12月7日，2016 NAB Show Shanghai在中國上海浦東嘉里大酒店已進入第二天。本次活動由國家對外文化貿易基地（上海）國際高科技文化裝備產業基地（TCDIC）與美國國家廣播電視業協會（NAB）聯合主辦，旨在為跨媒體行業奉上一場接軌國際智慧與創新的“盛宴”。在特色論壇——4K及超高清發展論壇上，國家新聞出版廣電總局科技委員會副主任杜百川發表了主題為《4K的發展現狀及前瞻》的演講。以下是演講實錄：
主持人：非常高興和大家歡聚在嘉里大酒店，今天將圍繞著我們超高清電視產業發展，給大家一個非常深入的展示和交流。如今我們在討論超高清時不像前幾年，我們的視野變得更加開闊也更加深入，我們說的USDV超越了超高清，包括了更多沉浸式的體驗，圖像質量提升，到WCG，應該說給用戶，給我們的制作技術帶來了全新的流程和體驗，接下來首先有請論壇的第一個發言嘉賓，來自我們國家新聞出版廣電總局，科技委副主任杜百川老師，今天杜老師專門圍繞超高清產業未來發展的核心領域，HDR發展帶來深入的介紹，有請杜老師。
杜百川：各位專家各位來賓，大家都很關心4K，實際上我覺得4K這個名字是不對的，因為4K可能會引起不同的，電影也有4K，電影的4K跟我們4K不一樣，所以標準名字是超高清，為什么大家對超高清容易混，大家對4K8K這東西比較容易理解，但是對HDR就比較難以理解，所以要說清楚不是很容易，但是我盡量。超高清實際上不單單是清晰度，還包括了高的動態范圍，寬的色域，高的環繞聲或者3D聲音，HDR就是你要開展HDR必須考慮到原有的HDR，所以HDR和HDR如何兼容，這是一個非常關鍵的問題，尤其是在目前，而且并不是那么簡單，這個兼容的問題剛剛有拍攝環節，編碼環節，分配分發環節，有接受環節，甚至包括顯示器的連接環節，和顯示的環節，以往我們所說的這些問題不會牽涉這么廣，已經牽涉到原來電視系統怎么形成的關鍵。
除了這個以外，HDR和HDR節目之間的連接的兼容性也必須考慮，我大概稍微介紹下HDR的系統特性的設計，實際上是重新定義，就是光電轉換函數，還有電光轉換函數，很多人理解光電轉換函數就是在拍攝端及電光轉換函數就是在終端，實際上不是的也就是說經常在拍攝端也有這兩個轉換，在終端也可能也會有，所以這些問題都是目前大家很清楚的。為什么要重新定義，就是因為原來的電視，尤其是CRT一直是作為我們的主體，到后來有LCD，有了其他東西，就有很大的變化，實際上對于終端的EOTF差不多CRT快要滅亡的時候才提出來的，可見問題，而且原來定的比較低，因為原來CRT本身就比較低，這兩個標準就是原來的標準，SDR的EOTF和OETF的標準，一個就是BT709大家都知道這是OETF，BT1886就是EOTF，這兩個就是我們目前高清晰度電視的轉換函數的定義。
我們可以看一下這個定義，最上面這個紅線就是709，到了白的時候就切掉，所以為什么到白的時候我們看的都是自光就是這個原因。后來尤其在攝像機里面，在這個地方加一個拐點，拐點以上白的部分就會有層次，這就是現在目前來解決動態范圍擴大的一個辦法。原來實際上OETF是有的，就是伽瑪，是因為人對暗的噪聲比較明顯，對亮的噪聲不明顯，所以剛開始拍的時候就把亮區，然后到CRT的時候亮區擴展，噪聲還是看不大出來，低端還可以看的比較好。這就是原來的伽瑪，伽瑪這個一直在我們這里起了非常非線型的作用，能夠把動態范圍擴大的因素，但是不管怎么說，原來只定了，所以從現在開始要把它卡占到0-1000，地下0.01，甚至0.05，這個七次方的范圍就會有比較高的動態范圍。這就是所謂的伽瑪。CRT在接收的時候是把它擴張了，亮的地方擴張了，因此在開的時候我是把亮的地方給壓縮了，這是原來的辦法。
或者我們可以看一下NTSC是2.2，PAL是2.8MAC是1.8，所以為什么用計算機做視頻，不用PC因為PC沒有伽瑪，所以看起來PC的圖像會非常非常灰和平就是這個原因。動態范圍的單位是檔，最大量度，這個我不詳細說了。這里面的關鍵感知量化，也就是說OETF關鍵在什么地方？我要變成數字的時候，我最好能看不到這個檔之間的差別，根據外部的實驗，人眼睛對門線預示的亮度差別的預值跟亮度成正比，這個叫Weber定律或者Weber分數。如果用8比特256級，用其中的233級亮度還要去掉，用其中的233正好能夠表達我看不見兩邊有差別的這樣一個結果，這就是我們所說的感知量化級，用剛好能識別亮度電平差作為量化級的量化方法，這個方法稱為感知量化，或者叫做PQ。為了提高動態范圍克服709的局限性，大多數攝像機都有自己的特性，所有這些東西所得到的動態范圍都是不一樣的。除了PQ以外，還有一種叫做HLG，也就是混合伽瑪。為什么這么說，如果從人的眼睛曲線來說是這樣的曲線，也就是說在這上面是可以看到兩個級別之間有界限的，而在這下面是看不見的，如果是15比特的伽瑪是這樣的線，在亮的區有浪費掉了，而在如果是13比特的LOG我們看到正好，按照在暗區有浪費，處理辦法叫做混合，也就是說在暗區用伽瑪在亮區用LOG，這樣跟PQ有異曲同工，還有它的好處我一會兒再說。
