1、 GY 中华人民共和国广播电视和网络视听行业标准 GY/T 3582022 2022 - 01 - 30发布 国家广播电视总局 发布 2022 - 01 - 30实施 高动态范围电视系统显示适配元数据 技术要求 Technical requirements for display adaptation metadata of high dynamic range television systems GY/T 358 2022 I 目 次 前言 . III 引言 . V 1 范围 . 1 2 规 范性 引用 文件 . 1 3 术 语和 定义 . 1 4 缩 略语 . 1 5 符 号与 运算 .
2、 2 5.1 总体 要求 . 2 5.2 算术 运算 符 . 2 5.3 逻辑 运算 符 . 2 5.4 关系 运算 符 . 2 5.5 位运 算符 . 3 5.6 赋值 . 3 5.7 数学 函数 . 3 5.8 结构 关系 符 . 4 5.9 位流 语法 的描 述方 法 . 5 5.10 函数 . 5 5.11 描述 符 . 6 5.12 保留 、禁 止和 标记 位 . 6 6 端 到端 系统 架构 . 6 7 元 数据 语法 语义 . 7 7.1 静态 元数 据语 法 . 7 7.2 静态 元数 据语 义 . 7 7.3 动态 元数 据语 法 . 9 7.4 动态 元数 据语 义 . 1
3、0 8 元 数据 在编 码码 流中 的 封装 . 12 8.1 元数 据在AVS2 编码 码流中 的封 装 . 12 8.2 元数 据在ITU-T H.265 编 码码 流中 的封 装 . 15 9 显 示适 配过 程中 的元 数 据转换 . 15 10 PQ HDR 视 频的HDR 显 示适配 . 17 10.1 HDR 显示 适配 过程 . 17 10.2 基础 曲线 参数 获得 过程 . 18 10.3 三次 样条 曲线 参数 获得过 程 . 21 10.4 色彩 信号 动态 范围 转换过 程 . 29 GY/T 358 2022 II 10.5 色彩 调整 过程 . 30 11 PQ
4、HDR 视 频的SDR 显 示适配 . 31 11.1 SDR 显示 适配 过程 . 32 11.2 基础 曲线 参数 获得 过程 . 32 11.3 三次 样条 曲线 参数 获得过 程 . 33 附录A （资 料性 ） 一种HLG HDR 视 频显 示适 配方 法 . 36 附录B （资 料性 ） 动态 元数据 提取 方法 . 37 B.1 概述 . 37 B.2 动态 元数 据 minimu m_ma xrgb _pq w 和maximum_ maxr gb_p qw 的计 算 . 37 B.3 动态 元数 据 averag e_ma xrgb _pq w 的计算 . 37 B.4 动态
5、元数 据 varian ce_m axrg b_pq w 的计算 . 38 B.5 基础 曲线 参数 元数 据 生成过 程 . 38 B.6 三次 样条 参数 元数 据 生成过 程 . 50 B.7 动态 元数 据的 时域 滤 波 . 55 B.8 动态 元数 据的 时域 质 量环内 调节 反馈 . 56 附录C （资 料性 ） 元数 据在 ITU-T H.265 编 码码 流中的 封装 . 58 参考文 献 . 60 GY/T 358 2022 III 前 言 本文件 按照GB/T 1.12020 标准 化工作 导则 第1 部分： 标准化 文件 的结构 和起草 规则 的规 定 起草。 本文件
6、 由全 国广 播电 影电 视标准 化技 术委 员会 （SAC/TC 239 ） 归口 。 本 文 件 起草 单 位： 中 央广播 电 视 总台 、 国家 广 播电视 总 局 广播 电 视科 学 研究院 、 国 家广 播 电视 总 局 广 播电 视 规划 院 、北 京大 学 、国 家 广播 电 视产 品质 量 监督 检 验中 心 、中 国电 子 技术 标 准化 研 究院 、 华 为 技术 有 限公 司 、上 海海 思 技术 有 限公 司 、索 尼（ 中 国） 有 限公 司 、广 东博 华 超高 清 创新 中 心有 限 公 司 、中 关 村视 听产 业 技术 创 新联 盟 、 成 都索 贝 数码
7、科 技股 份 有限 公司 、 杭州 当 虹科 技 股份 有限 公司、 广州柯 维新 数码 科技 有限 公司、 深圳 创维 数字 技术 有限公 司。 本 文 件 主要 起 草人 ： 潘 晓菲 、 周 芸、 宁 金辉 、 余 全合 、 袁 乐、 王 苫社 、吴 蔚华 、 牛 朝晖 、 崔建 伟、 王 珮 、郭 晓 强、 胡 潇、 王惠 明 、张 乾 、阮 卫 泓、 徐巍 炜 、王 弋 川、 李 岩、 刘新 、 王亚 明 、 谢 超 平、 陈 勇 、 曾志 华 、薛 涛 、王 振中 、 朱易 、 彭飞 、 杨辰 、邓 向 冬、 张 伟民 、 马思 伟、 刘 毅、 陈 虎、 王 正、 朱 军、刘 博、
