王亞明先生 本刊特約撰稿人   王亞明先生在廣播電視行業(yè)從業(yè)40年，具有深厚的專業(yè)技術(shù)背景，先后在業(yè)內(nèi)多家公司從事技術(shù)工作。1998年加入索尼，2003年至2019年5月?lián)嗡髂嶂袊?guó)專業(yè)系統(tǒng)集團(tuán)技術(shù)總監(jiān)，2019年6月?lián)斡钐锼髡\(chéng)科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)，一直站在廣電行業(yè)技術(shù)最前沿。

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問(wèn)：在ITU-R BT.2408文件里談到的各種映射是什么意思？ 

答：BT.2408文件里經(jīng)常談到上轉(zhuǎn)換、下轉(zhuǎn)換、上映射、下映射、場(chǎng)景參考映射、顯示參考映射、直接映射、色調(diào)映射、反色調(diào)映射等名詞。因此，有必要解釋一下這些專業(yè)名詞和彼此之間的關(guān)系。

·上轉(zhuǎn)換（Up-Convert）

SDR轉(zhuǎn)換為HDR的信號(hào)處理統(tǒng)稱為上轉(zhuǎn)換。

上轉(zhuǎn)換時(shí)，以100%動(dòng)態(tài)范圍為分界線，100%動(dòng)態(tài)范圍以下的SDR內(nèi)容用場(chǎng)景參考映射或顯示參考映射上轉(zhuǎn)換；高于100%動(dòng)態(tài)范圍的拐點(diǎn)部分用直接映射或上映射（反色調(diào)映射）上轉(zhuǎn)換。

· 場(chǎng)景參考映射（Scene Referred mapping）與顯示參考映射（Display Referred mapping）

場(chǎng)景參考映射簡(jiǎn)稱SR，顯示參考映射簡(jiǎn)稱DR。HDR與SDR互轉(zhuǎn)時(shí)首先把非線性的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成線性光信號(hào)，然后轉(zhuǎn)換色域，再把轉(zhuǎn)換了色域的線性光信號(hào)轉(zhuǎn)換為非線性電信號(hào)。可以把非線性電信號(hào)轉(zhuǎn)換為線性光信號(hào)的過(guò)程想象為用攝像機(jī)拍攝畫(huà)面：SR是直接拍攝場(chǎng)景，把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為與場(chǎng)景光相同的線性光，DR是拍攝監(jiān)視器顯示的場(chǎng)景，把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為與監(jiān)視器顯示光相同的線性光。由于電視的系統(tǒng)伽瑪OOTF是非線性的，因此場(chǎng)景光與顯示光的對(duì)比度、彩色飽和度并不完全相同，SR與DR的轉(zhuǎn)換結(jié)果也是有差別的。

SDR（BT.709）與HDR（PQ/HLG）的OETF比較

· 直接映射（Direct Mapping）

直接映射上轉(zhuǎn)換時(shí)不對(duì)SDR信號(hào)中高于100%動(dòng)態(tài)范圍的拐點(diǎn)部分進(jìn)行擴(kuò)展處理，以保持原始SDR的觀感。因此，在HDR監(jiān)視器上顯示的直接映射SDR圖像與SDR監(jiān)視器上顯示的原始SDR圖像在SDR的拐點(diǎn)部分具有相同的觀感。

· 上映射（Up-Mapping），反色調(diào)映射（Inverse Tone Mapping，ITM）

在BT.2408中，上映射也被稱為反色調(diào)映射。反色調(diào)映射上轉(zhuǎn)換時(shí)把SDR信號(hào)中高于100%動(dòng)態(tài)范圍的拐點(diǎn)部分?jǐn)U展到了HDR范圍，以模擬HDR內(nèi)容的觀感。因此，在HDR監(jiān)視器上顯示的上映射SDR圖像與原始HDR圖像具有類似的觀感。

