HDR：我们仍处于转型期吗？ ——何塞·曼努埃尔·梅南德斯

何塞·曼努埃尔·梅南德斯 (José Manuel Menéndez) 教授马德里理工大学和主任 RTVE 主席 – UPM，反思了HDR当前的可能性及其未来。

在协会框架内 超高清西班牙，7月21日我们的同事 维森特·普拉 非常友善地为我们举办了一场精彩的 HDR 大师班，题为 从场景到观看者的 HDR。考虑到需要考虑视觉信号所通过的每一个元素（从捕获到在屏幕上的呈现）以实现该效果，标题的选择再好不过了。哇 HDR 有。

La clase de Vicente me hizo recapacitar sobre lo que hay disponible, a nivel tecnológico, en estos momentos, y lo que a mí me gustaría poder disfrutar en casa. Y, la verdad, no termino de ver que ambas cosas converjan. Veamos que tenemos ahora en relación al 高动态范围 – HDR.

Recordemos que el rango dinámico de una imagen se define como una ratio entre los valores más claros y los más oscuros que presenta esa imagen, y esto es aplicable a imágenes reales o a una escena ofrecida por una pantalla: RD = (L_MAX + L_MIN)/L_MIN, siendo L_MAX el valor de luminosidad (cd/m²o nits) de los picos más brillantes, y L_MIN el valor de los niveles más oscuros. Hay que tener cuidado si L_MIN 接近于零（正如 OLED 屏幕开始发生的那样），因为它们使研发存储到无穷大。在这些情况下，使用简化是很方便的 RD = L_MAX。

了解对数单位

我们工程师喜欢用 对数单位，这就是为什么我们通常测量研发以分贝 (dB) 为单位，计算公式为 RD_dB = 10 log_10 RD。令我惊讶的是，事实证明摄像机操作员和电影摄影师也喜欢使用对数单位（以 2 为底），并将其称为 f- 停止： RD_(f – 停止) = log_2 RD. Tiene su explicación sencilla: antiguamente, los objetivos de las cámaras permitían abrir o cerrar el diafragma multiplicando o dividiendo por 2 la superficie por la que entraba luz al sensor, y de ahí los números f 1.4, 2, 2.8, 4, 5.6, 8, etc. Ahora, los diafragmas suelen ser de paso continuo, pero ellos gestionan mejor el control de la luz incidente “a la vieja usanza”. Con esta medida, un incremento de 1 f-stop se corresponde con el doble de luz incidiendo en el sensor.

No olvidemos que toda la tecnología la desarrollamos para que la disfrute la gente. Sabemos que el sistema visual humano – SVH tiene capacidad de ver en un rango de unos 46 f-stops (correspondiente a unos niveles de luminosidad desde 10^-6 一个 10⁸ 尼特），但不同时。适应过程之后（典型的做法是早上睡觉后拉起百叶窗并保持失明几秒钟，而视力会下降）适应), 眼睛能看到大约17 f-同时停止，还有那 17 个 f- 停止在 46 范围内移动 f- 先前停靠点，取决于环境光。

当前的 HDR 工具

SVH 的单元前提和特性已经明确，让我们看看视频信号的捕获、处理、传输和显示链中现在有哪些内容：

捕获中：相机制造商尝试根据所捕获的信号来优化 您的传感器的可能性, y así proporcionan curvas específicas que optimizan el modo de captura de la luz: LogC, ArriRAW, S-Log3, etc. Con esas curvas se intenta que la cámara perciba la luz y el color de manera similar al ojo (tenemos más sensibilidad en las bajas luces). Aún no hay cámaras en el mercado que ofrezcan los 17 f-stops, pero se empiezan a acercar, y en breve dispondremos de ellas. Con relación al color, las posibilidades son más amplias, y se pueden capturar más colores de los que luego, las pantallas, nos van a poder mostrar. Por tanto, vamos bien de color, y prometedoramente bien en luminosidad.
En postproducción: La luz y los colores capturados por las cámaras pueden tener 大于现行电视标准可播放和显示的范围，所以需要做后期制作来适应。有几个标准已经发布并投入使用。有些参考了场景的环境光，例如HLG（混合对数伽玛）和其他人参考可能的观看条件，例如 PQ 曲线（感知量化器）及其衍生产品（HDR10、HDR10+、杜比视界等）。在任何适应过程中，我们总是会丢失信息，并且该丢失将取决于所选的曲线。它们都有优点和缺点。照常。
演示中：屏幕厂家 他们有严重的困难 根据标准表示颜色 ITU-R BT.2020，与 UHD 信号一起使用以实现 HDR。他们尝试用近似值来表示信号的颜色，其好坏取决于设备中集成的电子设备。至于亮度水平， 以合理的能源效率实现高峰值亮度存在严重问题。更重要的是：目前还不清楚需要达到什么水平的峰值亮度（以尼特为单位）才能获得更好的市场接受度。一些已发表的提案中提到了 100、500、1000、2500 甚至 10,000 尼特（1000 尼特相当于约 10 f-停止）。具有 HLG 或基于 PQ 的曲线的视频信号如何适应所述光度幅度尚未确定。有几个工作组（超高清联盟，超高清电视委员会 表面处理技术工程师协会）试图定义保留摄影导演的创造性工作的呈现方式，并确定内容的呈现方式。这些模式称为 电影制片人模式。但屏幕制造商通常不提供它们，至少目前是这样，部分原因是实施它们需要额外的成本，部分原因是它提供的模式（名称如体内, 游戏, 电影等）是他认为最合适的，这样他的屏幕更受公众喜欢。

