4K超高清HDR技術(shù)在電視制作中的運(yùn)用探究

李宜鑫

【摘要】HDR也被稱(chēng)之為高動(dòng)態(tài)范圍，與高清技術(shù)相比較而言，HDR技術(shù)的量化色域掃描方式，幀率都呈現(xiàn)出非常顯著的優(yōu)勢(shì)，所以在智能設(shè)備被廣泛應(yīng)用和普及。在新時(shí)期廣播電視節(jié)目制作中，必須要積極針對(duì)HDR技術(shù)提供更優(yōu)質(zhì)服務(wù)。保證HDR技術(shù)同時(shí)兼容不同設(shè)備需要。通過(guò)本文對(duì)HDR與超高清制作的兼容問(wèn)題進(jìn)行分析詳細(xì)介紹，分析4K超高清HDR技術(shù)制作關(guān)鍵點(diǎn)，采取恰當(dāng)解決策略，確保HDR技術(shù)能夠大力普及與推廣。

【關(guān)鍵詞】4K;超高清;HDR技術(shù);電視制作;運(yùn)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TN94 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.06..015

4K超高清能夠給用戶帶來(lái)極大的視覺(jué)提升，在國(guó)外很多的電視節(jié)目制作公司也已經(jīng)紛紛探索HDR應(yīng)用。在新時(shí)期要充分運(yùn)用4K超高清HDR，技術(shù)加強(qiáng)對(duì)視頻制作的合理優(yōu)化提高電視節(jié)目制作播出的效果。也可以為廣大群眾帶來(lái)更高效的視頻體驗(yàn)，促進(jìn)我國(guó)廣播電視制作行業(yè)的發(fā)展水平全面提升。

1. HDR技術(shù)簡(jiǎn)介

HDR為整個(gè)照片提供更多的動(dòng)態(tài)范圍效果，展示更逼真細(xì)節(jié)，也可以提供更多的亮度信息和色彩細(xì)節(jié)信息。在HDR技術(shù)制作中同一環(huán)境下，肉眼所能見(jiàn)到景色經(jīng)過(guò)屏幕的展示會(huì)更加清晰鮮亮，這是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的亮度動(dòng)態(tài)范圍十分廣泛，即使是在黑暗的環(huán)境下也會(huì)有亮度，而這些亮度通過(guò)人眼的視網(wǎng)膜可以快速捕捉，但經(jīng)過(guò)設(shè)備拍攝后，很多設(shè)備無(wú)法對(duì)這些黑暗的環(huán)境下亮度進(jìn)行快速捕捉，造成亮度失真的問(wèn)題，而最主要的原因在于視頻制作能力不足以及顯示器顯示能力不到位，都使得HDR技術(shù)無(wú)法發(fā)揮擁有的優(yōu)勢(shì)。

隨著移動(dòng)電子設(shè)備更新?lián)Q代，越來(lái)越多支持HDR技術(shù)智能設(shè)備層出不窮，可以更好滿足人們的視覺(jué)需要，也能夠使得畫(huà)面展示更多豐富的色彩細(xì)節(jié)。在新時(shí)期，要積極采用更高端的拍攝設(shè)備，對(duì)所有的拍攝設(shè)備記錄的畫(huà)面進(jìn)行準(zhǔn)確分析與處理，提高視頻的色彩表現(xiàn)力，也可以為用戶提供更多樣化的亮度信息。在HDR技術(shù)的支持下，可以使得顯示畫(huà)面色彩和細(xì)節(jié)得到充分的展示，例如在部分設(shè)備拍攝煙火或者煙花時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到無(wú)法集中展示出煙火中心顏色的情況，這是因?yàn)闊熁鹬行牧炼冗^(guò)高而失去了應(yīng)有的表現(xiàn)力。通過(guò)HDR動(dòng)態(tài)范圍顯示能夠幫助人們對(duì)煙火的中心元素快速捕捉，增強(qiáng)整個(gè)畫(huà)面的亮度，使拍攝對(duì)象得到更真實(shí)的反應(yīng)。而4K技術(shù)快速發(fā)展，不僅能夠獲得更大的畫(huà)面效果，也可以使得量化色域掃描等多種方式發(fā)生顯著變化。在4KHDR技術(shù)應(yīng)用的背景下需要重點(diǎn)考慮不同設(shè)備之間的兼容效果，滿足不同用戶實(shí)際要求。

