รูปแบบภาพ Ultra HDR v1.1

ข้อมูลเบื้องต้น

เอกสารนี้กำหนดลักษณะการทํางานของรูปแบบไฟล์ใหม่ที่เข้ารหัสรูปภาพแผนที่การขยายช่วงแบบลอการิทึมในไฟล์รูปภาพ JPEG เครื่องอ่านเดิมที่ไม่รองรับรูปแบบใหม่จะอ่านและแสดงรูปภาพแบบไดนามิกต่ำตามปกติจากไฟล์รูปภาพโปรแกรมอ่านที่รองรับรูปแบบจะรวมรูปภาพหลักเข้ากับแผนที่เกน และแสดงผลรูปภาพ High Dynamic Range ในจอแสดงผลที่เข้ากันได้

ส่วนที่เหลือของเอกสารนี้จะอธิบายวิธีการของกระบวนการที่จำเป็นในการใช้รูปแบบนี้ วงจรชีวิตของรูปภาพที่เป็นไปตามรูปแบบนี้มีดังนี้

1. การเข้ารหัส

   1. การสร้างแผนที่การได้
   2. เพิ่มการบีบอัดแผนที่
   3. รับการสร้างคอนเทนเนอร์แผนที่

2. กำลังถอดรหัส

รูปที่ 1 ตัวอย่างเลย์เอาต์ไฟล์และข้อมูลเมตาที่เกี่ยวข้อง

แรงจูงใจ

เป้าหมายของรูปแบบไฟล์นี้คือการเข้ารหัสข้อมูลเพิ่มเติมในไฟล์รูปภาพ SDR ที่ใช้ร่วมกับเทคนิคการแสดงผลเพื่อสร้างการแสดงผล HDR ที่ดีที่สุดในไฟล์เดียว

หากนำไปใช้ได้จริง รูปแบบไฟล์ต้องมีลักษณะดังนี้

• เข้ากันได้แบบย้อนหลังเพื่อให้ผู้ชมที่ซื่อสัตย์แสดงรูปภาพ SDR แบบปกติ
• ไม่กินพื้นที่เพิ่มมากนัก

นอกจากนี้ เทคนิคการแสดงผลต้องมีลักษณะดังนี้

• ไม่ต้องใช้การประมวลผลจำนวนมากเพื่อถอดรหัส
• ปรับให้เข้ากับอัตราส่วนใดก็ได้ระหว่างจุดขาว HDR กับ SDR ของจอแสดงผล ซึ่งอาจแตกต่างกันอย่างมากระหว่างอุปกรณ์ หรือแม้แต่ในช่วงเวลาหนึ่งๆ ในอุปกรณ์เครื่องเดียว

และสุดท้าย เทคนิคต้องทําการดําเนินการทั้งหมดข้างต้นได้โดยไม่ต้อง

• การตัดไฮไลต์
• เงาซ้อนกัน
• การเปลี่ยนหรือบีบอัดคอนทราสต์ของขอบ
• การเปลี่ยนความสัมพันธ์ของโทนสีแบบสัมพัทธ์ (ระหว่างวัตถุในฉาก)

ทรัพยากร Dependency

ข้อมูลอ้างอิงเชิงบรรทัดฐานสำหรับข้อกำหนดนี้ ได้แก่

• ข้อกำหนด Adobe XMP ส่วนที่ 3: พื้นที่เก็บข้อมูลในไฟล์
• ISO 16684-1:2019 ข้อกำหนด XMP ส่วนที่ 1
• รูปแบบไฟล์สื่อพื้นฐาน ISO ตามมาตรฐาน ISO/IEC 14496-12
• T.81 (09/92) การบีบอัดและการเข้ารหัสแบบดิจิทัลของภาพนิ่งแบบโทนสีต่อเนื่อง
• เอกสารประกอบของ CIPA DC-x 007-2009 รูปแบบภาพหลายรูปแบบ

คำจำกัดความ

• จอแสดงผล SDR

  • จอแสดงผลแบบเดิมที่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อแสดงเนื้อหา HDR โดยทั่วไปแล้ว จอแสดงผลเหล่านี้จะให้ความสว่างสูงสุดที่มีค่าอยู่ที่ประมาณ 400 cd/m² หรือน้อยกว่า

• จอแสดงผล HDR

  • จอแสดงผลที่ออกแบบมาสำหรับเนื้อหา HDR โดยทั่วไปแล้ว จอแสดงผลเหล่านี้จะให้ความสว่างสูงสุดที่มีค่ามากกว่าจอแสดงผล SDR โดยทั่วไปมีความละเอียด 800 cd/m² ขึ้นไป และโดยทั่วไปจะมีอัตราส่วนคอนทราสต์ที่ดีกว่าจอแสดงผล SDR ด้วย

• รูปภาพหลัก

  • อินสแตนซ์แรกของรูปภาพในไฟล์ GContainer ที่มีไฟล์สื่อรองต่อท้าย รูปภาพหลักมีข้อมูลเมตา XMP ของ GContainer ที่กําหนดลําดับและพร็อพเพอร์ตี้ของไฟล์รายการสื่อรองที่ตามมาในคอนเทนเนอร์ไฟล์

