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剖析如何將HDR技術(shù)運用至顯示器實(shí)現傳輸不失真

作者: 時(shí)間:2017-04-06 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏

  在圖像分布曲線(xiàn)成功還原后, 將“亮度”及“色域”兩路分開(kāi)處理,Dolby的處理方式之一是將YCbCr色域先轉為IPT色域,再處理亮度及色彩飽和度。而色域映射(Gamut mapping)更提出由更復雜的3D查找表(3D LUT)來(lái)完成。

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201704/346215.htm

  當然,使用這種的技術(shù)在EOTF線(xiàn)性還原之后,并不一定要使用與上述一模一樣的處理方式,多數的芯片都具備有其他定制化處理方式,差別在最終的畫(huà)質(zhì)好壞而已。

  

剖析如何將HDR技術(shù)運用至顯示器實(shí)現傳輸不失真

  圖4:PQ- IPT處理方式之一。

  2. 制作環(huán)境參數后送

  要能使顯示器正確的還原圖像,錄像及后制的環(huán)境因素必須傳輸給顯示器,才能得到更精確的圖像還原。制作HDR環(huán)境參數必須包含以下幾項重要信息(CEA-8614.3規范及HDMI2.0a規范皆可看到詳細信息定義):

  ——信號源的RGBW色域范圍

  ——顯示器的最大/最小亮度值

  ——視頻內容的最大亮度值(MAX CLL)

  ——一個(gè)畫(huà)面中的最大亮度平均值(MAX Fall)

  在實(shí)際應用案例上,例如宜特實(shí)驗室收到多數送來(lái)測試的HDR視頻,大多都以DCI P3色域及Mastering 4000 Cd/m2占多數,其他部分有些資料并不正確,因此顯示器在處理時(shí)可能要有一些機制判斷環(huán)境參數是否為合理值。

  在HDR信號處理完畢之后,顯示器在處理系統時(shí),還必須設法把亮度曲線(xiàn)校正為較適合人眼的Gamma 2.0~2.4,以及顏色還原到顯示器定義的色域范圍,才能完成HDR的顯示流程。

  所以,正確的校正流程應該是由信號源產(chǎn)生HDR的亮度信號,并產(chǎn)生對應的環(huán)境參數,顯示器收到環(huán)境參數后計算出適當的還原曲線(xiàn),并校正為符合顯示器規格的亮度分布。

  (二) BBC/NHK的HLG-HDR對應方案

  英國B(niǎo)BC及日本NHK電視臺,也提出了對應的HDR 方案,稱(chēng)之為對數伽瑪分布(Hybrid Log-Gamma;HLG),相對于Dolby 的PQ-HDR,HLG在應用上的方便性,是不需要Meta data 的傳輸,并在大部分既有的顯示芯片上經(jīng)過(guò)運算就可以執行,最后,再經(jīng)過(guò)最終顯示器亮度及色域的校正,便能達到HLG所宣稱(chēng)的效果(技術(shù)細節參考ITU-R BT.2100.0規范)。此版本也成為業(yè)界沿用HDR產(chǎn)品的第二代規范。

  

剖析如何將HDR技術(shù)運用至顯示器實(shí)現傳輸不失真

  圖5:HLG-HDR處理方塊圖

  與PQ-HDR類(lèi)似的,HLG-HDR也同樣提出對應的OETF曲線(xiàn),但是在HLG的作法上比較單純也相對精確,信號源部分將亮度依照HLG OETF分布編碼。而顯示器部分則根據反向的OETF (OETF-1),先將信號線(xiàn)性化再做定制化的亮度及色彩修正,最后再根據顯示屏幕的最大、最小亮度及環(huán)境亮度還原為HLG定義的亮度分布,稱(chēng)之為光-光轉換功能(OOTF)。

  OOTF部分HLG特別加入了環(huán)境的亮度,實(shí)驗的結果是以對數(Log)的方式呈現,關(guān)系式如下:

  r=1+(1/5) *Log(Ypeak / Ysrround)

  完整的EOTF則包含OOTF部分:

  Yd=αYsr+β

  α=Lw-Lb (for Y range 0~1),β=Lb

  Lw: 標準亮度峰值

  Lb: Display luminance for black.

  目前,HLG的最大亮度只在1,000Cd/m2下討論,并不像PQ-HDR可以延伸到4000甚至10,000Cd/m2。有趣的是在ITU-R BT.2100附錄中提到了PQ-HLG相互轉換的方式,其實(shí)只要能夠還原成線(xiàn)性曲線(xiàn),各規范之間互轉其實(shí)都做得到的。

  

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  為HDMI導入HDR及其對應認證標準

  由于HDMI是顯示型消費性產(chǎn)品的主要接口,多數顯示產(chǎn)品會(huì )傾向先取得HDMI HDR的認證(HDMI2.0a),作為導入HDR產(chǎn)品的第一步。

  HDMI協(xié)會(huì )在2015公告了HDR的標準后,便成為第一個(gè)導入HDR的有線(xiàn)傳輸界面,不再局限于圖像串流的應用。

  HDMI目前對于HDR的認證僅限于協(xié)議(Protocol)的部分,認證項目包括:

  ——HF1-53:Source Dynamic Range and Mastering InfoFrame–High Dynamic Range

  ——HF2-54:Sink EDID–HDR Static Metadata Data Block

  ——HF3-21:Repeater Repeated Output Port HDR

  ——HF3-22:Repeater Repeated Output Port Source Functionality HDR

  ——HF3-23:Repeater Repeated Input Port HDR

  ——HF3-24:Repeater Repeated Input Port Sink Functionality HDR

  從作者在宜特信號測試實(shí)驗室協(xié)助客戶(hù)取得HDMI2.0a認證與HDR定制化算法調校與量測的實(shí)際經(jīng)驗中發(fā)現,大部分的客戶(hù)顯示器機種,除了“延伸顯示辨識編碼”(EDID,即有關(guān)廠(chǎng)商名稱(chēng)分辨率與序號等屏幕數據)的編輯可能有些小問(wèn)題之外,客戶(hù)通常都可以非常順利取得認證。


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