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王亞明先生
本刊特約撰稿人
王亞明先生在廣播電視行業從業40年，具有深厚的專業技術背景，先后在業內多家公司從事技術工作。1998年加入索尼，2003年至2019年5月擔任索尼中國專業系統集團技術總監，2019年6月擔任宇田索誠科技股份有限公司技術總監，一直站在廣電行業技術最前沿。
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問：ITU-R BT.2408文件里談到的各種映射在轉換器上如何設置？
答：專業問答系列連載6介紹了SDR與HDR的各種轉換、映射及關系，但在實際的轉換器產品上設置項目名稱不一定與ITU文件的說明完全相同，下面以索尼HDRC-4000為例介紹具體的設置方法，其內容基于HDRC-4000應用軟件版本V2.31。
HLG與HLG-Live
用HDRC-4000轉換HLG信號時，首先要確認是BT.2100標準的HLG還是HLG-Live（或稱之為“索尼版HLG”），這直接關系到轉換增益設置。索尼4K演播室攝像機可以選擇HLG或HLG-Live拍攝，HLG-Live的靈敏度比HLG高5dB，接近1檔光圈，這對低照度拍攝非常有利。
在HDRC-4000轉換器上與HLG-Live對應的設置是AIR MATCHING（Artistic Intent Render Matching，藝術意圖渲染匹配），AIR MATCHING OFF對應HLG，AIR MATCHING ON對應HLG-Live，兩者的轉換增益相差5dB。例如，把HLG下轉換為SDR，如果設置AIR MATCHING OFF時轉換增益-11dB，則AIR MATCHING ON時增益應為-11+5=-6dB，與攝像機使用HLG-Live時CCU內置下轉換的SDR增益設置相同。把SDR上轉換為HLG時轉換增益為正值，如果設置AIR MATCHING OFF時轉換增益11dB，則AIR MATCHING ON時增益應為11-5=6dB，用等式表達為：
AIR MATCHING OFF：HDR>SDR GAIN –x dB = AIR MATCHING ON：HDR>SDR GAIN –x+5dB
AIR MATCHING OFF：SDR>HDR GAIN x dB = AIR MATCHING ON：SDR>HDR GAIN x-5dB
式中，x為AIR MATCHING OFF也就是HLG的轉換增益，單位為dB。
在配置菜單的信道（A或B）設置（C03或C04）下，AIR MATCHING可選OFF或ON，OFF為BT.2100定義的標準HLG，ON為HLG-Live，菜單詳見如下：
CONFIGURATION menu
CHANNEL A SETTINGS（C03）/ CHANNEL B SETTINGS（C04）
AIR MATCHING：OFF為HLG
AIR MATCHING：ON為HLG-Live
從V2.30開始HDRC-4000增加了HDR LOOK選項，設置HLG或HLG-Live時需要在HDR LOOK的3個選項中選擇：
HDR LOOK：Live、Mild、Natural，選擇Natural為HLG，選擇Live為HLG- Live
HDRC-4000內置2個獨立的轉換器，稱為CHANNEL A與CHANNEL B，可根據需要分別設置。
場景參考映射與顯示參考映射
在配置菜單的系統（C01）下，DISPLAY REFERRED（顯示參考）可選OFF或ON，OFF為場景參考映射，ON為顯示參考映射，菜單詳見如下：
CONFIGURATION menu
SYSTEM（C01）
DISPLAY REFERRED：OFF為場景參考映射（Scene Referred mapping，簡稱SR）
DISPLAY REFERRED：ON為顯示參考映射（Display Referred mapping，簡稱DR）
直接映射與反色調映射（上映射）
在設置菜單的SDR→HDR（S34）下，HIGHLIGHT CREATION（高光創造）可選OFF或ON，OFF為直接映射，ON為反色調映射（上映射），HIGHLIGHT CREATION選擇ON后可以調整POINT（起始點）和SLOPE（斜率）參數，改變SDR信號中被拐點壓縮的高光擴展效果以模擬HDR內容的觀感，需要根據實際測試結果和需求確定合理的數值。菜單詳見如下：
SETUP menu
SDR→HDR（S34）
HIGHLIGHT CREATION（CHANNEL A或B）：OFF為直接映射（Direct Mapping）
HIGHLIGHT CREATION（CHANNEL A或B）：ON為反色調映射（Inverse Tone Mapping，ITM）/上映射（Up-Mapping）
色調映射（下映射）與硬削波
在設置菜單的HDR→SDR（S24）下，KNEE（拐點）可選OFF或ON。OFF關閉拐點，超過閾值的高光內容信號都被削波到該閾值，ON打開拐點，高光內容進行色調映射（下映射）處理，與SDR攝像機用拐點處理高光內容的方法相同。KNEE選擇ON后可以調整POINT（起始點）和SLOPE（斜率）參數，與SDR攝像機拐點調整的方法一樣，需要根據實際測試結果和需求確定合理的數值。菜單詳見如下：
