假如你持續的更新 Premiere、DaVinci Resolve、FCPX 等軟體,你或許已經注意到近年開始出現在預設或輸出選項的:廣色域 DCI-P3、Rec.2020、高動態範圍、HDR、HLG、PQ 曲線…等諸多名詞,拍攝現場也早已陸續有各種標榜 HDR 功能的螢幕或是數位規格,而家用電視螢幕更是從推出 4K 或 UHD 以來,就不斷地綁上 Rec.2020 或 HDR 的等等專有名詞頭銜。

台灣的影視前期與後期業界還在跌跌撞撞摸索,電視、網路平台已經開始開出最終須繳交 HDR 規格了,我們理解製作層面和發行播映的需求考量點不同,不論是影片的創作美學或是預算或是各種各樣要三思的點。在此之前,理想是彼此能夠有接近的先備知識再進行商討。

當我們真的實際地去討論現在在 YouTube、各大 OTT 上,所謂的 HDR10、HLG、Dolby Vision(杜比視界)影片時,可以發現前期製作和後期的想法差異很大,尚未能好好釐清彼此擁有的製作工具為何。

可以將 HDR 影像用於何處?用到什麼地步或者說影像可以表現到什麼極端?

結論上,我們喜歡 HDR 影片帶來的一些視覺體驗,雖然不是所有影片都適合,但是適性的影片會很驚艷,提一點亮度,多抓一分反差,能畫龍點睛,能提升、變化整體質感。

於是本篇正題,對於 HDR,我們在這裡提供幾點簡易的介紹跟資料彙整:

  1. 與手機或相機的 HDR 拍照模式(利用多重曝光再合成亮暗細節較豐富的影像,又稱 HDRi,i 是 image 的意思)是不同的概念,我們現在要做的,是高動態範圍「顯示」這件事。
  2. HDR 有不同規範,例如 Dolby Vision、HDR10、HDR10+、HLG…並且日益更迭。各規範的技術細節、最終呈現影像的方式會有「絕對亮度」與「相對亮度」這兩種不同方式,使用的場域、設備也可能不同。

我們先將 HDR 分以下討論:

一、絕對亮度,包含 Dolby Vision、HDR10+、HDR10 等

以 PQ 曲線編譯影像,所以整個影像處理的條件已和 SDR 不同。特色是忠誠將調光定出的亮度以 matadata 的註記在檔案與訊號上。你可以想像為當你設定影像最亮為 500 nits,只要末端顯示設備有足夠效能,就會按你設定的 500 nits 亮度呈現,創作者因而能將調光室調整的色彩盡可能忠實呈現在收視戶的設備上,這是理想,但現階段可能考量播映平台與收視戶支援的顯示設備來調整亮度,會有更佳的效果。

除了 Dolby Vision 本身系統有相當完整的轉譯方案,HDR10+、HDR10 針對 SDR 環境的影像都應該要另外校正並調整一個版本,不適合 HDR 影像直接播出。

今年初 LG 和 Panasonic 有釋出消息,將支援「Dolby Vision IQ」技術,一樣沿用 Dolby Vision 的元數據資料,但增加光度感應器的感光技術,能偵測現場環境的光暗,並即時調整畫面、顯示出當下環境適合的光暗及顏色,也許會是 Dolby Vision 絕對亮度的相對解決方案。

二、相對亮度,包含 HLG

曲線在 100 nits 以下混和 SDR,所以在 100 nits 與 SDR 影像幾乎一致,具有一個檔案兼容 SDR 顯示設備的優點,也更適合直播使用。但影像會因設備效能而自動校正亮度以達到符合該顯示設備的最佳觀看模式,因此稍難估量最終畫面呈現的狀況,也會因為一個檔案需要需要兼容 HDR 跟 SDR,調光與後期製作針對畫面須妥協兩者。