2. 4K制作關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟的4K超高清參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)最新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電視廣播和電子消費(fèi)領(lǐng)域中超高清視頻顯示的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了明確的規(guī)范，由于活動(dòng)圖像質(zhì)量受到的影響因素非常復(fù)雜，包括幀率、色域、量化深度、動(dòng)態(tài)范圍等，標(biāo)清高清或超高清電視節(jié)目雖然采取技術(shù)相同，但是不同的項(xiàng)目有不同的參數(shù)指標(biāo)。通過(guò)HDR技術(shù)可以大幅度增強(qiáng)視頻信號(hào)的性能規(guī)范，也可以提升整個(gè)影像的量化深度，確保在色彩層次與過(guò)渡方面起到了非常關(guān)鍵的效果，保證色域范圍大面積推廣，增強(qiáng)了色彩豐富性和細(xì)膩性，也可以提高超高清影像的流暢感。超高清視頻制作中，包括拍攝，傳輸分發(fā)顯示等多個(gè)階段，每一個(gè)階段都有相應(yīng)的參數(shù)。

HDR隨著現(xiàn)代化拍攝技術(shù)不斷發(fā)展，各種高性能的顯示器件也在不斷增加，要想確保高動(dòng)態(tài)范圍圖像實(shí)現(xiàn)更高的質(zhì)量，需要在影視制作中增加更多的色彩信息和圖像亮度，建立更大的色彩和亮度坐標(biāo)體系，轉(zhuǎn)變傳輸函數(shù)的方式，實(shí)現(xiàn)更高效的色域和亮度動(dòng)態(tài)范圍體驗(yàn)SDR視頻制作存在高亮度差，最亮物體亮度和最暗的物體亮度之間的比為105。在HDR制作中所采用的HDR監(jiān)視器，其最高的亮度值達(dá)到1000尼特以上，通過(guò)電視機(jī)上顯示高對(duì)比度圖像可以對(duì)伽馬進(jìn)行控制，為了確保最終的拍攝體驗(yàn)得到有效增強(qiáng)，在視頻信號(hào)制作中需要采用HDR技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確保亮度數(shù)據(jù)得以壓縮而高清到超高清的畫(huà)面，不僅提升了像素信息量，還增加了碼率。HDR通過(guò)增強(qiáng)圖像的動(dòng)態(tài)范圍信息，使得彩色和亮度調(diào)節(jié)信息得到了極大的擴(kuò)充，這也能夠?qū)崿F(xiàn)亮度和對(duì)比度的范圍再現(xiàn)，對(duì)攝影制作坐標(biāo)體系進(jìn)行重新定義，還要提高拍攝和顯示器件的硬件性能，增加像素和提升碼率，在制作中還要充分解決HDR技術(shù)和現(xiàn)有的標(biāo)清高清兼容問(wèn)題。4K電視對(duì)應(yīng)的色彩空間是依靠ITU-R BT.2020進(jìn)行定義，相較于以往的藍(lán)光標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，后者僅能占到BT.2020空間的36%左右，而前者可對(duì)更多色彩予以現(xiàn)實(shí)，確保畫(huà)面更富生動(dòng)性。第三，該技術(shù)依靠HDR動(dòng)態(tài)范圍成像技術(shù)。現(xiàn)階段，SDR畫(huà)面對(duì)應(yīng)的亮度范圍多是1000：1，相較于自然界相應(yīng)的亮度范圍而言過(guò)低，使得很多亮度細(xì)節(jié)丟失。HDR以ITU建議書(shū)為導(dǎo)向，其目標(biāo)便是保證人眼瞳孔不加以調(diào)節(jié)的條件下，將其動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)充至200000：1。因此，HDR技術(shù)可確保亮度以及色彩信息等得到有效擴(kuò)充，依靠信息提升來(lái)強(qiáng)化圖像質(zhì)量。

