獲取最佳動(dòng)態(tài)范圍

李瑋盛

前面兩期，我分別就家用4K系統(tǒng)組建與4K系統(tǒng)安裝調(diào)試兩個(gè)部分進(jìn)行了粗略的分析，從本期開始將會(huì)把目光轉(zhuǎn)向家庭影院視頻系統(tǒng)的一系列畫面調(diào)校項(xiàng)目之上，從簡(jiǎn)單到深入，包括動(dòng)態(tài)范圍、灰階白平衡、伽瑪、色域、色彩管理等?，F(xiàn)在首先要談的是Dynamic Range（動(dòng)態(tài)范圍）的概念以及關(guān)于動(dòng)態(tài)范圍的基本調(diào)校方式?？吹絼?dòng)態(tài)范圍，可能大家會(huì)覺得陌生，但是當(dāng)我講起最近相當(dāng)熱門的HDR（High Dynamic Range）高動(dòng)態(tài)范圍之后，大家是不是興趣就來了呢。動(dòng)態(tài)范圍的概念其實(shí)很早就出現(xiàn)在視頻顯示系統(tǒng)之中，如果曾經(jīng)參加過ISF或7HX視頻認(rèn)證工程師培訓(xùn)的朋友一定會(huì)深有體會(huì)，因?yàn)檎麄€(gè)培訓(xùn)課程內(nèi)容大都圍繞著動(dòng)態(tài)范圍這個(gè)概念而展開。動(dòng)態(tài)范圍的概念在很多領(lǐng)域都有使用，而在視頻領(lǐng)域中的顯示端，動(dòng)態(tài)范圍可以簡(jiǎn)單理解為畫面中最暗處與最亮處之間的過渡范圍。動(dòng)態(tài)范圍直接影響的是畫面的細(xì)節(jié)與層次過渡。如果你發(fā)現(xiàn)畫面的黑色不夠深沉，顯得有些灰，或者白色部分的細(xì)節(jié)看不到，遇到雪山場(chǎng)景基本上是白茫茫的一片，那么這個(gè)時(shí)候的問題癥結(jié)就在于畫面的動(dòng)態(tài)范圍沒有得到正確的調(diào)整。需要注意的是，并不是所有顯示設(shè)備預(yù)設(shè)的畫面模式都擁有準(zhǔn)確的動(dòng)態(tài)，特別是投影機(jī)方面，由于限制條件不只是投影機(jī)，還包括投影幕材質(zhì)、環(huán)境光線等因素。很快我們就會(huì)迎來HDR高動(dòng)態(tài)范圍的年代，要發(fā)揮HDR顯示設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，就必須對(duì)顯示設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)整。而動(dòng)態(tài)范圍調(diào)校所涉及的調(diào)整項(xiàng)目非常簡(jiǎn)單，就是可以在所有投影機(jī)和平板電視上都能看到的亮度與對(duì)比度兩項(xiàng)。不過，要進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整，僅僅依靠一雙眼睛來判斷是不夠的，我們必須透過一些測(cè)試畫面來幫助我們調(diào)整，而這些測(cè)試畫面則是來自測(cè)試軟件或視頻信號(hào)發(fā)生裝置。

