【ICTC2018】杜百川：HDR的两种处理方式

2018ICTC主题报告会在杭州正式召开，本次大会主题“创新发展模式，深化媒体融合”，会议现场各个广电领域的嘉宾就5G、物联网、4K等热门话题进行了深入的讨论。

杜百川指出，HDR的图像输出存在的问题主要为以下的原因：第一，从场景上的亮度跟回到信号电平的转换不准确；第二，中间的处理方式；第三，信号到显示器的亮度转换不对；第四，观看环境的亮度设置不对，因此未来在高动态范围情况下，黑电平是很重要的；第五，显示器的调整不对。

如同曾经在制作标清、高清的时候，进行HDR的制作也要有调整观念，对于像光度计、黑电平调整信号、HDR彩条信号、波形监视器都要用到，但是目前大多数实际情况中还没有实现。

我们有两大系统，一个系统叫HLG，另外一个是PQ。HLG和PQ信号的不同，在于最后输出参考不同，其参考亮度是不同的。比如HLG是以场景为参考的，而PQ是以显示为参考。以场景为参考是信号根据场景做出的亮度反映。以显示为参考即指信号是对显示电平的，这样出来的信号，不会受到显示器的亮度影响。也正是由于观看环境可以随着亮度的变化而变化，因此要采用HLG。而PQ真正与原来的电影拍摄是一样的，也就是说在电影拍摄的时候，基本上以显示为参考。在电影院中的应用，一定要根据电影最后放映的亮度，不同的亮度来显示。
   
对于HLG比较亮的显示器，可以用在比较亮的观看环境，也就是观看环境是可以调的。但是PQ是以显示为参考的处理，所以显示器的亮度改变，要与图像亮度进行恒定。高光的动态范围随显示器亮度的增加而增加，所以较亮的显示器，也就拥有比较宽范围的高光显示。
   
还要处理好标称亮度和标称电平。标称信号电平，就像在进行音频制作中的电平对齐和校准，标准的测试图的标称信号电平，对HDR电视的制作也很重要。在进行摄像机电平的校准时，要保持不同摄像机之间和节目电视当中处理的一致性。

如果亮度电平与信号电平对不准的话，最后输出的亮度也就不准。因此需要用光度计解决，未来在制作当中，可能会要进一步加强，如果没有光度计需要用波形监视器反向调节。
       
国际电联出了一系列的标准，一个就是显示器亮度和对比度设置用的PLUGE信号，尽管我们拥有彩条信号，实施指南中指出，如果要调黑电平，最好用这个信号，它能够非常准确地调整黑电平，这是ITU-R BT814-3。
   
如果信号到了输出段怎么办？信号到显示器的还原是不同的。YRGB的信号到实际亮度的转换，输出是一个反的过程，YRGB的相对信号电平，使用OETF转换成相对亮度电平。从线信号转成亮度信号，对SDR系统而言是简单的，如果显示器的最大亮度电平不同，调整也是不一样的。目前在家庭还是做不到的，希望工信部根据电视标准完成改善。

对于HLG来说，亮度电平可以不同，参考白也是不一样的。

参考环境不仅要调整亮度，还要调整伽玛。不同的亮度环境观看的显示器的伽玛也要做显示器的调整。

在SDR显示屏上怎么显示HLG的信号？图像亮度的监测在制作当中非常重要的。亮度跳变的容忍度，在节目衔接当中可以会出现突然的亮度变化，这与做响度标准类同。在这种情况下，BBC做了一个实验，什么情况下不讨厌，大概是从5跳到80的时候基本就可以，超过这个范围大概就会有问题。

以现在包括SDR的信号在内，如果要包含SDR的内容方法，需要以下的一些过程。一种叫做映射，把SDR的内容放在HDR的信号当中，保留SDR的外观。我们现在的映射和下面的色调映射处理方式是不一样的，这两个做起来好像是一样的，但实际上不一样。一个是吧把SDR内容放在HDR里面不动，一个是把HDR转成SDR。如果仅仅是放在HDR里面，并没有做变化，这个叫做mapping。如果把HDR内容转换了，变成SDR，这个叫做Tone mapping。还可将SDR内容放到HDR信号中，具有扩展和范围，以模拟HDR的外观，跟原来的SDR不一样。为了适应HDR，会将最高亮度提升。

摄像机在合成整个信号的时候，尤其是在现场拍摄直播的时候，会产生不同的摄像机，有HDR摄像机，有不是HDR的SDR摄像机，这两个摄像机的信号怎么合到一起，有好几种方式可以实现。一种是以参考为基础，一种是以场景为基础。从HDR输出转成SDR的时候，用的是以显示为参考的，这个既不是PQ和HLG的区别，这本身就是HLG的。

在制作当中一定要注意最后的目的是什么，是以HDR为主，还是以SDR为主，这两个目的包括在监视等等一系列环节上，都是完全不一样的。在整个HDR制作当中，这是两种完全不同的处理方式。