8、 王东 飞、 魏娜 、李小 雨、 郏涛 。 GY/T 358 2022 V 引 言 本 文 件 的发 布 机构 提 请注意 ， 声 明符 合 本文 件 时，可 能 使 用涉 及 本文 件 有关内 容 的 相关 授 权和 正 在申请 的专 利如 下： 序号 章条编号 专利名称 1 10.4 视频信号的处理方法及装置 2 10.4 一种视频信号处理的方法及装置 3 10.1 一种视频信号处理方法及装置 4 7.2、10.1 、11.1 一种图像信号转换处理方法、装置及终端设备 5 10.4 、10.5 用于图像处理的方法和装置 6 10.1 、11.1 用于生成高动态范围图像的图像处理系统和图像处
9、理方法 7 7 、8 图像编解码方法和设备 8 10.4 、10.5 图像处理的方法、装置和终端设备 9 10.1 拍照方法、相关设备及计算机存储介质 10 10.1 、11.1 一种高动态范围图像合成的方法及装置 本文件 的发 布机 构对 于该 专利的 真实 性、 有效 性和 范围无 任何 立场 。 该 专 利 持有 人 已向 本文 件的 发 布 机构 承 诺， 他愿 意同 任 何 申请 人 在合 理且 无歧 视 的 条款 和 条件 下， 就 专 利授 权 许可 进 行谈 判。 该 专利 持 有人 的 声明 已在 本 文件 的 发布 机 构备 案。 相 关信 息 可以 通 过以 下 联系方
10、式获 得： 专利持 有人 姓名 ：华 为技 术有限 公司 。 地址： 广东 省深 圳市 龙岗 区坂田 华为 基地A。 请 注 意 除上 述 专利 外 ，本文 件 的 某些 内 容仍 可 能涉及 专 利 。本 文 件的 发 布机构 不 承 担识 别 这些 专 利的责 任。 GY/T 358 2022 1 高动态范围电视系统显示适配元数据技术要求 1 范围 本 文件规定了超高清电视高动态范围（HDR）在制作、传输、接收、显示等各个环节HDR 视频显示适 配 的 技术要求。 本 文 件 适 用 于 有 线 电 视 、 直 播 卫 星 、 地 面 电 视 、IPTV/OTT 、 户 外 大 屏 等 各
11、 类 终 端 的HDR 视频显 示 适 配 。 2 规范性引用文件 下 列 文 件 中 的 内 容 通 过 文 中 的 规 范 性 引 用 而 构 成 本 文 件 必 不 可 少 的 条 款 。 其 中 ， 注 日 期 的 引 用 文 件 ， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GY/T 315 2018 高动态范围电视节目制 作 和 交 换 图 像 参 数 值 （ITU-R BT.2100-1,MOD ） ISO 11664-1:2007/CIE S 014-1:2006 色度 第1 部分 ： 标 准 比 色 观 测 器 （Co
12、lorimetry Part 1: Standard Colorimetric Observers ） ITU-T T.35 对于非标准化设备ITU-T 代 码 分 配 程 序 （Procedure for the allocation of ITU-T defined codes for non-standard facilities ） ITU-T H.265 高 效 视 频 编 码 （High Efficiency Video Coding ） 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 动态元数据 dynamic metadata 与每帧图像相关联的元数据，该元数据随画面不同
13、而改变。 3.2 静态元数据 static metadata 与图像序列相关联的元数据，该元数据在图像序列内保持不变。 3.3 源图像 source picture 通过节目制作获得的高动态范围图像。 4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 AVS2 高效音视频编码 第1 部分：视频（High efficiency coding of audio and video Part 1:video ） GY/T 358 2022 2 EOTF 电光转换函数（Electro-Optical Transfer Function ） HDR 高动态范围（High Dynamic Range ） HLG 混合
14、对数伽马 （Hybrid Log-Gamma ） IPTV 互联网协议电视（Internet Protocol Television ） MSB 最高有效位（Most Significant Bit ） OTT 互联网电视（Over The Top） PQ 感知量化（Perception Quantization ） SDR 标准动态范围 （Standard Dynamic Range ） SEI 补充增强信息（Supplemental Enhancement Information ） 5 符号与运算 5.1 总体要求 本 文 件 中 使 用 的 数 学 运 算 符 和 优 先 级 参 照C
