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【CCBN】潘曉菲：超高清電視高動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)及HDR相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)介紹

2017-03-21 10:44:05 來(lái)源：DVBCN 熱度:
3月21日，CCBN—BDF論壇之超高清發(fā)展論壇在北京皇家大飯店召開(kāi)。會(huì)上，中央電視臺(tái)技術(shù)制作中心高級(jí)工程師潘曉菲作了題為《超高清電視的高動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)》的精彩演講。
 

潘曉菲首先對(duì)中國(guó)HDR研究小組在超高清動(dòng)態(tài)范圍HDR技術(shù)上的一些探索和標(biāo)準(zhǔn)化的一些情況：
 
對(duì)廣電來(lái)說(shuō)，每一次從標(biāo)清到高清、高清到超高清，4K超高清開(kāi)始是以終端大屏迅速發(fā)展而引發(fā)的。數(shù)據(jù)表明，2016年的全球4K電視機(jī)的出貨量已經(jīng)超過(guò)了5300萬(wàn)臺(tái)，從整個(gè)市場(chǎng)來(lái)看，4K電視機(jī)滲透率發(fā)展得非常迅速，這也是為什么中央電視臺(tái)現(xiàn)在如此關(guān)注4K超高清技術(shù)。
    
從整個(gè)業(yè)界來(lái)講，對(duì)4K和超高清的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了這樣幾個(gè)發(fā)展階段，首先是來(lái)自于它是更高的分辨率、更高的幀率，以及更多的比特率。
 

2015年底、2016年初，超高清有一個(gè)更高的動(dòng)態(tài)范圍以及一個(gè)更寬的色域，從技術(shù)本身的研究表明，寬色域和高動(dòng)態(tài)范圍是不能分離地看的。
 
除了在視覺(jué)方面的沖擊之外，音頻上也有變化——一個(gè)點(diǎn)的單聲道到一個(gè)線(xiàn)的立體聲，一直到高清時(shí)代的環(huán)繞聲，現(xiàn)在到了超高清時(shí)代發(fā)展到了3D音頻。在此基礎(chǔ)上，對(duì)超高清的認(rèn)識(shí)從最開(kāi)始的三維變成五維，以至于到了現(xiàn)在的六維，視聽(tīng)上帶來(lái)更深的沉浸感越來(lái)越強(qiáng)。
 
到底什么是HDR？
 
潘曉菲講到，目前中國(guó)HDR研究小組所做的所有關(guān)于HDR和SDR的研究工作都是基于超高清來(lái)展開(kāi)的。
 
在原來(lái)的自然光中，實(shí)際的景物亮度和暗度可以到10的15次方比1，攝像機(jī)最開(kāi)始大于10的5次方比1的動(dòng)態(tài)范圍，把人眼能夠識(shí)別的動(dòng)態(tài)范圍的亮度信息全部采集到。
    
這時(shí)候顯示和傳輸是什么樣子呢？潘曉菲用一組曲線(xiàn)向我們展示了動(dòng)態(tài)范圍的亮度信息的轉(zhuǎn)換過(guò)程，通過(guò)相關(guān)技術(shù)把一個(gè)10的5次方比1的內(nèi)容顯示到10的3次方比1的量上來(lái)。這個(gè)過(guò)程中，原來(lái)電視臺(tái)制作的時(shí)候就會(huì)把這個(gè)內(nèi)容從原來(lái)更高的動(dòng)態(tài)范圍壓到最低的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，終端雖然有這個(gè)顯示能力，但因?yàn)榧?xì)節(jié)已經(jīng)顯示掉了，到了終端即便電視機(jī)可以再打開(kāi)，這部分的細(xì)節(jié)已經(jīng)沒(méi)有了。在這樣的需求之下就產(chǎn)生了SDR技術(shù)。
 
國(guó)內(nèi)電視機(jī)是高端和中低端路線(xiàn)并行發(fā)展
 
國(guó)內(nèi)電視機(jī)的發(fā)展其實(shí)更多的要看整個(gè)市場(chǎng)的布局情況。這里，潘曉菲表示在工作組內(nèi)部，他們對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的終端電視機(jī)的色域的結(jié)合水平展開(kāi)了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)中國(guó)與歐洲不太一樣——一些歐洲大多數(shù)實(shí)際上到了4K時(shí)代，色域首先都轉(zhuǎn)成了BT2020。在國(guó)內(nèi)，實(shí)際上電視機(jī)是高端和中低端路線(xiàn)并行發(fā)展，從目前的趨勢(shì)來(lái)看，它并不一定存在高端，隨著4KSDR電視機(jī)的發(fā)展會(huì)逐步替代原來(lái)的電視機(jī)，他們發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)日后會(huì)出一段HDR和SDR并存、2020色域和709色域并存的一種現(xiàn)象。
 
