HDR后期制作流程

窦勇 江苏省广播电视总台

1.4K UHD广播定义

4K UHD超高清可以提供比HDTV高出4倍分辨率的超高清画面，提供更加身临其境的观看体验 。与HDTV SDR所呈现的最高亮度100nit比较，4K HDR可以呈现1,000nit亮度，比SDR高出10倍。HDTV与UHDTV的性能比较见表1。

2.色域

色域又称为色彩空间（Color Space），而域又是一个数学概念，可以更好地说明色彩是有一定范围，比色彩空间的表述更加精准。通常情况下，我们都习惯使用色域一词。

BT.709/BT.2020这两个标准都是ITU国际电信联盟专门为现在的HDTV以及UHD电视（4K、8K）制定的标准。BT.2020在色域上的变化主要在于色深方面，由Rec.709标准的8bit提升至10bit或12bit，其中10bit针对的是4K系统，12bit则是针对8K系统。 如图1、2所示BT.2020采用了比传统BT.709更宽广的色域空间，如可显示高密度橘色、深绿色等。这一提升对于整个影像在色彩层次与过渡方面的增强起到了关键的作用。BT.2020色域范围的面积也远远大于BT.709标准，能够显示更加丰富的色彩。

图1给出了BT.709、DCI-P3、BT.2020的色域范围，图2是BT.2020色域空间与BT.709色域空间的比较。

3.动态范围

如图3分别给出了人眼视觉、当前摄像机传感器和FHD TV高清电视、新一代宽动态范围传感器和UHD TV超高清电视不同场景最亮的部分和最暗的部分的动态范围表现。SDR (Standard Dynamic Range)的最高亮度电平为100nits ，HDR (High Dynamic Range)的最高亮度电平为 1,000nits。

表1 HDTV与UHDTV 性能比较

图1 BT.709 DCI-P3 BT.2020色域范围

图2 BT.2020色域空间与BT.709色域空间比较

图3 不同场景亮部和暗部的表现

如图4所示，把数字传感器所识别的黑色区域到白色区域图形化,人眼所能感知到的光亮度和数码传感器检测的光亮度呈现指数曲线的关系，数字传感器从黑、暗灰、中灰、亮灰、白，每一进阶均比前一阶多出2倍的光感亮度 ，人眼感知光亮度度≈(传感器检测的线性光亮)2。

图4 传感器检测的线性光亮度与人眼感知光亮度关系

4.GAMMA

Gamma是为了表现拍摄的图像与显示屏显示图像的函数关系，图5是不同Gamma曲线在不同场景中的应用。

V in = (V out)γ γ=Gamma

Human Eye（人眼） ≈Gamma 2

LCD / Monitors（LCD/监视器）≈Gamma 2.2

Broadcast Monitors（广播级监视器）≈Gamma 2.4

Digital Cinema （数字电影）≈Gamma 2.6。

如图6所示，为了让人们更清晰地看到线性数据，把线性数据变成非线性数据来观察时，我们需要做Gamma 校正。线性18%灰色度，人肉眼能看到的是50%灰色度 ，图片在传送、截图之前需对数码传感器数据做Gamma 校正。

HLG是“拍摄场景为参考”，就像BT.601,、BT.709、Slog3、PanaLog等一样, HLG信号描述的是拍摄场景的相对亮度，由OETF (Opto-Electronic Transfer Function)规范。在图像获取端，摄像机摄取的原始视频经GAMMA编码（校正），以表现HDR(ST.2084 / ITU 2100)的高动态范围，在图像显示端，经GAMMA解码还原拍摄场景的相对亮度图像。

图5 不同Gamma曲线在不同场景中的应用

图6 Gamma校正/编码示例

图7 HLG信号的参考

5.HDR后期制作流程

HDR后期制作剪辑流程与普通素材的剪辑流程并无区别，DIT部门把完成转码的低码流文件给到剪辑师，剪辑师用低码流文件进行剪辑制作，剪辑完成后，在DI环节套底回原素材进行HDR画面的处理，进入到Mistika套底调色。

HDR后期制作流程如下：

拿到原始素材，定剪的小样和XML／EDL，在Mistika进行套底，套底完成后，在原素材上进行常规的时间线整理等套对工作，以及Framing尺寸的适配。而后用Decode进行原素材的解码， 具体的使用视素材类型而定；解码后的素材上可以添加ColorGrade调色节点，准备进行调色。最后也就是最上层可以添加Unicolor（Mistika中的色彩管理、转换工具），把特定素材转化到监看环境的目标色彩，在使用SonyX300监视器的流程中，我们用Unicolor色彩管理节点把图像输出端色域（output Gumut）限定在ITU / Rec2020的色域范围内，输出曲线（OutputCurve）限定在PQ2084，最后输出画面。简言之，层级的叠加方式，可以是Raw（不必须是Raw）-Decode-ColorGrade- Unicolor。

下面是2018江苏卫视跨年演唱会的案例。导入的素材是Prores4444的mov文件,色彩曲线是sony Slog-3。

2018江苏卫视跨年演唱会的记录色域为ITU /Rec2020，GAMMA曲线为sony slog3，输出色域为ITU / Rec2020，EOTF为 HLG1.2。 如 果 使 用 sony X300 1000nits的HDR 监视器，监视器设置如图10所示。

Misitka调色软件中的示波器可以显示10000nits的图像亮度波形，HDR后期制作时，需要选择针对不同HDR亮度的显示滤波器（display filter），使示波器呈现正确的HDR效果。如图11所示采用显示准确的HDR 监视器，那么一切就可以以所见为标准。

图8 导入色彩曲线是solg3素材

图9 Unicolor 用法举例

图10 2018江苏卫视跨年演唱会sony X300监视器设置

图11 2018江苏卫视跨年演唱会HDR监视器图像