HDR技術在4K超高清電視的應用探討

楊鳴

摘 要 HDR技術能夠顯著提高4K超高清電視的畫面顯示亮度、明暗變化以及畫面質量，使畫面愈發的逼真，從而為人們營造出真正的“沉浸式”視覺效果與觀看體驗，所以現已愈發廣為應用。本文以HDR技術的特點優勢為切入點，進一步探討了HDR技術在4K超高清電視的應用，以期可為廣大廣電技術人員提供參考。

關鍵詞 4K超高清電視;HDR;HLG

1HDR技術的特點優勢

傳統電視使用的是SDR技術，隨著技術的不斷更新，HDR顯示技術應運而生。相對SDR技術，它可以令圖像的顯示效果更加逼真，圖像細節更加豐富。與SDR相比，HDR技術整體上提升了畫面亮度，但是部分場景的畫面調整有所保留。在明亮場景中，HDR技術將畫面亮度提升，使其看起來更加符合人們的生活環境，如室外場景、日照環境、客廳燈光等較亮畫面。另一方面，在較暗場景下，HDR對亮度調整有所改善，如陰影，臥室臺燈環境，雷雨陰天等畫面，并對畫面進行改善，使其看起來更加自然、更加真實，更符合人們的視覺需求。總而言之，HDR對亮度進行合理地調整，使畫面表現力更突出的同時保留了層次感，該亮則亮、該暗則暗，因而在圖像表現方面更逼真、更自然[1]。

2HDR技術在4K超高清電視的應用

HDR的制作分為拍攝、后期制作以及成片等環節（如圖1），以某電視臺的節目播放為例，該電視臺的節目播出格式選擇HLG格式，所以該電視臺的HDR制作是以HLG為中心展開的。

2.1 HDR制作

（1）拍攝

首先，應根據電視臺對節目的要求以及質量要求等，選用相應的HDR攝像機及記錄格式，制作不同的4K視頻格式，對于藍光級別甚至更高畫質要求的節目，記錄格式選擇RAW格式，色域選擇線性γ、BT.2020，參數選擇2～16bite;對于畫質質量要求較低的常規節目，可以選擇支持HLG格式的攝像機直接進行錄制，若攝像機格式不支持HLG，攝制時可選擇對數γ格式，在輸出時再將其轉化為HLG格式。

進行4KHDR直播時，色域選擇BT.2020、HLG/1000cd/m?，將錄制視頻傳輸至控制終端，在對其進行轉播。在進行4KHDR視頻錄制時，按照HLG或Log格式對攝像機進行設置，色域選擇BT.2020，通過4K超高清攝像機錄制后輸出并轉換的高清視頻信號，可以用于高清視頻直播或者高清視頻錄制。為了發揮HDR的優勢，在實際錄制的過程中，HDR拍攝應將曝光值光圈調高1～1.5檔，以確保亮暗畫面曝光程度保持一致。

（2）制作

進行超高品質節目的后期制作與處理時，可通過RAW的格式套片進行制作，即將RAW文件先輸出為低碼率的中間文件，然后將這些中間代理文件進行編輯，再輸出為成品文件，將輸出的成品文件導入工作站，最后將工作站中的成品文件套片合成，輸出為HLG文件，完成格式套作。因為攝像機記錄的RAW文件包含了原始文件的全部數據，所以要想獲得更豐富的色彩表現，需要對原始文件進行調色處理，一般使用ACES完成。對于質量要求相對較低的常規節目，可以對HLG或Log文件進行適當壓縮，將Log作為中間文件，對其進行調色渲染成片，但效率較低;相應地，HLG格式文件可以直接剪輯，使用后期軟件就能制作，無須調色操作，就能生成高品質成片。處理好的工程文件進行渲染輸出時，要注意空間和亮度的參數調整，以保留畫面的真實細節，確保畫面呈現與色彩表現真實準確。

（3）監看

HDR的監看是依賴監視器而實現的，這個步驟在整個流程中最為關鍵，故監視器的地位在所有設備中也是最為重要。在制作SDR視頻時，只需要使用SDR監視器進行監看，但制作HDR視頻時，要同時使用SDR監視器和HDR監視器進行監看，HDR顯示更具層次感的亮度效果，SDR監視器監看較暗的圖像。HDR監視器要求亮度大于600cd/m?，動態范圍不低于10000∶1，色域為BT.2020。當取景器的拍攝場景過小，應使用直方圖、波形圖等輔助工具對場景進行輔助曝光，若要求更高時應選擇彩色亮度計等工具對曝光效果精確控制。使用軟件自帶示波器對波形進行監測以進行調色，同時，注意防止亮度值溢出主監視器的額定值[2]。

2.2 HDR傳輸播出與顯示

對HLG制作的HDR節目進行播出或傳輸時，應使用HLG識別符，將其插入播出編碼內，以供HDR電視機識別，在接收到信號后自動將顯示參數調整為適應HDR格式的顯示模式。機頂盒的接口應選擇HDMI2.0及以上版本的接口，否則不能支持HDR格式的電視節目傳輸和轉碼適配。接收到HLG格式的節目信號時，機頂盒會對電視機進行判斷，若電視支持HLG格式，則直接輸出原始視頻，若不支持，則機頂盒會將視頻進行轉碼，將HLG格式轉化為SDR、PQ等適合電視機播放的格式，具體轉化格式會依據電視的顯示色域進行選擇，若電視機支持BT.2020顯示色域時，機頂盒也會直接輸出HDR格式，由于HLG對SDR兼容，無須進行格式轉換[3]。

3結束語

隨著HDR、3D、AI、5G等新興技術的不斷創新發展以及4K超高清電視等播放設備的愈發普及應用，廣電媒體也隨之迎來新機遇取得了新發展。在為廣大受眾提供更加心儀、豐富、精彩的節目內容的同時，也讓用戶們于自己家中便可享受到“沉浸式”、“影院級”的觀看體驗，既滿足了用戶所需又贏得了市場，實現了“雙贏”。

參考文獻

[1] 王軼，彭晶晶，呂輝.4K超高清HDR技術在電視制作中的應用[J].廣播電視信息，2018（5）：24-27.

[2] 孫琳.4K/HDR等高新技術在電影、電視中的發展[J].影視制作，2017，22（1）：30-31.

[3] 盛曉暉.HDR技術在超高清節目轉播中的應用研究[J].世界廣播電視，2016（12）：24-32.