剖析如何将HDR技术运用至显示器实现传输不失真

作者：时间：2017-04-06 来源：网络

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　　在图像分布曲线成功还原后，HDR 将“亮度”及“色域”两路分开处理，Dolby的处理方式之一是将YCbCr色域先转为IPT色域，再处理亮度及色彩饱和度。而色域映射(Gamut mapping)更提出由更复杂的3D查找表(3D LUT)来完成。

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/201704/346215.htm

　　当然，使用这种HDR的技术在EOTF线性还原之后，并不一定要使用与上述一模一样的处理方式，多数的芯片都具备有其他定制化处理方式，差别在最终的画质好坏而已。

　　图4：PQ-HDR IPT处理方式之一。

　　2. 制作环境参数后送

　　要能使显示器正确的还原图像，录像及后制的环境因素必须传输给显示器，才能得到更精确的图像还原。制作HDR环境参数必须包含以下几项重要信息(CEA-8614.3规范及HDMI2.0a规范皆可看到详细信息定义)：

　　——信号源的RGBW色域范围

　　——显示器的最大/最小亮度值

　　——视频内容的最大亮度值(MAX CLL)

　　——一个画面中的最大亮度平均值(MAX Fall)

　　在实际应用案例上，例如宜特实验室收到多数送来测试的HDR视频，大多都以DCI P3色域及Mastering 4000 Cd/m2占多数，其他部分有些资料并不正确，因此显示器在处理时可能要有一些机制判断环境参数是否为合理值。

　　在HDR信号处理完毕之后，显示器在处理系统时，还必须设法把亮度曲线校正为较适合人眼的Gamma 2.0～2.4，以及颜色还原到显示器定义的色域范围，才能完成HDR的显示流程。

　　所以，正确的校正流程应该是由信号源产生HDR的亮度信号，并产生对应的环境参数，显示器收到环境参数后计算出适当的还原曲线，并校正为符合显示器规格的亮度分布。

　　(二) BBC/NHK的HLG-HDR对应方案

　　英国BBC及日本NHK电视台，也提出了对应的HDR 方案，称之为对数伽玛分布(Hybrid Log-Gamma;HLG)，相对于Dolby 的PQ-HDR，HLG在应用上的方便性，是不需要Meta data 的传输，并在大部分既有的显示芯片上经过运算就可以执行，最后，再经过最终显示器亮度及色域的校正，便能达到HLG所宣称的效果(技术细节参考ITU-R BT.2100.0规范)。此版本也成为业界沿用HDR产品的第二代规范。

　　图5：HLG-HDR处理方块图

　　与PQ-HDR类似的，HLG-HDR也同样提出对应的OETF曲线，但是在HLG的作法上比较单纯也相对精确，信号源部分将亮度依照HLG OETF分布编码。而显示器部分则根据反向的OETF (OETF-1)，先将信号线性化再做定制化的亮度及色彩修正，最后再根据显示屏幕的最大、最小亮度及环境亮度还原为HLG定义的亮度分布，称之为光-光转换功能(OOTF)。

　　OOTF部分HLG特别加入了环境的亮度，实验的结果是以对数(Log)的方式呈现，关系式如下：

　　r=1+(1/5) *Log(Ypeak / Ysrround)

　　完整的EOTF则包含OOTF部分：

　　Yd=αYsr+β

　　α=Lw-Lb (for Y range 0～1)，β=Lb

　　Lw：标准亮度峰值

　　Lb： Display luminance for black.

　　目前，HLG的最大亮度只在1，000Cd/m2下讨论，并不像PQ-HDR可以延伸到4000甚至10，000Cd/m2。有趣的是在ITU-R BT.2100附录中提到了PQ-HLG相互转换的方式，其实只要能够还原成线性曲线，各规范之间互转其实都做得到的。