15、 语 言 ， 但 对 整 型 除 法 和 算 术 移 位 操 作 进 行 了 特 定 定 义 。 除 特别说明外，约定编号和计数从0 开始。 5.2 算术运算符 算术运算符定义应符合表1 的规定。 表1 算术运算符定义 算 术 运 算 符 定义 + 加 法 运 算 - 减 法 运 算 （ 二 元 运 算 符 ） 或 取 反 （ 一 元 前 缀 运 算 符 ） 乘 法 运 算 a b 幂 运 算 ， 表 示a 的b 次 幂 。 也 可 表 示 上 标 / 整 除 运 算 ， 沿 向0 的 取 值 方 向 截 断 。 例 如 ，7/4 和-7/-4 截 断 至1 ，-7/4 和7/-4 截 断 至
16、-1 除 法 运 算 ， 不 做 截 断 或 四 舍 五 入 除 法 运 算 ， 不 做 截 断 或 四 舍 五 入 () b ia fi 自 变 量i 取由a 到b （含b ） 的 所 有 整 数 值 时 ， 函 数 () fi 的 累 加 和 a % b 模 运 算 ，a 除以b 的 余 数 ， 其 中a 与b 都 是 正 整 数 下 取 整 5.3 逻辑运算符 逻辑运算符定义应符合表2 的规定。 表2 逻辑运算符定义 逻 辑 运 算 符 定义 a w num_windows; w+ ) minimum_maxrgb_pqw u(12) marker_bit f(1) average_ma
17、xrgb_pqw u(12) marker_bit f(1) variance_maxrgb_pqw u(12) marker_bit f(1) maximum_maxrgb_pqw u(12) marker_bit f(1) for(w = 0; w num_windows; w+ ) tone_mapping_enable_mode_flagw u(1) if(tone_mapping_enable_mode_flag w=1) tone_mapping_param_enable_num w u(1) tone_mapping_param_enable_num w+ for(i=0; i
18、tone_mapping_param_enable_num w; i+ ) targeted_system_display_maximum_luminance_ pqiw u(12) base _enable_flagiw u(1) marker_bit f(1) if(base _enable_flagiw) base_param_m_piw u(14) base_param_m_miw u(6) marker_bit f(1) base_param_m_aiw u(10) base_param_m_biw u(10) marker_bit f(1) base_param_m_niw u(6
19、) GY/T 358 2022 14 表13（续） AVS2码 流 中HDR动 态 元 数 据 扩 展 定 义 描 述 符 base_param_K1iw u(2) base_param_K2iw u(2) base_param_K3iw u(4) base_param_Delta_enable_modeiw u(3) marker_bit f(1) base_param_enable_Deltaiw u(7) 3Spline _enable_flagiw u(1) if(3Spline_enable_flagiw) 3Spline_enable_numiw u(1) 3Spline_enab
20、le_numiw+ ； for(j = 0; j 3Spline_enable_numiw; j + ) 3Spline_TH_enable_modej iw u(2) if(3Spline_TH_modeji w=0)| (3Spline_TH_modeji w=2) 3Spline_TH_enable_MB jiw f(8) marker_bit f(1) 3Spline_TH_enablejiw f(12) marker_bit f(1) 3Spline_TH_enable_Delta1 jiw f(10) 3Spline_TH_enable_Delta2 jiw f(10) marke
