sony 索尼 HDR 製作技術概述

west · 發表於 2016-1-18 20:22:31

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影視製作發展的歷史就是不斷地追求更高的圖像質量。與圖像質量有關的因素是分辨率、色域、量化精度、幀率和動態範圍，與標清相比高清電視通過提高分辨率提升了圖像質量，4K超高清電視不但在分辨率方面超越了高清，還擴展了色域、提高了量化精度和幀率，加上最新的高動態範圍（HDR）技術，4K超高清電視能夠呈現出比高清更驚豔的視覺效果。

HDR技術簡介

受拍攝、製作和顯示技術的影響，影視製作不可能也沒必要完全再現實際景物的動態範圍，但與人眼的視覺特性相比，目前電視系統的動態範圍還是太小了。現有電視動態範圍的標準是根據顯像管性能製定的，而目前顯像管已經被淘汰，拍攝、製作和顯示技術都比顯像管時代有了長足的發展。因此，影視行業需要製定新的技術標準提升系統的動態範圍。

標清時代早期電視攝像機的動態範圍只有150%，之後提高到了300%、600%，能夠再現的光比約為1,000:1，相當於10檔光圈寬容度，高清時代亦然。標清和高清顯像管監視器的標準亮度為100尼特（cd/m2），對比度大於1,000:1，顯像管伽瑪（EOTF，電光轉換特性）2.4（ITU-R BT.1886），與顯像管伽瑪相對應的電視伽瑪（OETF，光電轉換特性）配合攝像機拐點/斜率支持的寬容度傳輸能力1,000:1。在現有的電視系統中，拍攝、製作、傳輸和顯示的寬容度均為1,000:1，10檔光圈。

根據ITU（國際電聯）、EBU（歐廣聯）、SMPTE（美國電影電視工程師協會）和ARIB（日本電波產業會）等國際、地區和國家的標準化組織研究建議，HDR的目標是把電視系統的寬容度從1,000:1提高兩個數量級達到100,000:1，相當於從10檔光圈提高到16.7檔，達到與人眼瞳孔無調節時相當的程度。

近年來數字攝影機大量應用於電影拍攝，為了實現與彩色負片相同的寬容度性能，35mm全畫幅成像器件的寬容度已經超過了14檔光圈。最新的OLED顯示屏亮度達到了1,000尼特，對比度超過1,000,000:1（20檔光圈），配置了動態背光技術的液晶顯示屏亮度達到了4,000尼特，對比度超過10,000:1。目前，在拍攝和顯示技術方面已經達到或接近了HDR的要求，但現有的顯像管伽瑪（EOTF）和電視伽瑪（OETF）配合攝像機拐點/斜率支持的寬容度傳輸能力只有1,000:1，成了實現HDR的瓶頸。

HDR就是在提高了拍攝和顯示動態範圍的基礎上採用新的OETF和EOTF，用更高的量化精度把電視系統表達寬容度的能力提升到100,000:1，並兼容現有的SDR（標準動態範圍）收看設備。

簡單來說，HDR就是建立了一個比SDR更大的坐標系，以再現更大的色域和更高的亮度動態範圍。

顯示設備的EOTF是指數特性，製作系統的OETF是對數特性，OETF利用人眼的非線性對數特性對動態範圍進行壓縮以節省傳輸資源，EOTF對被OETF壓縮了動態範圍進行擴展，兩種曲線的方向相反，必須成對配合使用，才能再現正確的灰度和彩色。目前，很多廠家、研究和廣播機構提出了多種用於HDR播出、發行的EOTF，其中兩種被市場廣泛接受，一種是杜比公司建議的PQ，已經成為SMPTE ST2084標準，另一種是NHK與BBC建議的HLG（Hybrid Log-Gamma），正在申請成為ITU-R標準。

在美國，OTT和演播室表演類節目（電影和連續劇）引領了HDR發展，根據CEA（Consumer Electronics Association，美國消費電子產品協會）發布的規範，其播出格式為HDR10，即10比特量化、4 :2:0取樣、R.2020色域，EOTF採用PQ（SMPTE ST 2084），SDR兼容方案為Dolby Vision；歐洲推動HDR發展的主要是衛星和實況直播體育節目，SDR向下兼容性受到高度重視，因此EOTF優先考慮採用兼容性好的HLG（Hybrid Log Gamma）；日本的狀況與歐洲類似。

索尼HDR製作

由於播出、發行的EOTF至少有兩種選擇，因此製作HDR電視節目時無論選擇哪種做母版都有風險，有必要引入與EOTF/OETF無關的中間母版（Mezzanine Master）製作格式。基於影視製作的豐富經驗，索尼建議採用S-Log3作為HDR的製作母版。S-Log3預留了4,000%的動態範圍，與Cineon對數伽瑪幾乎完全相同，便於調色，非常適合10比特HDR電視母版製作和HDR直播。

索尼所有專業4K攝像機/攝影機都支持HDR拍攝，採用4K OLED顯示屏的BVM-X300監視器支持大部分主流HDR的EOTF和R.2020超高清色域，HDR模式時最高亮度1,000尼特，對比度大於1,000,000:1，能夠滿足各種4K HDR節目的製作需求。

參考資料 : 中國索尼影視專業製作樂園