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

2017-03-21 10:44:05 來源：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。會上，中央電視臺技術(shù)制作中心高級工程師潘曉菲作了題為《超高清電視的高動態(tài)范圍技術(shù)》的精彩演講。
 

潘曉菲首先對中國HDR研究小組在超高清動態(tài)范圍HDR技術(shù)上的一些探索和標(biāo)準(zhǔn)化的一些情況：
 
對廣電來說，每一次從標(biāo)清到高清、高清到超高清，4K超高清開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電視機的出貨量已經(jīng)超過了5300萬臺，從整個市場來看，4K電視機滲透率發(fā)展得非常迅速，這也是為什么中央電視臺現(xiàn)在如此關(guān)注4K超高清技術(shù)。
    
從整個業(yè)界來講，對4K和超高清的認(rèn)識經(jīng)歷了這樣幾個發(fā)展階段，首先是來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，超高清有一個更高的動態(tài)范圍以及一個更寬的色域，從技術(shù)本身的研究表明，寬色域和高動態(tài)范圍是不能分離地看的。
 
除了在視覺方面的沖擊之外，音頻上也有變化——一個點的單聲道到一個線的立體聲，一直到高清時代的環(huán)繞聲，現(xiàn)在到了超高清時代發(fā)展到了3D音頻。在此基礎(chǔ)上，對超高清的認(rèn)識從最開始的三維變成五維，以至于到了現(xiàn)在的六維，視聽上帶來更深的沉浸感越來越強。
 
到底什么是HDR？
 
潘曉菲講到，目前中國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展開的。
 
在原來的自然光中，實際的景物亮度和暗度可以到10的15次方比1，攝像機最開始大于10的5次方比1的動態(tài)范圍，把人眼能夠識別的動態(tài)范圍的亮度信息全部采集到。
    
這時候顯示和傳輸是什么樣子呢？潘曉菲用一組曲線向我們展示了動態(tài)范圍的亮度信息的轉(zhuǎn)換過程，通過相關(guān)技術(shù)把一個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。這個過程中，原來電視臺制作的時候就會把這個內(nèi)容從原來更高的動態(tài)范圍壓到最低的動態(tài)范圍內(nèi)，終端雖然有這個顯示能力，但因為細(xì)節(jié)已經(jīng)顯示掉了，到了終端即便電視機可以再打開，這部分的細(xì)節(jié)已經(jīng)沒有了。在這樣的需求之下就產(chǎn)生了SDR技術(shù)。
 
國內(nèi)電視機是高端和中低端路線并行發(fā)展
 
國內(nèi)電視機的發(fā)展其實更多的要看整個市場的布局情況。這里，潘曉菲表示在工作組內(nèi)部，他們對整個產(chǎn)業(yè)的終端電視機的色域的結(jié)合水平展開了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)中國與歐洲不太一樣——一些歐洲大多數(shù)實際上到了4K時代，色域首先都轉(zhuǎn)成了BT2020。在國內(nèi)，實際上電視機是高端和中低端路線并行發(fā)展，從目前的趨勢來看，它并不一定存在高端，隨著4KSDR電視機的發(fā)展會逐步替代原來的電視機，他們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)日后會出一段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)國際標(biāo)準(zhǔn)化的情況
 
 
第一類是節(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HDR處理過程中必須的一部分。就元數(shù)據(jù)來講。業(yè)界比較認(rèn)可的類別上大致分成兩類，一類叫做靜態(tài)元數(shù)據(jù)，一類是動態(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)上增加了兩個值一個描述的是當(dāng)前這段內(nèi)容最高的亮度，一個描述最亮的那一幀的平均亮度，這兩個值是面向消費電子來提出的，所以這個值更多的是去指導(dǎo)終端顯示器。
 
動態(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HDR研究小組成立了兩個聯(lián)合專題小組，一個是SDR技術(shù)，一個是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兩個專題組和3D Audio專題組，涵蓋了科研院所、芯片廠商、整機廠商、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)布國標(biāo)的AVS2標(biāo)準(zhǔn)
 
主要是面向大屏，手機類的小屏不在考慮的范圍內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)其實結(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環(huán)節(jié)，所有涉及HDR技術(shù)的都會在本標(biāo)準(zhǔn)中涉及到。
 
 
標(biāo)準(zhǔn)對SDR設(shè)備和HDR設(shè)備也進(jìn)行了一定的定義。HDR技術(shù)最開始是面向非直播，因為它是來自于電影，在應(yīng)用場景里，電視臺應(yīng)用除了后期制作和一線制作需求之外，非常重要的要求就是一定要支持面向直播的要求，整個HDR的核心就是為了傳遞一種格式的信號，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HDR的標(biāo)準(zhǔn)）的制定工作
 
按照部署方式來講，整個方案參照了國際上特別是像歐洲這種已經(jīng)有大量的支持HEVC編碼的市場現(xiàn)狀，所以工作組提出了按兩個階段部署的考慮，并在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行提案更新。整個方案主要是以傳遞SDR的內(nèi)容為主，通過元數(shù)據(jù)在終端可以恢復(fù)成HDR顯示和SDR顯示。對中國的市場來講，與歐洲市場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兼容性的問題。
 
經(jīng)過基本的調(diào)研，他們發(fā)現(xiàn)中國市場上的SDR電視機其實有一大部分已經(jīng)超過了100比特，達(dá)到了300比特這樣的水平。如果還以傳播100比特的電視機為主，它就可以把本來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，工作組在過去一段時間里面展開了許多測試工作，并在2016年底一次4K超高清的拍攝序列，使得他們對整個HDR、對寬色域、對傳輸標(biāo)準(zhǔn)都有了新的認(rèn)識，她預(yù)計，在2017年6月完成廣電行標(biāo)（整個HDR的標(biāo)準(zhǔn)）的制定工作，HDR芯片的部署也會按照時間點逐步地推進(jìn)。

責(zé)任編輯：王剛

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