21、r_bit f(1) 3Spline_enable_Strengthjiw f(8) color_saturation_mapping_enable_flagw u(1) if(color_saturation_mapping_enable_flagw) color_saturation_enable_numw u(3) for(i = 0; i color_saturation_enable_num w; i+ ) color_saturation_enable_gainiw u(8) marker_bit f(1) stuffing_bit 1 while(!byte_aligned()
22、stuffing_bit 0 next_start_code() 视频扩展标号 extension_id ， 位串0101 ， 标识高动态范围图像扩展。 高动态范围图像元数据类型 hdr_dynamic_metadata_type ，4 位无符号整数 ， 标 识 动 态 元 数 据 类 型 。 ITU-T T.35 国家码 itu_t_t35_country_code ，8 位无符号整数，标识ITU-T T.35 规定的国家识别码 。 ITU-T T.35 终 端 制 造 商 码 itu_t_t35_terminal_provide_code ，16 位 无 符 号 整 数 ， 标 识ITU-
23、T T.35 规 定的终端制造商 码 。 GY/T 358 2022 15 ITU-T T.35 终 端 制 造 商 指 向 码 itu_t_t35_terminal_provide_oriented_code ，8 位 无 符 号 整 数 ， 标 识 ITU-T T.35 规定的终端制造商指向码。 8.2 元数据在ITU-T H.265编码码流中的封装 元数据 在ITU-T H.265 编码码流中进行封装， 见附录C 。 9 显示适配过程中的元数据转换 为了实现显示适配，需将封装在AVS2 码流中的HDR元数据转换为所需变量，同时根据终端显示器的最 高亮度（ ）和最低亮度（ ）计算显示适配所
24、需变量值，变量定义及转换如下。 ： 浮 点 数 ， 4095 ； 以 0.00024 为单位 ， 范围为0.0000 1.00000 。 ：浮点数， 4095 ；以 0.00024 为单位，范围为0.00000 1.00000 。 ： 浮 点 数 ， 4095 ；以 0.00024 为单位，范围为0.00000 1.00000 。 ： 浮 点 数 ， 4095 ；以 0.00024 为单位，范围为0.00000 1.00000 。 ： 二 值 变 量 ， = ， 值为0 或1 。 ： 1 位无符号整数， = ， 值为 0 或1 。 ： 浮 点 数 ， 4095 ；以 0.00024 为单 位，
25、范围 为 0.00024 1.0 ； 当 且 仅 当 等于 2080 时 ， 变量只在第 11 章 PQ HDR 的 SDR 显 示适配中使用。 ：二值变量， = ，值为0 或1 。 ：浮点数， =10.0 16383 ，以 0.00061 为单位，范围为 0.00000 10.00000 。 ：浮点数， = 10.0 ，以 0.1 单位，范围为 0.06.3 。 ： 浮 点 数 ， = 1023 ，以 0.00098 为 单 位 ， 范 围 为 0.00000 1.00000 。 ：浮点数， = 0.25 1023 ，以 0.00024 为单位，范围为 0.00000 0.25000 。 ：
26、浮点数， = 10，以 0.1 为单位，范围为0.0 6.3 。 ：无符号整数， =Clip3 （0 ，1 ， ），范围为0 1 。 ： 无 符 号 整 数 ， 指 示 基 础 曲 线 映 射 参 数 中 的 ， =Clip3 （ 0 ， 1 ， ），范围为0 1 。 ：浮点数，当 为2 时， = 否则, =1.0。 GY/T 358 2022 16 ：无符号整数， = 。 ： 浮 点 数 ， 当 等于 2 或者 6 时， =-( 127) ； 否 则 ， = 127 。 ：二值变量， = 。 ： 无 符 号 整 数 ， 当 为 1 时， = ；否则， 。 ：无符号整数，当 为1 时， = ；
27、否则， 。 ：浮点 数 ， ( for( =0; ; +) =Min( , ) =Max( , ) c) 元数据 按 照 公 式 （ B .2）进行计算 ； 元数据 按照公 式 （B.3 ）进 行计 算 。 . (B.2) . (B.3) B.3 动态元数据average_maxrgb_pqw的计算 的计算 过程 如下 。 a) 、 和 中 的 最 大 值 （ ）按照公式（B.4） 进 行 计 算。 . (B.4) b) 平均值 计算 见公 式（B.5 ）。 . (B.5) GY/T 358 2022 38 c) 元数据 按照 公式 （B.6 ） 进 行计算 。 . (B.6) B.4 动态元
