基本概念

SMPTE：電影電視工程師協(xié)會
ITU-R：國際電信聯(lián)盟無線電通信部門

傳輸函數(shù)（Transfer functions）

• OETF(opto-electronic transfer function ) ：是以場景光為輸入轉(zhuǎn)換成圖片或視頻信號為輸出的傳遞函數(shù)损谦，這通常在相機(jī)內(nèi)完成
• EOTF(electro-optical transfer function）：是將圖像或視頻信號作為輸入并將其轉(zhuǎn)換為顯示器的線性光輸出的傳遞函數(shù)醇疼， 這是在顯示設(shè)備內(nèi)完成
• 線性TF：拍照時(shí)會有一些RAW文件扎谎，這些RAW文件的TF就是線性函數(shù)
• Gamma TF：

1. BT.601/709/2020分別給出了電視標(biāo)準(zhǔn)中的一些OETF參考笙以，都是基于GAMMA的TF
2. BT.1886專門給出了SDR圖像的EOTF參考
3. sRGB的gamma函數(shù)也有其定義廷支，主要是在接近0的位置有一段線性值

• HDR TF

PQ 感知量化 (Perceptual Quantizer)：PQ 是杜比為 HDR 開發(fā)的傳遞函數(shù)腊凶，允許亮度級別高達(dá) 10000 cd/m2销斟，其在Rec.2100和SMPTE ST2084中成為一種標(biāo)準(zhǔn)

HLG 混合對數(shù)gamma (Hybrid log-gamma)：HLG 是 NHK 和 BBC 為 HDR 開發(fā)的一種傳遞函數(shù)纽帖，可在 SDR 顯示器上提供一些向后兼容性，HLG 是一種混合傳遞函數(shù)柜蜈，其中信號值的下半部分使用伽馬曲線仗谆，信號值的上半部分使用對數(shù)曲線，它在 Rec 2100中成為一種標(biāo)準(zhǔn)

元數(shù)據(jù)（metadata）

包含靜態(tài)元數(shù)據(jù)和動態(tài)元數(shù)據(jù)兩種淑履，靜態(tài)元數(shù)據(jù)是指單個(gè)母帶使用相同元數(shù)據(jù)配置隶垮，動態(tài)元數(shù)據(jù)則是母帶每一幀都支持的元數(shù)據(jù)

靜態(tài)元數(shù)據(jù)

在HDR10 中用到了 SMPTE ST2086定義的靜態(tài)元數(shù)據(jù)，包含了最大最小亮度秘噪、三基色坐標(biāo)狸吞、最大內(nèi)容亮度MaxCLL、最大平均內(nèi)容亮度MaxFALL

• xy Chromaticity Coordinates
  xy 色度坐標(biāo)指煎，x 坐標(biāo)應(yīng)在 [0.0001蹋偏， 0.7400] 范圍內(nèi)，y 坐標(biāo)應(yīng)在 [0.0001至壤，0.8400] 范圍內(nèi)威始，四位小數(shù)

• Display Primaries
  任何顏色應(yīng)該表示為三原色之和，所以在顯示時(shí)應(yīng)該表示為xr崇渗，yr字逗，xg， yg宅广，xb葫掉，yb

• Chromaticity of White Point
  母帶中白點(diǎn)的顏色，用于白平衡跟狱，一般是6500k色溫設(shè)置為白點(diǎn)

• Maximum Display Mastering Luminance
  母帶中最大的峰值亮度俭厚，范圍5~10000 cd/m2（nit），取整數(shù)

• Minimum Display Mastering Luminance
  母帶中最小最大的峰值的亮度驶臊，范圍0.0001~5.0000 cd/m2（nit）挪挤，取0.0001的倍數(shù)

動態(tài)元數(shù)據(jù)

SMPTE ST 2094定義了動態(tài)元數(shù)據(jù)，其中常用的有SMPTE ST 2094-10和SMPTE ST 2094-40关翎，前者對應(yīng)杜比視界扛门，后者對應(yīng)HDR10+，他們又都基于SMPTE ST 2094-1

上面提到的SMPTE ST 2084/2086/2094/ BT 601/709/2020/2100 辨析：

SMPTE ST 2084是比較特殊的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)纵寝，其主要是定義了PQ曲線论寨，也就上面講到的一種EOTF
SMPTE ST 2086/2094 雖然和2084長得比較像，但其實(shí)是不一樣的存在；2086/2094在PQ的基礎(chǔ)上葬凳，添加了metadata的內(nèi)容
SMPTE ST 2086 定義了靜態(tài)元數(shù)據(jù)绰垂，SMPTE ST 2094-xx 定義了動態(tài)元數(shù)據(jù)

2086定義了靜態(tài)元數(shù)據(jù)，而2094定義了動態(tài)元數(shù)據(jù)火焰，有兩個(gè)變種：
SMPTE ST 2094-10 應(yīng)用于DolbyVision
SMPTE ST 2094-40 應(yīng)用于HDR10+

SMPTE_標(biāo)準(zhǔn).jpg

android P 代碼中對于 SMPTE ST2086 靜態(tài)元數(shù)據(jù)的定義如下：

struct android_xy_color {
    float x;
    float y;
};

struct android_smpte2086_metadata {
    struct android_xy_color displayPrimaryRed;
    struct android_xy_color displayPrimaryGreen;
    struct android_xy_color displayPrimaryBlue;
    struct android_xy_color whitePoint;
    float maxLuminance;
    float minLuminance;
};