要充分理解動(dòng)態(tài)范圍的概念這是一個(gè)由無到有的過程

作為畫面調(diào)校當(dāng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整往往容易被忽略，不少影音發(fā)燒友都會(huì)直接跳過這一步來調(diào)整色溫和色域，轉(zhuǎn)過頭來卻發(fā)現(xiàn)畫面的細(xì)節(jié)丟失非常嚴(yán)重。從生理學(xué)的角度來講，我們的眼睛對(duì)于細(xì)節(jié)的敏感度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于色彩，這也是為什么你能很輕易地判斷出480p標(biāo)清畫面與1080p全高清畫面之間的差別，但是卻很難區(qū)分那種白色更加接近中性。因此，在畫面調(diào)整的過程中，我們第一步要做的就是調(diào)整好整個(gè)畫面的動(dòng)態(tài)范圍。從基本的概念而言，動(dòng)態(tài)范圍是一個(gè)顯示畫面從無到有的過程。對(duì)于視頻系統(tǒng)而言，動(dòng)態(tài)范圍不僅與顯示設(shè)備有關(guān)，還與輸入信號(hào)有關(guān)。輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍與顯示端的動(dòng)態(tài)范圍是不一樣的，我們要做的調(diào)整是為了讓顯示端的動(dòng)態(tài)范圍符合輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。下面所講的內(nèi)容可能會(huì)稍微深入一點(diǎn)，涉及到畫面發(fā)光強(qiáng)度的單位nit（尼特），究竟1nit有多亮可能比較難理解，不過要是說普通平板電視的亮度大概在幾百尼特左右，相信大家會(huì)更好理解。在高清視頻的制作方面，信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍基本處于10^-2-10²nit，按照現(xiàn)階段顯示設(shè)備的性能并不難實(shí)現(xiàn)。只是這樣的動(dòng)態(tài)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到人眼的極限，人眼對(duì)于光線接受的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá)10^-6-10¹⁴nit，即使是平均人群的水準(zhǔn)也能達(dá)到10^-4-10⁴nit的范圍。因此，就促使了HDR高動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)的出現(xiàn)。

更多的畫面細(xì)節(jié)呈現(xiàn)HDR高動(dòng)態(tài)范圍的重要性

HDR高動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)的作用就是令畫面從黑位到高光所獲得的層次過渡更多，細(xì)節(jié)更豐富。要實(shí)現(xiàn)HDR，必須從制作到顯示端都要進(jìn)行高動(dòng)態(tài)范圍的技術(shù)更新，經(jīng)過這兩年的技術(shù)發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了國際性的HDR規(guī)范與準(zhǔn)則，讓不同企業(yè)之間的HDR標(biāo)準(zhǔn)得到統(tǒng)一，主要實(shí)現(xiàn)的方式與沉浸式三維音效類似，都是利用metadata元數(shù)據(jù)的方式來記錄，只是音頻系統(tǒng)記錄的是物體的位置與位移信息，而視頻方面則是記錄影像信號(hào)的靜態(tài)擴(kuò)展信息。下面我們以應(yīng)用層面最廣的DolbyVision（杜比視界）來談?wù)凥DR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。Dolby Vision技術(shù)的最大特點(diǎn)是在高光部分進(jìn)行了極大的提升，目前支持Dolby Vision技術(shù)的監(jiān)視器或?qū)I(yè)放映機(jī)可以達(dá)到最高4000nit的亮度標(biāo)準(zhǔn)，未來更能達(dá)到10000nit，這就賦予內(nèi)容創(chuàng)作者更大的描繪空間去表現(xiàn)自然界的色彩，包括天空的藍(lán)色、草原的綠色以及人類的膚色等，無需再受到狹窄動(dòng)態(tài)范圍的限制。而在視頻顯示端，目前支持Dolby Vision技術(shù)的平板電視亮度均達(dá)到了800-1000nit的水平。高光部分的提升，對(duì)于刻畫陽光下戶外畫面的景象細(xì)節(jié)幫助十分明顯，如果你曾經(jīng)對(duì)比過平板電視與投影機(jī)在陽光下的畫面就能有所體驗(yàn)。一般來說，現(xiàn)階段進(jìn)行了一定調(diào)整的投影機(jī)的畫面亮度大概在100-200nit，而平板電視則多數(shù)在500-600nit，當(dāng)支持Dolby Vision的設(shè)備達(dá)到接近1000nit的水平，將會(huì)明顯增加畫面的細(xì)節(jié)與層次。不過需要指出的是，盡管現(xiàn)在已經(jīng)有家庭影院投影機(jī)支持HDR技術(shù)，但由于本身動(dòng)態(tài)范圍并沒有明顯增加，在顯示HDR節(jié)目源時(shí)影像細(xì)節(jié)會(huì)有所提升，但并不能完全展現(xiàn)HDR的所有細(xì)節(jié)。

