前情回顾

从静态走向动态HDR，HDR画质的进化之路

ST.2094是关于元数据的技术规范

ST.2094规定了不同HDR技术格式所采用的元数据类型

元数据当中包括了大量的画面信息，并非只有MaxCLL内容的最高亮度等级和MaxFALL平均帧最高亮度等级

不同HDR技术格式所采用的元数据技术规范类型

关于HDR技术格式的分类，除了从向下兼容的角度之外，我们还可以将HDR技术根据元数据与色调映射的不同，分为静态HDR和动态HDR两大阵营，其中HDR10属于静态HDR技术格式，而HDR10+和Dolby Vision则是属于动态HDR技术格式。

在HDR技术之中，元数据Metadata是让画面能实现HDR高动态范围效果的关键所在。元数据技术其实并不是什么新技术。在我们所熟知的Dolby Atmos与DTS:X这类以声音对象为核心的沉浸式三维音效，就使用了元数据来定位电影场景音效当中的位置与位移。对于HDR技术来说，元数据就记录了电影画面中非常重要的信息，其中主要包括了色彩和亮度两大方面的信息，具体来看包括了影像的分辨率、色域范围、色度取样、色彩深度、码率、编码格式、帧率、画面比例、制作端显示设备的亮度等，其中有两个元数据是非常关键的，分别是MaxCLL内容的最高亮度等级和MaxFALL平均帧最高亮度等级。通过这些信息，我们就能让HDR显示设备正确处理HDR画面中的色彩与亮度细节，不会让这些重要的细节层次信息丢失。

HDR10所采用的静态元数据是指整部电影通过单一的元数据来控制每一帧画面的亮度变化，并不会因为不同帧画面中的场景差异而有所调整。这种静态元数据的方式的优势当然是简单，不管是对制作方还是显示设备而言，只需要单一的元数据处理就可以了，因此在早期的HDR节目源，包括HDR蓝光和国内外的流媒体节目源基本上都是采用HDR10，至于显示设备方面则更是全面支持HDR10。而不足之处也同样明显，整部电影都采用同样的元数据来控制光影变化，可是电影之中的每一帧画面的动态范围并非一样，很容易会造成某些大动态场景的画面的暗部或高光细节出现丢失，比如说雪山、黑夜等场景。这也是早期HDR显示设备的HDR画面表现并不如意的主要原因，有些时候黑位很扎实，阳光感十足，有些时候画面容易出现过曝问题，高光层次丢失。

为了解决静态元数据的这个问题，最佳的解决方案就是通过动态元数据的方式来实现，也就是不再使用单一的元数据，而是根据电影中不同的场景设定不同的元数据，以最大程度地优化HDR画面的亮度表现，尽量保证每一个场景的画面动态可以充分释放，同时还能保留丰富的暗部与高光细节层次。HDR10+和Dolby Vision都采用了动态元数据，两者在HDR的整体画面表现上都要较HDR10要来得出色，而两者不同的是，Dolby Vision还带有专门的Trim Passes metadata微调元数据以及12bit色深增强处理等，针对支持Dolby Vision的显示设备再优化，但在一定程度上也加大了后期制作端的流程。另外，想要支持Dolby Vision，还需要格外购买Dolby Vision编解码芯片，并且支付授权费。

元数据与色调映射紧密相连，HDR也分为静态色调映射与动态色调映射

动态色调映射会根据画面中的不同场景的亮度标准设置不同的色调映射曲线

静态色调映射采用单一的亮度曲线来处理所有场景的高光裁切处理与亮度变化

有了元数据，要实现正确的HDR画面显示，还需要进行正确的色调映射才能实现。所谓色调映射，简单来说就是让我们所观看的显示设备尽量贴合影视后期制作监视器效果的处理方式。由于目前家用领域的显示设备性能，特别是亮度方面的性能，与后制监视器还是有着一定的距离，想要实现相近的画面亮度、细节层次以及色彩，必须要进行整个画面的色调映射转换。显示设备的色调映射，同样也分为静态映射与动态映射两种方式。静态映射会根据HDR节目源中的静态元数据，对整部电影进行单一的色调映射，或者说采用单一的亮度曲线来处理高光滚落或高切点，对于显示设备的HDR处理性能要求不高，较为容易实现，所有的HDR设备都支持静态映射。这种简单粗暴的色调映射方式面对那些动态范围并不算太大的HDR节目源，又或者是本身亮度动态范围比较大的显示设备其实也够用。但是当遇到某些HDR节目源在某些场景需要使用超高或超低的亮度时，又或者是亮度并不高的显示设备，如家庭影院投影机的时候，就很容易会出现问题，低光的场景丢失暗部细节，高光的场景没有阳光，画面变灰。

于是，这两年讨论热度最高的动态色调映射就出现了。需要注意的动态映射并不等于动态元数据，两者可以共同运行，而动态映射还可以单独运行。从运行效率和正确率的角度来说，结合动态元数据的动态映射是最为理想的。通过HDR10+和Dolby Vision中的动态元数据，显示设备并不需要配备高性能的处理器就能实现逐个场景甚至是逐帧的动态映射。这种方式属于预处理的动态映射技术。那么当遇到大量采用静态元数据的HDR10节目源的时候，想要进行动态映射处理，就只能依赖显示设备内置的处理系统了。今年越来越多的平板电视、激光电视、激光超短焦投影机以及家庭影院投影机开始加入动态映射相关的功能，一方面这需要依赖强大的运算能力，同时还需要有大容量的影像数据库，确保在不同场景下能够获得正确的色调映射。需要注意的是，这种方式属于后处理的动态映射处理，并不能保证画面一定是正确的。也是因为这个原因，显示设备中的后处理动态映射处理功能，往往还会留给用户一定可调的空间，比如说预留高中低三个不同处理强度的设置档位，用户可以根据片源是偏向高光还是偏向暗部来自行选择。而前面所提到的动态元数据和动态映射相结合的预处理动态映射模式，如HDR10+就基本上只有开启或关闭的选项。

未完待续