HDR 视频简介

随着革命性的 iPhone X 和 Apple TV 4K 的面世 视频体验被提升到了一个全新的水平 这要归功于新增加的对于高动态范围视频的支持

在 HD 下你只能看到 1600 万种颜色 但有了 HDR  你可以看到 10 亿种颜色 HDR 使得内容创作者可以 使用一个颜色更加丰富也更加鲜明的调色板 因而就有了令人难以置信的惊人的图像质量

为了更好地了解 HDR 是怎样工作的 让我们先来看一看 在色彩能力上的一些进化 这是一个可见色彩光谱 HD 于 1990 年推出 其色域被定义为 ITU Rec 709 覆盖了大约 36% 的可见光谱 但是 自 1990 年以来已经发生了许多改变 随后 又出现了 P3 色域 这一色域在我们的各个平台都被广泛地支持 所有类型的 App 内容都可以使用 之后在 2012 年 Recommendation 2020 推出 用来定义 UHD 电视的色域 它提供了一个更加广的色域 覆盖了大约 75% 的可见光谱 现在的视频内容能够以这三种色域中的任何一种 递送给支持的设备 使其表现出更真实 更丰富的色彩

但是 色域本身并不是全部关键所在 亮度范围和目标显示器设置 同样是非常重要的 并且会影响到给定色彩的表现 这一亮度范围和色域的结合 通常被称为显色体积 亮度值用对数刻度表示 在标准动态范围内容显示下 假设屏幕 可以达到的峰值亮度为 100 尼特 呈现出的是相对普通的显色体积 然而 HDR 格式是被设计用于支持 峰值亮度为 10,000 尼特的显示器 产生出一个更加丰富的显色体积 以供内容创作者们使用

为了更深入地了解亮度的影响 我们来观察一个 在 P3 色域下 100% 红色的方块 如果显示器的亮度设定大约在 50% 这一红色方块看起来可能会像这样 然而 如果将显示器亮度调高 相同的 RGB 值看起来会大不一样 且更加鲜明 同样地 如果亮度被调低 它会看起来更加黯淡 正如你在这一演示中所见 采用相同的 RGB 值 而没有显示器的亮度控制或者环境因素 就能够给观看者带来大不相同的观感 这当然还不包括 其他影响因素 例如环境光等级 或者环境光的色温 HDR 的另一个关键用途是在于帮助提高 跨越不同显示器播放时的连贯性 在 SDR 视频中 目标显示器被假定为 能够提供 100 尼特的峰值亮度 然而 当今显示器的实际性能 远远大于这一值 因此 每个显示器都会尝试 添加适当的亮度等级 来与其本身的亮度范围相匹配 这会导致相同的视频 在不同的显示器上 看起来大不相同 在许多情况下 这是对于原本的艺术意图非常不确切的表达

现在你们对于色彩和亮度的关键要素 有了基本的了解 也了解了一些 HDR 的用途所在 让我们深入看一下我们所支持的 HDR 视频类型 我们支持两种 HDR 标准 杜比视界和 HDR10 这两种格式有共同的标准 但在一些方面也不尽相同

这两种格式的共性之一 就是亮度值的编码方式 因为人眼在暗光范围下 比亮光范围下更加敏感 亮度值编码为一曲线 所以在暗光下 更多的细节 可以通过有限可用的位元来编码 在 SDR 中 伽马曲线相对平缓 但这对于假定的峰值亮度为 100 尼特的显示器来说 是完全足够的 对于 HDR 有了一条全新的编码曲线 称为 Perceptual Quantizer（感知量化器） 它能在整个 10,000 尼特的范围 更好地映射这些可见亮度变化 这一曲线被称为 SMPTE ST 2084 实现了对于暗光亮度值而言 更为平滑的层次渐变 为观看者提供了更好的体验 杜比视界和 HDR10 都采用这条曲线

在 HDR10 中 有一组静态的元数据 包含在视频流中

这一组元数据中包含有 最初创建这一内容的显示器的相关信息 例如它的有效色域 白点值 以及亮度范围

同样也包含内容本身的一些信息 也就是峰值亮度等级和平均亮度等级 这一组元数据可以被目标显示器所使用 将内容与显示器的输出能力 进行色调映射

有了 HDR10 元数据 是被应用到整个程序中的 杜比视界会给你更多的控制权限 它允许元数据在场景连续 甚至是帧连续的基础上 进行动态传递 这样一来 显示器的可用亮度范围 可以在贯穿整个程序的情况下被优化 其中可能同时包含极暗和极亮的环境

这一格式也会带有更多的元数据 能够更进一步地使目标显示器 表现出更细化的色调映射能力 以及细节管理能力

最后 杜比在运营一个认证程序 确保每一台支持杜比视界的显示器都是效果一致的 以保证内容以所预期的方式显示出来

想要了解更多关于创作你自己的 HDR 内容 以传送给支持设备的相关信息 请查看我们关于在线播放的开发者网页 developer.apple.com/streaming