走进音视频的世界——杜比视界Dolby Vision与HDR

Dolby Vision(杜比视界)是杜比实验室推出的影像画质技术,具有更宽的色域和高动态范围HDR,亮度、色度和对比度更加逼真,从而使得整体图像更加生动。图像的明亮部分可以变得更亮,因此图像似乎具有更多的“深度”。颜色被扩展以显示更多明亮的蓝色,绿色,红色以及介于两者之间的所有颜色。

一、杜比视界

如下图所示,左边是具有dolby vision效果的图片,右边是普通拍摄出来的图片:

杜比视界的突出特点:

1、多一半的色彩:当今电视只能显示 33% 的色彩。杜比视界 (Dolby Vision) 可极大地扩展该范围。由于在广播方面受 100 尼特和大多数影院不到 50 尼特的限制,如今的标准使得复现的图像具有非常窄的动态范围。当最大亮度受限时,亮度较高的色彩会瞬间失色,从而限制体验质量。为改善此问题,杜比视界以 4000 尼特录制内容,从而在影院呈现精细度更高、对比度更佳的图像。

2、四十倍的亮度:杜比视界生成的亮度超过当今超高清电视信号40倍的图像。当肉眼观测到光时,便会向大脑发送色彩信号。亮度的测量单位名为尼特。例如,在晴天所测得的亮度高达 50000 尼特。但当今的电视所提供的图像却只能达到 100 尼特。

3、五十倍的对比度:可显示阴影部分诸多细节以及深度更佳的2D、3D图像。

 二、HDR以及相关概念

1、HDR与SDR

图像中色调值的最大值与最小值之比称为动态范围。HDR(High Dynamic Range),高动态范围。SDR(Standard Dynamic Range),标准动态范围。通常地,显示器能够显示R、G、B分量在[0,255]之间的像素值。而256个不同的亮度级别显然不能表示自然界中光线的亮度情况。比如,太阳的亮度可能是一个白炽灯亮度的几千倍,这远远超出了显示器的亮度表示能力。如何在有限的亮度范围内显示如此宽广的亮度范围,正是HDR技术所要解决的问题。如下图所示,上半部分是标准动态范围,下半部分是高动态范围。SDR是8位,HDR是10位,8位表示256个阴影(对于三种原色中的每一个),而10位表示1,024个阴影。

 如下图所示,顶部是内容创建:输入HDR,转换为SDR(根据HDR信号进行转换),然后编码。底部是电视处理内容:解码,HDR信号重建,输出HDR。

2、HDR图片、视频、与渲染

HDR图片(HDRI):将多张具有不同曝光度的图像组合在一起,进行图像的合成和色调映射,以创建模拟更大动态范围的单幅图像。

HDR视频(HDRV)是指比使用常规伽玛曲线的标准动态范围(SDR)视频具有更大的位深,亮度和色量的视频信号

HDR渲染(HDRR):使用65535:1或更高的动态范围(用于计算机,游戏和娱乐技术)对虚拟环境进行实时渲染和显示。

 3、HDR工作原理

HDR主要是把标准动态范围映射成高动态范围,并且对明亮颜色部分进行曝光处理使其变成广色域。电光传递函数(EOTF)是HDR工作原理的核心技术之一。本质上,它是内容中的电子值,用于指定电视上的实际亮度,即HDR蓝光中的768值等于电视上的2尼特(光输出单位)。

4、HDR10+

三星于2017年4月20日发布了HDR10 +,也称为HDR10 Plus。HDR10 +通过添加动态元数据来更新HDR10,动态元数据可用于在逐场景或逐帧的基础上更准确地调整最大4,000尼特的最大亮度,并支持高达10位的色彩深度和8K分辨率。它属于开放标准,不收取专利费用。2017年8月28日,三星,松下和20世纪福克斯创建了HDR10 +联盟来推广HDR10 +标准。 HDR10 +视频于2017年12月13日开始由Amazon Video提供。2018年1月6日,松下宣布推出支持HDR10 +的超高清蓝光播放器。

5、不同色彩格式比较

如下表所示,对dolby vision、HDR10、HDR10+、HLG和AHDR进行比较:


HDR10
HDR10 + 杜比视界 HLG AHDR
峰值亮度 1k-10k尼特 1k-10k尼特 FEL可能达到4k 1 k Nits,100尼特SDR层
位深度 10位,12位,16位 10位,12位,16位 10位,如果为FEL,则为12位 10位,12位,16位 10位
解析度 4k,8k,16K 4k,8k 4k,8k
内容可用性 不足 不存在的
HDR类型 静态HDR,元数据可以更改 动态HDR 动态HDR,IPT-PQ 动态HDR 动态HDR
成本 $ $$ $$$ $
平台可用性 几乎每个平台都支持它 不支持Netflix,Vudu和Apple TV 4k 几乎所有具有最新NVIDIA Shield且不支持FEL的平台 主要是BBC的某些内容是唯一可用的内容 没有可用的内容
向后兼容 不兼容 不兼容 不兼容 全力支持 不兼容

三、色域与广色域

1、色域

色域(Color Gamut),就是指某种设备所能表达的颜色数量所构成的范围区域,可达到的色域取决于亮度。与色域相似的概念是色彩空间(color space),它的是指某种显示设备能表现的各种色彩数量的集合,色彩空间越广阔、能显示的色彩种类就越多,色域范围也就越大。如下图所示,最小的三角形(圆角处的圆)当前HDTV使用的SDR。第二大的是P3颜色,在当今大多数HDR中都使用。最大的(三角形边缘)是Rec 2020,尚不可用。

 2、广色域

WCG(Width Color Gamut)称为广色域,又称为宽色域。它在较深的颜色作用更明显,可以表示更红的红色,更绿的绿色,更蓝的蓝色。广色域电视:色域范围能超过80%NTSC标准的电视机,称之为广色域电视机。广色域电视的优势主要体现所能呈现出来的色彩更加丰富、更加鲜艳,能大幅度提升用户的视觉感受。

参考链接:

HDR工作原理:How HDR works - CNET

HDR格式:Dolby Vision, HDR10, Technicolor and HLG: HDR formats explained - CNET

高动态范围:https://en.wikipedia.org/wiki/High_dynamic_range

高动态范围视频:https://en.wikipedia.org/wiki/High-dynamic-range_video

可以到GitHub一起学习音视频:https://github.com/xufuji456/FFmpegAndroid​​​​​​​

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转载自blog.csdn.net/u011686167/article/details/113624068
HDR