• รูปภาพรอง

  • ไฟล์รายการสื่อที่ตามมาซึ่งต่อท้ายรูปภาพหลักในไฟล์ GContainer

• การบีบอัดช่วง

  • ในการถ่ายภาพ ฉากในชีวิตจริงมักมีช่วงไดนามิกมากกว่าที่จอแสดงผล SDR จะแสดงได้ การดำเนินการต่างๆ เช่น การบีบอัดช่วง หรือที่เรียกว่าการปรับโทนสีในพื้นที่ จำเป็นต่อการลดช่วงไดนามิกของรูปภาพ การลดนี้ต้องไม่ตัดไฮไลต์หรือบีบอัดแสงเงา โดยยังคงรักษาคอนทราสต์เฉพาะจุดไว้มากที่สุดคุณพยายามลดขนาดขอบความสว่างขนาดใหญ่ในรูปภาพ ซึ่งช่วยเพิ่มคอนทราสต์ในระดับโลก ขณะเดียวกันก็พยายามรักษาขนาดของขอบความสว่างเล็กๆ ไว้ ซึ่งก็คือรายละเอียดต่างๆ แม้ว่าจะมีการใช้งานที่แตกต่างกันมากมาย แต่การดำเนินการดังกล่าวถือเป็นมาตรฐานในกล้องดิจิทัลสมัยใหม่ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน

• จุดสีขาว SDR

  • ความสว่างเชิงเส้นสูงสุดของเนื้อหา SDR บนจอแสดงผล ณ จุดหนึ่งๆ

• จุดสีขาวของ HDR

  • ความสว่างเชิงเส้นสูงสุดของเนื้อหา HDR บนจอแสดงผลในช่วงเวลาหนึ่ง โดยปกติแล้วค่านี้จะสูงกว่าจุดขาวของ SDR

• การเพิ่ม

  • จุดสีขาวของ HDR หารด้วยจุดสีขาวของ SDR

• การเพิ่มเนื้อหาสูงสุด (max_content_boost ในสมการ)

  • ค่านี้จะช่วยให้ครีเอเตอร์เนื้อหาจำกัดระดับความสว่างของรูปภาพที่จะรับได้ เมื่อแสดงบนจอแสดงผล HDR เมื่อเทียบกับการแสดงผล SDR
  • ค่านี้เป็นค่าคงที่สำหรับรูปภาพหนึ่งๆ เช่น หากค่าคือ 4 หมายความว่าความสว่างเชิงเส้นของการแสดงผล HDR สำหรับพิกเซลหนึ่งๆ ต้องไม่เกิน 4 เท่าของความสว่างเชิงเส้นของการแสดงผล SDR ในทางปฏิบัติ ระบบสามารถแสดงส่วนที่สว่างของฉากได้สว่างขึ้นสูงสุด 4 เท่า
  • ในทางปฏิบัติ ค่านี้มักจะมากกว่า 1.0
  • มากกว่าหรือเท่ากับการเพิ่มเนื้อหาขั้นต่ำเสมอ

• การเพิ่มเนื้อหาขั้นต่ำ (min_content_boost ในสมการ)

  • ค่านี้ช่วยให้คอนเทนต์ครีเอเตอร์จำกัดความมืดของภาพได้เมื่อแสดงบนจอแสดงผล HDR โดยสัมพันธ์กับการแสดงผล SDRค่านี้เป็นค่าคงที่สำหรับรูปภาพหนึ่งๆ
  • ตัวอย่างเช่น หากค่าเป็น 0.5 ความสว่างเชิงเส้นของการแสดงผล HDR ที่แสดงต้องเท่ากับ 0.5 เท่าของความสว่างเชิงเส้นของการแก้ไข SDR ในพิกเซลหนึ่งๆ
  • ในทางปฏิบัติ ค่านี้มักจะเท่ากับหรือน้อยกว่า 1.0 เล็กน้อย
  • น้อยกว่าหรือเท่ากับการช่วยเพิ่มเนื้อหาสูงสุดเสมอ

• การเพิ่มจำนวนครั้งที่แสดงสูงสุด (max_display_boost ในสมการ)

  • การเพิ่มสูงสุดที่พร้อมใช้งานซึ่งจอแสดงผลรองรับ ณ จุดหนึ่งๆ ค่านี้อาจเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปตามการตั้งค่าอุปกรณ์และปัจจัยอื่นๆ เช่น สภาพแสงโดยรอบ หรือจำนวนพิกเซลที่สว่างบนหน้าจอ
  • เช่น หากค่านี้คือ 4.0 แสดงว่าจอแสดงผลสามารถแสดงพิกเซลที่สว่างกว่าจุดขาวของ SDR ได้สูงสุด 4 เท่า ค่านี้จะมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ 1.0 เสมอ เนื่องจากจอแสดงผลจะแสดงสีขาว HDR อย่างน้อยได้สว่างเท่ากับสีขาว SDR เสมอ