首先要獲得畫面的最大動(dòng)態(tài)范圍其次是獲得最大的有效動(dòng)態(tài)范圍

盡管HDR高動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)十分引人關(guān)注，但是現(xiàn)階段絕大部分的節(jié)目源還是按照高清標(biāo)準(zhǔn)來制作的普通動(dòng)態(tài)范圍的影像，所以接下來要談的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整還是依照高清信號(hào)源與高清顯示設(shè)備為準(zhǔn)。在動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方面，要注意我們要調(diào)整的動(dòng)態(tài)范圍是哪一種？究竟是顯示設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)的極限動(dòng)態(tài)范圍，還是因應(yīng)輸入信號(hào)、環(huán)境光線、投影幕以及色彩呈現(xiàn)等因素限制的最大的有效動(dòng)態(tài)范圍。答案顯而易見，應(yīng)該是后者。這就讓整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整變得更為復(fù)雜，我們需要依據(jù)不同條件來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，如果你家里有多臺(tái)不同的電視、投影機(jī)，就需要分別對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。同樣，不同的信號(hào)源也會(huì)有不同的動(dòng)態(tài)范圍設(shè)定，最理想的情況是通過標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)發(fā)生裝置來對(duì)投影機(jī)與平板電視進(jìn)行調(diào)整，然后再接上信號(hào)源觀察黑位與白峰的設(shè)置有沒有問題，如有問題再通過信號(hào)源上的設(shè)置來調(diào)整，如果信號(hào)源上沒有相關(guān)的設(shè)置項(xiàng)目，那就只能調(diào)整顯示設(shè)備的選項(xiàng)。如果你有很多不同的信號(hào)源，你還要把每一個(gè)信號(hào)源調(diào)整后的數(shù)據(jù)記錄下來。

一般來說，要調(diào)整顯示設(shè)備的黑色也就是暗部，需要調(diào)整的項(xiàng)目是顯示設(shè)備菜單上的亮度選項(xiàng)，這一點(diǎn)是需要注意的，不能只看字面意思來調(diào)整。而要調(diào)整白色也就是高光位置，則需要調(diào)整顯示設(shè)備菜單上的對(duì)比度選項(xiàng)。究竟為什么顯示設(shè)備要這樣的標(biāo)示，首先要說明的一點(diǎn)是與翻譯無關(guān)，英文菜單也是這樣的意思。我們也無從得知原因，幸好絕大部分顯示設(shè)備在這兩項(xiàng)的參數(shù)都設(shè)得比較保守，就算不調(diào)整也不會(huì)看不到細(xì)節(jié)，只是你會(huì)覺得黑色和白色表現(xiàn)不如你想象的好，與在展示廳看到的畫面有不少的差距而已。因此，對(duì)于畫面動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整是必須的，不能忽略，而且還是整個(gè)畫面調(diào)整中的第一步。另外，需要留意，由于所有顯示設(shè)備上都只有一組兩項(xiàng)調(diào)整選項(xiàng)，因此，我們只能對(duì)白色進(jìn)行調(diào)整，但白色又涉及紅、綠、藍(lán)三種主色，高光部分增加太多，會(huì)出現(xiàn)偏色問題，這點(diǎn)請(qǐng)大家一定留意，對(duì)比度的選項(xiàng)不要取得太多，即使你能夠看得到所有高光的細(xì)節(jié)。

總結(jié)

關(guān)于動(dòng)態(tài)范圍具體的調(diào)整方法，我不想講太多理論方面的東西。在《DVE-HD Basics》與《Spears & Munsil》這兩張經(jīng)典的藍(lán)光測(cè)試碟片中分別有相應(yīng)的測(cè)試畫面與具體的操作說明，如果想深入了解動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整所涉及的詳細(xì)內(nèi)容，建議參加相關(guān)的視頻專業(yè)培訓(xùn)，例如ISF視頻認(rèn)證工程師培訓(xùn)等。另外，如果你經(jīng)常要對(duì)多臺(tái)顯示設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，那么專業(yè)的視頻信號(hào)發(fā)生裝置將更加適合你.例如DVDOAVLab TPG 4K視頻信號(hào)發(fā)生裝置，還可以生成4K級(jí)別的測(cè)試圖像，相當(dāng)方便且快捷。下一期，我將會(huì)講講稍微深入一些的灰階白平衡調(diào)整，敬請(qǐng)留意。