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HDR 是一种高动态范围,广泛用于视频设备以提供更好的观看体验。静态 HDR 和动态 HDR 有什么区别?

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动态 HDR 可以在各种显示器上实现更高的 HDR 媒体质量。

以下演示文稿:SMPTE ST 2094 和动态元数据总结了动态元数据的主题:

用于颜色体积变换 (DMCVT) 的动态元数据
- 可以在各种显示器上保留 HDR 媒体中的创作意图
- 携带在文件、视频流、打包媒体
中 - 在 SMPTE ST 2094 中标准化

这一切都始于数字量化
假设您只需要使用 1000 个可能的值来近似 0 到 1,000,000 之间的数字。
您的第一个选项是使用统一量化:
范围 [0, 999] 中的值映射到 0,范围 [1000, 1999] 映射到 1,[2000, 2999] 映射到 2,依此类推...

当需要恢复原始数据时,无法准确恢复,因此需要得到平均误差最小的值。
0 映射到 500(到范围 [0, 999] 的中心)。
1 映射到 1500(到范围 [1000, 1999] 的中心)。
当您恢复量化数据时,您会丢失大量信息。
您丢失的信息称为“量化误差”。

常见的 HDR 视频对每个颜色分量应用 10 位(Y 分量 10 位,U 10 位,V 10 位)。或者 RGB 颜色空间中的红色为 10 位,绿色为 10 位,蓝色为 10 位。
10 位可以存储 1024 个可能的值(范围 [0, 1023] 中的值)。

假设您有一台非常好的显示器,可以显示 1,000,001 种不同的亮度级别(0 是最暗的,1000000 是最亮的)。
现在您需要将 1,000,001 个级别量化为 1024 个值。

由于人类视觉系统对亮度级别的响应不是线性的,所以上面说明的均匀量化是次优的。

在应用伽马函数后执行到 10 位的量化。
gamma 函数示例:将每个值除以 1000000(新范围为 [0,1]),计算每个值的平方根,然后将结果乘以 1000000。
在 gamma 函数之后应用量化。
结果是:在较暗的值上保持更高的准确性,在较亮的值上保持更大的准确性。
监视器执行相反的操作(去量化和反伽玛)。
在应用伽马函数之后进行量化可以为人类视觉系统带来更好的质量。

实际上,平方根并不是最好的伽马函数。
共有三种标准HDR 静态伽马函数

我们能做得更好吗?
如果我们可以为每个视频帧选择最佳的“伽马函数”会怎样?

动态元数据示例:
考虑图像中所有亮度级别都在 [500000, 501000] 范围内的情况:
现在我们可以将所有级别映射到 10 位,无需任何量化。
我们需要做的就是在图像元数据中发送 500000 作为最低级别和 501000 作为最低级别。
我们可以从每个值中减去 500000,而不是量化。
接收图像、读取元数据并知道将 500000 添加到每个值的监视器 - 所以有一个完美的数据重建(没有量化错误)。
假设下一张图像的级别在 400000 到 401000 的范围内,所以我们需要(动态地)调整元数据。

  • DMCVT - Dynamic Metadata for Color Volume Transform
    DMCVT 的真正数学比上面的例子复杂得多(而且远不止量化),但它基于相同的原理——根据场景和显示动态调整元数据,可以实现与静态伽玛(或静态元数据)相比,质量更好。

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我真的不确定 DMCVT 的主要优势是减少量化误差。
(举一个减少量化误差的例子更简单)。

减少转换错误:
从输入的数字表示(例如BT.2100到显示器的最佳像素值(如像素的 RGB 电压)的精确转换需要“大量数学”。
转换过程称为颜色体积转换.
Displays 用数学近似代替了繁重的计算(使用查找表和插值[我想])。

DMCVT 的另一个优势是将“繁重的数学”从显示转移到视频后期制作过程。
视频后期制作阶段的计算资源比显示资源高出一个数量级。
在后期制作阶段,计算机可以计算元数据,帮助显示器执行更准确的色彩体积转换(使用更少的计算资源),并大大减少转换错误。


演示文稿中的示例:
动态色调映射


为什么“HDR静态伽玛函数”称为静态?
与 DMCVT 相反,静态伽马函数在整个电影中是固定的,或者在整个“系统”中是固定的(预定义的)。
例如:大多数 PC 系统(PC 和显示器)都使用sRGB色彩空间(不是 HDR)。
sRGB 标准使用以下固定伽马函数:
sRGB 伽玛函数.
PC系统和显示器都预先知道它们在sRGB标准下工作,并且知道这是使用的伽马函数(不添加任何元数据,或添加将视频数据标记为sRGB的一个字节的元数据) .

于 2019-10-28T16:05:01.917 回答