1000 nits hasta 5000 nits o mas). Analogamente, el contenido EDR se puede visualizar tanto en pantallas SDR como en pantallas EDR con el rango dinamico diferente al de la pantalla utilizada para graduar en color el contenido original. Tal como aprecian los inventores, son deseables mejores tecnicas para la gestion de visualizacion de imagenes EDR en pantallas HDR, tanto para compatibilidad hacia atras como para una experiencia superior de immersion.

La solicitud de patente internacional WO 2012/012489 A2 da a conocer una unidad de gestion de visualizacion que proporciona la conversion de una senal de imagen de entrada para visualizar en una pantalla objetivo, donde la pantalla puede tener un rango dinamico diferente al de la senal de entrada.

Los enfoques descritos en esta seccion son enfoques que se podnan perseguir, pero no necesariamente enfoques que han sido concebidos o perseguidos anteriormente. Por lo tanto, salvo que se indique lo contrario, no se debera suponer que ninguno de los enfoques descritos en esta seccion se cualifica como tecnica anterior tan solo en virtud de su inclusion en esta seccion. De manera similar, no se debera suponer que las cuestiones identificadas con respecto a uno o varios enfoques han sido reconocidas en ninguna tecnica anterior en base a esta seccion, salvo que se indique lo contrario.

Breve descripcion de los dibujos

Se muestra una realizacion de la presente invencion a modo de ejemplo, y no de limitacion, en las figuras de los dibujos adjuntos, y en las que los numerales de referencia similares se refieren al elementos similares, y en las cuales:

las figuras 1A a 1C representan procesos de ejemplo para la gestion de visualizacion de imagenes EDR, de acuerdo con realizaciones de la presente invencion;

la figura 2 representa un proceso de ejemplo para convertir datos EDR de entrada desde un espacio de color RGB de entrada al espacio IPT-PQ, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la figura 3 representa un ejemplo de mapeo de rango dinamico no lineal para imagenes EDR, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la figura 4 representa un proceso para ajuste de saturacion de los componentes de color P y T en una imagen IPT-PQ mapeada en tonos, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la figura 5 representa funciones de mapeo de ejemplo para remapeo croma, de acuerdo con posibles implementaciones de la presente invencion; y

la figura 6 representa una implementacion de ejemplo de preservacion de detalles multiescala, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

Descripcion de realizaciones de ejemplo

La invencion que se define mediante las reivindicaciones abarca la realizacion correspondiente a la figura 1B y los fragmentos relevantes de la descripcion. Las demas realizaciones se deben considerar ejemplos utiles para comprender la invencion.

En la presente memoria se describe una gestion de visualizacion eficiente (por ejemplo, mapeo tonal y de gama) de imagenes de rango dinamico mejorado (EDR). En la siguiente descripcion, se exponen con fines explicativos numerosos detalles espedficos para proporcionar una comprension exhaustiva de la presente invencion. Sin embargo, resultara evidente que la presente invencion se puede practicar sin estos detalles espedficos. En otros casos, no se describen en detalle exhaustivo estructuras y dispositivos bien conocidos para evitar ocluir, oscurecer u ofuscar innecesariamente la presente invencion.

Vision general

Las realizaciones de ejemplo descritas en la presente memoria se refieren a una gestion de visualizacion eficiente de imagenes EDR. Un procesador de gestion de visualizacion recibe una imagen de entrada con rango dinamico mejorado para ser visualizada en una pantalla objetivo que tiene un rango dinamico diferente de una pantalla de referencia. La imagen de entrada se transforma primero de un espacio de color de entrada (por ejemplo, RGB) a un espacio de color IPT (IPT-PQ) corregido perceptualmente. Una funcion de mapeo no lineal genera una primera senal mapeada en tonos, mapeando la intensidad de la senal de entrada del rango dinamico de referencia al rango dinamico objetivo. El componente de intensidad (I) de la primera senal mapeada en tonos se somete a destacado de contornos para preservar los detalles utilizando un enmascaramiento borroso, y la saturacion de los componentes de color (P y T) se ajusta adecuadamente para generar una segunda imagen de salida mapeada en tonos. Se puede aplicar una funcion de mapeo de gama de color a la segunda imagen de salida mapeada en tonos para generar una imagen adecuada para visualizar en la pantalla objetivo. La tubena de gestion de visualizacion se puede adaptar asimismo para ajustar la intensidad y los componentes de color de la imagen visualizada, de acuerdo con modos de visualizacion definidos especialmente.

En los casos en que la imagen de entrada se recibe en un formato de color en el que los componentes de croma estan en una resolucion espacial menor que la resolucion luma, el proceso de gestion de visualizacion puede entonces, en realizaciones de ejemplo, dividirse en dos caminos que se pueden ejecutar en paralelo. Un camino funciona en todos los componentes de color, pero a la resolucion menor de los componentes de croma de la imagen de entrada, mientras que el segundo camino funciona solamente en datos relacionados con la luminancia, pero a la resolucion original (completa) del componente de luma.

Tubena de procesamiento de gestion de visualizacion de ejemplo

La figura 1A representa un proceso de ejemplo para la gestion de visualizacion de imagenes EDR (denominadas asimismo imagenes HDR), de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. Tal como se representa en la figura 1A, un procesador de video (por ejemplo, un descodificador, un visualizador de imagenes, u otro procesador de imagenes adecuado) recibe una imagen EDR (102) y opcionalmente metadatos asociados (104) y (106). La imagen EDR (102) puede comprender una parte de un cuadro o un cuadro completo de una secuencia de imagenes, tal como una senal de video EDR. Tal como se utiliza en la presente memoria, el termino "metadatos" se refiere a cualquier informacion auxiliar que se transmita como parte del flujo de bits codificado y ayude a descodificar para representar una imagen descodificada. Dichos metadatos pueden incluir, de forma no limitativa, informacion de espacio de color o de gama, parametros de visualizacion de referencia y parametros de senal auxiliares, como los descritos en la presente memoria.

La imagen EDR recibida (102) puede estar en un formato de color RGB o en cualquier otro espacio de color, tal como YCbCr, XYZ, y similares. La imagen recibida puede haber sido graduada en color sobre un monitor EDR de referencia que puede tener caractensticas de rango dinamico y gama de colores diferentes a las del monitor de pantalla objetivo. Tal como se utiliza en la presente memoria, la expresion "graduacion de color" indica el proceso de ajustar el color de una imagen o de video para corregir artefactos de color y/o para ajustarse a la intencion del director.

