4K花园前端技术总工程师于路：HDR不是万能的，合理运用效果更佳 | UHD Now！十分超高清工作坊第2期

业界作者：中国电子报 2022-03-24 17:57:37

近日，2022世界超高清视频产业发展大会系列活动之一——“UHD Now！十分超高清”工作坊第2期成功举办，本期工作坊的演讲嘉宾为4K花园前端技术总工程师于路，演讲题目为《超高清HDR技术与制作》。于路细致入微地介绍了4K HDR的理论知识、制作技术和拍摄与制作特点，并且指出，没有完美的摄像机，只有适合场景的摄像机，要科学掌握原理，懂得平衡和妥协，才能发挥HDR的“最佳状态”。

4K HDR的终极目标：真实、流畅、清晰

首先是4K HDR的理论知识部分。于路介绍了欧洲广播联盟之前颁布的超高清规范，欧洲广播联盟认为，电视一直致力于赋予观众现场感，与HD TV相比，UHD TV格式有望带来更沉浸的视听体验。其目的是提升临感受以及逼真体验。

于路指出了各种UHD TV技术的提升方式，更高的分辨率（4K）、高动态范围（HDR）、宽色域（WCG）、高帧率（HFR）和下一代音频（NGA）。

更高的分辨率就是大家耳熟能详的4K、8K，能够帮助人们获得更加逼真的体验；高动态范围则是提升暗部与高光的亮度信息，去满足新型显示技术需要；宽色域是呈现更多人类可感知的高饱和颜色，让色彩的对比度变得更加强烈，感受更为真实；高帧率是为了使大银幕下运动更清晰，降低动态模糊；沉浸式音频是指新一代的音频技术，像是全景声和三维声，可以使音频获得更准确的空间定位，为观众带来更强的沉浸感和听觉感受。

总体来说，更高的分辨率和帧频率，在客观指标上提升了影像的静态和动态清晰度；更高的动态范围和更大的色域范围，可以使得单点像素能够展现的亮度和色彩信息大幅提升，提高影像的细节层次。

国际电信联盟所提出的高动态范围电视节目制作和节目交换的标准ITU-R BT.2390的介绍书中写到， HDR电视使画面拥有更丰富的信息，呈现更为真实自然的影像效果。虽然HDR电视允许画面的平均亮度提升，但实际目的是希望室内场景即使在HDR画面中，依然与传统SDR电视呈现接近的亮度和效果，就是说暗场景内HDR和SDR的区别不大，不需要用HDR把暗场景变得更亮。而提升的高亮度范围是为了确保室外阳光下的场景可以表现的比室内场景明亮更多，这样看上去才更接近真实。

于路举例说，为了 “UHD Now！十分超高清”视频内容征选活动的获奖作品有条件在目前已经开播的超高清频道等平台上展示，对参选作品所提出的要求，就参考了广电总局制定的4K超高清电视节目送播文件的基本参数中的几项，如下图标红处所示。

4K HDR制作时的平衡与妥协

4K HDR制作与前期拍摄紧密相关，于路强调：“没有完美的摄像机，只有适合场景的摄像机，特别是在记录标准和规格方面。一旦选择不当，整个流程会非常低效，品质也可能随之降低，所以需要在初期整个流程和方案制定时认真地考虑。”

美国奈飞的4K硬件要求

于路分享了个人的一些经验。选择设备时的判断依据，首先需要根据拍摄要求，在稳定性、便携性、性价比方面寻求更好的平衡，并且确认整个制作流程的可靠性和效率。针对设备的硬性指标，在清晰度、色彩还原、动态范围、噪点控制等方面都要实测，基于实际数据来确认是否满足需求，并且要保持品质、时间以及成本之间的平衡。为了追求最高质量的画面效果，灯光照明包括服化道方面不能妥协，这些并不是靠后期能够补救的问题，同时还可能大大影响后期制作的效率。

具体的设备选型，需要充分考虑拍摄内容需求，以及整体的流程、制作周期和预算，是否需要支持高帧率高速记录，后期流程与前端摄像机编码及码率的适配情况，后期调色、特效合成的需要和制作能力等等，都是需要评估的关键点。索尼、ARRI 、佳能等摄像机厂商都有自己预制的摄像机LOG曲线，拍摄时通过选择LOG模式能够尽可能发挥摄像机感光元件最大的宽容度，为后期调色提供尽可能多的调整空间，目前在4K HDR制作中，这种方式也已经非常普遍。

HLG是广电HDR的播出标准，也获得了前端设备和后期软件的普遍支持，显示端也可以与传统SDR监视设备更好兼容。HLG兼顾了LOG和线性GAMMA曲线各自的优点，支持传统SDR制作习惯同时也更好兼顾了高光层次细节的保留，理论上不需要额外的元数据信息，就能够兼容HDR和SDR终端显示，为广电体系下4K HDR和HD SDR同播提供了最佳条件。

PQ曲线来自“杜比视界”提出的HDR标准，依照人眼真实的视觉感知特性设计，基于绝对亮度体系，支持动态元数据，理论上来说是最好的HDR规格。HDR10作为最早被应用的HDR标准，基于PQ曲线和静态元数据体系，成为早期4K HDR电视和4K蓝光产业联盟的基础标准。很多手机终端目前也主要支持PQ规格的HDR，一些OTT平台也将其作为主流的HDR内容标准，当然，PQ所支持的绝对亮度体系，对于广电制作中需要进行的HDR和SDR实时互转，可能带来影响和不便，所以在广电域基本还是使用HLG作为标准HDR制作流程。

HDR不是万能的，合理运用效果更佳

在4K HDR拍摄和制作方面，于路表示4K制作需要非常重视画面对比度的影响，有的时候对比度可能会比分辨率提升对于观众清晰度感知的影响更加重要。如下图所示，右侧的高对比度的2K影像要比左侧的低对比度的4K影像给观看者带来的主观印象更好。

想要更好地提升画面的对比和反差，就需要更加精心的艺术指导，不仅在用光，包括服化道等众多方面都需要更加注重细节。如下图所示，因为蓝色的风景和服装、道具的颜色和光线的反差都很强烈，对观众的视觉冲击就越大，可以把画面显得更有层次。

但选择不同颜色的道具进行搭配时，要确保颜色不会太跳跃，这会让观众觉得画面看上去很乱，所以需要找到一个平衡点。

在4K画质下，所有的细节、质感都需要做到精益求精，因为清晰度太高，每一个画面的细节都非常丰富，但也可能会让一些瑕疵暴露得更加明显。同时，运动稳定、构图松弛的画面，也更有利于展现超高清丰富的细节。

另一方面，需要掌握正确的HDR曝光判断依据，正常亮部和柔和亮部，是SDR可以呈现的范围，而HDR能够展现更亮的区域，但即便是HDR，也不能超越人眼的动态范围，例如太阳直射、镜面反射的高光也是不可能覆盖的，所以HDR并不是万能的工具，在制作时同样需要仔细判断。

同时，由于人眼对于高光区域非常关注，如果一味地提升HDR亮部，可能会分散观众的注意力，将焦点从画面主体身上移开。作者需要注意影片的主体在哪里，希望观众看到的什么。比如这张对比图上，观众的注意力应该在演员的面部表情，如果将窗外变得很透亮的，观众注意力就会牵扯到窗外的风景，这并不是创作者希望看到的结果。