SETUP menu
HDR→SDR（S24）
KNEE（CHANNEL A或B）：OFF為硬削波
KNEE（CHANNEL A或B）：ON為色調映射（Tone Mapping，TM）/下映射（Down-Mapping）
問：參考白（漫反射白）亮度203尼特是HDR成片的驗收標準嗎？
答：BT.2390和2408建議，在1000尼特峰值亮度監視器上HDR參考白亮度為203尼特。不過，無法簡單的說203尼特是或不是HDR節目的收片標準，在實際制作時也無法對拍攝場景的參考白亮度進行監測和控制。
在HDR制作中討論203尼特，實際上說的是參考白基準信號電平。直播制作時在波形監視器上可以同時顯示信號電平和亮度，以窄域的HLG為例，203尼特對應白色電平75%，非實時的錄播、調色制作時，在軟件界面的波形監視器上203尼特對應白色編碼值（Code Value）721。對全域的PQ來說，203尼特對應白色電平58%，白色編碼值594。
HDR波監上BT.2111標準HLG彩條的電平與亮度對比顯示
203尼特，或者說75%HLG、58%PQ電平，其作用首先是曝光基準或曝光參考，也就是調光師說的定光點。在膠片拍攝時代，曝光參考是反射率18%的灰卡，測光表顯示的曝光參數都是以18%灰卡為基準；標清和高清SDR時代曝光參考是灰階卡中反射率90%的白，調光師控制攝像機曝光量使90%白對應的信號電平為100%時在技術上就是正確曝光；HDR的曝光參考是100%反射率白卡，也就是HDR參考白，技術上正確曝光時對應的信號電平應為75%HLG或58%PQ。
目前市場上并沒有100%反射率的白卡或包括100%反射率白的灰階卡產品，只有90%反射率白卡或包括90%反射率白的灰階卡產品可用，根據BT.2408表1，90%反射率白的對應電平為57%PQ或73%HLG。由于曝光量與測試卡反射率、照度和攝像機鏡頭光圈3個因素相關，改變其中任何一個都會影響輸出電平，根據大量測試和拍攝的實踐經驗，在沒有100%反射率白卡的情況下，可以把90%反射率白卡“當作”100%反射率白卡使用，其誤差可以忽略不計。也就是說，實際制作時拍攝90%反射率白卡的輸出信號電平為58%PQ或75%HLG，監視器亮度203尼特。
100%SDR或75%HLG電平都是拍攝時在技術上正確曝光的基準點或參考點，這是系統校準或SDR與HDR互轉時的基準。但技術上正確曝光并不一定完全符合調光或調色的藝術要求，實際操作時經常在203尼特也就是75%HLG的基礎上做適當微調，以獲得更好的HDR效果。例如，根據BT.2390和2408的建議，下轉換時75%HLG電平應映射為100%SDR峰值白電平，HDRC-4000的轉換增益為-10.2dB（HLG-Live時-5.2dB）。經過大量測試后央視2019年國慶直播時采用77%HLG映射100%SDR（SDR拐點關閉，等同于75%HLG映射90%SDR），HLG-Live時轉換增益-6dB（HLG時-11dB），對應的參考白亮度為230尼特。這是因為用SDR調光制作HDR時，75%HLG映射100%SDR得到的HLG圖像HDR效果略顯保守，77%HLG映射100%SDR時用SDR調光制作的HDR藝術效果更好。
HDR制作時75%HLG也是大部分白色字幕和圖形的推薦電平，這是203尼特的第二個作用。目前國內大部分高清SDR電視節目的白色字幕電平是100%，下轉換時75%HLG映射為100%SDR，與現有的高清電視節目字幕電平相同。反之，如果HDR節目內不得不采用一些帶有白色字幕的高清SDR圖像，上轉換時100%SDR映射75%HLG電平，與HDR圖像中的白色字幕亮度相同。
最后，從節目內容上看，203尼特是HDR與SDR內容的分界線。高于203尼特的高光部分是HDR內容，只有HDR電視機才能正常再現，下轉換到高清SDR后這些高光信息被壓縮到只占用很少電平和亮度資源的拐點部分或全部丟失，低于203尼特的內容都能在SDR電視機上正常呈現。反之，用直接映射把高清SDR節目上轉換為HLG時，100%SDR映射為75%HLG，因此所有信號電平都低于75%。用波監顯示HLG信號時，如果信號電平始終低于75%只有兩個可能，一是該節目不是HDR制作而是SDR上轉換的，二是制作者錯誤理解了203尼特的作用，把所有信號電平都壓低到203尼特以下。無論哪種情況，只要信號電平始終低于203尼特，都可以判定該節目不是HLG HDR。
制作錯誤的HLG信號波形：電平始終低于75%
從波形上看，對明暗相間的場景來說，制作正確的HLG信號中大部分內容低于75%電平，部分高光內容高于75%，看起來與高清電視信號波形沒有太大差別，如下圖所示。
制作正確的HLG信號波形
綜上所述，203尼特對HDR制作非常重要，但并不能簡單地從技術角度判斷某個HDR節目是否符合203尼特標準。需要說明的是，如果HDR參考白亮度從203尼特改為230尼特，整個制作系統中所有相關參數都需要隨之更改：上、下轉換時的基準電平映射關系從75%HLG映射100%SDR改為77%HLG映射100%SDR（等同于75%HLG映射90%SDR）、HLG的白色字幕電平從75%HLG改為77%HLG。
未完，待續