• การเพิ่มคุณภาพการแสดงผล

  • เท่ากับค่าที่น้อยกว่าระหว่างการเพิ่มเนื้อหาสูงสุดและการเพิ่มการแสดงผลสูงสุด ค่านี้จะมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ 1.0 เสมอ
  • เช่น หากการเพิ่มเนื้อหาสูงสุดคือ 4.0 และการเพิ่มการแสดงผลสูงสุดคือ 3.0 การเพิ่มการแสดงผลจะเป็น 3.0 พิกเซลจะแสดงสว่างกว่า SDR ถึง 3 เท่า เนื่องจากความสามารถในการแสดงผลเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดข้อจำกัด
  • อีกตัวอย่างหนึ่งคือ หากการเพิ่มเนื้อหาสูงสุดคือ 4.0 และการเพิ่มการแสดงผลสูงสุดคือ 5.0 การเพิ่มการแสดงผลจะเป็น 4.0 พิกเซลจะสว่างกว่า SDR สูงสุด 4 เท่า เนื่องจากความตั้งใจของเนื้อหาเป็นปัจจัยที่จำกัด

• การแสดงผล HDR เป้าหมาย

  • การแสดงผล HDR ที่เหมาะที่สุดตามครีเอเตอร์เนื้อหา

• การแสดงผล HDR ที่ปรับแล้ว

  • การแสดงผล HDR สุดท้ายที่แสดงบนจอแสดงผลหลังจากปรับการแสดงผล HDR เป้าหมายสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการแสดงผลปัจจุบัน

• แผนที่อัตราขยาย (recovery(x, y) ในสมการ)

  • แผนที่ระบุระดับความสว่างของพิกเซลแต่ละพิกเซลในการแสดงผล SDR เพื่อผลิตการแสดงผล HDR เป้าหมาย แผนที่นี้อาจเป็นแบบช่องทางเดียวหรือแบบหลายช่องทางก็ได้ แผนที่หลายช่องจะระบุอัตราขยายแยกกันสำหรับแต่ละช่องสี เช่น สีแดง เขียว และน้ำเงิน เอกสารนี้แสดงกรณีของแผนที่แบบช่องทางเดียว

• clamp(x, a, b)

  • จำกัดค่า x ไว้ในช่วง [a, b]

• exp2(x)

  • เลขยกกำลังฐาน 2; 2^x

• floor(x)

  • แสดงผลจำนวนเต็มที่ใกล้เคียงที่สุดซึ่งเท่ากับหรือน้อยกว่า x

• log2(x)

  • ลอการิทึมฐาน 2; log₂(x)

• pow(b, x)

  • เลขยกกำลัง b^x

• XMP

  • แพลตฟอร์มข้อมูลเมตาแบบขยายได้ มาตรฐานที่กําหนดวิธีการเข้ารหัสข้อมูลเมตาลงในคอนเทนเนอร์รูปภาพ ซึ่งกําหนดโดย ISO 16684-1:2011(E) ข้อกําหนด XMP ส่วนที่ 1

• รูปแบบภาพหลายรูปแบบ

  • รูปแบบหลายภาพเป็นเทคนิคที่พัฒนาโดยสมาคมผลิตภัณฑ์กล้องและภาพถ่าย (CIPA) เพื่อจัดเก็บรูปภาพที่เข้ารหัสแบบ JPEG หลายภาพไว้ในไฟล์ JPEG ไฟล์เดียว
  • โปรดดูข้อมูลเกี่ยวกับทรัพยากร Dependency ที่เกี่ยวข้องในสมุดปกขาวของ CIPA DC-x 007-2009 Multi-Picture Format

• GContainer

  • GContainer เป็นวิธีการจัดเก็บรูปภาพหลายรูปในคอนเทนเนอร์รูปภาพเดียว โดยระบบจะถือว่ารูปภาพหนึ่งเป็นรูปภาพหลัก รูปภาพเพิ่มเติมใดๆ ถือเป็นเวอร์ชันหรือตัวช่วยเสริม ระบบจะใช้ข้อมูลเมตา XMP เพื่อสื่อสารการมีอยู่และความหมายของรูปภาพเพิ่มเติม สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม โปรดดูส่วนรายละเอียด GContainer

เข้ารหัส

ส่วนนี้จะอธิบายวิธีเข้ารหัสไฟล์ JPEG ที่สอดคล้องกัน ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปแบบ JPEG ในหัวข้อ T.81 (09/92) การบีบอัดดิจิทัลและการเขียนโค้ดภาพนิ่งที่มีโทนสีต่อเนื่อง

การสร้างแผนที่การได้

โดยทั่วไปไปป์ไลน์การถ่ายภาพของกล้องจะดำเนินการบีบอัดช่วงเพื่อบีบอัดข้อมูลความสว่างแบบช่วงไดนามิกที่สูงขึ้นให้อยู่ในช่วงล่างของจอแสดงผล SDR แบบดั้งเดิม แผนที่การขยายสัญญาณเป็นกลไกในการจัดเก็บข้อมูลที่เพียงพอต่อการกู้คืนข้อมูลความสว่างช่วงไดนามิกเดิมที่สูงขึ้น

การคํานวณต่อไปนี้ในส่วนนี้ถือว่าใช้การบวกลบทศนิยม

ฟังก์ชันต่อไปนี้อธิบายรูปภาพ SDR

• SDR'(x, y) คือรูปภาพหลักแบบ 3 แชนเนลที่ไม่ใช่แบบเชิงเส้น (โดยทั่วไปจะเข้ารหัสด้วยแกมมา)
• SDR(x, y) คือเวอร์ชันเชิงเส้นของรูปภาพหลัก 3 ช่อง ซึ่งได้จากการแปลงพื้นที่สีรูปภาพหลักเป็นเวอร์ชันเชิงเส้น เช่น จากพื้นที่สีที่มีฟังก์ชันการโอน sRGB ไปยังพื้นที่สีเชิงเส้นที่รักษาสีหลัก sRGB

