HDR 制作工艺


制作系统构成

后期制作设备/ 调色软件:


以达芬奇4K 调色系统为例。采用达芬奇4K 调色系统DaVinci Resolve Studio 作为HDR 制作系统,DaVinci软件版本V.12.5。连接HDR 示波器LV 5490、30 吋4K OLED HDR 监视器(最高亮度1000nit)、LG OLED 电视机LG-OLED65G6P(最高亮度500nit)、索尼LED 电视机KD-65Z9D(最高亮度2000nit),作为不同亮度版本的监看环境。对应PQ 曲线,以网线、视频两种方式,将杜比內容映射单元Dolby Vision CMU(Content Mapping Unite)接入系统,完成低亮度版本的映射和杜比ST.2084 元数据制作。达芬奇系统接入杜比CMU 之后,激活了镜头分析功能,可得到杜比元数据XML文档。


PQ、HLG、SLOG3 

HDR后期制作流程

HDR 拍摄制作工艺流程图如图15 所示。

图15 HDR 拍摄制作工艺流程图


HDR 图像制作的核心是后期调色系统。在编辑、调色技法上与SDR 没有大区别,只是在更大对比度空间创作,调色基本原则是发挥HDR 优势,还原真实世界。制作中,设定图像最大值小于主显示器最高亮度。


采用达芬奇调色系统制作PQ、HLG、SLOG3 格式HDR 图像的一般方法:


(1)将拍摄素材文件导入到达芬奇系统,根据不同格式分别建立工程。


(2)设置:输入色彩空间/ 伽玛曲线、时间线色彩空间/ 伽玛曲线、输出色彩空间/ 伽玛曲线,主显示器最高亮度值,选择彩色管理系统RCM(或ACES),选择输出图像的量化范围full range 或 limited range。彩色空间设置图例如下,见图16。

图16 彩色空间设置图例


(3)将素材放置在时间线进行调色,还原正常彩色和亮度。


(4)在调色过程中,使用达芬奇内置示波器波形显示界面,根据输出格式选择显示标尺(尼特值、编码值),监看调整画面,最高亮度不超过主显示器最高亮度设定值,调整中要避免噪波增加。PQ 格式:波形对应的亮度标尺是尼特值;HLG\SLOG3 格式:波形对应的亮度标尺是编码值。


(5)制作输出不同亮度版本:HLG 格式和SLOG3 格式为相对亮度,仅制作1000nit 最高亮度版本,自动映射显示器最高亮度。


PQ 格式为绝对亮度,需要制作不同亮度版本,如PQ 500、PQ1000、PQ2000 版本,采用两种方法:第一种是接入杜比CMU 映射单元设备,自动映射输出较低亮度值的各种版本(包括SDR 版本)和元数据文件。第二种是不需要接入CMU 设备,分别建立不同亮度值设置的工程完成制作,此时不能获取元数据。


(6)显示:制作HLG 可同时监看HDR、SDR 效果亮度层次都能正常显示,HDR 监视器图像明亮,SDR 监视器上图像较暗。系统连接图如图17 所示。

图17 HLG制作系统连接图


杜比DOLBY VISION 制作


一部影片在制作域调色,具有标准的监视器、光环境,然而家庭观看环境是可变的,在最后观影环节效果不可控。使用元数据的目标是控制终端显示,达到制作端的呈现效果。在制作中产生的元数据由节目图像信号携带,贯穿传输、机顶盒到终端显示器,不同亮度的显示设备通过芯片读出元数据,控制屏幕显示,保证放映质量。


DOLBY VISION 调色系统

调色系统基本构成:调色系统+ HDR 监视器+ CMU 內容映射单元(Content Mapping Unit)。杜比內容映射单元CMU 与工作站之间采用两种通讯,通过SDI 视频线和IP 网线与调色工作站连接。系统连接图如图18 所示。

图18 DOLBY VISION 制作系统连接图


Dolby Vision制作流程

制作流程分为四步:


第一步:色彩调色,创建HDR 1000尼特图像版本


* 利用文件导入素材成片及XML 或AAF。


* HDR 图像中间、暗部与SDR 差不多,只把高层提升上来,表现更多层次。


* HDR 调色时的环境光与SDR 相同。


* Dolby Vision 改变色彩体系:亮度100nit → 1000nits


色域Rec.709 → Rec.2020/P3,伽玛2.4 → PQ,最低亮度0.1 → 0.01nit。


第二步:镜头分析,得到每帧信息,创建杜比元数据。


* 完成HDR 调色后,启动Dolby Vision 功能。


* 设置主监视器亮度、EOT F 曲线、色域方式,见图20。

图20 系统HDR主显示设置界面


* 设置CMU 输出的版本亮度、EOTF 曲线、色域方式,见图21。

图21 CMU映射参数设置界面


* 选择镜头分析,自动创建元数据,不需要人工干预。可以选择分析一帧、一个镜头或全部镜头。创建速度为实时,见图22。

图22 镜头分析设置界面


* 调色师要对CMU 输出的SDR 版本进行检查。确认元数据正确。


* 元数据跟随节目內容至电视机,在机顶盒或芯片做映射,使得图像显示出来。


* Dolby Vision 元数据存储在工程里。


第三步:由CMU得到SDR和较低亮度值版本。


* 在镜头分析之前,设置了CMU 输出SDR 选项。


* HDR 图像和元数据Metadata 送CMU,CMU完成由HDR 到SDR 的展现。


* 元数据中也含有较低亮度值如600nit 映射参数。杜比DOLBY VISION 不同版本制作:


