HDR技術在視頻領域的應用初探

夏青

湖南廣播電視臺制作調度中心演播技術科，湖南長沙 410003

摘 要 信息技術的不斷發展，帶動了電子影像行業的蓬勃向上，尤其在視頻領域中，視頻技術不斷更新，給受眾帶來了更多的新奇體驗，在技術的發展之中，HDR技術的應用則被認為是掀起視頻領域變革的核心內容。盡管HDR技術足夠先進，但是在具體視頻領域的應用中仍然需要進行系統的研究。文章從分析HDR技術的內涵角度出發，具體分析了HDR技術在視頻領域中的應用，并聯系實際，提出了HDR技術在視頻領域的應用要求及應用趨勢，旨在為促進和推動HDR技術在視頻領域深入應用提出自己的想法和建議。

關鍵詞 HDR技術；視頻；數字影像；應用

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-0360（2017）13-0044-02

1 HDR技術原理及突破

HDR技術是指高動態光照渲染技術，是在傳統圖像技術發展而成的先進圖像技術，HDR技術能夠為普通的圖像提供更加廣泛的動態范圍和圖像細節的展示，能夠利用每個曝光時間相對應的最佳方式來展現出在真實環境中的視覺效果[1]。

視頻是由多個圖像連續播放而形成的，因此，在HDR技術中的視頻源，會包含諸多的信息源，這使得傳統在傳統的監視器上，無法利用現有的PQ函數來進行電信號的顯示，這就導致了即便HDR技術能夠實現視覺效果的優化，但是在人眼接受到的信息上，對特殊的電信化展現失效，在視頻領域的視覺效果則不夠明顯。因而，設計師們采用了對Metadata進行隨幀可變處理方式，通過利用PQ函數的編碼能力，來實現電信號在更高動態范圍內上的保真顯示，但是其效果程度則仍然受到諸多方面因素的影響[2]。

為了能夠實現HDR技術在電視機上的有效運用，因而提高電視機自身顯示系統的動態范圍則是最為直接有效的渠道，在電視機兼容視頻類型方面，可以選擇在電視機上安裝顯示HDR10標準的源，而HDR技術則只要保證與ETOF進行兼容即可。在HDR源的色域轉化方面，當前主流電視機都是采用BT.2020色域進行編碼的，因此，在實際的色域轉換過程中，需要對來自Mediainfo的信息進行處理即可。

2 HDR技術在視頻領域的應用

2.1 數字影像技術流程

所謂高動態范圍是區別于當前的標準動態范圍而言的，當前大部分的電視屏幕和視頻顯示器中的畫面都是經由標準動態范圍對比度而形成的，HDR技術在數字影像技術流程中的應用大致可以分為以下幾個方面。

第一，在亮度顯示方面，傳統的光電傳輸函數是直接對攝影機上的影響進行攝取，而通過感知量化傳輸曲線的變化情況進行顯示，HDR技術的顯示絕對亮度能夠達到10 000 nits，亮度最大值為100 nits，而目前與HDR技術相配套的輸出系統，如Dolby Vision的亮度范圍也在0～10 000 nits中，是當前視頻領域中顯示亮度最高、對比度較高的系統，這也使得在實際的畫面顯示中，HDR技術能夠帶來傳輸中接受的色彩范圍不斷突破，給人以更加良好的視覺享受[3]。

第二，在色域顯示方面，目前根據HDR技術所制造的ITU-R BT.709，是當前能夠應用到HDTV中的編碼色彩空間之一，其能夠與當前其他設備如計算機等進行對接，滿足UHD最為基礎的參數標準。這使得在電視機等的色域上能夠達到DCI色域的91%以上的顯示要求，而DCI是目前數字放映機最為理想化的色彩空間，而隨著HDR技術應用的不斷深入，在色域方面也有極大的突破空間[4]。

第三，在HDR圖像的拾取方面，HDR技術改變了傳統的圖像拾取的方式，實現了技術上的提升，能夠對圖像進行記錄，并對圖像畫面中的亮部和暗部細節進行展示，這也使得HDR技術作用下的畫面效果更加逼真，圖像信息也更加豐富。而當前攝影機已經結合了HDR技術研發了新的產品，如Amazon等，利用ARRI數字攝影機進行畫面的錄制，從而創作出了HDR視頻，這也使得在視屏的創作領域方面有了更加良好的發展。

