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王亚明先生
本刊特约撰稿人
王亚明先生在广播电视行业从业40年，具有深厚的专业技术背景，先后在业内多家公司从事技术工作。1998年加入索尼，2003年至2019年5月担任索尼中国专业系统集团技术总监，2019年6月担任宇田索诚科技股份有限公司技术总监，一直站在广电行业技术最前沿。
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问：ITU-R BT.2408文件里谈到的各种映射在转换器上如何设置？
答：专业问答系列连载6介绍了SDR与HDR的各种转换、映射及关系，但在实际的转换器产品上设置项目名称不一定与ITU文件的说明完全相同，下面以索尼HDRC-4000为例介绍具体的设置方法，其内容基于HDRC-4000应用软件版本V2.31。
HLG与HLG-Live
用HDRC-4000转换HLG信号时，首先要确认是BT.2100标准的HLG还是HLG-Live（或称之为“索尼版HLG”），这直接关系到转换增益设置。索尼4K演播室摄像机可以选择HLG或HLG-Live拍摄，HLG-Live的灵敏度比HLG高5dB，接近1档光圈，这对低照度拍摄非常有利。
在HDRC-4000转换器上与HLG-Live对应的设置是AIR MATCHING（Artistic Intent Render Matching，艺术意图渲染匹配），AIR MATCHING OFF对应HLG，AIR MATCHING ON对应HLG-Live，两者的转换增益相差5dB。例如，把HLG下转换为SDR，如果设置AIR MATCHING OFF时转换增益-11dB，则AIR MATCHING ON时增益应为-11+5=-6dB，与摄像机使用HLG-Live时CCU内置下转换的SDR增益设置相同。把SDR上转换为HLG时转换增益为正值，如果设置AIR MATCHING OFF时转换增益11dB，则AIR MATCHING ON时增益应为11-5=6dB，用等式表达为：
AIR MATCHING OFF：HDR>SDR GAIN –x dB = AIR MATCHING ON：HDR>SDR GAIN –x+5dB
AIR MATCHING OFF：SDR>HDR GAIN x dB = AIR MATCHING ON：SDR>HDR GAIN x-5dB
式中，x为AIR MATCHING OFF也就是HLG的转换增益，单位为dB。
在配置菜单的信道（A或B）设置（C03或C04）下，AIR MATCHING可选OFF或ON，OFF为BT.2100定义的标准HLG，ON为HLG-Live，菜单详见如下：
CONFIGURATION menu
CHANNEL A SETTINGS（C03）/ CHANNEL B SETTINGS（C04）
AIR MATCHING：OFF为HLG
AIR MATCHING：ON为HLG-Live
从V2.30开始HDRC-4000增加了HDR LOOK选项，设置HLG或HLG-Live时需要在HDR LOOK的3个选项中选择：
HDR LOOK：Live、Mild、Natural，选择Natural为HLG，选择Live为HLG- Live
HDRC-4000内置2个独立的转换器，称为CHANNEL A与CHANNEL B，可根据需要分别设置。
场景参考映射与显示参考映射
在配置菜单的系统（C01）下，DISPLAY REFERRED（显示参考）可选OFF或ON，OFF为场景参考映射，ON为显示参考映射，菜单详见如下：
CONFIGURATION menu
SYSTEM（C01）
DISPLAY REFERRED：OFF为场景参考映射（Scene Referred mapping，简称SR）
DISPLAY REFERRED：ON为显示参考映射（Display Referred mapping，简称DR）
直接映射与反色调映射（上映射）
在设置菜单的SDR→HDR（S34）下，HIGHLIGHT CREATION（高光创造）可选OFF或ON，OFF为直接映射，ON为反色调映射（上映射），HIGHLIGHT CREATION选择ON后可以调整POINT（起始点）和SLOPE（斜率）参数，改变SDR信号中被拐点压缩的高光扩展效果以模拟HDR内容的观感，需要根据实际测试结果和需求确定合理的数值。菜单详见如下：
SETUP menu
SDR→HDR（S34）
HIGHLIGHT CREATION（CHANNEL A或B）：OFF为直接映射（Direct Mapping）
HIGHLIGHT CREATION（CHANNEL A或B）：ON为反色调映射（Inverse Tone Mapping，ITM）/上映射（Up-Mapping）
色调映射（下映射）与硬削波
在设置菜单的HDR→SDR（S24）下，KNEE（拐点）可选OFF或ON。OFF关闭拐点，超过阈值的高光内容信号都被削波到该阈值，ON打开拐点，高光内容进行色调映射（下映射）处理，与SDR摄像机用拐点处理高光内容的方法相同。KNEE选择ON后可以调整POINT（起始点）和SLOPE（斜率）参数，与SDR摄像机拐点调整的方法一样，需要根据实际测试结果和需求确定合理的数值。菜单详见如下：