ฟังก์ชัน Ysdr(x, y) กำหนดไว้ในช่วง 0.0 ถึง 1.0 และเป็นความสว่างเชิงเส้นของภาพหลักที่มีช่วงไดนามิกมาตรฐาน

Ysdr(x, y) = primary_color_profile_to_luminance(SDR(x, y))

รูปภาพ HDR มีคำจำกัดความที่คล้ายกัน

• HDR'(x, y) คือภาพแบบ 3 ช่องที่ไม่ใช่เชิงเส้น ซึ่งก็คือภาพที่เข้ารหัส PQ หรือ HLG
• HDR(x, y) คือรูปภาพ HDR เชิงเส้นแบบ 3 ช่อง

Yhdr(x, y) คือความสว่าง ณ จุดหนึ่งๆ ของรูปภาพ HDR โดยคำนวณดังนี้

Yhdr(x, y) = primary_color_profile_to_luminance(HDR(x, y))

Yhdr(x, y) อยู่ในช่วง 0.0 ถึงการเพิ่มเนื้อหาสูงสุด

รูปภาพ SDR และ HDR ต้องมีความละเอียดเท่ากัน โปรไฟล์สีของรูปภาพ SDR จะเป็นตัวกำหนดพื้นที่สีของรูปภาพ HDR

เช่น หากรูปภาพหลัก SDR มีโปรไฟล์สี Display-P3 ระบบจะกำหนดรูปภาพ HDR โดยสัมพันธ์กับสีหลักของโปรไฟล์นั้น ซึ่งหมายความว่ารูปภาพ HDR จะมีแม่สี Display-P3 ด้วย

ระบบจะคํานวณแผนที่การขยายจากรูปภาพเชิงเส้น 2 รูปที่มีความสว่างของรูปภาพ HDR ที่ต้องการ Yhdr(x, y) และรูปภาพความสว่างของช่วงมาตรฐาน Ysdr(x, y)

ฟังก์ชัน pixel_gain(x, y) หมายถึงอัตราส่วนระหว่างฟังก์ชัน Yhdr(x, y) กับฟังก์ชัน Ysdr(x, y) ดังนี้

pixel_gain(x, y) = (Yhdr(x, y) + offset_hdr) / (Ysdr(x, y) + offset_sdr)

ลักษณะการทํางานของฟังก์ชัน pixel_gain(x, y) เมื่อ Ysdr(x, y) และ offset_sdr เป็น 0 ทั้งคู่จะขึ้นอยู่กับการใช้งาน

เช่น การใช้งานสามารถจัดการกรณีที่ Ysdr(x, y) และ offset_sdr เป็น 0 ทั้งคู่ได้โดยกําหนด pixel_gain(x, y) เป็น 1.0 นอกจากนี้ การติดตั้งใช้งานยังหลีกเลี่ยงสถานการณ์นี้ได้โดยใช้ offset_sdr ที่ไม่ใช่ 0

การติดตั้งใช้งานอาจเลือกค่าของ offset_sdr และ offset_hdr

กราฟเกนเป็นฟังก์ชันสเกลาร์ที่เข้ารหัส pixel_gain(x, y) ในช่องว่างลอการิทึม ซึ่งสัมพันธ์กับการเพิ่มเนื้อหาสูงสุดและการบูสต์เนื้อหาขั้นต่ำ

map_min_log2 = log2(min_content_boost)
map_max_log2 = log2(max_content_boost)

log_recovery(x, y) = (log2(pixel_gain(x, y)) - map_min_log2)
                   / (map_max_log2 - map_min_log2)
clamped_recovery(x, y) = clamp(log_recovery(x, y), 0.0, 1.0)
recovery(x, y) = pow(clamped_recovery(x, y), map_gamma)

ลักษณะการทํางานของฟังก์ชัน recovery(x, y) เมื่อ pixel_gain(x, y) เป็น 0 จะขึ้นอยู่กับการใช้งาน เนื่องจาก log2(0) หาค่าไม่ได้

map_gamma คือตัวเลขทศนิยมที่มากกว่า 0.0 และระบบจะเป็นผู้เลือก

ค่าของการเพิ่มเนื้อหาสูงสุดและการเพิ่มเนื้อหาขั้นต่ำจะกำหนดตามการใช้งาน และครีเอเตอร์เนื้อหาจะกำหนดค่านี้ได้ตามต้องการ การเพิ่มเนื้อหาสูงสุดต้องมากกว่าหรือเท่ากับ 1.0 การเพิ่มเนื้อหาขั้นต่ำต้องอยู่ในช่วง (0.0, 1.0]

ค่าใน recovery(x, y) จะจำกัดอยู่ในช่วง [0.0, 1.0]

