HDR技术在4K超高清电视的应用探讨

杨鸣

摘 要 HDR技术能够显著提高4K超高清电视的画面显示亮度、明暗变化以及画面质量，使画面愈发的逼真，从而为人们营造出真正的“沉浸式”视觉效果与观看体验，所以现已愈发广为应用。本文以HDR技术的特点优势为切入点，进一步探讨了HDR技术在4K超高清电视的应用，以期可为广大广电技术人员提供参考。

关键词 4K超高清电视;HDR;HLG

1HDR技术的特点优势

传统电视使用的是SDR技术，随着技术的不断更新，HDR显示技术应运而生。相对SDR技术，它可以令图像的显示效果更加逼真，图像细节更加丰富。与SDR相比，HDR技术整体上提升了画面亮度，但是部分场景的画面调整有所保留。在明亮场景中，HDR技术将画面亮度提升，使其看起来更加符合人们的生活环境，如室外场景、日照环境、客厅灯光等较亮画面。另一方面，在较暗场景下，HDR对亮度调整有所改善，如阴影，卧室台灯环境，雷雨阴天等画面，并对画面进行改善，使其看起来更加自然、更加真实，更符合人们的视觉需求。总而言之，HDR对亮度进行合理地调整，使画面表现力更突出的同时保留了层次感，该亮则亮、该暗则暗，因而在图像表现方面更逼真、更自然[1]。

2HDR技术在4K超高清电视的应用

HDR的制作分为拍摄、后期制作以及成片等环节（如图1），以某电视台的节目播放为例，该电视台的节目播出格式选择HLG格式，所以该电视台的HDR制作是以HLG为中心展开的。

2.1 HDR制作

（1）拍摄

首先，应根据电视台对节目的要求以及质量要求等，选用相应的HDR摄像机及记录格式，制作不同的4K视频格式，对于蓝光级别甚至更高画质要求的节目，记录格式选择RAW格式，色域选择线性γ、BT.2020，参数选择2～16bite;对于画质质量要求较低的常规节目，可以选择支持HLG格式的摄像机直接进行录制，若摄像机格式不支持HLG，摄制时可选择对数γ格式，在输出时再将其转化为HLG格式。

进行4KHDR直播时，色域选择BT.2020、HLG/1000cd/m?，将录制视频传输至控制终端，在对其进行转播。在进行4KHDR视频录制时，按照HLG或Log格式对摄像机进行设置，色域选择BT.2020，通过4K超高清摄像机录制后输出并转换的高清视频信号，可以用于高清视频直播或者高清视频录制。为了发挥HDR的优势，在实际录制的过程中，HDR拍摄应将曝光值光圈调高1～1.5档，以确保亮暗画面曝光程度保持一致。

（2）制作

进行超高品质节目的后期制作与处理时，可通过RAW的格式套片进行制作，即将RAW文件先输出为低码率的中间文件，然后将这些中间代理文件进行编辑，再输出为成品文件，将输出的成品文件导入工作站，最后将工作站中的成品文件套片合成，输出为HLG文件，完成格式套作。因为摄像机记录的RAW文件包含了原始文件的全部数据，所以要想获得更丰富的色彩表现，需要对原始文件进行调色处理，一般使用ACES完成。对于质量要求相对较低的常规节目，可以对HLG或Log文件进行适当压缩，将Log作為中间文件，对其进行调色渲染成片，但效率较低;相应地，HLG格式文件可以直接剪辑，使用后期软件就能制作，无须调色操作，就能生成高品质成片。处理好的工程文件进行渲染输出时，要注意空间和亮度的参数调整，以保留画面的真实细节，确保画面呈现与色彩表现真实准确。

（3）监看

HDR的监看是依赖监视器而实现的，这个步骤在整个流程中最为关键，故监视器的地位在所有设备中也是最为重要。在制作SDR视频时，只需要使用SDR监视器进行监看，但制作HDR视频时，要同时使用SDR监视器和HDR监视器进行监看，HDR显示更具层次感的亮度效果，SDR监视器监看较暗的图像。HDR监视器要求亮度大于600cd/m?，动态范围不低于10000∶1，色域为BT.2020。当取景器的拍摄场景过小，应使用直方图、波形图等辅助工具对场景进行辅助曝光，若要求更高时应选择彩色亮度计等工具对曝光效果精确控制。使用软件自带示波器对波形进行监测以进行调色，同时，注意防止亮度值溢出主监视器的额定值[2]。

2.2 HDR传输播出与显示

对HLG制作的HDR节目进行播出或传输时，应使用HLG识别符，将其插入播出编码内，以供HDR电视机识别，在接收到信号后自动将显示参数调整为适应HDR格式的显示模式。机顶盒的接口应选择HDMI2.0及以上版本的接口，否则不能支持HDR格式的电视节目传输和转码适配。接收到HLG格式的节目信号时，机顶盒会对电视机进行判断，若电视支持HLG格式，则直接输出原始视频，若不支持，则机顶盒会将视频进行转码，将HLG格式转化为SDR、PQ等适合电视机播放的格式，具体转化格式会依据电视的显示色域进行选择，若电视机支持BT.2020显示色域时，机顶盒也会直接输出HDR格式，由于HLG对SDR兼容，无须进行格式转换[3]。

3结束语

随着HDR、3D、AI、5G等新兴技术的不断创新发展以及4K超高清电视等播放设备的愈发普及应用，广电媒体也随之迎来新机遇取得了新发展。在为广大受众提供更加心仪、丰富、精彩的节目内容的同时，也让用户们于自己家中便可享受到“沉浸式”、“影院级”的观看体验，既满足了用户所需又赢得了市场，实现了“双赢”。

参考文献

[1] 王轶，彭晶晶，吕辉.4K超高清HDR技术在电视制作中的应用[J].广播电视信息，2018（5）：24-27.

[2] 孙琳.4K/HDR等高新技术在电影、电视中的发展[J].影视制作，2017，22（1）：30-31.

[3] 盛晓晖.HDR技术在超高清节目转播中的应用研究[J].世界广播电视，2016（12）：24-32.