「观潮」4K HDR高动态范围制作技术(下)

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HDR 制作工艺

制作系统构成

后期制作设备/ 调色软件：

以达芬奇4K 调色系统为例。采用达芬奇4K 调色系统DaVinci Resolve Studio 作为HDR 制作系统，DaVinci软件版本V.12.5。连接HDR 示波器LV 5490、30 吋4K OLED HDR 监视器（最高亮度1000nit）、LG OLED 电视机LG-OLED65G6P（最高亮度500nit）、索尼LED 电视机KD-65Z9D（最高亮度2000nit），作为不同亮度版本的监看环境。对应PQ 曲线，以网线、视频两种方式，将杜比內容映射单元Dolby Vision CMU（Content Mapping Unite）接入系统，完成低亮度版本的映射和杜比ST.2084 元数据制作。达芬奇系统接入杜比CMU 之后，激活了镜头分析功能，可得到杜比元数据XML文档。

PQ、HLG、SLOG3

HDR后期制作流程

HDR 拍摄制作工艺流程图如图15 所示。

图15 HDR 拍摄制作工艺流程图

HDR 图像制作的核心是后期调色系统。在编辑、调色技法上与SDR 没有大区别，只是在更大对比度空间创作，调色基本原则是发挥HDR 优势，还原真实世界。制作中，设定图像最大值小于主显示器最高亮度。

采用达芬奇调色系统制作PQ、HLG、SLOG3 格式HDR 图像的一般方法：

（1）将拍摄素材文件导入到达芬奇系统，根据不同格式分别建立工程。

（2）设置：输入色彩空间/ 伽玛曲线、时间线色彩空间/ 伽玛曲线、输出色彩空间/ 伽玛曲线，主显示器最高亮度值，选择彩色管理系统RCM（或ACES），选择输出图像的量化范围full range 或 limited range。彩色空间设置图例如下，见图16。

图16 彩色空间设置图例

（3）将素材放置在时间线进行调色，还原正常彩色和亮度。

（4）在调色过程中，使用达芬奇内置示波器波形显示界面，根据输出格式选择显示标尺（尼特值、编码值），监看调整画面，最高亮度不超过主显示器最高亮度设定值，调整中要避免噪波增加。PQ 格式：波形对应的亮度标尺是尼特值；HLG\SLOG3 格式：波形对应的亮度标尺是编码值。

（5）制作输出不同亮度版本：HLG 格式和SLOG3 格式为相对亮度，仅制作1000nit 最高亮度版本，自动映射显示器最高亮度。

PQ 格式为绝对亮度，需要制作不同亮度版本，如PQ 500、PQ1000、PQ2000 版本，采用两种方法：第一种是接入杜比CMU 映射单元设备，自动映射输出较低亮度值的各种版本（包括SDR 版本）和元数据文件。第二种是不需要接入CMU 设备，分别建立不同亮度值设置的工程完成制作，此时不能获取元数据。

（6）显示：制作HLG 可同时监看HDR、SDR 效果亮度层次都能正常显示，HDR 监视器图像明亮，SDR 监视器上图像较暗。系统连接图如图17 所示。

图17 HLG制作系统连接图

杜比DOLBY VISION 制作

一部影片在制作域调色，具有标准的监视器、光环境，然而家庭观看环境是可变的，在最后观影环节效果不可控。使用元数据的目标是控制终端显示，达到制作端的呈现效果。在制作中产生的元数据由节目图像信号携带，贯穿传输、机顶盒到终端显示器，不同亮度的显示设备通过芯片读出元数据，控制屏幕显示，保证放映质量。

DOLBY VISION 调色系统

调色系统基本构成：调色系统+ HDR 监视器+ CMU 內容映射单元（Content Mapping Unit）。杜比內容映射单元CMU 与工作站之间采用两种通讯，通过SDI 视频线和IP 网线与调色工作站连接。系统连接图如图18 所示。