La entrada EDR (102) puede incluir asimismo metadatos de la pantalla de origen (104), relacionados con la pantalla utilizada para graduar el color de la imagen durante la produccion de un programa. Por ejemplo, dichos metadatos pueden incluir la funcion de transferencia electrooptica (EOTF, electro-optical transfer function) de referencia, definida mediante la recomendacion ITU-R BT.1866 (03/2011). La entrada EDR puede incluir asimismo metadatos adicionales de la pantalla de origen y del contenido (106), tales como el brillo maximo y mmimo de la pantalla de origen o de referencia, el tono medio maximo, mmimo y promedio de los datos, y la intensidad de la luz ambiental durante la graduacion de color. Por ejemplo, los metadatos para un monitor de referencia pueden incluir los siguientes parametros de ejemplo utilizados en produccion:

Brillo mm. del monitor de origen, Smin= 0,005 nits;

Brillo max. del monitor de origen, Smax = 4000 nits;

Luz ambiental, Samb = 10 nits;

Gamma, Sgamma = 2,4;

Espacio de color = DCI P3, punto blanco = D65;

Los metadatos para el monitor de referencia tienen que ser transmitidos habitualmente solo una vez; sin embargo, los metadatos para el video pueden ser transmitidos en cada cuadro, en cada escena, o siempre que exista un cambio. Si no existen metadatos relacionados con el contenido de origen entonces, en algunas realizaciones, dichos datos se pueden extraer analizando el contenido del video de origen.

El espacio de color IPT-PQ

En una realizacion preferida, la tubena de procesamiento se produce en lo que se denomina un espacio de color IPT-PQ; sin embargo, se pueden realizar etapas de procesamiento similares en otros espacios de color, tales como RGB, YCbCr, XYZ, CIE-Lab, y similares. IPT, tal como se describe en el documento "Development and testing of a color space (ipt) with improved hue uniformity", de F. Ebner y M.D. Fairchild, en Proc. Sexta conferencia de formacion de imagenes en color: Color Science, Systems, and Applications, IS&T, Scottsdale, Arizona, noviembre de en 1998, paginas 8 a 13 (que se denominara el documento de Ebner), que se incorpora como referencia a la presente memoria en su integridad, es un modelo de la diferencia de color entre conos en el sistema visual humano. En este sentido es como los espacios de color YCbCr o CIE-Lab; sin embargo, en algunos estudios cientfficos se ha demostrado que reproduce el procesamiento visual humano mejor que estos espacios. Igual que CIE-Lab, IPT es un espacio normalizado para alguna luminancia de referencia. En una realizacion, la normalizacion se basa en la luminancia maxima de la pantalla objetivo.

El termino "PQ" tal como se utiliza la presente memoria, se refiere a cuantificacion perceptual. Los sistemas visuales humanos responden de manera muy no lineal a niveles de luz crecientes. La capacidad humana para ver un estfmulo esta afectada por la luminancia de dicho estfmulo, el tamano del estfmulo, la frecuencia o frecuencias espaciales que componen el estfmulo y el nivel de luminancia al que estan adaptados los ojos en el momento particular en que se esta observando el estfmulo. En una realizacion preferida, una funcion de cuantificador perceptual mapea niveles de gris de entrada lineales a niveles de gris de salida que se corresponden mejor con los umbrales de sensibilidad de contraste del sistema visual humano. Se describen ejemplos de funciones de mapeo de PQ en la solicitud PCT con numero de serie PCT/US2012/068212 (que se denominara la solicitud '212) titulada "Perceptual luminance nonlinearity-based image data exchange across different display capabilities", de J S. Miller et al., presentada el 6 de diciembre de 2012, e incorporada como referencia en su integridad a la presente memoria, donde dado un tamano de estimulo fijo, para cada nivel de luminancia (es decir, el nivel del estimulo) se selecciona un salto de contraste visible mmimo a dicho nivel de luminancia, de acuerdo con el nivel de adaptation mas sensible y con la frecuencia espacial mas sensible (de acuerdo con modelos HVS). Comparada con la curva gamma tradicional, que representa la curva de respuesta de un dispositivo de tubo de rayos catodicos (CRT, cathode ray tube) fisico y puede tener casualmente una similitud muy general con el modo en que responde el sistema visual humano, una curva PQ, determinada por la solicitud '212, reproduce la verdadera respuesta visual del sistema visual humano utilizando un modelo funcional relativamente simple.

La tabla 1 describe el calculo de la EOTF de la curva perceptual para convertir valores de codigo de video digital en niveles de luminancia lineal absoluta en un punto de visualization. Se incluye asimismo el calculo de la OETF inversa para convertir luminancia lineal absoluta en valores de codigo digital.

Tabla 1

Definiciones de la ecuacion de ejemplo:

D = valor de codigo digital de la curva perceptual, numero entero SDI reglamentario sin signo, 10 o 12 bits b = numero de bits por componente en representation de senal digital, 10 o 12

V = valor de senal de curva perceptual normalizado, 0 < V < 1

V = valor de luminancia normalizado, 0 < Y < 1

L = valor de luminancia absoluto, 0 < L < 10.000 cd/m2

Ecuaciones de descodificacion EOTF de ejemplo:

L = 10.000- Y

Ecuaciones de codificacion OETF de ejemplo:

Constantes de ejemplo:

2392

c3 = —— x 32 = 18,6875

3 4096 ’

Notas:

1. El operador INT devuelve el valor de 0 para partes fraccionarias en el intervalo de 0 a 0,4999... y de 1 para partes fraccionarias en el intervalo de 0,5 a 0,9999..., es dedr, redondea hacia arriba a fracciones por encima de 0,5.

2. Todas las constantes se definen como multiplos exactos de racionales de 12 bits para evitar problemas de redondeo.

3. Los componentes de senal R, G o B se deben calcular del mismo modo que el componente de senal Y descrito anteriormente.

La figura 2 representa en mayor detalle un proceso de ejemplo para la etapa de conversion de color (110), de acuerdo con una realization. Tal como se representa en la figura 2, dada una senal EDR de entrada (102) que esta en un primer espacio de color (por ejemplo, RGB), la etapa de transformation del espacio de color (110) la traduce a la senal (112) al espacio de color IPT corregido perceptualmente (IPT-PQ). Esta transformacion de color puede comprender las etapas siguientes:

a) (etapa 210) Normalizar los valores de pixel de la senal de entrada (102) (por ejemplo, 0 a 4095) en valores de pixel con un rango dinamico entre 0 y 1.

b) (etapa 215) Utilizar la EOTF (proporcionada por los metadatos (104)) para invertir o deshacer la conversion de la pantalla de origen de valores de codigo a luminancia. Por ejemplo, si la senal de entrada es sometida a codification gamma, entonces esta etapa aplica una funcion gamma inversa. Si la senal de entrada es sometida a codificacion PQ de acuerdo con la aplicacion PCT '212, entonces esta etapa aplica una funcion PQ inversa. En la practica, la etapa de normalization (210) y la codificacion no lineal inversa (215) se pueden realizar utilizando tablas de consulta (LUT, look-up tables) calculadas previamente 1-D.