แผนที่การขยายสัญญาณจะจัดเก็บไว้ใน JPEG ของรูปภาพรอง จึงต้องเข้ารหัสโดยใช้ค่าจำนวนเต็มแบบไม่ลงนาม 8 บิต ซึ่งอยู่ในช่วง [0, 255] ค่าแต่ละค่าแสดงถึงค่า recovery(x, y) และจัดเก็บไว้ในพิกเซลเดียวของรูปภาพรอง

สำหรับพื้นที่เก็บข้อมูลจำนวนเต็มแบบไม่ลงนาม 8 บิต ค่าที่เข้ารหัสจะกำหนดดังนี้

encoded_recovery(x, y) = floor(recovery(x, y) * 255.0 + 0.5)

การคำนวณฟังก์ชันการเข้ารหัสจะดำเนินการในรูปแบบจำนวนจุดลอยตัวและแปลงเป็นผลลัพธ์จำนวนเต็ม 8 บิตแบบไม่ลงท้ายด้วยการปัดเศษตามที่ระบุ

ซึ่งการเข้ารหัสนี้จะแสดงค่า recovery(x, y) เป็นจำนวนเต็ม 8 บิตแบบไม่ลงนามตั้งแต่ 0.0 ถึง 1.0 แผนที่การขยายสัญญาณที่เข้ารหัสต้องจัดเก็บไว้ในรายการรูปภาพรองเป็น JPEG การใช้งานจะเลือกระดับการบีบอัดที่จะใช้ระหว่างการเข้ารหัส JPEG

หลังจากจัดเก็บแผนที่การเพิ่มขึ้นไว้ในรูปภาพรองแล้ว ระบบจะเพิ่มแผนที่การเพิ่มขึ้นนั้นต่อท้ายรูปภาพหลักด้วยข้อมูลเมตา XMP ของ MPF และ GContainer ไดเรกทอรี GContainer ของรูปภาพหลักต้องมีรายการสำหรับรูปภาพแผนที่การเพิ่มขึ้น

ความละเอียดของแผนที่การขยายภาพที่จัดเก็บไว้จะกำหนดตามการใช้งานและอาจแตกต่างจากความละเอียดของภาพหลัก ในกรณีที่ปรับสเกลแผนที่เกนเป็นความละเอียดที่แตกต่างจากรูปภาพหลักสำหรับจัดเก็บ วิธีการสุ่มตัวอย่างต้องเป็นแบบ 2 เชิงเส้นหรือดีกว่า และมีการกำหนดการใช้งานไว้แล้ว

การวางแนวของแผนที่การเพิ่มขึ้นต้องตรงกับของภาพหลัก หากมี จะไม่มีการใช้ข้อมูลเมตาการวางแนวในรูปภาพแผนที่การขยายสัญญาณที่เก็บไว้ เช่น ใน EXIF

หากมี จะไม่มีการใช้โปรไฟล์สีของแผนที่การขยาย

รับคอนเทนเนอร์แผนที่

โปรไฟล์สี

คุณต้องระบุโปรไฟล์สีของรูปภาพผ่านโปรไฟล์ ICC สำหรับรูปภาพหลัก

แอตทริบิวต์ XMP

รูปภาพหลักมีข้อมูลเมตา XMP เพื่อกำหนดรูปภาพอย่างน้อย 2 รูปที่มีข้อมูลเพิ่มเติมเชิงความหมายสำหรับรูปแบบแผนที่การเพิ่มความสว่าง HDR

ส่วนย่อยต่อไปนี้มีรายละเอียดเฉพาะสำหรับรูปแบบนี้ ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดทั่วไปของ GContainer จะระบุไว้ในส่วนรายละเอียด GContainer

ค่าแอตทริบิวต์ที่อธิบายในตารางต่อไปนี้จะจัดเก็บเป็นค่า XMP แบบง่ายของประเภทค่าพื้นฐาน XMP ที่ระบุ

ค่าเชิงความหมายของสินค้า

พร็อพเพอร์ตี้ Item:Semantic กำหนดความหมายเฉพาะแอปพลิเคชันของรายการสื่อแต่ละรายการในไดเรกทอรีคอนเทนเนอร์

ข้อมูลเมตาของแผนที่การขยายสัญญาณ HDR

ข้อมูลเมตาของแผนที่การขยายจะเข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับวิธีตีความและใช้แผนที่การขยายเพื่อสร้างการแสดงภาพ HDR ของรูปภาพหลัก

URI ของเนมสเปซ XMP สำหรับส่วนขยาย XMP ของข้อมูลเมตาแผนที่การขยายคือ http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/ คำนำหน้าเนมสเปซเริ่มต้นคือ hdrgm

ข้อมูลเมตานี้จัดเก็บอยู่ในแพ็กเกต XMP ของอิมเมจแมป และพร็อพเพอร์ตี้ต่อไปนี้ต้องปรากฏใน rdf:Description ของ XMP ของภาพแมป

ตัวอย่าง XMP การแมปค่าเกน

ตัวอย่างต่อไปนี้ของแพ็กเกต XMP การแมปค่าเกนที่ถูกต้องมีข้อมูลเมตาที่ได้จากไฟล์ตัวอย่างที่แสดงในส่วนบทนำ