HDR 標(biāo)準(zhǔn)介紹

HDR 10

HDR10的定義包括：

• EOTF：PQ
• 顏色深度：10bit
• 色域空間：由BT.2020/2100定義
• 使用靜態(tài)元數(shù)據(jù)：SMPTE ST2086
• 色度抽樣方式：YUV 420

HDR10在技術(shù)上被限制為最大 10000 尼特的峰值亮度劲装，但普通 HDR10 內(nèi)容的峰值亮度為 1000 到 4000 尼特，HDR10 不向后兼容 SDR 顯示器（即SDR顯示器無法顯示HDR10內(nèi)容）在不同的顯示器上昌简，如色彩量或者峰值亮度較低的HDR10顯示器上占业，靜態(tài)元數(shù)據(jù)可以幫助調(diào)整顯示內(nèi)容，但是HDR10的元數(shù)據(jù)是靜態(tài)的纯赎，即對整個(gè)視頻都是相同的纺酸，對每一幀/不同的分鏡場景并沒有特別的調(diào)整，所以在還原創(chuàng)作意圖上可能會有些問題

PQ10

PQ10在定義上和HDR10完全相同址否，除了一點(diǎn)：沒有靜態(tài)元數(shù)據(jù)

HDR10+

• EOTF：PQ
• 顏色深度：10bit~16bit
• 色域空間：由BT.2020/2100定義
• 色度抽樣方式：YUV420
• 最大化線性像素值：每種顏色 R/G/B（內(nèi)容）10000 cd/m2
• 使用動態(tài)元數(shù)據(jù)

杜比視界（Dolby Vision）

• EOTF：PQ
• 顏色深度：up to 12bit
• 峰值亮度：10000nit（ 參考顯示器等專業(yè)參考顯示器目前的峰值亮度限制為 4000 尼特），以及最低峰值亮度要求達(dá)到1000nit
• 黑電平：不超過0.005nit
• 對比度：至少：200000：1
• 色域空間：至少99%的DCI-P3
• RGB原色：由BT.2020/2100定義
• 色度抽樣方式：YUV420
• 最大化線性像素值：每種顏色 R/G/B（內(nèi)容）10000 cd/m2
• 靜態(tài)（SMPTE ST 2086）/動態(tài)（SMPTE ST 2094-10碎紊，杜比格式）元數(shù)據(jù)

HDR 電視

電視顯示領(lǐng)域的HDR是指高動態(tài)范圍（High－dynamic－range）顯示技術(shù)佑附，與之對應(yīng)的則是傳統(tǒng)的SDR（標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)范圍）顯示技術(shù)；動態(tài)范圍越大仗考，圖像所能記錄的亮／暗部細(xì)節(jié)就越豐富
為了達(dá)到 HDR 的效果音同，需要關(guān)注色域空間，色彩深度和峰值亮度這幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)秃嗜，目前的HDR標(biāo)準(zhǔn)也基本包含了這幾個(gè)指標(biāo)

• 杜比視界（Dolby Vision）的要求比較具體权均，被稱為最高級別的HDR標(biāo)準(zhǔn)，
  要求最低峰值亮度至少達(dá)到1000nit锅锨，色域空間至少99%的DCI-P3和12Bit 的顏色深度叽赊，支持動態(tài)元數(shù)據(jù)；
  HDR10 10BIT 色深最高支持10.7億的色彩數(shù)量必搞，DoblyVison 的12Bit 色深卻可以提供 687億的色彩數(shù)量必指，色深范圍越大，視頻中顯示的顏色也就越細(xì)膩越逼真恕洲；要Dolby Vision 必須通過Dolby的認(rèn)證塔橡，需要交一筆版權(quán)費(fèi)；
  Dolby Vision作為效果最佳的HDR格式霜第，算法上會充分發(fā)揮硬件的極限性能葛家，但應(yīng)用在部分亮度高的電視時(shí)，極限亮度會降低用戶觀看舒適度泌类，所以現(xiàn)有Dolby Vision對設(shè)備適配和應(yīng)用場景是有要求的癞谒，Dolby Vision IQ就是來解決這一痛點(diǎn)的，IQ意為聰慧，它很聰明的利用電視內(nèi)置的光線感應(yīng)裝置扯俱，根據(jù)觀看時(shí)的環(huán)境光線书蚪，自動調(diào)節(jié)Dolby Vision HDR亮度

目前支持 Dolby Vision IQ的電視品牌主要有LG，國內(nèi)只有 Hisense支持迅栅，Hisense U7G pro 電視的規(guī)格參數(shù)如下：

HisenseU7GPro.jpg

主要參數(shù)中也只支持10億的色彩殊校，目前除非專業(yè)的顯示設(shè)備，支持12bit 的顯示器或者電視還不存在读存；

• HDR10+ 電視
  HDR10+ 也要經(jīng)過認(rèn)證为流，至少要支持 10Bit色深和動態(tài)元數(shù)據(jù)
  OPPO電視K9 通過了 HDR10+ 認(rèn)證，主要參數(shù)如下：

  
  
  oppoK9-參數(shù).jpg

oppoK9.jpg