c) (etapa 220) Convertir la salida de la etapa b) al espacio de color LMS.

d) (etapa 225) De acuerdo con el documento de Ebner, la conversion de espacio de color LMS a IPT tradicional comprende aplicar primero una funcion exponencial no lineal a los datos lMs y aplicar despues una matriz de transformacion lineal. Aunque se pueden transformar los datos de LMS a IPT y aplicar a continuation la funcion PQ para estar en el dominio IPT-pQ, en una realizacion preferida, en la etapa (225) la funcion de exponentiation habitual para una codificacion no lineal de LMS a IPT es sustituida por la codificacion no lineal PQ. Por ejemplo, los valores L, M y S no lineales se calculan del mismo modo que la senal V en la ecuacion (t2), donde la senal Y es sustituida por los valores de componentes L, M o S lineales (222). En algunas realizaciones, se puede utilizar una version normalizada de codificacion PQ, en la que se puede omitir la etapa de la ecuacion (t3) y el rango de los valores PQ de salida esta entre 0 y 1.

e) (etapa 230) Utilizando una transformada lineal LMS a IPT estandar, la etapa 230 completa la conversion de la senal 222 al espacio de color IPT.

f) (etapa 235) En algunas realizaciones, el componente I de la salida IPT-PQ 232 se puede ajustar asimismo para tener en cuenta el efecto de Helholtz-Kohraush, mediante el cual los colores saturados aparecen mas brillantes que un color bianco con el mismo valor de luminancia. Dado un pixel en el espacio IPT representado por los valores lh P,

\P f T t2,

y 7j, sea CH\ = * entonces en una realizacion, la salida r de la etapa 235 se puede expresar como

1[ = I t + 0 ,202 CHi (1)

El rango de la senal IPT-PQ de salida (112) es de 0 a 1 para la componente l (correspondiente a un rango dinamico entre 0 y 10.000 nit) y entre -1 y 1 para los componentes P y T.

El algunas realizaciones, se puede calcular la tuberia de transformacion de color completa (por ejemplo, 110) utilizando un 3D LUT.

Mapeo tonal

Despues de la etapa de transformacion de color (110), es necesario mapear la intensidad (/) de la senal (112) para ajustarla dentro de los limites de la pantalla objetivo. La figura 3 representa un ejemplo de una funcion de mapeo no lineal (320) calculada de acuerdo con una realizacion (por ejemplo, ver la etapa 115). La pantalla objetivo puede ser una pantalla EDR o una pantalla SDR. Si la pantalla objetivo tiene las mismas caracteristicas que la pantalla de production de referencia (o de origen) utilizada para procesar (por ejemplo, graduar color) la entrada (102), entonces no es necesaria la transformacion. Dicho mapeo lineal de uno a uno se representa en la figura 3 mediante el mapeo lineal (310); sin embargo, si la pantalla objetivo tiene un rango dinamico que es menor o mayor que el rango dinamico de la pantalla de production de referencia, entonces la etapa de procesamiento (115) mapeara el rango dinamico de la senal de entrada al rango dinamico de la pantalla objetivo.

En la figura 3, los limites (305-1) y (305-2) representan los niveles mmimo y maximo de brillo de la senal de entrada (EDR de entrada). Se tiene asimismo que (307-1) y (307-2) representan los niveles mmimo y maximo de brillo de la pantalla objetivo.

Suponiendo una entrada al mapeo de rango dinamico de la pantalla de referencia representada por la funcion (320), la salida del mapeo no lineal (por ejemplo, 320) ajusta mejor dentro de los limites de rango dinamico (por ejemplo, 307-1 y 307-2) de la pantalla objetivo. Se describe un ejemplo de mapeo no lineal mediante A. Ballestad et al., en la solicitud PCT con numero de serie PCT/US2012/029189, presentada el 15 de marzo de 2012, titulada "Method and apparatus for image data transformation", que se incorpora al presente documento como referencia en su integridad. De acuerdo con la solicitud PCT de Ballestad '189, una funcion de transferencia de ejemplo para mapeo no lineal (115) se indica como

_y

donde Ci, C² y C³ son constantes, Yin es el valor de entrada para un canal de color (por ejemplo, el canal I), Yout es el valor de salida para el canal de color, y n y m son parametros. La funcion de transferencia es un ejemplo de una funcion de curva tonal sigmoide parametrizada. Los parametros Ci, C² y C³ se determinan en base a la definition de tres puntos de ancla (por ejemplo, 325-1, 325-2 y 325-3), que a su vez se definen en base a las caracteristicas de brillo de la pantalla de referencia (o de origen), que se extraen habitualmente de metadatos de entrada (106), y a las caracteristicas de brillo de la pantalla objetivo, que habitualmente ya son conocidas por el procesador que realiza el proceso de dar gestion de visualizacion.

En una realization de ejemplo, la etapa (120) puede calcular los parametros de la curva tonal de la ecuacion (2) como sigue:

a) Calcular la relation de origen a objetivo, S2Tratio.

Sean Tmin y Tmax el brillo mmimo y maximo de la pantalla objetivo, representados con codification PQ. Sean Smin y Smax el brillo mmimo y maximo de la pantalla de origen, codificados asimismo con PQ, entonces en una realizacion, la S2Tratio se puede definir como:

Sin perdida de generalidad, en algunas realizaciones, el valor de S2Tratio puede asimismo estar limitado para no ser nunca mayor que uno; es decir, el descodificador puede suponer que la pantalla de referencia es siempre por lo menos tan brillante como la pantalla objetivo. Cabe senalar que si S2Tratio = 1, entonces se puede omitir la etapa (115).

Sin perdida de generalidad, caractericese la secuencia entrada por tres variables, que en una realizacion de ejemplo se indican mediante las variables Crush, Clip y Mid, que indican respectivamente el mmimo nivel negro, el maximo nivel blanco y el nivel gris medio de la secuencia de entrada. Sus valores se pueden calcular para cada cuadro, una parte de un cuadro, o para una secuencia de cuadros en una escena. Los valores de estos parametros se pueden calcular en base al flujo de video de entrada o bien pueden ser parte de los metadatos de entrada (106). En una realizacion, estos parametros se calculan por escena. Tal como se utilizan en la presente memoria, los terminos 'escena' o 'toma' indican una serie de cuadros de captura secuencial que pueden compartir las mismas caracteristicas de brillo global. Los cortes de escena se pueden determinar manualmente, o pueden asimismo formar parte de los metadatos de entrada. Por ejemplo, una matriz de Cuts[ ] puede definir el numero de cuadros de cortes de escena. Alternativamente, un parametro en cada cuadro puede decidir si el cuadro representa el comienzo de un corte de escena.

