11月15日，第五届GFIC2016全球家庭互联网大会在上海国际会议中心正式开幕，本届大会的主题是“重构大屏生态，共筑家庭入口”。在16日举行的智慧家庭峰会暨4K极客论坛上，海思半导体有限公司视频领域首席架构师周海林就如何提升提升HDR转SDR的图像质量，实现HDR运营价值最大化等超高清发展趋势中的重要环节分享了自己的观点。
周海林表示，谈到视频体验，芯片是一个重要的方面，它承载了很多视频处理的技术。关于如何提升体验业界已有共识，那就是需要多维度技术共同升级，这就是全4K的概念。关于全4K的内涵刚才张院长和罗博士已经作了全面阐述，我这里就不赘述，我想跟大家分享的是这些维度中哪些对体验的影响比较显著，在当前的节点我们最迫切要做的是什么。
第一个维度是4K的分辨率，这几年从高清升级到4K推动了视频业务的飞速发展。从技术层面我们看看为什么需要更高的分辨率，如果人眼感知到了相邻两个像素的差异，那就会觉得图像不够细腻，需要提升分辨率。人在什么情况下会感知到相邻两个像素的差异呢，主要看这两个像素在人眼形成的夹角多大，一般而言1分，即1/60度是一个门槛，大于1分容易感知，小于1分则逐渐难以感知。1分时什么概念呢，55寸高清电视在2.5米左右观看的时候相邻两个像素在人眼形成的夹角就接近1分。这意味着1080P分辨率已经接近感知的拐点，进一步把分辨率提升到4K有没有收益，有，但不像从标清升级到高清那样明显，它对体验的提升是有限度的。
第二个维度是帧率，从30帧到60帧影响的是运动画面的效果。但有没有注意过，大家现在看到所有4K片源基本上都是25fps，是不是也没觉得有太大问题？这是因为现在的4K电视机几乎所有的都支持倍帧技术，弥补了片源帧率的不足。但体育节目、球赛这些题材有问题，特别是足球这样高速运动的小物体对FRC来说很难做好，甚至有可能有的帧没有球，有的帧好几个球。所以高帧率可以提升体验，但也要看题材，主要是对体育节目这样的内容价值比较显著。
第三个纬度是声音，刚才杜比的周总已经谈了，在音频方面有很多新的技术，比如Atmos基于对象的方式表达声音，给人身临其境的感觉。音频是全4K的重要内容之一。
再一个是HDR和WCG的技术，跟之前讲的维度不太一样的是这两项技术对体验的提升是跨越式的，原因不在于它们本身多么神奇，而是目前的视频标准，即SDR标准已经与技术发展的阶段不适应了。SDR标准是基于CRT的能力制订的，它的核心内容，即EOTF曲线是GAMMA曲线，大家都知这是为了配合CRT显示设备的响应特性。CRT设备早已离我们远去，很不幸的是，标准还在束缚着体验进一步提升，升级到HDR标准可以说打破了旧有标准对生产力的束缚。
10bit对HDR标准来说基本上是刚需，这是因为HDR内容动态范围更大，色域更大，所要表达的信息比以前多太多，如果继续用8bit量化就会精度不够，在渐变区域会发现很多的一圈一圈的，称为banding效果。面对这个问题，唯有提升亮化精度，而且处理通路上要保证端到端的10bit，一个环节不够都不行。
我们再从从国际标准这个纬度来看HDR对产业的影响。按照以往的经验，往往是标准先做，然后相关的技术出来了，再到相关产品出来了，但现在看到的是技术先行，倒逼着标准往前演进，HDR就是这样的情况，2015年前后各种HDR技术和产品都起来了，到了瓜熟蒂落的情况，需要达到这个标准。
HDR对我们体验的影响如此之大，但回头看HDR运营，是不是万事俱备了呢。随着技术提供商大力的开发，已解决很多重要的问题，但从运营的角度看还是面临着明显的挑战。第一我们有很多的HDR的标准，这个标准如果要统一，可能很难，各标准肯定在各自领域里面有一席之地；同时我们看到很多的电视，在卖场里有高端的电视，比如有一部分杜比视界的电视，或者HDR10电视，但存量更多的还是传统的SDR电视。多种内容格式，多种电视类型，我们真的能保证每一种内容在每一种电视上都能有好的效果吗？如果保证不了这一点，HDR运营就有很大的问题。
举个例子，假如片源是HDR10而且用户家里的电视也支持HDR10，那很简单，机顶盒只要支持HDMI2.0a就能把相应的信息透传到电视机，处理和显示都由电视机做，体验能保证。但如果客户家里的电视是传统的SDR电视呢，HDR10的内容直接显示到SDR电视上就完全不对了，不止是没有HDR效果，根本就错的一塌糊涂。为什么这么差，原因在于HDR和SDR的EOTF曲线和色域都不一样，是两个不同的体系，假定一个像素值是500，在HDR和SDR中这个像素值分别代表着不同的颜色，因此把HDR10的内容显示到SDR电视上完全不行，观众看到这样的效果，不会对全4K运营有一点点好感。怎么办？换电视不太现实，要用户花很多钱。海外一个知名运营商做了一个HDR实验专区，他们的盒子不支持这个功能，我就问他们怎么解决这个问题，他们说是在头端为每个片源做了两个版本，一个HDR一个SDR，机顶盒根据自己所连接的电视特性选择取哪个版本。对于点播来讲，如果不考虑成本的话，可能也是一个办法，但是相关的传输存储的成本肯定很大。对DVB直播来说问题就更大了，现在一个4K节目一份码流基本上就占了一个64QAM的频点，如果放两份码流难道一个节目用两个频点？这里面技术难度姑且不论，频点资源也不允许。
所以，最好的解决办法就是让机顶盒变的聪明一点。机顶盒知道片源是什么类型，也知道它连接的电视是什么类型。如果片源是HDR而电视是SDR，机顶盒就做一个HDR到SDR的转换，这就解决了问题。可以预期在后续几年内SDR存量电视都是占绝对多数的，所以机顶盒的格式转换是目前HDR运营的基本条件，从某种意义上讲，HDR转SDR转做得有多好，就决定了HDR业务体验有多好。
既然HDR转SDR如此重要，那么能不能能获得很好的效果呢。实际上目前的SDR电视早已不等同于CRT电视，它们虽然遵循SDR标准，但显示能力，包括动态范围和色域大都超越了标准的规定。现在我们有高质量的片源，如果合理地利用HDR片源多出来的信息，再利用电视实际上超越了SDR标准的显示能力，则完全有可能让HDR片源在SDR电视上获得很好的效果，甚至超越标准SDR片源的效果。
怎么做呢，我们看到第一个图是BT2100给出的PQ转HLG的流程图，按这个思路，把HLG换成GAMMA也就完成了HDR10到SDR的转换。从数学上来讲也是正确的，如果只是这么做，你得不到一个好的效果，容易遇到很多问题，比如亮区或暗区细节损失，色彩偏移等。解决这个问题是有方法的，比如在GAMMA之前加入tone mapping过程，就可以根据图像空域和时域的特征智能地调整图像内容，调整之后再执行GAMMA映射，就可以克服这些问题，在SDR电视上得到相当不错的显示效果。
所以机顶盒完全有可能做好这个转换。只要机顶盒具备良好的转换能力，HDR内容在SDR电视上不仅能够显示正常，其效果可以比传统SDR片源还要好。这就是HDR运营的独特优势，用户不换HDR电视也能获得体验提升，享受HDR的价值。
责任编辑：吴昊