可以看到這張圖，把這三張圖放在一起，15比特的伽瑪和12比特的PQ，這就是HLG。這個圖可以把這四條曲線看的更清楚一點，更明顯這張就是原來的709這個就是加拐點，綠藍的線就是PQ，這個線就是HLG，這個HLG我們可以看到，它在暗區是跟伽瑪是一樣，在亮區用的LOG它有個好處跟SDR接收器完全兼容，所以HLG就有這個好處。有一個公司對所有攝像機做出了測量，比如說對Alexa索尼，一直到松下的動態范圍做了測量，這里面還是Alexa最高，從這個角度看，這個曲線是關鍵，也就是說你能不能得到比較高的動態范圍，關鍵是OETV訪問函數的曲線。這是索尼的LOG3和LOG2的比較，這個曲線可以做很多的調整，所以會比SLOG亮一點，上面比較緩一點，所以這個曲線的形狀對我們的HDR有非常大的作用。OETF最后從電轉到光，實際上1886很晚才形成，當然EOTF不一定非要完全OETF的反函數，當然還有一個OOTF，也就是光到光的轉換函數，很多人覺得OETF到EOTF當然就是OOTF，但是其實不然，如果你要把自然光線直接反射到你的電視機上確實是，但是大多數的節目制作，都有一個創作，或者說我希望尤其是搞電影的，希望我的圖像體現某種我的創作議題，或者暖色調，灰色調，像這些來影響情緒的一些東西，我必須讓能夠從拍攝的前端一直能夠保持到我的拍攝的終端，這種OOTF放在什么地方就是這兩個其中的一個關鍵，光轉到電電轉到光就是OO，實際上OO是創作意圖，要先確定什么樣的創造意圖，再確定在整個范圍當中應該怎么辦。
也就是說我們說的呈現意圖，系統伽瑪和OOTF，這個我們就不多說了。國際電聯在今年七月份頒布了TT2100用于節目制作和國際節目交換的高動態范圍圖像參數值，這里面規定了一系列的參數，我們就不說了，看看這個要求背景和周圍亮度，背景亮度是5個nits，周圍亮度也是5個nits，最小的亮度是0.005，這個都是我們需要關注的，所以將來看超高清的電視，周圍的亮度是不能高的，如果高那么你0.005根本看不見的。這個都是做了一系列實驗才能得出來的，這個我不多說了。這個里面一個是PQHLG一個關鍵問題在于OOTF放在什么地方，對于PQ來說，原來設計的模式是把OOTF放在攝像機端，我們可以看到OO直接在攝像機里面就有OO，這個也就是說創造意圖是用攝像機這邊實現，這有什么缺點？就是你要使得OOTF能夠保持到接收端，那么你中間必須精確的來重現，因此為什么PQ要求什么，要求絕對亮度，把絕對亮度規定了，最后要顯示出來的圖像跟絕對亮度是相關的，但是HLG跟傳統的有相關，OOTF放在接收端，在這個階段我們就發現，它可以允許一定偏差，這個允許偏差可以用最后的OOTF來完全的校正，這樣一來就有一個好處，還有一個好處傳輸過程的兼容性就會比較好，它的要求就沒那么嚴格，不是要求絕對亮度，沒有跟絕對亮度完全在一起。
兼容的問題有很多的方案，比如說單一的HDR制作，所有的東西轉成SDR，再轉成我想要的東西，這是一種方法。還有一種分兩層，一個是HDR和SDR同時傳輸，還有一種就是我只傳輸一個信號，或者傳輸SDR，或者傳輸HDR，但是另外一個信號都是從這個信號提取出來的，單一信號傳輸，兩種辦法里面，HDR直接傳輸的和SDR直接傳輸的都必須跟原數據相關，也就是說剩下的部分都放在原數據，所以如果單純兼容機構，必須要有原數據來支持，而原數據的支持就必須是端到端是系統。我們可以看到目前來說有這兩大類的方法，一大類就是單層，一大類就是雙層，單層目前SHVC是可以的，顯示可以用一般的HDR顯示，如果用HLG的就可以大家它的SDR，在我們SDR的電視機上存放。或者你是用專有的，或者SHVC的編碼方式，這個方式目前用單層的傳輸，現在只有Technicolor，原數據提取出來變成SDR不提取直接可以在SDR上面觀看，這是它的一種兼容方式，也就是說Technicolor是能夠以單層DSR的傳輸方式，能夠兼容HDR，也就是說HDR信號我可以從SDR的原數據再重新恢復。所以這個就是分單層還是雙層的問題。
原數據也有制作原數據還有，一大類是靜態原數據，還有動態原數據，這兩種HLG系統不需要任何內容相關的原數據，一個超高清的顯示只需要知道出現在其輸入端的是HLG的信號就可以，從這個角度說兼容性是比較好。因為時間關系我就不多說了，目前大概有四種不同的系統，一個是系統HDR10，第三就是BBT，前面三種不多說了，最后說一下Technicolor和飛利浦的HDR，是因為目前這個已經成為ETSI的標準，單層直接與SDR兼容的HDR系統，它有非常具體的節目制作和顯示的，它的標準號是今年八月份通過的。這個說明SDR和HDR，或者HDR要能夠在我們現在的環境當中順利推廣，一個關鍵的問題不在于4K8K，而在于你怎么能夠做到現有的系統更好的兼容，謝謝。還有一些觀看條件系統的標定等等，我就不詳細說了。