Dados estos valores y el valor S2Tratio, en una realizacion, se pueden calcular los siguientes parametros de ajuste de curva tonal intermedios:

indica el contraste de tonos medios. Se puede ajustar de acuerdo con el valor de S2Tratio para

preservar el aspecto de contraste. Se puede visualizar como la pendiente de una lmea tangente a la curva de mapeo (320) cerca del punto ancla intermedio (352-2).

M id-Crush

Key ---------------- ^{c lip -c r u sh} es una indicacion de una escena "oscura" o "briNante". Las escenas de Key (oscura) baja se pueden mapear algo mas brillantes y las escenas de Key (briNante) se puede mapear algo mas oscuras para preservar el detalle de oscuridad y brillo, respectivamente.

Shift = Mid * (1 - S2Tratio) * (2 * Key) indica la magnitud en la que se oscurece la imagen.

Rolloff es habitualmente una constante (por ejemplo, 1/3) y representa la profundidad de la transiciOn entre tonos medios y brillos/sombras. Un valor menor indica una transacciOn mas mtida y tendra un efecto visual de "recorte suave".

Siendo Min = max(Crush - Shift, Tmin) y Max = min(Clip - Shift, Tmax), entonces, en una realizaciOn, utilizando notaciOn MATLAB, los parametros de curva tonal del mapeo no lineal de la ecuaciOn (2) se pueden calcular tal como se representa en la tabla 2.

Tabla 2

x1 = Crush.A(Slope/Rolloff);

x2 = MidA(Slope/Rolloff);

x3 = ClipA(Slope/Rolloff);

y1 = Min.A(1/Rolloff);

y2 = (Mid - Shift).A(1/Rolloff);

y3 = Max.A(1/Rolloff);

temp = x3*y3*(x1-x2)+x2*y2*(x3-x1)+x1*y1*(x2-x3);

c l = (x2*x3*(y2-y3)*y1-x1*x3*(y1-y3)*y2+x1*x2*(y1-y2)*y3)/temp;

c2 = (-(x2*y2-x3*y3)*y1+(x1*y1-x3*y3)*y2-(x1*y1-x2*y2)*y3)/temp;

c3 = ((x3-x2)*y1-(x3-x1)*y2+(x2-x1)*y3)/temp;

Dados los anteriores parametros Ci, C² y C³, en una realizaciOn, la salida (117) (Im) de la etapa de mapeo de intensidad (115) se puede calcular como:

(■c1+c2iS \Roll° f f

m ~ \ ¹+C³/” ) (4)

donde Io indica el componente I de la serial EDRIPT-PQ (112).

Preservacion de detalles multiescala para el componente de I

El operador de mapeo tonal de la ecuaciOn (4) se denomina habitualmente un operador de mapeo tonal global, dado que se aplica la misma ecuaciOn a un cuadro completo. En una realizaciOn, el mapeo tonal global puede estar seguido por un operador de mapeo tonal multiescala (125) que mejora el contraste local. Ballestad describe un ejemplo de dicho operador de mapeo tonal local en la solicitud PCT '189. Alternativamente, en otra realizaciOn, la salida (117) de la etapa de mapeo de intensidad (115) puede estar seguida por una tecnica de enmascaramiento borroso, tal como la descrita en el documento "Retaining local image information in gamut mapping algorithms", de P. Zolliker y K. Simon, IEEE Trans. on image Processing, volumen 16, numero 3, marzo de 2007, paginas 664 a 672, incorporado como referencia a la presente memoria.

Indicando Io la intensidad de la serial de entrada (112) e indicando Im la intensidad de una salida sometida a mapeo tonal (117), entonces de acuerdo con una realizaciOn, la intensidad de la salida I^s (127) de la etapa de preservaciOn de detalles multiescala (125) se puede expresar como:

Is= /0 - F ( ( / 0 - / m),/f), (5)

donde F(I,H) indica la aplicaciOn a una imagen I de un filtro separable con nucleo H. En una realizaciOn de ejemplo, H comprende un filtro gaussiano 11x11 con a=2; sin embargo, se pueden aplicar asimismo filtros alternativos. En algunas realizaciones, dependiendo de las caracteristicas de la serial de entrada, esta etapa puede asimismo omitirse.

En algunas realizaciones, el proceso de preservaciOn de detalles de la ecuaciOn (5) se puede mejorar adicionalmente utilizando un filtro adicional de detecciOn de bordes para reducir halos potenciales alrededor de bordes de alto contraste, incluyendo cajas de letras y subtrtulos. En una realizaciOn,

l B = F ( 0 o - I m l H B), (6)

e

^{IE = F ( O o - I m ) , H E),} (7)

indican, respectivamente, las salidas de un filtro paso bajo (LPF, low-pass filter) con nucleo H^b y un filtro de detection de bordes con nucleo H^e . Entonces, dada una salida I^e que puede estar limitada dentro del intervalo [0,1], la etapa de preservation de detalles multiescala (125) se puede expresar como

^{l s = l 0 -} ((1- ^{h V b I e Qo - Im )) ■} (8)

Comparada con la ecuacion (5), siempre que se detecta un borde fuerte, I^s esta mas cerca de la senal de mapeo tonal original que la senal filtrada de paso bajo.

En algunas realizaciones, se pueden aplicar asimismo ponderaciones adicionales, tal como en

^{Is = lo ~} (WiU- ^{l E ) l B} + ^{w 2IE0 o -} /m)) , (9)

donde w1 y w2 son ponderaciones dependientes de la implementation. En otra realization, dada una constante a y un umbral de deteccion de bordes Te, la salida de la etapa de preservacion multiescala (125) se puede expresar como

^{j _ Uo ~} ((1- ^{a) h} + ^{a Vo ~ Im ))} s' ^{h - Te}

( /0 — /g en otro caso

(10)

Por ejemplo, de acuerdo con la ecuacion (10), para a = 1, si no se detecta ningun borde, la salida IS se determina de acuerdo con la ecuacion (5); sin embargo, cuando se detecta un borde fuerte, entonces IS = Im.

En una realizacion, el filtro LPF es un filtro gaussiano y el filtro de deteccion de bordes puede ser un filtro separable con coeficientes obtenidos tomando la primera derivada del filtro LPF. Sin embargo, se puede aplicar algun filtro de deteccion de bordes. En una realizacion, al aplicar filtros separables de paso bajo y de deteccion de bordes las operaciones de filtrado de paso bajo, de deteccion de bordes en la direction horizontal y de deteccion de bordes en la direccion vertical se pueden aplicar en paralelo para aprovechar las arquitecturas paralelas (tal como en un FPGA o circuito integrado personalizado) que pueden integrar circuitos separados para cada uno de estos filtros. Se representa dicha implementacion de ejemplo en la figura 6, en la que:

la entrada D0' corresponde a 0;

la entrada D0" corresponde a Im;

la salida D0"' corresponde a IS;

el filtro 0 corresponde al filtro de paso bajo (LPF);

el filtro 1 y el filtro 2 corresponden a filtros de deteccion de bordes verticales y horizontales;

ABS() indica la funcion valor absoluto; y

MS_weight y MS_edge_weight son parametros ajustables en el intervalo [0, 1], (por ejemplo, MS_weight = 0,0 y MS_edge_weight = 1,0).

