基於感知的量化器

基於感知的量化器（英語：Perceptual Quantizer）或感知量化（英語：Perceptual Quantization）是一種用於高動態範圍（HDR）圖像的傳遞函數^[1]。它可用於亮度水平在0.0001尼特到10000尼特間的圖像的復現。^[1]

PQ是一種基於人類視覺對條帶的感知的非線性傳遞函數，它在編碼HDR內容時較BT.1886（英語：ITU-R_BT.1886）更為高效。僅使用12位色深，PQ便可以將條帶控制在人類可感知的範圍外。而同等峰值亮度下，BT.1886需要15位色深才能達到類似效果。^[2]

PQ由杜比^[3]開發，2014年由電影電視工程師協會（SMPTE）標準化為SMPTE ST 2084^[4]。2016年，ITU在Rec.2100（英語：Rec.2100）中推薦HDR TV使用HLG和PQ兩種傳遞函數。^[5][6]

PQ是多種HDR視頻格式的基礎（如杜比視界^[1][7]、HDR10^[8]和HDR10+^[9]），也被用於HDR靜態圖像格式^[10][11]。PQ與BT.1886 EOTF（即SDR使用的伽馬曲線）不兼容，而HLG與後者相兼容。

技術細節

PQ EOTF（電光傳遞函數（英語：Transfer_functions_in_imaging））如下：^[5][12]

${\displaystyle F_{D}=EOTF[E']=10000\left({\frac {\max[(E'^{1/m_{2}}-c_{1}),0]}{c_{2}-c_{3}\cdot E'^{1/m_{2}}}}\right)^{1/m_{1}}}$

PQ逆EOTF如下：

${\displaystyle E'=EOTF^{-1}[F_{D}]=\left({\frac {c_{1}+c_{2}\cdot Y^{m_{1}}}{1+c_{3}\cdot Y^{m_{1}}}}\right)^{m_{2}}}$

其中：

• ${\displaystyle E'}$代表非線性信號值，範圍為${\displaystyle \left[0,1\right]}$。
• ${\displaystyle F_{D}}$代表顯示亮度，單位為cd/m²（坎德拉/平方米）
• ${\displaystyle Y=F_{D}/10000}$是標準化的線性顯示值，範圍為[0:1]（其中${\displaystyle Y=1}$代表峰值亮度10000cd/m²
• ${\displaystyle m_{1}={\frac {2610}{16384}}={\frac {1305}{8192}}=0.1593017578125}$
• ${\displaystyle m_{2}=128{\frac {2523}{4096}}={\frac {2523}{32}}=78.84375}$

• ${\displaystyle c_{1}={\frac {3424}{4096}}={\frac {107}{128}}=0.8359375=c_{3}-c_{2}+1}$
• ${\displaystyle c_{2}=32{\frac {2413}{4096}}={\frac {2413}{128}}=18.8515625}$
• ${\displaystyle c_{3}=32{\frac {2392}{4096}}={\frac {2392}{128}}=18.6875}$

擴展閱讀

• 應用在圖像中的傳遞函數（英語：Transfer functions in imaging）
• HDR電視（英語：High-dynamic-range_television）