* 杜比DOLBY VISION 亮度值为绝对值,在制作时,先完成最高亮度版本。


* CMU 接收到HDR 信号和元数据信息,自动转换SDR(709 色域,100 尼特亮度),也可自动转换其他低亮度版本,如600nit 亮度版本。


第四步:使用TRIM功能人工干预,按照需要精细调整SDR( 此步骤不是必须)。


* 调色师可以对CMU 输出的SDR 图像进行微调,使得在100 尼特监视器上显示满意的SDR 图像。


TRIM 功能可调整6 个参数如gain、gamma、lift、饱和度Saturation、色度偏置Chrome Offset(最后一项预留),微调后的效果不影响HDR 原版图像,相关TRIM数值会自动录入到元数据中,不需要再做分析。如果调整HDR 原版图像,就会影响到CMU 输出的SDR 图像,需要重新做镜头分析生成元数据,才能在元数据中保留住HDR的微调效果,也需重新检查对应的SDR 图像。


* 对映射输出画面进行调整,见图23。

图23 微调TRIM操作界面


输出的元数据中有最高、最低亮度版本信息, 如1000nit、100nit版本,也含有中间值默认版本( 如600nit),终端芯片会据此自动适应电视机显示,见图24。

图24 CMU映射输出示意图


* 完成对整个时间线的分析和调整后,就可以导出杜比元数据文件了。


* 最终输出TIFF 序列和XML 文件。调色完成。


第五步:DOLBY VISION MASTERING母版制作分发。


* 将母版TIFF 格式输出,使用杜比提供软件工具,做中间格式打包。或使用Clipster、Transcoder 等硬件产品。


* 中间格式打包包括内容转码和封装,元数据也一同打进包中。如Tiff 序列→ JPEG 2000。


第六步:多版本派生。


* 采用杜比多版本分发软件派生其他HDR 格式。如,HDR 10,HLG,流媒体编码。含图像+ 元数据 picture+ metadata。


* 流媒体编码。


调色完成后的剪辑:


在调色、中间打包完成之后,如果图像发生改动,每帧含有的元数据也要同步改动。需要与元数据同步剪辑功能。


HDR制作监看监测方法和依据


* HDR 亮度值和亮度范围检测和统计方法:


在HDR 制作中,采用HDR 监视器和电视机监测输出的图像效果;采用达芬奇软件内置波形示波器、利达示波器LV 5490 检测HDR 亮度值和亮度范围。根据达芬奇软件镜头分析获得元数据,并换算为尼特值,也可得到最小、最大和平均亮度值。


*采用HDR 监视设备显示输出图像效果:


采用索尼BWM-X300 OLED监视器、LG OLED 电视机LGOLED65G6P、索尼LED 电视机KD-65Z9D,监看最高亮度值1000、500、2000 尼特HDR 画面,获得最佳视觉效果。注意色彩空间/EOTF 设置与输入信号的一致性。


*采用达芬奇软件内置波形示波器显示尼特值、编码值数值:


使用达芬奇软件内置示波器,对于PQ 格式制作,显示0-10000nit尼特值。制作时应注意图像最高亮度值不超过主显示器设置的最高亮度值,见图25。

图25 软件内置示波器显示亮度值界面


达芬奇内置示波器,对于HLG、SLOG3 格式10 比特输出,可选择0-1023 编码值显示,见图26。

图26 软件内置示波器显示编码值界面


*采用利达示波器LV 5490 监看输出HDR 波形图:显示PQ 曲线尼特值与编码值的对应关系,如图27 所示。

图27 示波器显示波形界面


*采用利达示波器LV 5400 读取亮度关键值:


利达示波器可读取一帧画面的亮度最高值、平均值、最小值。制作中,可使用此功能确认镜头亮度不超过最高设定值,见图28。

图28 示波器显示图像亮度值界面


*采用利达示波器显示色域坐标图,见图29。

图29 示波器显示色域图界面


*采用利达示波器,可移动光标读取画面中任意点亮度值;可监看HDR 画面在不同亮度区域的分布。



HDR 技术使得4K 高分辨率图像在画质呈现上得到全面提升,随着4K 技术的应用普及,通过对HDR 制作工艺的研究实践,会涌现出更多更好的HDR 影片和电视节目内容,HDR 高动态范围技术必将深入人们的生活,带给观众的更好的观影体验,满足高端文化生活的社会需求。


2018年02月07日

4K HDR高动态范围制作技术(上)
ACES vs RCM——数字影像的色彩管理“新标配”

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转载自影视制作微信公众号,作者:陈红(中央电视台)
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