Para una determinada profundidad de bits N, max_value indica el valor maximo 2N-1. dx y dy indican las salidas de los filtros de borde filtro 1 y filtro 2, con lo que en una realizacion, el valor de alfa se puede calcular como:

dx = dx 4-max_value

dy = dy v max_value

alpha = MAX(0, MIN( 1, ( ABS( dx ) ABS(dy ) ) *

ms_edge_weight (ms_ weight ) ) )

Entonces, la salida se puede calcular como:

dO[ x, y ] = D0'[ x, y ] - d[x,y] * alfa y] ( l . o -alfa )

D0"'[ x, y ] = CLIP3( 0, max_value, dO )

donde d[x,y] indica la imagen de diferencia Io - Im, v[x, y] indica la salida del LPF (por ejemplo, IB) y la funcion CLIP3 (a, b, x) indica que el valor de x esta limitado entre un valor inferior a y un valor superior b.

Ajuste de saturacion

En la senal IPT, P y T son tan solo intensidades relativas de las diferencias de color comparadas con la intensidad I. Dado que las etapas (115) y (125) tienen la componente de color I modificada, los componentes de color P y T tienen que ser ajustados para preservar el matiz y la saturacion. Se representa un ejemplo de dicho proceso (130) en la figura 4.

Tal como se representa en la figura 4, los parametros para incrementar el colorido y la saturacion se pueden calcular en base a la entrada original en el espacio IPT-PQ (112) y la salida de mapeo tonal (127). Estos parametros se calculan por pixel y se aplica el mismo factor de escala (S) a ambos componentes de color P y T. En una realization de ejemplo, los incrementos de colorido se determinan utilizando funciones de mapeo lineales.

^{CEDR = k i I,, + /.'I.}

_(ID

CMapped = k\ Is £2,

donde kⁱ y k² son constantes basadas en datos psicofisicos. Por ejemplo, en una realizacion, kⁱ = 0,5 y k² = 1,0. En la ecuacion (6), CEDR (412) indica la salida de la etapa (410-1) y CMapped (414) indica la salida de la etapa (410­ 2). Entonces, un factor de escala de ajuste de saturacion (422) se puede determinar como

^ _ ^is *^{c e d r}

I0*CMapped '

(12)

Dado S, y los componentes de color originales P^o y A de la senal (112), los componentes re-saturados P^s y T^s de la salida de mapeo tonal (132) se pueden calcular como

P^s = P⁰ * S, y

(13)

Ts = T0 * S.

En algunas realizaciones, puede ser beneficioso determinar el incremento de colorido CMapped en base a la senal de mapeo tonal original (117) (Im) en lugar de a la senal de contornos destacados (127) (I^s), entonces CMapped = k1 I^m + k² y

^ Im*CEDR

I0*CMapped‘

(14)

En una realizacion alternativa, la etapa de ajuste de saturacion puede ser parte de la etapa de transformation de color (110). En una realizacion de ejemplo, siguiendo la correction para el efecto Helholtz-Kohraush (235) representada por la ecuacion (1), se puede aplicar la siguiente transformacion de escala de croma:

I

S = 4+0.5,

(15)

Pi = PiS,

(16)

Ti = TtS.

(17)

LUT 3D del mapeador de gama de color

Las etapas de procesamiento de mapeo tonal e incremento de saturacion pueden tener como resultado colores fuera de la gama de la pantalla objetivo. Se puede calcular y aplicar una tabla de consulta (LUT) de gama de colores 3D (140) a la senal de video (132) para ajustar la gama de color. Como parte de la correccion de la gama de color (135), la senal puede asimismo transformarse de nuevo a otro espacio de color (por ejemplo, RGB), y se puede someter a correction gamma para generar la senal EDR final (145) para visualization en la pantalla objetivo y/o para otro procesamiento posterior.

Ajustes de luminancia y de color

En determinadas realizaciones, puede ser deseable ajustar (por ejemplo, incrementar) los valores de luminancia o de croma de la senal de entrada fuera de aquellos valores que se considera representan la intention original del director. Por ejemplo, muchas televisiones de consumo incorporan modos de imagen tales como "intenso", "deportes" o "cine", que representan conjuntos de parametros de visualizacion que mejoran la experiencia del usuario para contenido espedfico. En una realization, los parametros de incremento de luminancia se pueden ajustar como una funcion de los parametros de ajuste de curva tonal intermedios, por ejemplo los parametros Slope, Shift, Min y Shift, discutidos mas arriba.

Slopepref = Shiftpref = Minpref = Maxpref = 1 indica los parametros de incremento de luminancia por defecto cuando no se requiere incremento de luminancia. Si se desea un incremento o una modification de la senal se pueden ajustar estos cuatro parametros. Por ejemplo, sin limitation, en una realizacion estos valores se pueden ajustar a Slopepref = 0,8 ,

Shiftpref ⁼ 0,005,

Min pref = 0,0001 ,

Maxpref =1,0.

Entonces, los correspondientes parametros Slope, Shift, Min y Shift utilizados para calcular los parametros de curva tonal (120) la ecuacion (4) se ajustan como sigue:

Slope = Slope*Slope Pref ^,

Shift = Shift *Shiftpref ,

Min = Min*MinPref , y

Max = Max /Maxpref

Aplicar estos ajustes a Min, Max, Slope y Shift cambia el rango de mapeo original. Por lo tanto, para devolver el rango de mapeo al original (por ejemplo, EDR mm/max y visualizacion mm/max, que se definen a partir de los metadatos de visualizacion y contenido (106)), se utiliza la siguiente ecuacion despues de que se haya calculado Im en la ecuacion (4).

Im _m = ( _\M -- _a -- ■ _x --- _M --- _m - ) _{J \} Max ■ MaxPref ------------- _{MinPref J} H---- _M --- _in ------ _Pref . (18) _{v '} Se puede asimismo ajustar el croma. Dadas las salidas P^s y TS de la ecuacion (8) (por ejemplo, senal (132)), los componentes de color (P^s, T^s) se pueden transformar en valores (croma, matiz) utilizando transformaciones estandar de euclideas a polares. A continuation, es posible ajustar los valores de croma (Cin) (saturation, colorido) aplicando funciones de mapeo lineales o bien no lineales. Se representan ejemplos de dichas funciones de mapeo en la figura 5.