整體的HDR相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的情況
 
 
第一類(lèi)是節(jié)目制作和交換參數(shù)。主要是包括ITU發(fā)布的一系列的標(biāo)準(zhǔn)和SMPTE發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，而元數(shù)據(jù)是整個(gè)HDR處理過(guò)程中必須的一部分。就元數(shù)據(jù)來(lái)講。業(yè)界比較認(rèn)可的類(lèi)別上大致分成兩類(lèi)，一類(lèi)叫做靜態(tài)元數(shù)據(jù)，一類(lèi)是動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)。靜態(tài)元數(shù)據(jù)指的是制作域在制作的時(shí)候，制作人員監(jiān)視器的一部分元數(shù)據(jù)，在BT2086的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)值一個(gè)描述的是當(dāng)前這段內(nèi)容最高的亮度，一個(gè)描述最亮的那一幀的平均亮度，這兩個(gè)值是面向消費(fèi)電子來(lái)提出的，所以這個(gè)值更多的是去指導(dǎo)終端顯示器。
 
動(dòng)態(tài)元數(shù)據(jù)最有名的就是SMPTE2094，里面包含的這幾部分，主要是前處理和后處理之間的關(guān)系。此外還有一些標(biāo)準(zhǔn)，包括系統(tǒng)層的和接口層。
 
中國(guó)HDR研究小組成立了兩個(gè)聯(lián)合專(zhuān)題小組，一個(gè)是SDR技術(shù)，一個(gè)是3D Audio技術(shù)。潘曉菲本人在SDR工作組工作，SDR工作組大概是2016年成立，2017年2月底工作組已有51家成員單位，包括了HDR兩個(gè)專(zhuān)題組和3D Audio專(zhuān)題組，涵蓋了科研院所、芯片廠商、整機(jī)廠商、編解碼，形成了端到端的成員應(yīng)用。
 
傳輸分發(fā)領(lǐng)域一定要采用已經(jīng)發(fā)布國(guó)標(biāo)的AVS2標(biāo)準(zhǔn)
 
主要是面向大屏，手機(jī)類(lèi)的小屏不在考慮的范圍內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)結(jié)合成員單位是涵蓋了所有的細(xì)節(jié)，涉及從采集、制作、播出、分發(fā)、接收、顯示終端上的顯示各個(gè)環(huán)節(jié)，所有涉及HDR技術(shù)的都會(huì)在本標(biāo)準(zhǔn)中涉及到。
 
 
標(biāo)準(zhǔn)對(duì)SDR設(shè)備和HDR設(shè)備也進(jìn)行了一定的定義。HDR技術(shù)最開(kāi)始是面向非直播，因?yàn)樗莵?lái)自于電影，在應(yīng)用場(chǎng)景里，電視臺(tái)應(yīng)用除了后期制作和一線(xiàn)制作需求之外，非常重要的要求就是一定要支持面向直播的要求，整個(gè)HDR的核心就是為了傳遞一種格式的信號(hào)，在終端能恢復(fù)生成兩種。在傳輸分發(fā)領(lǐng)域里面，我們一定要采用已經(jīng)發(fā)布國(guó)標(biāo)的AVS2標(biāo)準(zhǔn)。此外面向終端的后處理也包含在此次標(biāo)準(zhǔn)的制定中。
 
17年6月完成廣電行標(biāo)（整個(gè)HDR的標(biāo)準(zhǔn)）的制定工作
 
按照部署方式來(lái)講，整個(gè)方案參照了國(guó)際上特別是像歐洲這種已經(jīng)有大量的支持HEVC編碼的市場(chǎng)現(xiàn)狀，所以工作組提出了按兩個(gè)階段部署的考慮，并在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行提案更新。整個(gè)方案主要是以傳遞SDR的內(nèi)容為主，通過(guò)元數(shù)據(jù)在終端可以恢復(fù)成HDR顯示和SDR顯示。對(duì)中國(guó)的市場(chǎng)來(lái)講，與歐洲市場(chǎng)相比有一些自己的特色，比如我們所有的HDR要和AVS2的編解碼聯(lián)合在一起使用，不用考慮這一部分市場(chǎng)兼容性的問(wèn)題。
 
經(jīng)過(guò)基本的調(diào)研，他們發(fā)現(xiàn)中國(guó)市場(chǎng)上的SDR電視機(jī)其實(shí)有一大部分已經(jīng)超過(guò)了100比特，達(dá)到了300比特這樣的水平。如果還以傳播100比特的電視機(jī)為主，它就可以把本來(lái)可以顯示的這部分東西抵消掉。很多研究表明，在傳遞SDR的情況下，它會(huì)較傳遞SDR節(jié)省碼率，這部分碼率可以高達(dá)20%。
    
演講最后，潘曉菲談到，工作組在過(guò)去一段時(shí)間里面展開(kāi)了許多測(cè)試工作，并在2016年底一次4K超高清的拍攝序列，使得他們對(duì)整個(gè)HDR、對(duì)寬色域、對(duì)傳輸標(biāo)準(zhǔn)都有了新的認(rèn)識(shí)，她預(yù)計(jì)，在2017年6月完成廣電行標(biāo)（整個(gè)HDR的標(biāo)準(zhǔn)）的制定工作，HDR芯片的部署也會(huì)按照時(shí)間點(diǎn)逐步地推進(jìn)。

責(zé)任編輯：王剛

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