竇勇 江蘇省廣播電視總臺

1.4K UHD廣播定義

4K UHD超高清可以提供比HDTV高出4倍分辨率的超高清畫面，提供更加身臨其境的觀看體驗 。與HDTV SDR所呈現(xiàn)的最高亮度100nit比較，4K HDR可以呈現(xiàn)1,000nit亮度，比SDR高出10倍。HDTV與UHDTV的性能比較見表1。

2.色域

色域又稱為色彩空間（Color Space），而域又是一個數(shù)學(xué)概念，可以更好地說明色彩是有一定范圍，比色彩空間的表述更加精準。通常情況下，我們都習(xí)慣使用色域一詞。

BT.709/BT.2020這兩個標準都是ITU國際電信聯(lián)盟專門為現(xiàn)在的HDTV以及UHD電視（4K、8K）制定的標準。BT.2020在色域上的變化主要在于色深方面，由Rec.709標準的8bit提升至10bit或12bit，其中10bit針對的是4K系統(tǒng)，12bit則是針對8K系統(tǒng)。 如圖1、2所示BT.2020采用了比傳統(tǒng)BT.709更寬廣的色域空間，如可顯示高密度橘色、深綠色等。這一提升對于整個影像在色彩層次與過渡方面的增強起到了關(guān)鍵的作用。BT.2020色域范圍的面積也遠遠大于BT.709標準，能夠顯示更加豐富的色彩。

圖1給出了BT.709、DCI-P3、BT.2020的色域范圍，圖2是BT.2020色域空間與BT.709色域空間的比較。

3.動態(tài)范圍

如圖3分別給出了人眼視覺、當前攝像機傳感器和FHD TV高清電視、新一代寬動態(tài)范圍傳感器和UHD TV超高清電視不同場景最亮的部分和最暗的部分的動態(tài)范圍表現(xiàn)。SDR (Standard Dynamic Range)的最高亮度電平為100nits ，HDR (High Dynamic Range)的最高亮度電平為 1,000nits。

表1 HDTV與UHDTV 性能比較

圖1 BT.709 DCI-P3 BT.2020色域范圍

圖2 BT.2020色域空間與BT.709色域空間比較

圖3 不同場景亮部和暗部的表現(xiàn)

如圖4所示，把數(shù)字傳感器所識別的黑色區(qū)域到白色區(qū)域圖形化,人眼所能感知到的光亮度和數(shù)碼傳感器檢測的光亮度呈現(xiàn)指數(shù)曲線的關(guān)系，數(shù)字傳感器從黑、暗灰、中灰、亮灰、白，每一進階均比前一階多出2倍的光感亮度 ，人眼感知光亮度度≈(傳感器檢測的線性光亮)2。

圖4 傳感器檢測的線性光亮度與人眼感知光亮度關(guān)系

4.GAMMA

Gamma是為了表現(xiàn)拍攝的圖像與顯示屏顯示圖像的函數(shù)關(guān)系，圖5是不同Gamma曲線在不同場景中的應(yīng)用。

V in = (V out)γ γ=Gamma

Human Eye（人眼） ≈Gamma 2

LCD / Monitors（LCD/監(jiān)視器）≈Gamma 2.2

Broadcast Monitors（廣播級監(jiān)視器）≈Gamma 2.4

Digital Cinema （數(shù)字電影）≈Gamma 2.6。

如圖6所示，為了讓人們更清晰地看到線性數(shù)據(jù)，把線性數(shù)據(jù)變成非線性數(shù)據(jù)來觀察時，我們需要做Gamma 校正。線性18%灰色度，人肉眼能看到的是50%灰色度 ，圖片在傳送、截圖之前需對數(shù)碼傳感器數(shù)據(jù)做Gamma 校正。

HLG是“拍攝場景為參考”，就像BT.601,、BT.709、Slog3、PanaLog等一樣, HLG信號描述的是拍攝場景的相對亮度，由OETF (Opto-Electronic Transfer Function)規(guī)范。在圖像獲取端，攝像機攝取的原始視頻經(jīng)GAMMA編碼（校正），以表現(xiàn)HDR(ST.2084 / ITU 2100)的高動態(tài)范圍，在圖像顯示端，經(jīng)GAMMA解碼還原拍攝場景的相對亮度圖像。

圖5 不同Gamma曲線在不同場景中的應(yīng)用

圖6 Gamma校正/編碼示例

圖7 HLG信號的參考

5.HDR后期制作流程

HDR后期制作剪輯流程與普通素材的剪輯流程并無區(qū)別，DIT部門把完成轉(zhuǎn)碼的低碼流文件給到剪輯師，剪輯師用低碼流文件進行剪輯制作，剪輯完成后，在DI環(huán)節(jié)套底回原素材進行HDR畫面的處理，進入到Mistika套底調(diào)色。

HDR后期制作流程如下：

拿到原始素材，定剪的小樣和XML／EDL，在Mistika進行套底，套底完成后，在原素材上進行常規(guī)的時間線整理等套對工作，以及Framing尺寸的適配。而后用Decode進行原素材的解碼， 具體的使用視素材類型而定；解碼后的素材上可以添加ColorGrade調(diào)色節(jié)點，準備進行調(diào)色。最后也就是最上層可以添加Unicolor（Mistika中的色彩管理、轉(zhuǎn)換工具），把特定素材轉(zhuǎn)化到監(jiān)看環(huán)境的目標色彩，在使用SonyX300監(jiān)視器的流程中，我們用Unicolor色彩管理節(jié)點把圖像輸出端色域（output Gumut）限定在ITU / Rec2020的色域范圍內(nèi)，輸出曲線（OutputCurve）限定在PQ2084，最后輸出畫面。簡言之，層級的疊加方式，可以是Raw（不必須是Raw）-Decode-ColorGrade- Unicolor。

下面是2018江蘇衛(wèi)視跨年演唱會的案例。導(dǎo)入的素材是Prores4444的mov文件,色彩曲線是sony Slog-3。

2018江蘇衛(wèi)視跨年演唱會的記錄色域為ITU /Rec2020，GAMMA曲線為sony slog3，輸出色域為ITU / Rec2020，EOTF為 HLG1.2。 如 果 使 用 sony X300 1000nits的HDR 監(jiān)視器，監(jiān)視器設(shè)置如圖10所示。

Misitka調(diào)色軟件中的示波器可以顯示10000nits的圖像亮度波形，HDR后期制作時，需要選擇針對不同HDR亮度的顯示濾波器（display filter），使示波器呈現(xiàn)正確的HDR效果。如圖11所示采用顯示準確的HDR 監(jiān)視器，那么一切就可以以所見為標準。

圖8 導(dǎo)入色彩曲線是solg3素材

圖9 Unicolor 用法舉例

圖10 2018江蘇衛(wèi)視跨年演唱會sony X300監(jiān)視器設(shè)置

圖11 2018江蘇衛(wèi)視跨年演唱會HDR監(jiān)視器圖像