De forma no limitativa, la figura 5 representa tres realizaciones de ejemplo para una funcion de mapeo de croma. Cout = f(Cin) representa la funcion de entrada salida de ajuste de croma. En una primera realizacion (505)

por lo que no se ha realizado ningun ajuste de croma. En una segunda realizacion (510),

donde ^y es una constante. Finalmente, en una tercera realizacion (515), el croma se puede expresar como la salida de una funcion no lineal descrita mediante relaciones de entrada salida de tipo curva polinomial o sigmoide.

En algunas realizaciones, la funcion de mapeo de croma se puede modular como una funcion de matiz. En una realizacion de este tipo, determinadas zonas de cromaticidad (por ejemplo, el cielo, la hierba o tonos de la piel) se pueden tratar de manera diferente a otras. En algunas realizaciones, la funcion de mapeo de croma puede asimismo modularse como una funcion de intensidad (I). En algunas realizaciones, los valores de croma pueden asimismo reducirse para crear una imagen desaturada para un efecto especial (por ejemplo, una perception sepia o de pelicula antigua).

Despues de los ajustes de croma, los valores transformados (croma, matiz) se vuelven a convertir en valores (P, T) utilizando transformaciones estandar polares a eucKdeas, y continua el resto del proceso de gestion de visualizacion. En dichas realizaciones, los ajustes de luma y de croma se pueden calcular previamente y alternativamente combinarse con otros LUT 3D de la tubena de gestion de visualizacion.

El ajuste de los parametros de luminancia y de croma depende mucho de las capacidades y las caractensticas de visualizacion de la pantalla objetivo. En algunas realizaciones, el fabricante y el modelo de la TV objetivo pueden estar disponibles para el descodificador o el procesador del gestor de visualizacion (DM, display manager) por medio de informacion auxiliar, tal como los EDID (Extended display Identification Data, datos de identificacion de pantalla extendidos) de la TV. Esta informacion se puede utilizar para consultar las capacidades de la pantalla utilizando una base de datos local o remota (por ejemplo, por medio de internet u otra conexion de enlace ascendente) y proporcionan por lo tanto parametros de incremento calculados previamente y optimizados, para la pantalla objetivo. Alternativamente, si no esta disponible ninguna informacion espedfica, el descodificador puede proporcionar al usuario una seleccion de modos de pantalla alternativos y permitir al usuario seleccionar el modo preferido.

En algunas realizaciones, cuando no estan disponibles LUT 3D optimizadas para gestion de visualizacion EDR para una pantalla objetivo, un descodificador (STB, set-top box) puede aplicar los procedimientos descritos en la presente memoria para calcular nuevas LUT en base a un conjunto de funciones parametricas que pueden estar almacenadas previamente en el STB y los parametros de pantalla objetivo. Despues de conectar una nueva TV, un usuario puede esperar unos pocos segundos hasta que se calculan las nuevas LUT; no obstante, los resultados se pueden almacenar en la memoria del dispositivo para reutilizarse posteriormente.

Mapeo tonal para senales con color submuestreado

En algunas realizaciones, la senal EDR (102) se puede recibir en un formato de croma submuestreado (por ejemplo, YCbCr 4:2:0). Ademas, puede ser necesario asimismo convertir la senal RGB EDR de salida (145) a un formato espedfico de visualizacion diferente de RGB 4:4:4 (por ejemplo, YCbCr 4:2:0). Aunque el proceso de gestion de visualizacion de 100A (figura 1A) se puede modificar facilmente para acomodar transformacion de color de preprocesamiento o post-procesamiento, interpolacion de color o diezmado sobre las entradas y salidas de plena resolucion (por ejemplo, sobre la senal (102) antes de la etapa de RGB a IPT-PQ (110), o sobre la senal RGB (145)), puede ser mas eficiente computacionalmente realizar algunas operaciones de gestion de visualizacion sobre senales de resolucion reducida. A continuacion se discuten ejemplos de dichas realizaciones.

La figura 1B representa un proceso de ejemplo (100B) para la gestion de visualizacion de imagenes EDR, de acuerdo con una realizacion alternativa de la presente invencion. De forma no limitativa, en un ejemplo, sea la senal EDR recibida (102) una senal YCbCr 4:2:0 y sea la salida deseada (160) una senal YCbCr 4:2:0 EDR con codificacion gamma. Se puede aplicar asimismo un procesamiento similar a otros formatos de color con croma submuestreado, tal como YCbCr 4:2:2 y similares.

Tal como se representa en 100B, el procesamiento de entrada (102) se puede dividir en dos caminos separados; procesamiento del componente Y (102Y) a plena resolucion (luma), y procesamiento de una senal RGB (107) a la resolucion croma (por ejemplo, a 1/4 de resolucion para senales 4:2:0). El convertidor de color (105) diezma la entrada Y, y a continuacion convierte la Y diezmada y los componentes de entrada CbCr originales en una senal RGB (4:4:4) (107) con resolucion espacial igual a la resolucion croma original. El convertidor de color (110B) traduce la senal de plena resolucion (102Y) a una senal cuantificada perceptualmente (PQ) (112B). Tal como se ha discutido anteriormente, en la etapa de procesamiento RGB a IPT-PQ (100) (ver la figura 2), el componente de entrada Y de (102) puede asimismo someterse a linealizacion gamma y normalizarse (por ejemplo, en el intervalo (0, 1)) antes de aplicar la funcion PQ al componente Y.

Dadas las nuevas senales (107) y (112B), el procesamiento sobre la senal (107) se produce como en (100A), excepto que la etapa de preservacion de detalles multiescala (125) se aplica en este caso despues de la etapa de saturacion y ajuste (130). Dado que la senal (132) es en este caso la cuarta parte de la resolucion de la senal original (102), una etapa de interpolacion adicional (150) interpola la salida del mapeador de gama (135) en una senal de plena resolucion (152) que se utiliza como la entrada mapeada en tonos (Im) de la etapa de preservacion de detalles multiescala (125). La senal (112B) se esta utilizando como la senal original Io (ver las ecuaciones (5)-(10)). Se debe observar que el proceso de mapeo de gama (135) puede generar directamente una senal en el espacio de color (Y-PQ)CbCr (4:4:4). El EDR de salida (160) esta en formato YCbCr (4:2:0) y comprende dos senales: el componente de croma (137-CbCr) calculado por el mapeador de gama (135) mas la senal de luma (157). La senal de luma (157) puede ser generada mediante correccion gamma (155) de la salida del proceso de preservacion de detalles multiescala (127). La descodificacion PQ y la codificacion gamma (155) pueden utilizar los parametros EOTF (152) (por ejemplo, gamma, Min y Max) de la pantalla objetivo (no mostrada).

La figura 1C representa una realizacion alternativa que paraleliza las operaciones de diezmado de luma y de multiescala para mejorar mas la eficiencia de la tubena por pixel y reducir los requisitos de memoria. En este ejemplo, la tubena de plena resolucion (Y) funciona a plena resolucion pero requiere menos operaciones por pixel. Por contraste, la tubena RGB 4:4:4 tiene mas operaciones por pixel pero funciona a la cuarta parte de la resolucion de pixel por luma original. La figura 1C es mas factible para poner en paralelo implementaciones de hardware.