<x:xmpmeta xmlns:x="adobe:ns:meta/" x:xmptk="XMP Core 5.5.0">
  <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#">
    <rdf:Description rdf:about=""
     xmlns:hdrgm="http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/"
     hdrgm:Version="1.0"
     hdrgm:GainMapMin="-0.57609993"
     hdrgm:GainMapMax="4.7090998"
     hdrgm:Gamma="1"
     hdrgm:OffsetSDR="0.015625"
     hdrgm:OffsetHDR="0.015625"
     hdrgm:HDRCapacityMin="0"
     hdrgm:HDRCapacityMax="4.7090998"
     hdrgm:BaseRenditionIsHDR="False"/>
  </rdf:RDF>
</x:xmpmeta>

พื้นที่เก็บข้อมูล MPF ของแผนที่เกน

ต้องจัดเก็บภาพแผนผังอัตราขยายเป็นรูปภาพเพิ่มเติมตามที่กำหนดไว้ในรูปแบบ Multi-Picture ของ CIPA DC-x 007-2009 ตามที่อ้างอิงในส่วนการขึ้นต่อกัน

ถอดรหัส

ส่วนนี้จะอธิบายวิธีถอดรหัสแผนที่การขยายสัญญาณจากไฟล์ JPEG ที่เป็นไปตามข้อกำหนด

สัญญาณของรูปแบบ

ไฟล์ JPEG ที่เป็นไปตามรูปแบบนี้อาจระบุได้ด้วยการมี hdrgm:Version="1.0" ในแพ็กเก็ต XMP ของรูปภาพหลัก โดยที่ hdrgm คือ URI ของเนมสเปซ http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/

ค้นหารูปภาพแผนที่การขยายสัญญาณ

ดูรายละเอียดเกี่ยวกับการแยกวิเคราะห์และการถอดรหัสรูปภาพได้ที่ส่วนรายละเอียด GContainer ต่อไปนี้ รายการเชิงอรรถ "GainMap" ภายใน XMP rdf:Directory ใช้เพื่อระบุตำแหน่งของรูปภาพแผนที่การขยาย หรือจะใช้ IFD ของดัชนี MPF และ XMP ของรูปภาพการสแกนเพื่อระบุตำแหน่งของแผนที่การขยายก็ได้

จัดการข้อมูลเมตาที่ไม่ถูกต้อง

ระบบจะถือว่าข้อมูลเมตาไม่ถูกต้องหากไม่มีฟิลด์ที่ต้องกรอก หรือหากมีฟิลด์ที่มีค่าไม่ถูกต้อง ค่าอาจไม่ถูกต้องเนื่องจากไม่สามารถแยกวิเคราะห์เป็นประเภทที่ระบุ หรืออยู่นอกช่วงที่คาดไว้

หากพบข้อมูลเมตาที่ไม่ถูกต้อง ระบบจะละเว้นแผนที่การขยายสัญญาณและแสดงภาพ SDR

จอแสดงผล

ไฟล์ที่เข้ารหัสในรูปแบบแผนที่การเพิ่มขึ้นของ HDR อาจแสดงผลในจอแสดงผล SDR แบบดั้งเดิมหรือจอแสดงผล HDR ที่แสดงผลความสว่างได้สูงขึ้น

ใช้ Get Map เพื่อสร้างการแสดงผล HDR ที่ปรับแล้ว

การคํานวณต่อไปนี้ในส่วนนี้ถือว่าใช้การบวกลบทศนิยม

encoded_recovery(x, y) คือค่าจำนวนเต็มแบบไม่ลงนาม 8 บิตแบบช่องทางเดียวจากรูปภาพแผนที่การขยาย

หากแผนที่การขยายสัญญาณมีความละเอียดแตกต่างจากรูปภาพหลัก ระบบจะกำหนดencoded_recovery(x, y)จากการสุ่มตัวอย่างที่กรองแล้วของรูปภาพแผนที่การขยายสัญญาณสำหรับ x และ y ในช่วงที่เป็นความกว้างและความสูงของรูปภาพหลักตามลำดับ วิธีการกรองต้องเป็นแบบ 2 เชิงเส้นหรือดีกว่า และกำหนดการติดตั้งใช้งาน

map_gamma กำหนดโดยช่องข้อมูลเมตา hdrgm:Gamma

log_recovery(x, y) คืออัตราขยายพิกเซลแบบทศนิยมที่ปรับมาตรฐานแล้วในพื้นที่เชิงลําดับเลขฐานสิบ

recovery(x, y) = encoded_recovery(x, y) / 255.0
log_recovery(x, y) = pow(recovery(x, y), 1.0 / map_gamma)

การเพิ่มการแสดงผลสูงสุดคือค่าจุดลอยตัวแบบสเกลาร์ที่กำหนดไว้เป็นอัตราส่วนระหว่างจุดสีขาว HDR ปัจจุบันและหารด้วยจุดสีขาว SDR ปัจจุบัน ค่านี้มาจากระบบจอแสดงผลและอาจมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป

hdr_capacity_max กำหนดโดยช่องข้อมูลเมตา hdrgm:HDRCapacityMax hdr_capacity_min กำหนดโดยช่องข้อมูลเมตา hdrgm:HDRCapacityMin

ระบบจะกำหนด weight_factor ดังนี้เมื่อ hdrgm:BaseRenditionIsHDR เป็น "False"

unclamped_weight_factor = (log2(max_display_boost) - hdr_capacity_min)
                        / (hdr_capacity_max - hdr_capacity_min)
weight_factor = clamp(unclamped_weight_factor, 0.0, 1.0)

