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中國工程院院士丁文華:4K/UHD產(chǎn)業(yè)中HDR、3D Audio技術(shù)及標準


時間:2016-12-15 作者:馬致遠
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應(yīng)該講,4K或HD是我們廣電界下一步很重要的發(fā)展方向,而在這個方面,我們的末端產(chǎn)業(yè)實際上已經(jīng)發(fā)生了非常大的變化,從今年10月份來的數(shù)據(jù)能夠看到,在今年出廠的電視當(dāng)中,4K的滲透率達到24%,而且各方面預(yù)測,到2020年,整個4K以上大屏電視的滲透率會超過50%。而且今年全球的4K的生產(chǎn)量、出貨量總體超過了5000臺。大家都清楚, 4K是從現(xiàn)在的高清過度過來的,告訴我們從原來的標清過度到現(xiàn)在的所謂2K,我們現(xiàn)在的4K都是一個基本的意思,我們原來的SD或者HD都是8比特,現(xiàn)在已經(jīng)10比特,這個顯而易見。除此之外還有兩個非常重要的因素,就是高動態(tài)范圍,以及寬的色域,我們現(xiàn)在的中端顯示器基于LCD為主,這塊的顯示實際上只是達到動態(tài)范圍一千比十的三次方量級,我們4K的標準更寬,基于2020的標準。


除此之外,按照全球尤其是歐洲的發(fā)展,還會往更高的真率發(fā)展,我們現(xiàn)在電影24P,在這個量級,我們現(xiàn)在的高清是50I,相當(dāng)于25P的情況,到了4K進入到50P,往后還會達到100P的幀率,如果過去我們是單聲道,雙聲道,下一步應(yīng)該是所謂的三維聲,更加給我們帶來沉浸感的臨場的體驗。我今天的話題主要是想說,在4K產(chǎn)業(yè)中,HDR和3DAudio標準的情況。這張圖大家能夠看到,實際上我們在日常當(dāng)中,從最黑的星光到最亮的感光直射,我們的人眼不能在一個時間看非常亮或者看非常暗,是通過一個滑動的瞳孔的收縮,控制在我們每次看到的光線在10到五次方左右,這是我們看攝像機的準則,我們攝像機業(yè)績按十的五次方,相當(dāng)于16檔光圈進行電視或者電影制作的,但是整個的傳輸通道支持8比特,高亮度或者是超低暗度會丟掉。


進入HDR我們會打通整個端到端,全部支持十的五次方量級的,這么高的動態(tài)范圍一定會通過一個光到電,電到光的變化,把這么寬的內(nèi)容傳遞到我們最終的電視機前。從這塊實際上可以看到,我們彩色的范圍,首先現(xiàn)在基于標清里看到的是黃色的小三角,這個是我們說的ITU709的標準,當(dāng)然現(xiàn)在定的2020的標準,是一個更廣闊的范圍,而整個的色圖,是我們?nèi)搜鬯芸吹剿胁噬膮^(qū)域,把這塊區(qū)域如果再加上亮度,我們就會看到形成兩個冰塊,一個是小冰塊,實際上是我們彩色空間,這個彩色空間里頭的小方塊是我們基于現(xiàn)在的HD的,或者是709色域的,外面大的冰塊是我們基于高動態(tài)和2020彩色色域的,恰恰由于這兩個冰塊彩色空間的不一樣,給我們提供更廣闊的彩色空間,還有畫面的高亮和低暗。


現(xiàn)在的國際標準到今年的七月份已經(jīng)確定下來,確定了ITUBT2100的標準,其中確定了兩條曲線,一條來自美國公司提出來的PQ,一條來自BBC和HK提出了HLG兩條曲線。整個的標準的情況,日本也在2015年標準上定義HLG的曲線上,ATSC3.0適應(yīng)廣播寬帶,相關(guān)的HDR的標準草案已經(jīng)全部出來了,正在進行到最后的階段,DVB十月份剛剛通過發(fā)布A157的藍皮書,把端到端系統(tǒng)層的方案做了確定。MPEG已經(jīng)做了HDR相關(guān)傳輸?shù)慕ㄗh和標準,當(dāng)然作為末端來說,CEA還有HDR,VHD都在相關(guān)的端口方面支持像家里用的最多的2.0A,2.0B這個標準全部支持UHD,4K以及HDR,相關(guān)的認證標準也有了。說白了HDR最核心的情況,我們從看到的日光,最后我們看到實際上日光的自然光線下的場景,最后變到終端顯示器下的場景,這兩塊場景的變換,顯然不能是一一對應(yīng)的,這塊存在非線型的變換,這塊的變換是我們整個電視傳輸體系,包括電影傳輸體系最基本的道理,所謂的OOTF,這塊的變化,我們真正看到的場景,和真正末端顯示的這塊,有一條飛線型的線來做變換,恰恰為了實現(xiàn)這條變換,我們實際上分別定義了攝像機這一端,光到電還有終端顯示器這邊的電到光,分別說的OETF和EOTF,這三者當(dāng)中知道任意兩條曲線,就能夠到處第三條曲線,這實際上就是我們做整個電視從端到端進行光電變換的過程當(dāng)中完成很重要的一個目的。


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