图18 DOLBY VISION 制作系统连接图

Dolby Vision制作流程

制作流程分为四步：

第一步：色彩调色，创建HDR 1000尼特图像版本

＊ 利用文件导入素材成片及XML 或AAF。

＊ HDR 图像中间、暗部与SDR 差不多，只把高层提升上来，表现更多层次。

＊ HDR 调色时的环境光与SDR 相同。

＊ Dolby Vision 改变色彩体系：亮度100nit → 1000nits

色域Rec.709 → Rec.2020/P3，伽玛2.4 → PQ，最低亮度0.1 → 0.01nit。

第二步：镜头分析，得到每帧信息，创建杜比元数据。

＊ 完成HDR 调色后，启动Dolby Vision 功能。

＊ 设置主监视器亮度、EOT F 曲线、色域方式，见图20。

图20 系统HDR主显示设置界面

＊ 设置CMU 输出的版本亮度、EOTF 曲线、色域方式，见图21。

图21 CMU映射参数设置界面

＊ 选择镜头分析，自动创建元数据，不需要人工干预。可以选择分析一帧、一个镜头或全部镜头。创建速度为实时，见图22。

图22 镜头分析设置界面

＊ 调色师要对CMU 输出的SDR 版本进行检查。确认元数据正确。

＊ 元数据跟随节目內容至电视机，在机顶盒或芯片做映射，使得图像显示出来。

＊ Dolby Vision 元数据存储在工程里。

第三步：由CMU得到SDR和较低亮度值版本。

＊ 在镜头分析之前，设置了CMU 输出SDR 选项。

＊ HDR 图像和元数据Metadata 送CMU，CMU完成由HDR 到SDR 的展现。

＊ 元数据中也含有较低亮度值如600nit 映射参数。杜比DOLBY VISION 不同版本制作：

＊ 杜比DOLBY VISION 亮度值为绝对值，在制作时，先完成最高亮度版本。

＊ CMU 接收到HDR 信号和元数据信息，自动转换SDR（709 色域，100 尼特亮度），也可自动转换其他低亮度版本，如600nit 亮度版本。

第四步：使用TRIM功能人工干预，按照需要精细调整SDR（ 此步骤不是必须）。

＊ 调色师可以对CMU 输出的SDR 图像进行微调，使得在100 尼特监视器上显示满意的SDR 图像。

TRIM 功能可调整6 个参数如gain、gamma、lift、饱和度Saturation、色度偏置Chrome Offset（最后一项预留），微调后的效果不影响HDR 原版图像，相关TRIM数值会自动录入到元数据中，不需要再做分析。如果调整HDR 原版图像，就会影响到CMU 输出的SDR 图像，需要重新做镜头分析生成元数据，才能在元数据中保留住HDR的微调效果，也需重新检查对应的SDR 图像。

＊ 对映射输出画面进行调整，见图23。

图23 微调TRIM操作界面

输出的元数据中有最高、最低亮度版本信息， 如1000nit、100nit版本，也含有中间值默认版本（ 如600nit），终端芯片会据此自动适应电视机显示，见图24。

图24 CMU映射输出示意图

＊ 完成对整个时间线的分析和调整后，就可以导出杜比元数据文件了。

＊ 最终输出TIFF 序列和XML 文件。调色完成。

第五步：DOLBY VISION MASTERING母版制作分发。

＊ 将母版TIFF 格式输出，使用杜比提供软件工具，做中间格式打包。或使用Clipster、Transcoder 等硬件产品。

＊ 中间格式打包包括内容转码和封装，元数据也一同打进包中。如Tiff 序列→ JPEG 2000。

第六步：多版本派生。

＊ 采用杜比多版本分发软件派生其他HDR 格式。如，HDR 10,HLG，流媒体编码。含图像+ 元数据 picture+ metadata。

＊ 流媒体编码。

调色完成后的剪辑：

在调色、中间打包完成之后，如果图像发生改动，每帧含有的元数据也要同步改动。需要与元数据同步剪辑功能。

HDR制作监看监测方法和依据

＊ HDR 亮度值和亮度范围检测和统计方法：

在HDR 制作中，采用HDR 监视器和电视机监测输出的图像效果；采用达芬奇软件内置波形示波器、利达示波器LV 5490 检测HDR 亮度值和亮度范围。根据达芬奇软件镜头分析获得元数据，并换算为尼特值，也可得到最小、最大和平均亮度值。

＊采用HDR 监视设备显示输出图像效果：

采用索尼BWM-X300 OLED监视器、LG OLED 电视机LGOLED65G6P、索尼LED 电视机KD-65Z9D，监看最高亮度值1000、500、2000 尼特HDR 画面，获得最佳视觉效果。注意色彩空间/EOTF 设置与输入信号的一致性。

＊采用达芬奇软件内置波形示波器显示尼特值、编码值数值：

使用达芬奇软件内置示波器，对于PQ 格式制作，显示0-10000nit尼特值。制作时应注意图像最高亮度值不超过主显示器设置的最高亮度值，见图25。

图25 软件内置示波器显示亮度值界面

达芬奇内置示波器，对于HLG、SLOG3 格式10 比特输出，可选择0-1023 编码值显示，见图26。

图26 软件内置示波器显示编码值界面

＊采用利达示波器LV 5490 监看输出HDR 波形图：显示PQ 曲线尼特值与编码值的对应关系，如图27 所示。

图27 示波器显示波形界面

＊采用利达示波器LV 5400 读取亮度关键值：

利达示波器可读取一帧画面的亮度最高值、平均值、最小值。制作中，可使用此功能确认镜头亮度不超过最高设定值，见图28。

图28 示波器显示图像亮度值界面

＊采用利达示波器显示色域坐标图，见图29。

图29 示波器显示色域图界面

＊采用利达示波器，可移动光标读取画面中任意点亮度值；可监看HDR 画面在不同亮度区域的分布。

HDR 技术使得4K 高分辨率图像在画质呈现上得到全面提升，随着4K 技术的应用普及，通过对HDR 制作工艺的研究实践，会涌现出更多更好的HDR 影片和电视节目内容，HDR 高动态范围技术必将深入人们的生活，带给观众的更好的观影体验，满足高端文化生活的社会需求。

（ 文 / 中央电视台 陈红 ）