เมื่อ hdrgm:BaseRenditionIsHDR เป็น "จริง" สมการที่สองจะเป็นดังนี้

weight_factor = 1.0 - clamp(unclamped_weight_factor, 0.0, 1.0)

gain_map_max กำหนดโดยช่องข้อมูลเมตา hdrgm:GainMapMax gain_map_min กำหนดโดยช่องข้อมูลเมตา hdrgm:GainMapMin offset_sdr กำหนดโดยช่องข้อมูลเมตา hdrgm:OffsetSDR offset_hdr จะกำหนดโดยช่องข้อมูลเมตา hdrgm:OffsetHDR

การคำนวณการแสดงผล HDR ที่ปรับแบบเชิงเส้นมีดังนี้

log_boost(x, y) = gain_map_min * (1.0f - log_recovery(x, y))
                + gain_map_max * log_recovery(x, y)
HDR(x, y) = (SDR(x, y) + offset_sdr) * exp2(log_boost(x, y) * weight_factor)
          - offset_hdr

หากจำเป็น การใช้งานอาจใช้การเปลี่ยนรูปแบบกับ HDR(x, y) เพื่อวางข้อมูลในพื้นที่ที่จอแสดงผลคาดไว้ การเปลี่ยนรูปแบบดังกล่าวต้องถูกต้องตามหลักสี

รายละเอียด GContainer

ส่วนนี้ระบุข้อกำหนดเพิ่มเติมเพื่อให้รูปแบบนี้สอดคล้องกับข้อมูลเมตา XML ของ GContainer ระบบจะจัดรูปแบบข้อมูลเมตาตามข้อกำหนด XMP ของ ISO 166841:2011(E) ส่วนที่ 1 และฝังข้อมูลเมตานั้นไว้ในไฟล์รูปภาพหลักตามที่อธิบายไว้ในข้อกำหนด Adobe XMP ส่วนที่ 3 การจัดเก็บในไฟล์ ไฟล์รูปภาพหลักมีรายการต่อไปนี้อยู่ในรูปแบบ RDF/XML

ข้อกำหนดของแพ็กเก็ต XMP

พ็กเก็ต XMP จะต้องมีส่วนขยาย XMP ของข้อมูลเมตาแผนที่การขยายผ่าน URI ของเนมสเปซ http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/ คำนำหน้าเนมสเปซเริ่มต้นคือ hdrgm

แพ็กเก็ต XMP จะกำหนด hdrgm:Version="1.0"

องค์ประกอบคอนเทนเนอร์

เนมสเปซ XMP สำหรับส่วนขยาย GContainer XMP คือ http://ns.google.com/photos/1.0/container/ คำนำหน้าเนมสเปซเริ่มต้นคือ Container

รูปภาพหลักมีองค์ประกอบ Container:Directory ในข้อมูลเมตา XMP ซึ่งกำหนดลําดับและพร็อพเพอร์ตี้ของไฟล์สื่อที่ตามมาในคอนเทนเนอร์ไฟล์ ไฟล์แต่ละไฟล์ในคอนเทนเนอร์จะมีรายการสื่อที่เกี่ยวข้องใน Container:Directory รายการสื่อจะอธิบายตำแหน่งในคอนเทนเนอร์ไฟล์และพร็อพเพอร์ตี้พื้นฐานของไฟล์ที่ต่อเชื่อมแต่ละไฟล์

ระบบจะเข้ารหัสองค์ประกอบคอนเทนเนอร์ไว้ในข้อมูลเมตา XMP ของรูปภาพหลัก และกำหนดไดเรกทอรีของรายการสื่อในคอนเทนเนอร์ รายการสื่อต้องอยู่ในไฟล์คอนเทนเนอร์ตามลําดับเดียวกับองค์ประกอบรายการสื่อในไดเรกทอรีและต้องมีการแพ็กอย่างแน่นหนา

ไดเรกทอรีจะมีรายการรูปภาพ "หลัก" ได้เพียง 1 รายการเท่านั้นและต้องเป็นรายการแรกในไดเรกทอรี

องค์ประกอบสินค้า

องค์ประกอบรายการอธิบายวิธีที่แอปพลิเคชันใช้รายการสื่อแต่ละรายการ

URI ของเนมสเปซ XMP สำหรับส่วนขยาย XMP ของรายการ GContainer คือ http://ns.google.com/photos/1.0/container/item/ คำนำหน้าเนมสเปซเริ่มต้นคือ Item

สื่อรายการแรกต้องเป็นรูปภาพหลัก  โดยต้องระบุ Item:Semantic = "Primary" และ Item:Mime ที่ระบุไว้ในค่าประเภท MIME ของรายการ

ความยาวของรายการรูปภาพหลักจะกำหนดโดยการแยกวิเคราะห์รูปภาพหลักตามประเภท MIME โดยเริ่มจากจุดเริ่มต้นของคอนเทนเนอร์ไฟล์

