寬色域HDTV系統(tǒng)兼容傳輸方案及其重顯研究.pdf

1、隨著高端電視顯示設(shè)備的不斷推新,繼提高電視圖像清晰度之后,對擴展HDTV系統(tǒng)色域的需求日益凸顯,并成為急待研究、開發(fā)的領(lǐng)域。為此,本文在國內(nèi)最早開展了寬色域HDTV系統(tǒng)色度學(xué)基礎(chǔ)和實驗研究工作,所取得的成果為電視系統(tǒng)色域理論研究和仿真實驗打下了基礎(chǔ),并建立了初步的實驗研究環(huán)境,在電視領(lǐng)域,屬適當超前的應(yīng)用性基礎(chǔ)研究。
　　 工作集中在兩方面。一是探求在現(xiàn)行常規(guī)色域HDTV系統(tǒng)中,如何兼容傳輸寬色域視頻信號。另一方面是寬色域視頻信

2、號如何顯示于色域較窄的電視顯示器。為開展這兩方面工作,論文在測試數(shù)據(jù)和構(gòu)建實驗平臺上,也用了很多精力。
　　 短期內(nèi)將現(xiàn)行常規(guī)色域電視系統(tǒng)升級為寬色域系統(tǒng)并不現(xiàn)實,而立足于與現(xiàn)行系統(tǒng)兼容傳輸寬色域HDTV信號更利于新舊系統(tǒng)的平穩(wěn)過度。本文深入分析了ITU-R BT.1361和IEC61966-2-4兩個現(xiàn)有寬色域視頻國際標準的核心技術(shù),通過遍歷ITU-R BT.1361允許的基色信號值域范圍,提出了一組寬色域系統(tǒng)新三基色。按IE

3、C61966-2-4許用量化級范圍,通過線性延拓,計算了與現(xiàn)行ITU-R BT.709常規(guī)色域HDTV傳輸系統(tǒng)能兼容傳輸?shù)臄U展色域HDTV信號范圍。
　　 根據(jù)相加混色原理,本文建立了常規(guī)色域的三維數(shù)學(xué)模型,在三維色度系統(tǒng)與Pointer物體真實表面色色域作了色度學(xué)比較。結(jié)果表明,常規(guī)色域傳輸系統(tǒng)之所以不能傳輸或重顯全部Pointer色域,并不單純因為色域范圍小,兩個色域涵蓋的顏色范圍有差別也是重要原因。這對需要從三維和顏色覆蓋

4、范圍方面全面研究色域覆蓋問題具有借鑒意義。
　　 本文提出了三種可供選用的兼容傳輸擴展色域HDTV系統(tǒng)方案。
　　 其一導(dǎo)出了基于Pointer色域的優(yōu)化色差系。該兼容系統(tǒng)拓寬了視頻傳輸信號的色域范圍,同時具有色差信號對的壓縮系數(shù)小而接近,利于抵御傳輸干擾,重顯色差小的優(yōu)勢。第二提出了數(shù)字編碼中的非線性量化方案。該方案實現(xiàn)了xvYCC寬色域信號的兼容傳輸,是對IEC61966-2-4標準架構(gòu)中算法的開放部分之補充。第三個

5、方案是基于ITU-R BT.1361導(dǎo)出的與其可實現(xiàn)的最廣色域理論值相對應(yīng)的三基色,構(gòu)建了新三基色系統(tǒng)。該系統(tǒng)在與常規(guī)色域HDTV系統(tǒng)兼容傳輸?shù)臈l件下,色域覆蓋率提高到60.65％。這對激光投影顯示方式和構(gòu)建未來型廣色域HDTV系統(tǒng),提供了具有理論依據(jù)的實現(xiàn)方案。
　　 課題的第二方面工作實現(xiàn)了直接截切、SLIN及GCUSP三種寬窄色域之間的色域映射算法研究,包括線性轉(zhuǎn)換矩陣修正、顯示設(shè)備特征化、色域邊界確定等核心算法。所作理論

6、分析和實驗對比表明,GCUSP映射算法采用非線性明度壓縮策略,可較好地實現(xiàn)Pointer色域向常規(guī)色域的壓縮映射,取得視覺上可感受到的重顯圖像改善效果,可作為寬色域壓縮映射的首選算法。本文這方面研究工作成果直接的現(xiàn)實意義在于,電視中心按ITU-R BT.1361(我國GY/T155-2000擴展色域部分參照此國際標準制定).標準,以Pointer色域為目標色域播出的寬色域圖像,經(jīng)過適當?shù)纳蛴成涮幚?可以在現(xiàn)有色域較窄的電視顯示器上,重