ФОРМИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ИЗОБРАЖЕНИЯ С РАСШИРЕННЫМ ДИНАМИЧЕСКИМ ДИАПАЗОНОМ

1 ФОРМИРОВАНИЕ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ HDR КОНТЕНТА……….…………7
1.1 Формирование изображений HDR…………..………………………… 8
1.2 Тональное отображение………………………………………………....9
1.3 Алгоритмы тонального отображения…………………...…….......…..12
1.4 Артефакты тонального отображения……………………….………....13
1.5 Визуализация HDR-контента на дисплеях с поддержкой HDR……..16
1.1.1. Современные технологии для отображения HDR……………..…..18
1.1.1.1. ЖК-дисплеи……………………………………………….….....18
1.1.1.2. OLED-дисплеи…………………………………………………..20
1.1.1.3. QLED-дисплеи……………………………………………….….21
1.1.1.4. Проекторы…………………………………………..…..……….23
2 СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ HDR…………………………………………………..….….27
2.1 Теоретический анализ основных характеристик для отображения HDR……………………………………………………………………….29
2.2 Сравнительный анализ качества изображений, полученных от телевизоров с поддержкой LDR, HDR и HDR+FRC…………………..35
2.3 Сопоставление стандартов, необходимых для реализации «истинного» HDR……………………………………………..………………….….….37
2.4 Анализ способов достижения максимальной битовой глубины с помощью систем преобразования яркости……………………………..41
2.4.1 Достижение 12-битной кривой PQ: управление LC и светодиодом отдельно…………………………………………41
2.4.2 Достижение 12-битной кривой PQ: управление LC и светодиодомодновременно…………………………..…….…42
2.5 Сравнительный анализ систем преобразования яркости в телевидении………………………………………………..…………..…44
2.6 Сопоставление и оценка качества HDR у компьютерных мониторов и ноутбуков…………………………………………………………………47
2.7 Анализ препятствий на пути внедрения дисплеев HDR………..…….49
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕПОЧТЕНИЙ ЗРИТЕЛЕЙ, КЛАССФИФИКАЦИЯ РЕАЛИЗОВАННЫХ И ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ HDR……………………………………………………………………….……..53
3.1 Анализ качества видео HDR на основе показателя качества восприятия и сравнения с LDR………………………………………….……………53
3.2 Анализ субъективных предпочтений зрителей с помощью сравнения изображений с применением различных алгоритмов тонального отображения………………………………………………….…………..57
3.3 Анализ спроса на рынке HDR…………………………………..………60
3.4 Обзор перспективных технологий………………………….…………62
3.5 Представление классификации современных технологий в порядке отдаленности от эталонной реализации HDR.........................................65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………..…………………………...…73
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………………….75

Достижения в технологии цифровых камер привели к разработке датчиков изображения, которые способны захватывать изображения с высоким динамическим диапазоном (HDR). Хоть это и позволило захватить большие глубины цвета и освещения, все еще остаются проблемы, связанные с отображением данных изображения HDR.
По мере того, как компьютеры становятся более портативными и мощными, отрасли промышленности осознают потенциал для высокоточных приложений обработки изображений. В автомобильной промышленности применяется обработка изображений, которая помогает сделать транспортные средства более безопасными, интеллектуальными, способными обнаруживать и распознавать компрометирующие ситуации и реагировать соответствующим образом.Системы безопасности в автомобилях могут обнаруживать динамические дорожные Показать все условия, пешеходов, дорожные знаки и разметку полосы движения, чтобы улучшить движение и снизить риск столкновений [3]. Новые модели профессиональных и потребительских цифровых камер имеют лучшее разрешение и более широкий динамический диапазон, чем старые модели, почти идеально имитируя зрительную систему человека. Кроме того, встроенные возможности обработки изображений позволяют уменьшить количество артефактов и обеспечить более высокое постоянство цвета [10]. Из-за того, что стоимость таких камер постоянно снижается, потребители стали ожидать устройства, которые обеспечивают почти идеальное качество, без помех, четкое изображение с высоким разрешением.
Однако большинство дисплеев текущего уровня предназначены для отображения только изображений с глубиной 8 бит на пиксель на канал. Типичные изображения HDR могут составлять 10 бит на пиксель на канал и выше, что приводит к первой проблеме - как отображать изображения HDR на дисплеях низкого динамического диапазона (LDR). Более того, как и с большинством технологий такого рода, современные дисплеи HDR чрезвычайно дорогие. Помимо всего прочего, организации телерадиовещания инвестировали значительные суммы денег в их нынешнюю архитектуру и не хотят полностью изменять свои системы на дальнейшие затраты.
Все факторы, упомянутые выше, послужили стимулом для исследований, проводимых в данной работе.
Целью данной выпускной квалификационной работы является исследование того, как формируются изображения в расширенном динамическом диапазоне, анализ современных средств отображения HDR с последующем выбором наиболее приближенной к эталонной реализации технологии, а также оценка будущих перспектив на основе исследования предпочтений зрителей и спроса на продукцию.
Вышеуказанная цельбудет достигнута путем выполнения следующих задач:
1)провести подробный обзор литературы в области захвата и отображения HDR и исследовать существующие методы реализации HDR дисплеями с низким динамическим диапазоном, а также технологии визуализация HDR-контента на дисплеях с поддержкой HDR;
2)проанализировать основные характеристики, которые дают возможность для реализации истинного HDR, оценить производительность всех реализованных методов;
3)провести исследование на основе показателя восприятия качества, проанализировать субъективные предпочтения зрителей и спрос на технологию ипредставить классификацию реализованных и перспективных средств отображения HDR на предмет соответствия эталонному уровню. Скрыть

Тема ВКР: «Формирование и анализ изображений с расширенным динамическим диапазоном».
Объем - 84 страницы, 21 рисунок, 7 таблиц, 3 приложения, список литературы: 20 источников, из них 2 – интернет-источники.
Структура ВКР включает: введение, аналитическая часть, три главы, заключение и список литературы.
Во введении обоснована актуальность выбранной темы, поставлена цель и задачи исследования.
В первой главе проведен подробный обзор литературы в области захвата и отображения HDR, исследованы существующие методы реализации HDR.
Вторая глава имеет аналитическую направленность, в которой представлен анализ основных характеристик, которые дают возможность для реализации истинного HDR, дана оценка производительности всех реализованных методов, проведен сравнительный анализ качества изображе Показать все ний, существующих стандартов, а также анализ препятствий на пути внедрения дисплеев HDR.
В третьей главе представлены исследования субъективных предпочтений зрителей и спроса на технологию, классификация реализованных средств отображения HDR на предмет соответствия эталонному уровню с последующей оценкой будущих перспективных технологий.
В заключении приведены основные выводы, полученные в результате проведенного исследования.
Ключевые слова: расширенный динамический диапазон, тональное отображение, стандарты, показатели качества. Скрыть