SDR上轉(zhuǎn)換到HLG時(shí)直接映射與上映射（反色調(diào)映射）的差別

由于SDR中代表HDR內(nèi)容的拐點(diǎn)部分被壓縮到了10%左右的電平資源內(nèi)，只保留了有限的亮度和彩色信息，采用反色調(diào)映射上轉(zhuǎn)換時(shí)拐點(diǎn)部分的電平幅度被擴(kuò)展了3至4倍但灰階數(shù)量無(wú)法增加，損失的亮度和彩色信息無(wú)法恢復(fù)，擴(kuò)展后很可能出現(xiàn)亮度和彩色的失真以及量化比特不足的條帶現(xiàn)象， 8比特SDR素材尤甚。因此，除特殊要求外，上轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)盡可能不采用反色調(diào)映射。

在大多數(shù)實(shí)際的轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品上，上轉(zhuǎn)換時(shí)直接映射是默認(rèn)設(shè)置。

·下轉(zhuǎn)換（Down-Convert）

HDR轉(zhuǎn)換為SDR的信號(hào)處理統(tǒng)稱為下轉(zhuǎn)換。

下轉(zhuǎn)換時(shí)，以100%動(dòng)態(tài)范圍為分界線，100%動(dòng)態(tài)范圍以下的SDR內(nèi)容用場(chǎng)景參考映射或顯示參考映射下轉(zhuǎn)換，高于100%動(dòng)態(tài)范圍的HDR內(nèi)容用下映射（色調(diào)映射）或硬削波下轉(zhuǎn)換。

·下映射（Down-Mapping），色調(diào)映射（Tone Mapping，TM）

在BT.2408中，下映射也被稱為色調(diào)映射。色調(diào)映射下轉(zhuǎn)換時(shí)把HDR信號(hào)中高于100%動(dòng)態(tài)范圍的HDR內(nèi)容壓縮到了SDR信號(hào)的拐點(diǎn)處理范圍內(nèi)，與SDR攝像機(jī)處理HDR高光內(nèi)容的方法一樣。

·硬削波（Hard Clipping）

下轉(zhuǎn)換時(shí)，在某些情況下硬削波比色調(diào)映射（類似于軟削波）更合適。通過(guò)硬削波，將超過(guò)閾值的所有信號(hào)都削波到該閾值。當(dāng)要求來(lái)自HDR攝像機(jī)的信號(hào)看起來(lái)類似于無(wú)“拐點(diǎn)”的SDR攝像機(jī)輸出的信號(hào)時(shí)，可以采用硬削波。例如，攝像機(jī)下轉(zhuǎn)換SDR輸出采用硬削波后去除了拐點(diǎn)對(duì)高光部分的壓縮，有利于調(diào)光師精確控制高光電平。

由于高清SDR攝像機(jī)都采用了與色調(diào)映射一樣的拐點(diǎn)處理HDR高亮度部分，為了使HDR下轉(zhuǎn)換的高清SDR圖像與原生SDR攝像機(jī)圖像觀感一致，在制作和播出的主信號(hào)流程中不應(yīng)采用硬削波。

下圖是HLG下轉(zhuǎn)換到SDR時(shí)硬削波與色調(diào)映射的差別。從圖中可以看到，場(chǎng)景或顯示參考映射下轉(zhuǎn)換把75% HLG電平映射為100% SDR電平，色調(diào)映射下轉(zhuǎn)換把高于75% HLG的HDR內(nèi)容壓縮到了SDR信號(hào)的拐點(diǎn)范圍內(nèi)，硬削波則把高于75% HLG的HDR內(nèi)容削波到100% SDR電平。在實(shí)際的轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品上，色調(diào)映射的拐點(diǎn)起始點(diǎn)和斜率是可以調(diào)整的，硬削波電平也是可以調(diào)整的，通常硬削波電平的默認(rèn)值是100%。

HLG下轉(zhuǎn)換到SDR時(shí)硬削波與色調(diào)映射的差別

在大多數(shù)實(shí)際的轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品上，下轉(zhuǎn)換時(shí)色調(diào)映射是默認(rèn)設(shè)置。

（未完，待續(xù)）