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。它可用於亮度水平在0.0001尼特到10000尼特間的圖像的復現。

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。

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

PQ是多種HDR視頻格式的基礎（如杜比視界、HDR10和HDR10+），也被用於HDR靜態圖像格式。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）如下：

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

PQ逆EOTF如下：

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

其中：

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

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

擴展閱讀

• 應用在圖像中的傳遞函數
• HDR電視