รายการสื่ออาจมีแอตทริบิวต์ Item:Padding ที่ระบุการเว้นวรรคเพิ่มเติมระหว่างส่วนท้ายของรายการสื่อกับส่วนเริ่มต้นของรายการสื่อถัดไป เมื่ออยู่ในรายการสื่อรายการสุดท้ายใน Container:Directory Item:Padding จะระบุการเว้นวรรคระหว่างส่วนท้ายของรายการกับส่วนท้ายของไฟล์

รายการสื่อแต่ละรายการต้องมีแอตทริบิวต์ประเภท Item:Mime และ Item:Semantic รายการสื่อรูปภาพรองต้องมีแอตทริบิวต์ Item:Length

รายการสื่อตามลำดับสามารถแชร์ข้อมูลทรัพยากรภายในคอนเทนเนอร์ไฟล์ได้ รายการสื่อรายการแรกจะกำหนดตำแหน่งของทรัพยากรในคอนเทนเนอร์ไฟล์ และรายการสื่อที่แชร์รายการถัดไปจะมีการตั้งค่า Item:Length เป็น 0 ในกรณีที่ข้อมูลทรัพยากรเป็นคอนเทนเนอร์ Item:URI อาจใช้เพื่อระบุตำแหน่งของข้อมูลรายการสื่อภายในทรัพยากร

ตำแหน่งของทรัพยากรรายการสื่อในคอนเทนเนอร์จะกำหนดโดยการรวมความยาวของการเข้ารหัสรูปภาพหลัก ค่า Item:Length ของทรัพยากรรายการสื่อรองก่อนหน้า และค่า Item:Padding ก่อนหน้าทั้งหมด ค่า Item:Padding มีค่าเป็น 0 ในทรัพยากรของรายการสื่อที่ไม่ระบุค่า

ค่าประเภท MIME ของรายการ

แอตทริบิวต์ Item:Mime กำหนดประเภท MIME ของข้อมูลรายการสื่อแต่ละรายการ

ตัวอย่าง GContainer XMP

ตัวอย่างแพ็กเก็ต XMP ของ GContainer ที่ถูกต้องต่อไปนี้มีข้อมูลเมตาที่มาจากไฟล์ตัวอย่างที่แสดงในส่วนข้อมูลเบื้องต้น

<x:xmpmeta xmlns:x="adobe:ns:meta/" x:xmptk="Adobe XMP Core 5.1.2">
  <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#">
    <rdf:Description
     xmlns:Container="http://ns.google.com/photos/1.0/container/"
     xmlns:Item="http://ns.google.com/photos/1.0/container/item/"
     xmlns:hdrgm="http://ns.adobe.com/hdr-gain-map/1.0/"
     hdrgm:Version="1.0">
      <Container:Directory>
        <rdf:Seq>
          <rdf:li rdf:parseType="Resource">
            <Container:Item
             Item:Semantic="Primary"
             Item:Mime="image/jpeg"/>
          </rdf:li>
          <rdf:li rdf:parseType="Resource">
            <Container:Item
             Item:Semantic="GainMap"
             Item:Mime="image/jpeg"
             Item:Length="66171"/>
          </rdf:li>
        </rdf:Seq>
      </Container:Directory>
    </rdf:Description>
  </rdf:RDF>
</x:xmpmeta>

ความเข้ากันได้กับ ISO 21496-1

ISO 21496-1 มีกลไกการรวมข้อมูลทางเลือกสำหรับการเข้ารหัสข้อมูลเมตาของแผนที่การขยายสัญญาณในไฟล์ภาพ คุณสามารถเข้ารหัสทั้งข้อมูลเมตา Ultra HDR และข้อมูลเมตา ISO 21496-1 ในไฟล์ JPEG ไฟล์เดียวได้โดยใช้รูปภาพแผนที่การขยายสัญญาณรูปเดียวในไฟล์

รูปที่ 2 ตัวอย่างเลย์เอาต์ไฟล์ที่มีข้อมูลเมตา Ultra HDR และ ISO 21496-1

การใช้งานและแอป Android ที่ใช้การเข้ารหัสหรือถอดรหัสไฟล์ JPEG ด้วยแผนที่การขยายควรรองรับการเข้ารหัสและถอดรหัสทั้งข้อมูลเมตา Ultra HDR v1 และ ISO 21496-1 เพื่อให้เข้ากันได้กับแพลตฟอร์มต่างๆ มากที่สุด ในระหว่างการดำเนินการเข้ารหัส การติดตั้งใช้งานหรือแอปควรเข้ารหัสทั้ง 2 รูปแบบข้อมูลเมตา หากมีข้อมูลเมตาทั้ง 2 ประเภทระหว่างการดำเนินการถอดรหัส การใช้งานหรือแอปควรใช้ข้อมูลเมตา ISO 21496-1

บันทึกการเปลี่ยนแปลง

ส่วนนี้ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงระหว่างเวอร์ชันของข้อกําหนดนี้

v1.1

การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดในข้อกำหนดเฉพาะ Ultra HDR เวอร์ชันนี้มีไว้เพื่อให้ข้อมูลและ เกี่ยวกับความเข้ากันได้ของ ISO 21496-1 ไม่มีการเปลี่ยนแปลงรูปแบบไฟล์จริง

• เพิ่มส่วนความเข้ากันได้กับ ISO 21496-1

เวอร์ชัน 1.0

เอกสารเผยแพร่ข้อมูลจำเพาะของ Ultra HDR ฉบับแรก