HDR 视频相关标准-HDR vivid （一）

news/2024/6/16 17:44:35/文章来源:https://blog.csdn.net/showerlxy/article/details/139145750

一、HDR vivid 概况
高动态范围（High-DynamicRange，HDR）作为超高清音视频产业的关键技术之一，比传统的标准动态范围（StandardDynamicRange，SDR）拥有更广的色彩容积和更高的动态范围，为图像保留更多细节。超高清HDR加上宽色域能让视频亮度层次和色彩的呈现更真实、更自然。
现阶段传统静态元数据无法保证相同内容在不同终端设备上一致化、最佳的显示效果，故逐渐向动态元数据（DynamicMetadata）演进。通过使用动态元数据，视频中每一帧或每一个场景中的关键特性都将被提取并传输，显示终端基于动态元数据并结合自身的显示能力对源视频进行映射处理（ToneMapping），更好地实现场景适配。
世界超高清视频产业联盟（UWA），基于开放、先进、友好的原则，组织制定了提供动态元数据和HDR/SDR显示适配功能的菁彩HDR（HDRVivid）（简称菁彩HDR 或HDRVivid）技术标准及解决方案。
菁彩HDR系列标准包括技术规范、应用指南和终端设备技术要求和测试方法，覆盖了产业链的所有相关环节，准体系如下图所示：
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图1HDR标准技术体系

二、HDR技术简介
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图2菁彩HDR技术原理分解

菁彩HDR技术原理要分解如下：首先需要针对输入视频源进行分析，生成动态元数据；再基于动态元数据、终端设备的显示能力进行色调映射和饱和度调节；最终在不同设备上达到一致的显示效果。因此，对于菁彩HDR来说，主要有三大核心的技术点：一是动态元数据（DynamicMetadata），二是色调映射（ToneMapping），三是饱和度调节（SaturationAdjustment）。
1）动态元数据（DynamicMetadata）
相比于对整个视频源都应用同一元数据的静态元数据策略，动态元数据可以体现出每一帧或者每一个场景的特征信息，鲁棒性更强，效果更优。同时，从内容制作的角度来说，动态元数据也为调色师创造了更大的空间，调色师可以根据个人喜好，有针对性地对某些场景进行元数据手动调节，实现二次创作，形成属于自己的专属风格。
2）色调映射（ToneMapping)
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图 3 元数据映射

色调映射以动态元数据为基础，根据对不同特征场景的分析以及对终端设备最大显示能力的兼顾，按照菁彩 HDR 标准规定的适配流程产生出不同的映射曲线，这种方式较好地保证了在不同设备上效果的一致性，最大化地还原了创作者的意图。
具体而言，菁彩HDR 的 Tone Mapping 曲线可以包括基础曲线和样条优化曲线两个部分。其中，基础曲线是根据人眼视觉感知模型设计的，决定了 Tone Mapping 的整体风格；样条优化曲线则可以进一步优化 Tone Mapping 的效果，通过一次样条和低亮区三次样条保护暗区，防止压得过暗，通过高亮区三次样条最大化地保留高亮细节。
3）饱和度调节（Saturation Adjustment）
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图 4 饱和度调整