2.2 現場監看HDR

在現場監看HDR主要包括了比對畫面、HDR圖像分配、后期剪輯以及后期調色四個環節。在比對畫面中，主要是通過ARRI數字攝影機上CDL數值，通過制作3DLUT，來實現畫面與PQ之間的信號轉碼，從而來符合HDR技術的展示需求，并能夠將LOOK文件有效的放進攝影機里。而在HDR圖像的分配方面，則是通過ARRI攝影機來實現畫面的健康，能夠通過MON OUT來實現畫面的實施監看，并通過LOOK BOX來對3DLUT的畫面進行靈活的分配[5]。在后期剪輯過程中，所有的視頻信息都能夠利用PQ轉碼與后期軟件進行套用，能夠使得LOOK文件在電視機和監視器監視下完成后期剪輯的任務。最后在后期調色上，HDR技術能夠將ARRI素材有效的導入到系統中的調色功能區域中，能夠利用3DLUT來轉換信號，并滿足監視器的輸出要求，同時HDR技術提供了自創畫面風格的功能，能夠在母帶制作中加以運用。

2.3 影像再現與技術規范

當前我們所能夠看到的視頻是由許多顏色共同構成的影響，而每一種影響其所自身擁有的亮度值都明顯不同，因而高動態范圍的影響能夠實現對每一種色彩的亮度值的有效保留，這能夠使得圖像信息的整體畫面動態范圍有所提升，因而，在色彩方面的鮮艷度也就與肉眼視覺上盡量重合，給人以真實的視覺感受。另外，影像再現還需要涉及到廣色域方面，HDR技術是UHD技術規范中對于寬色域進行發展的主要渠道，能夠實現HDR與WCG的良好結合，從而來最大程度地發揮出超高清藍光在視頻領域的作用[6]。

而在技術規范方面，HDR技術的普及首先就需要面對標準不同的顯示設備，而實際上不同的電視廠商都會有自身針對HDR技術的處理方式，如當前電子領域中的Sony、Samsung等生產廠家的產品就存在明顯的差異，然而目前關于相關技術規范的標準只有美國進行了統一，其中包括了關注HDR技術元數據的定義和電光轉換信號等內容，而只有當涉及到HDR技術的顯示設備與AV放大器等相統一時，才能夠實現HDR技術在視頻領域中的全面普及。

2.4 節目源以及顯示設備的調校

隨著HDR技術在視頻領域中的作用不斷增強，符合HDR技術標準的節目制作也已經緊鑼密鼓的安排中，當前不少企業都瞄準了HDR技術方面的影視節目，尤其以美國的華納兄弟和Sony影視等，都選擇在電影上部分或全部的應用HDR技術。而在過去的2016年中，就有超過10部以上的影視劇實現了在HDR技術的劇集重置，這也給了未來HDR技術在視頻領域發展的更大空間。

3 HDR技術在視頻領域的應用要求及應用趨勢

對于HDR技術在視頻領域的應用，需要注重在基礎設備環境上的優化，尤其在端口、線材方面，則能夠滿足于HDR信號的有效傳輸。而在未來的發展趨勢方面，HDR技術實現了視頻播放、傳輸以及顯示環節的變革，但是圖像信息仍然與人眼所感知的畫面存在一定的差異，而未來的HDR技術在視頻領域的應用，則更加注重在端與端之間的聯合，即實現HDR技術在視頻錄制、播放、傳輸等環節的無縫銜接式利用，從而能夠達到良好的播出效果，使得在高位光細節和圖像信息的層次表達方面更加自主，這也是HDR技術在視頻領域應用發展的主要趨勢。

4 結束語

綜上所述，HDR技術實現了傳統視頻模式的變革，其不僅能夠帶動其他視頻技術的優化，同時還能夠給人以更加豐富的視覺效果，從而滿足于不同人的觀看需求。在未來的發展過程中，HDR技術需要完善當前技術標準不統一的現象，并能夠立足于視頻領域發展的趨勢，以穩定信號傳輸，和實現顯示設備的兼容為主要的目標，在視頻錄制與播放的全過程進行HDR技術的有效滲透和覆蓋，從而能夠實現HDR技術自身的不斷完善，也能夠實現視頻領域更好更快的發展。

參考文獻

[1]趙明.顯著提升平板電視畫質，HDR技術引關注[J].電器，2016，5（5）：48.

[2]惠慧，朱穎瑛，朱林林，等.HDR技術及標準發展情況[J].電視技術，2016，8（3）：75-78.

[3]鄒華楓.淺析HDR技術在平板電視中的應用[J].電子技術與軟件工程，2016，1（13）：150.

[4]錢坤.淺談高動態范圍HDR影像技術[J].視聽界（廣播電視技術），2016，8（3）：33-37.

[5]付華東，黃哲.HDR技術與區域調光算法[J].廣播電視信息，2016，4（10）：109-112.

[6]范嵬瑋.全新的HDR在數字影像技術流程中的實踐應用[J].西部廣播電視，2016，8（23）：191.