SETUP menu
HDR→SDR（S24）
KNEE（CHANNEL A或B）：OFF为硬削波
KNEE（CHANNEL A或B）：ON为色调映射（Tone Mapping，TM）/下映射（Down-Mapping）
问：参考白（漫反射白）亮度203尼特是HDR成片的验收标准吗？
答：BT.2390和2408建议，在1000尼特峰值亮度监视器上HDR参考白亮度为203尼特。不过，无法简单的说203尼特是或不是HDR节目的收片标准，在实际制作时也无法对拍摄场景的参考白亮度进行监测和控制。
在HDR制作中讨论203尼特，实际上说的是参考白基准信号电平。直播制作时在波形监视器上可以同时显示信号电平和亮度，以窄域的HLG为例，203尼特对应白色电平75%，非实时的录播、调色制作时，在软件界面的波形监视器上203尼特对应白色编码值（Code Value）721。对全域的PQ来说，203尼特对应白色电平58%，白色编码值594。
HDR波监上BT.2111标准HLG彩条的电平与亮度对比显示
203尼特，或者说75%HLG、58%PQ电平，其作用首先是曝光基准或曝光参考，也就是调光师说的定光点。在胶片拍摄时代，曝光参考是反射率18%的灰卡，测光表显示的曝光参数都是以18%灰卡为基准；标清和高清SDR时代曝光参考是灰阶卡中反射率90%的白，调光师控制摄像机曝光量使90%白对应的信号电平为100%时在技术上就是正确曝光；HDR的曝光参考是100%反射率白卡，也就是HDR参考白，技术上正确曝光时对应的信号电平应为75%HLG或58%PQ。
目前市场上并没有100%反射率的白卡或包括100%反射率白的灰阶卡产品，只有90%反射率白卡或包括90%反射率白的灰阶卡产品可用，根据BT.2408表1，90%反射率白的对应电平为57%PQ或73%HLG。由于曝光量与测试卡反射率、照度和摄像机镜头光圈3个因素相关，改变其中任何一个都会影响输出电平，根据大量测试和拍摄的实践经验，在没有100%反射率白卡的情况下，可以把90%反射率白卡“当作”100%反射率白卡使用，其误差可以忽略不计。也就是说，实际制作时拍摄90%反射率白卡的输出信号电平为58%PQ或75%HLG，监视器亮度203尼特。
100%SDR或75%HLG电平都是拍摄时在技术上正确曝光的基准点或参考点，这是系统校准或SDR与HDR互转时的基准。但技术上正确曝光并不一定完全符合调光或调色的艺术要求，实际操作时经常在203尼特也就是75%HLG的基础上做适当微调，以获得更好的HDR效果。例如，根据BT.2390和2408的建议，下转换时75%HLG电平应映射为100%SDR峰值白电平，HDRC-4000的转换增益为-10.2dB（HLG-Live时-5.2dB）。经过大量测试后央视2019年国庆直播时采用77%HLG映射100%SDR（SDR拐点关闭，等同于75%HLG映射90%SDR），HLG-Live时转换增益-6dB（HLG时-11dB），对应的参考白亮度为230尼特。这是因为用SDR调光制作HDR时，75%HLG映射100%SDR得到的HLG图像HDR效果略显保守，77%HLG映射100%SDR时用SDR调光制作的HDR艺术效果更好。
HDR制作时75%HLG也是大部分白色字幕和图形的推荐电平，这是203尼特的第二个作用。目前国内大部分高清SDR电视节目的白色字幕电平是100%，下转换时75%HLG映射为100%SDR，与现有的高清电视节目字幕电平相同。反之，如果HDR节目内不得不采用一些带有白色字幕的高清SDR图像，上转换时100%SDR映射75%HLG电平，与HDR图像中的白色字幕亮度相同。
最后，从节目内容上看，203尼特是HDR与SDR内容的分界线。高于203尼特的高光部分是HDR内容，只有HDR电视机才能正常再现，下转换到高清SDR后这些高光信息被压缩到只占用很少电平和亮度资源的拐点部分或全部丢失，低于203尼特的内容都能在SDR电视机上正常呈现。反之，用直接映射把高清SDR节目上转换为HLG时，100%SDR映射为75%HLG，因此所有信号电平都低于75%。用波监显示HLG信号时，如果信号电平始终低于75%只有两个可能，一是该节目不是HDR制作而是SDR上转换的，二是制作者错误理解了203尼特的作用，把所有信号电平都压低到203尼特以下。无论哪种情况，只要信号电平始终低于203尼特，都可以判定该节目不是HLG HDR。
制作错误的HLG信号波形：电平始终低于75%
从波形上看，对明暗相间的场景来说，制作正确的HLG信号中大部分内容低于75%电平，部分高光内容高于75%，看起来与高清电视信号波形没有太大差别，如下图所示。
制作正确的HLG信号波形
综上所述，203尼特对HDR制作非常重要，但并不能简单地从技术角度判断某个HDR节目是否符合203尼特标准。需要说明的是，如果HDR参考白亮度从203尼特改为230尼特，整个制作系统中所有相关参数都需要随之更改：上、下转换时的基准电平映射关系从75%HLG映射100%SDR改为77%HLG映射100%SDR（等同于75%HLG映射90%SDR）、HLG的白色字幕电平从75%HLG改为77%HLG。
未完，待续