HDR學習之旅（二）——SL-HDR1標準

（Single-Layer HDR Video Coding with SDR Backward Compatibility）論文學習

HDR端到端系統的示例

圖1顯示了一個端對端的工作流程，首先獲取HDR視頻以及相關的內容元數據，再分發階段，將傳入的HDR信號分解爲SDR信號以及與內容相關的動態元數據，通過編碼器（HEVC高效視頻編碼）進行解碼,然後通過現有的SDR分發網絡中進行傳輸（包含特定通道上傳送或者是嵌入SDR信號的動態元數據），後處理階段在功能上與預處理階段相反，採用相同的編碼器進行解碼，可以生產SDR視頻，在SDR顯示器上進行顯示，也可以將SDR視頻和動態元數據作爲輸入，進行重建，生產HDR視頻，在HDR顯示器上進行顯示。

HDR系統架構概述

圖二圖更詳細的描述了HDR分解和重建過程，第一個紅色虛線框是HDR的分解步驟，首先將輸入的HDR內容線性化，然後分解階段的核心的HDR到SDR的轉換，該轉換從線性HDR信號生成SDR視頻，當輸入HDR和輸出SDR信號要以不同顏色空間進行表示時，可以在HDR到SDR轉換之前或者之後使用色調映射。然後解碼端執行相反的操作，特別時SDR到HDR重建步驟，該步驟輸入有解碼器提供的SDR視頻，並將其轉換爲適合HDR顯示能力的HDR視頻。第一個灰色框是格式能夠適應HDR系統的輸入視頻信號，第二個灰色框是格式適應HDR系統的目標系統。

HDR - SDR分解過程

HDR到SDR的分解過程目的是將輸入的線性RGB4：4：4HDR信號轉換爲兼容SDRYcrcb4：2：0的版本，基於HDR內容分析（一組圖片），得出一組映射參數，，然後這些映射參數將進一步用於HDR信號轉換爲SDR（步驟1），一旦的得出這些映射參數，就獲得了亮度映射函數（TM）。步驟2，使用亮度映射函數（TM）將來自HDR信號的亮度L映射到SDR亮度信號。然後導出色度分量（步驟三），爲了使SDR顏色與輸入的HDR信號顏色進行匹配，進行步驟4顏色校正，最後進行4:4:0的色度採樣，輸入SDR信號。

Luminance mapping

亮度映射的目的是使得亮度映射函數TM將從HDR線性RGB信號轉換爲SDR亮度信號。

A是將RGB轉換爲Ycrcb的一個轉換矩陣。𝐴 = [𝐴1,𝐴2,A3],𝐴,𝐴,𝐴 being 1x3 matrices

映射函數TM構建基於感知傳遞函數，並使用一組有限的控制參數，這些參數必須進一步傳遞到後處理，以便能夠逆轉亮度映射過程。利用圖4左圖所示的感知傳遞函數，首先將輸入的線性亮度光信號L在顯示亮度峯值的基礎上轉換爲感知均勻域。爲了更好的控制黑白電平，應用了一個在內容相關的黑白電平之間擴展的信號，然後使用由三部分組成的分段曲線對信號進行映射，如圖5下部和上部是線性的，中間提供了一個平滑的曲線，可以使用分段線性校正函數對曲線進一步調整，然後根據目標SDR顯示最大亮度100尼特，將信號轉換爲光域，如圖4右所。結果信號是 SDR亮度。