3. HDR技術(shù)在超高清視頻電視中的實(shí)際應(yīng)用

HDR制作包括前期的拍攝，后期編輯調(diào)色等多個(gè)環(huán)節(jié)。在視頻拍攝中需要確保整個(gè)節(jié)目拍攝的質(zhì)量，符合4KHDR攝像的實(shí)際需要，并通過(guò)不同的格式記錄對(duì)需要超高清畫(huà)質(zhì)制作的節(jié)目信息，利用線性伽馬以及RAW編碼格式進(jìn)行記錄。如果攝像機(jī)支持可以直接運(yùn)用4，如果攝像機(jī)不支持，HDR可以通過(guò)LG進(jìn)行轉(zhuǎn)換，目前松下、索尼、佳能等各種廠商所生產(chǎn)的攝像機(jī)都支持log錄制模式，在4KHDR直播中，可以通過(guò)HlG1000尼特將信號(hào)進(jìn)行播出，對(duì)于4KHDR的錄制，也可以直接將攝像機(jī)轉(zhuǎn)變成hlg或者log 4K超高清攝像技術(shù)下實(shí)現(xiàn)高清信號(hào)的傳輸，方便高清直播或者高清錄制，而在實(shí)際操作中為了確保HDR的畫(huà)面灰度暗度曝光一致，需要保證HDR，拍攝的曝光值要比正常拍攝超1～1.5倍光圈HDR在后期制作時(shí)需要將RAW格式文件轉(zhuǎn)換成。低碼率代理文件，利用代理文件快速編輯，最終輸出成品工程文件，在工作站內(nèi)進(jìn)行后期制作RAW格式能夠?qū)Τ上衿骷敵龅脑紙D像數(shù)據(jù)信息全面記錄，為了增強(qiáng)豐富的色彩視覺(jué)效果，在后期制作時(shí)應(yīng)該選用CES全彩色域空間調(diào)色，如果是常規(guī)質(zhì)量的節(jié)目，可以用hl G或者log壓縮格式文件加以制作，在后期要經(jīng)過(guò)調(diào)色，所以出片效率比較慢。H LG能夠?qū)⑺夭目焖賹?dǎo)入到后期工作站，并且對(duì)視頻進(jìn)行在線剪輯，無(wú)需調(diào)色就可以自動(dòng)生成高品質(zhì)的HDR視頻畫(huà)面，在制作完成后，對(duì)于節(jié)目的輸出需要保證注意色域空間的交換，確保高光畫(huà)面細(xì)節(jié)和色彩準(zhǔn)確性得到有效還原。在HDR監(jiān)看中要盡量保證采用HDR監(jiān)視器，要求動(dòng)態(tài)亮度范圍在600尼特以上最好超過(guò)1000尼特，以標(biāo)準(zhǔn)HDR監(jiān)視圖像為基準(zhǔn)，可以盡量使用便攜式HDR監(jiān)視器并只能看小尺寸，取景器拍攝效果有條件的可以使用HDR波形監(jiān)視器，在彩色亮度計(jì)設(shè)備控制中，使用軟件內(nèi)置的示波器進(jìn)行監(jiān)視。在HDR播出和傳輸顯示中，必須要插入hlg識(shí)別服務(wù)，當(dāng)支持HDR的電視設(shè)備接收到，hlg識(shí)別符之后，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為hl G播放模式，不同亮度的hlg電視機(jī)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)伽馬亮度值，確保不同亮度下電視機(jī)的顯示，平均亮度基本保持一致。

4. 結(jié)束語(yǔ)

雖然4K超高清電視并不一定具備HDR功能，但HDR技術(shù)在超高清電視制作中能夠具有非常顯著的效果，可以確保整個(gè)電視設(shè)備的內(nèi)容播放，質(zhì)量顯著提高，為廣大用戶帶來(lái)更高效視聽(tīng)體驗(yàn)，提升視頻傳輸?shù)恼w效率。

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