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随着视频处理技术以及显示面板的显示能力提升,以及人们对视觉质量日益增长的高要求,相比于标准动态范围(Standard Dynamic Range,SDR)具有更加出色显示效果的高动态范围(High Dynamic Range,HDR)图像/视频处理技术应运而生。HDR作为视频服务领域的一种关键技术,有效推动了超高清视频领域从拍摄、制作、压缩、传输到最终的显示等整个产业链路的技术革新,是目前提高视频质量和用户视觉体验的重要推动力。本文将综合HDR的特性,研究现阶段的色调映射(Tone mapping)的主观质量评价,并提出一种改进的逆色调映射(Inverse tone mapping)算法,最后结合pipeline技术将其整合为一套SDR转HDR视频转码系统。本文首先从HDR的基本特点、HDR的两种特性曲线、多样的HDR标准格式、HDR与SDR兼容性问题及解决方案、HDR生产制作流程等多个方面对HDR做一个综合性的介绍,并对HDR相关的整个生态系统有更加全面深入的理解。由于目前国内的视频服务领域还没有一个较为规范和系统的HDR生态体系,而HDR显示面板的市场占有率表明了HDR视频服务产业链的推广需要一个过渡方案,色调映射就是当前较好的解决方案。本章节提出了新的色调映射主观质量评价方案,为色调映射相关的大任务量的工程性测试提供了参考性解决方案。为解决HDR视频源不足的问题,本文基于线性的逆色调映射方法进行了改进,将其分段处理,提高了单帧图像中的对比度,并使用常用的HDR客观质量评价指标DRIIQM和HDR-VDP-2进行质量评价。通过性能测试,本文提出的算法在保持较低时间复杂度的前提下达到了较为理想的客观质量及主观质量。最后,为解决HDR生产制作过程中生产周期长且产生大量中间产物从而占用巨大存储空间的问题,本文通过使用管道的思想将提出的逆色调映射算法结合调色模块、音视频分离与合成模块,基于vapoursynth软件形成了一套完善的SDR转HDR超高清视频转码系统。