三、亮度差異

進入 HDR,會以物理上的 nits 為表示單位。(亮度、尼特、輝度、每平方公尺燭光、cd/m2)我們平常習慣的 SDR(色域規範在 Rec.709)環境,參考監視器建議亮度介於0.05 nits ~ 100 nits。在 DaVinci Resolve 中,若我們開啟 HDR scopes,Waveform 右方單位變為 nits。(以下感謝臉友林品逵先生提供正確說明:SDR 並非以絕對亮度定義,故理論上不會有 10bit 數值0~1023(如考慮常用 limited range 應該用 64~960)對應到特定亮度的結果。文中提及的 nit 數應為 BT.709 規範下的參考監視器建議亮度。)

HDR,除了色域範圍不同,目前專業型螢幕顯示效能,亮度至少會介於 0.005~1000 nits(也有 2000 nits、40000 nits 的專業型螢幕),未來目標是亮度達到 10000 nits。
(關於暗部也有校正標準是 0.0005 nits 的資料,但我們目前先以 Dolby Vision White Paper 上 2016 年達到的 0.005 nits 做標準。)

也就是說,我們要討論並進入以往 SDR 沒有呈現的,101~1000 nits 這一段亮度層次(以及 0.005~0.0499 nits 多一點點的暗部細節),甚至是未來的 0.0001 nits~10000 nits。

四、要那麼「亮」做什麼?

以輝度計來測量自然界的 nits,早已超過上述的範圍,我們一直都身處在這樣的世界,但是人眼與大腦的調節非常厲害,所以觀感上不是絕對數值的在體驗。可以想見,HDR 重現亮度範圍具有提供更接近肉眼視覺體驗的效果,對於生態記錄、紀實影像都相當有價值。並且,除了以接近肉眼視覺體驗的方式處理,你也能用於將影像創作的亮暗更臻於變化,劇情影片、電玩畫面等也會有不同的美學呈現。

動態範圍增加,意味著能夠改變反差,影響層次、細節、銳利度,改變影像中視覺主體的分配方式。

SDR 環境下的 waveform 參考(註:DaVinci 色彩管理設置為 ACES)

與 SDR 相同之影像,尚未修正時在 HDR 環境的 waveform 呈現參考(註:DaVinci 色彩管理設置為 ACES)

五、會改變現有的影片現場拍攝模式?

至少就我們能接觸的層面,選用的攝影機效能、檔案格式、拍攝格率、解析度等等就有可以討論的地方,因為我們不是現場攝影專業,先猜測性質的認為對於打光、曝光、鏡頭、美術、場面調度選擇都有影響。

回到前述,實作上我們都有很多想法跟考量,但播映平台或資方、製作公司高層的技術理解、預算、時間成本可能會跟你想像的分配不同,建議真的要確認好彼此的需求、成品是有共識的。

六、調光的色域與曲線、調光的設備(不論軟硬體)、調光的色彩管理的方式都影響很多

細節相當繁複,尚無法很好的用文字說明,而我們更希望未來在工作中與大家實務分享,更能實際體會。

這裡補充非常重要的一點,從 SDR 到 HDR 調光其中一個面向意味著,你可以把原本沒辦法在 SDR 處理的「夠亮」的地方,在 HDR 更加強的呈現,例如影像中的光區、光源、閃爍亮點、燈與火燄。想要更亮的地方讓它更亮一些或是亮很多,而非把「整體影像都變亮」。該暗的地方與中間層次仍能維持原本亮度。

而且你也必須考慮到專業型螢幕與家用電視螢幕的能力不同,目前家用電視的 HDR 亮度能力約在 300~600 nits 之間。調光調到高 nits 的亮部時,如何兼顧在消費者的顯示器上達到你預期的效果是很重要的。

Dolby Vision White Paper、Light Illusion 等技術文章都講述的很簡單清楚,有興趣的人可以上網搜尋它們,影音平台也有不少教育訓練影片,或是搜尋前面寫到的其他關鍵字,一定會獲得更多更多。

我們的文章可能會有一些物理或工程術語解釋不精確,我們在這些細節上仍在努力,盡量避免資訊錯誤,也感謝大家幫忙偵錯,這些反饋都將協助我們更加完善這些說明文章。

感謝你的收看喔!

 

HDR研究團隊:姚良奇、李家安
HDR座談會技術說明技師:姚良奇
HDR座談會資料彙整/撰文:李家安

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