Comparado con (100B), (100C) anade una etapa de mapeo de intensidad adicional (115B) a la salida (Io, 112B) del convertidor de color 110B; sin embargo, elimina la necesidad del proceso de interpolacion (150) en (100B). La etapa de mapeo de intensidad (115B) puede utilizar los parametros de curva tonal calculados en la etapa (120). En algunas realizaciones (no mostradas), la entrada al mapeo de intensidad (115B) puede ser la senal (l02Y) en lugar de la senal (112B).

Implementacion de sistema informatico de ejemplo

Las realizaciones de la presente invencion se pueden implementar con un sistema informatico, con sistemas configurados en circuitos electronicos y componentes, con un dispositivo de circuito integrado (IC, integrated circuit) tal como un microcontrolador, con una matriz de puertas logicas programable in situ (FPGA, field programmable gate array) o con otro dispositivo logico programable (PLD, programmable logic device) o configurable, con un procesador de senal digital (DSP, digital signal processor) o temporal discreta, con un IC de aplicacion espedfica (ASIC, application specific IC) y/o con un aparato que incluya uno o varios de dichos sistemas, dispositivos o componentes. El ordenador y/o el IC puede llevar a cabo, controlar o ejecutar instrucciones relativas a la gestion de visualizacion y a la visualizacion de imagenes con un rango dinamico mejorado, tal como se ha descrito en la presente memoria. El ordenador y/o el IC puede calcular cualquier variedad de parametros o valores que esten relacionados con los procesos de gestion de visualizacion descritos en la presente memoria. Las realizaciones de imagen y de video se pueden implementar en hardware, en software, en software inalterable y en diversas combinaciones de los mismos. Determinadas implementaciones de la invencion comprenden procesadores informaticos que ejecutan instrucciones de software que hacen que los procesadores lleven a cabo un procedimiento de la invencion. Por ejemplo, uno o varios procesadores en una pantalla, un codificador, un descodificador, un transcodificador o similar, pueden implementar procedimientos relacionados con la gestion de visualizacion de imagenes EDR como se ha descrito anteriormente, ejecutando instrucciones de software en una memoria de programa accesible a los procesadores. La invencion se puede asimismo disponer en forma de un producto de programa. El producto de programa puede comprender cualquier medio no transitorio que lleva un conjunto de senales legibles por ordenador que comprenden instrucciones que, cuando son ejecutadas por un procesador de datos, hacen que el procesador de datos ejecute un procedimiento de la invencion. Los productos de programa acordes con la invencion pueden estar en cualquiera de una amplia variedad de formas. El producto de programa puede comprender, por ejemplo, medios ffsicos, tal como medios magneticos de almacenamiento de datos que incluyen discos flexibles, unidades de disco duro, medios opticos de almacenamiento de datos que incluyen CD-ROM, DVD, medios electronicos de almacenamiento de datos que incluyen ROM, flash RAM, o similares. Las senales legibles por ordenador sobre el producto de programa pueden estar comprimidas o cifradas, opcionalmente.

Cuando se hace referencia anteriormente a un componente (por ejemplo, un modulo de software, un procesador, un conjunto, un dispositivo, un circuito, etc.), salvo que se indique lo contrario, se debera interpretar que la referencia a dicho componente (incluyendo una referencia a "medios") incluye como equivalentes de dicho componente cualquier componente que realice la funcion del componente descrito (por ejemplo, que sea su equivalente funcionalmente), incluyendo componentes que no sean equivalentes estructuralmente a la estructura dada a conocer que realiza la funcion en las realizaciones de ejemplo mostradas de la invencion.

Equivalentes, extensiones, alternativas y miscelanea

Se ha descrito de este modo las realizaciones de ejemplo que se refieren a la gestion de visualizacion eficiente de imagenes EDR. En la anterior especificacion se han descrito realizaciones de la presente invencion haciendo referencia a numerosos detalles espedficos que pueden variar de una implementacion a otra. Por lo tanto, el indicador unico y exclusivo de que es la invencion y que pretenden los solicitantes que sea la invencion, es el conjunto de reivindicaciones que aparecen en esta solicitud, en la forma espedfica en la que aparecen dichas reivindicaciones, incluyendo cualquier subsiguiente correccion. Cualesquiera definiciones expuestas expresamente en la presente memoria sobre terminos contenidos en dichas reivindicaciones deberan gobernar el significado de dichos terminos utilizados en las reivindicaciones. Por lo tanto, ninguna limitacion, elemento, propiedad, caractenstica, ventaja o atributo que no este enunciado expresamente en una reivindicacion, debera limitar en modo alguno el alcance de dicha reivindicacion. En consecuencia, esta especificacion y los dibujos se deben considerar en un sentido ilustrativo y no limitativo

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para generar una imagen de salida con un segundo rango dinamico a partir de una imagen de entrada con un primer rango dinamico, siendo el segundo rango dinamico diferente del primer rango dinamico, comprendiendo el procedimiento:

acceder a la imagen de entrada (102) en un primer espacio de color (YCbCr), donde la imagen de entrada comprende un componente de luma a una resolution espacial de luma y uno o varios componentes de croma a una resolution espacial de croma, donde la resolucion espacial de croma es menor que la resolucion espacial de luma;

diezmar, en un primer camino de procesamiento, el componente de luma de la imagen de entrada a la resolucion espacial de croma;

aplicar, en el primer camino de procesamiento, una o varias etapas de transformation de color (107, 110A) al componente de luma diezmado y a dichos uno o varios componentes de croma de la imagen de entrada para determinar una primera imagen de salida (112A) en un espacio de color IPT corregido perceptualmente (IPT-PQ), en el que la transformacion de color del primer espacio de color al espacio IPT-PQ esta basada, por lo menos en parte, en aplicar una funcion de cuantificador perceptual (PQ) no lineal a una funcion de la imagen de entrada para generar un componente de intensidad (I) y componentes de color (PQ) de la primera imagen de salida (112A) con una resolucion espacial igual a la resolucion espacial de croma de la imagen de entrada;

aplicar, en el primer camino de procesamiento, una funcion de mapeo tonal no lineal (115) al componente de intensidad (I) de la primera imagen de salida (112A) para determinar un componente de intensidad de una primera imagen mapeada en tonos (117) con el segundo rango dinamico;

aplicar, en el primer camino de procesamiento, una funcion de ajuste de saturation (130) a los componentes de color (P, T) de la primera imagen mapeada en tonos (117) para generar componentes de color de una segunda imagen mapeada en tonos (132), en el que la funcion de ajuste de saturacion esta determinada por el componente de intensidad (I) de la primera imagen de salida (112A) y el componente de intensidad de la primera imagen mapeada en tonos (117);