28、数据variance_maxrgb_pqw的计算 的计算 过程 如下 。 a) 、 和 中的最大值 （ ） 按照公式（B.7 ） 进 行 计 算。 . (B.7) b) 10%数 量对 应的 值 按照公 式 （B.8 ）进 行计 算。 . (B.8) 式中，N( )表示 在 范围 内 数量。 c) 90%数 量对 应的 值 按照公 式 （B.9 ）进 行计 算。 . (B.9) 式中，N( )表示 在 范围 内 数量。 d) 元数据 按照 公式 （B.10 ） 进行计 算。 . (B.10) B.5 基础曲线参数元数据生成过程 B.5.1 概述 输入 ：RGB 像素 缓冲 区 。 输出 ： 、
29、 、 、 、 、 、 、 。 基础曲 线参 数生 成过 程如 下 。 a) 、 和 中的最大值 （ ）按照 公式（B.11）进行计 算。 . (B.11) 式中， 是像 素索 引 ，0 。 b) 暗区变 量 按照公 式 （B.12 ）进行 计算 ；暗 区变 量 按照公式 （B.13 ） 进行 计算 。 . (B.12) . (B.13) 公 式（B.12 ）和 （B.13 ）中 ， 为 在0 PQ_EOTF -1 (DARK)范围 内的数 量 ，DARK 为暗 区最 高亮度 值。 c) 亮 区 变 量 按 照 公 式 （B.14 ） 进 行 计 算 ； 亮 区 变 量 按 照 公 式 （B.1
30、5 ） 进 行 计 算 。 . (B.14) GY/T 358 2022 39 . (B.15) 公式（B.14 ）和 （B.15 ） 中， 为 在 范围内的 数量， 按照 公式 （B.16 ） 进行计 算 ， 按照 公式 （B.17 ）进 行计 算。 . (B.16) 式中， 为 制作 时参 考目 标 显示器 亮度 。 . (B.17) 式中， 0.5081， PQ_EOTF - 1 (4000) ， ( ) ( ) ( ), 、 和 计算见B.2 、B.3 和B.4。 d) 如 果 当 前 帧为 场 景 切换 帧， 则 基 础 曲线 参 数 元数 据生 成 过 程 如下 。 否 则使 用与
31、 上 一 帧 相同 的 基础曲 线参 数元 数据 生成 过程： 1) 如果源 视频 为PQ 视频 ， 则 如果 1 且 1 ， =0.5, =0.5，则 调用 B.5.2 生成 基础 曲线 参数 元 数据； 如果 ， =1.75 ，则 调用B.5.5生 成基 础曲 线参 数元 数 据； 如果 ， =4.0，则 调用B.5.4 生成 基础 曲线 参数 元数 据； 否则， 调用B.5.3 生 成基 础 曲线参 数元 数据 。 2) 如果源 视频 为HLG 视频 ， 则 如果 1 且 1 ， =0.5, =0.5， 则调 用 B.5.2 生成 基础 曲线 参数 元 数据； 如果 ， =1.75 ，则
32、 调用B.5.5 生 成基 础曲 线参 数元 数 据； 如果 ， =4.0， 则调 用B.5.4 生成 基础 曲线 参数 元数 据； 否则， 调用B.5.6 生 成基 础 曲线参 数元 数据 。 B.5.2 基础曲线参数元数据生成过程1 输入：RGB 像素 缓冲 区 。 输出 ： 、 、 、 、 、 、 、 。 生成过 程如 下。 a) 24， 10， 1 ， 1， 1 ， 0。 b) 和 按照 公式 （B.18）和 公式 （B.19） 进行 计算 。 . (B.18) . (B.19) 公式（B.18 ）中 ， 通过公 式 （B.20 ） 得到 。 GY/T 358 2022 40 其他 .
33、 (B.20) 为 在0.15 0.35 范 围内 的数量 。 c) 计算 、 、 和 、 、 ： 按照公 式 （B.21 ）进 行计 算。 . (B.21) 式中，N( ) 表示 范 围 内 的 像 素 数 量 ， 通过公式 （B.22） 得 到 。 . (B.22) 公式（B.21 ）和 （B.22） 中， =0.35 ， = ， 通过 公式 （B.23 ）得 到。 . . (B.23) 式中， 0.5081 ， PQ_EOTF - 1 (4000 ) ， 0.2 ( ） ( ） ( ） ， 、 和 计算见B.2 、B.3 和B.4。 0.15 到 之间平分6 段 的 每 段 长 度 以及
34、 对应的数量 按 照 公 式 （B.24 ） 进 行 计 算 、0.15 到 之间平分3 段 的 每 段 长 度 以及 对应的数量 按 照 公式（B.25） 进行 计 算、 0.15到 之间平分2 段 的 每 段 长 度 以及 对应的数量 按照公 式（B.26 ）进 行计 算。 ； . (B.24) ； . (B.25) ； . (B.26) d) 计算 、 ： 到 范围 内的 平均 值 按照 公式 （B.27 ） 进行 计算。 . (B.27) 式中， 通过 公式 （B.28） 得到。 其他 . (B.28) 式中， 为 在 范 围 内 的 数 量 ， 0.35。 如果 或 或 ， 则 到 范围内 的平 均值 按照 公式（B.29 ）进 行计 算。 .