我想要什么？

Bien. Lo anterior es lo que tenemos en estos momentos. Pero, a mí, como usuario, ¿qué es lo que me gustaría tener?:

捕获中: Me gustaría que hubiera cámaras cuya captura se asemejara lo más posible a la del sistema visual humano, para que la cámara realmente me ofrezca la posibilidad de capturar la realidad tal como es, tanto en niveles de luminosidad como en colorimetría. Pues ya tenemos la respuesta: queremos cámaras de captación que puedan ver esos 17 f-stops del SVH, con diferentes condiciones de luminosidad ambiente.
En postproducción: Dado que hay que hacer una adaptación (que implica una reducción) de la luminosidad y de la colorimetría, me encantaría una postproducción maravillosa, que me ofrezca una versión adaptada de esa realidad a las posibilidades que ofrece el sistema de transporte (o difusión) de señal y la pantalla de mi salón, sin necesidad de ponerme gafas de sol (si son escenas, por ejemplo, de playa) o apagar la luz (como en el último capítulo de Juego de Tronos), que me sean cómodas de ver manteniendo una similitud lo mayor posible con la realidad. Quisiera que esa postproducción maravillosa se señalizara según un filmmaker mode que trate de generar una señal que pueda ver en mi salón.
演示中: Me gustaría disponer de una tele que se adapte a las condiciones de luz ambiente (si es de día con luz de la ventana, o de noche, con lámparas encendidas porque estoy cenando y quiero ver lo que como), pero que no me deslumbre con picos demasiado intensos, que no requiera gafas de sol, y menos que me dañe la vista. Además, si sólo vemos 17 f-stops, me basta que la pantalla tenga, como máximo, esa capacidad. Pero no quiero necesitar gafas de sol. No tengo claro si esto implica menos de esos 17 f-stops, aunque todo apunta a que si.

Juntando mi carta de deseos, veo que:

1. Quiero 相机 que sean transductores lo más fieles posibles a la realidad. En esto vamos por buen camino.

2. Quiero un 能够参考场景条件的系统，以及观看条件。因此，我想要一个标准这可以指两个极端，而不仅仅是一个极端，就像现在这样。

3.我想要一个后期制作 maravillosa，它将现实转化为我的最佳观看条件。

4.我想要一个 分析显示器的适宜照明强度。 100 尼特？ 1000？ 10万？市场上还没有屏幕，我们无论是在人口上还是在监测时间上都没有足够的统计数据，来告诉我们什么值是方便的“通往现实世界的窗口，让我们在不损害视力的情况下看到精彩的事物”. Para los que buscan tema de tesis doctoral, creo que aquí hay cancha…

5. Y quiero unos monitores que sean capaces de mostrarme esa realidad postprocesada lo más fielmente posible al filmmaker mode (al margen de otros modos que ya ofrece el fabricante para los que los prefieran o usan la tele con otros dispositivos) para deleitarme con su trabajo minucioso de presentación de 是 realidad, o de 现实 tal como pretende que la contemplemos para generarnos esa sensación de inmersión en lo que estamos viendo.

Sinceramente, no se si esta “carta a los reyes magos” se hará algún día realidad, pero creo que mi lista de deseos es bastante sensata. Desde el punto de vista tecnológico, mis peticiones no parecen desmedidas y, sinceramente, creo que es cuestión de tiempo que los desarrollos tecnológicos y normativos vayan por esa línea. Por eso, estoy cada vez más convencido de que, en temas de HDR, estamos aún en etapa de transición a una o varias soluciones que contemplen (en mayor o menor medida) mis peticiones.

Eso sí, necesitamos aún profundizar en el conocimiento de varios aspectos:

Desarrollar ese estándar que contemple toda la cadena y se pueda referenciar a ambos extremos,
Cómo hacer esa postproducción maravillosa,
研究无害的屏幕最大和平均峰值强度。

深化这一目标的唯一方法是继续努力并推进 HDR 系统的部署。 我们一定能够比预期更快地完成这个过渡阶段。。