aplicar, en el primer camino de procesamiento, una funcion de mapeo de gama de color (135) a los componentes de color de la segunda imagen mapeada en tonos (132) para generar componentes de color de una tercera imagen de salida;

aplicar, en un segundo camino de procesamiento, una funcion de cuantificador perceptual (PQ) no lineal al componente luma (102Y) de la imagen de entrada (102) para generar un componente de intensidad de una segunda imagen de salida con una resolucion espacial igual a la resolucion espacial de luma de la senal de entrada;

aplicar, en el segundo camino de procesamiento, una funcion de preservation de detalles (125) a los componentes de intensidad de la tercera imagen de salida (137-YPQ) y la segunda imagen de salida (112^b) para generar un componente de intensidad de una cuarta imagen de salida (127) con una resolucion espacial igual a la resolucion espacial de luma de la senal de entrada;

generar la imagen de salida combinando el componente de intensidad de la cuarta imagen de salida y los componentes de color de la tercera imagen de salida; y

en el que el primer camino de procesamiento y el segundo camino de procesamiento se procesan en paralelo.

2. El procedimiento segun la reivindicacion 1, que comprende ademas una transformacion de escala ascendente del componente de intensidad de la tercera imagen de salida para que se corresponda con la resolucion espacial de la segunda imagen de salida (112B).

3. El procedimiento segun la reivindicacion 2, que comprende ademas:

aplicar una segunda funcion de mapeo tonal no lineal (115B) al componente luma de la segunda imagen de salida (112B) o al componente luma (102Y) de la senal de entrada (102) para determinar un componente de intensidad de una tercera imagen mapeada en tonos (117B) con el segundo rango dinamico; y

aplicar la funcion de preservacion de detalles (125) al componente de intensidad de la tercera imagen mapeada en tonos (117B) y a la segund imagen de salida (112B) para generar el componente de intensidad de la cuarta imagen de salida (127).

4. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende ademas ajustar la intensidad (I) de la senal de color IPT-PQ (232) para generar una senal IPT-PQ ajustada (112), en el que la etapa de ajuste se realiza por lo menos en parte aplicando la funcion

l [ = 1, d * CHt

donde d es una constante y dados los valores A, Pi y 7/ de un pixel de la serial de color IPT-PQ (232), CHi = \Pf + Tl

\ e I'i indica un valor de intensidad de la senal IPT-PQ ajustada (112).

5. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la funcion de mapeo tonal no lineal (115) se expresa como una funcion de curva tonal sigmoide parametrizada, en el que los parametros de la funcion se determinan en base a caracteristicas de una pantalla de origen y de una pantalla objetivo.

6. El procedimiento segun la revindication 5, en el que las caracteristicas de la pantalla de origen comprenden un valor de brillo mmimo y un valor de brillo maximo para la pantalla de origen; y/o

en el que las caracteristicas de la pantalla objetivo comprenden un valor de brillo mmimo y un valor de brillo maximo para la pantalla objetivo; y/o

en el que se accede a las caracteristicas de la pantalla de origen por medio de los metadatos de pantalla de origen (104) recibidos.

7. El procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que la funcion de tono sigmoide se expresa como

rQ _|_ Q jn^Rolloff

Im

i c3i%

en el que Ci, C², C³ y Rolloff son constantes que definen los parametros de la funcion de mapeo tonal, y para una entrada Io, Im es un correspondiente valor de salida;

en el que, en algunas realizaciones, las constantes Ci, C² y C³ se determinan por lo menos en parte en base a una o varias caracteristicas de valor de gris de la senal de entrada (102).

8. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que aplicar la funcion de destacar contornos comprende ademas

donde F(I,H) indica aplicar a una imagen I un filtro con nucleo H, Io indica valores de intensidad de pixel de la primera imagen de salida (112), Im indica valores de intensidad de pixel de la primera imagen de salida mapeada en tonos (117) e I^s indica valores de intensidad de pixel de la segunda imagen de salida (127);

en el que, en algunas realizaciones, el nucleo H comprende un filtro gaussiano 11x11 con desviacion estandar igual a 2.

9. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que aplicar la funcion de ajuste de saturation (130) comprende transformar la escala de los componentes de color de la primera senal de salida (112) mediante una constante de escala que se determina en respuesta a valores de intensidad de pixel de la primera imagen de salida (112) y valores de intensidad de pixel de cualquiera de la segunda imagen de salida (127) o la primera imagen mapeada en tonos (117).

10. El procedimiento segun la reivindicacion 9, en el que calcular la constante de escala (S) comprende calcular Is * CEDR

S = — ---------------

I0 * CMapped

donde CEDR es una variable determinada como una funcion lineal de la intensidad (Io) de la primera senal de salida (112) y CMapped es una variable determinada como una funcion lineal de la intensidad (I^s) de la segunda senal de salida (127).

11. El procedimiento segun la reivindicacion 5, en el que los parametros de curva tonal de la funcion de mapeo tonal no lineal se ajustan para incrementar la intensidad de la luminancia de la primera imagen mapeada en tonos.

12. El procedimiento segun la reivindicacion 11, en el que incrementar la intensidad de la luminancia comprende ademas:

calcular un primer conjunto de parametros de curva tonal de ajuste intermedios, para determinar un rango de mapeo de la funcion de mapeo tonal sin incremento de luminancia;

transformar la escala del primer conjunto de parametros de curva tonal de ajuste intermedios, en respuesta a un conjunto de parametros de curva tonal de ajuste intermedios deseados;

determinar los parametros de la funcion de mapeo tonal en base al segundo conjunto de parametros de curva tonal de ajuste intermedios;

aplicar la funcion de mapeo tonal a la intensidad de la primera senal de salida para determinar una senal mapeada en tonos intermedia; y

ajustar la intensidad de la senal mapeada en tonos intermedia para determinar la primera senal mapeada en tonos.

13. El procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende ademas ajustar los componentes de color de la segunda imagen mapeada en tonos (132), en el que la etapa de ajuste comprende: convertir valores de pixel de color (P^s, T^s ) de la segunda imagen mapeada en tonos, en valores de pixel (croma, matiz) utilizando una transformada de coordenadas euclfdeas a polares;

mapear los valores de pixel (croma, matiz) a valores ajustados (croma, matiz) utilizando una funcion de mapeo; y convertir los valores ajustados (croma, matiz) en valores de color ajustados (P^s, T^s ) utilizando una transformada de coordenadas polares a euclfdeas.

14. Un aparato que comprende un procesador, y configurado para llevar a cabo cualquiera de los procedimientos expuestos en las reivindicaciones 1 a 13.

15. Un medio de almacenamiento no transitorio legible por ordenador, que tiene almacenada en el mismo una instruccion ejecutable por ordenador para ejecutar un procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.