HDR片源压制成BT.709色彩空间的SDR视频

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HDR片源压制成BT.709色彩空间的SDR视频

2024-07-16 14:05| 来源: 网络整理| 查看: 265

HDR(高动态范围 High Dynamic Range)视频使用BT.2020色彩空间,该色彩空间的优势是其显示的色彩比用于高清电视广播或蓝光的BT.709色彩空间更高.基于BT.709色彩空间则称之为SDR(标准动态范围 Standard Dynamic Range)视频。

从mediainfo中可以看到SDR片源采用的是BT.709色彩空间

具有BT.2020功能的显示器可以处理更广泛的颜色,根据所使用的技术,可以生成更深的黑色和更亮的白色。但是此类显示器目前尚未完全普及, 如果您尝试在仅具有Rec.709功能的普通RGB监视器或电视上播放HDR视频,会发生什么情况?您可能已经猜到了。颜色看起来微弱并褪色。

左图即为HDR视频在普通显示器上的显示效果,右图为在支持HDR显示器上的正确显示

当然,BT.2020视频并非完全无法在普通设备上播放,现在许多播放器软件或者视频渲染器都加入了将HDR向SDR色彩映射的功能,让HDR视频在不支持的设备上也能有相对正常的色彩显示。但是各个播放环境下对这种色彩映射的处理并非是统一的,最后出来的显示效果也有一定差异。以下是不同播放环境下HDR向SDR色彩映射的显示效果:

no1. SDR Blu-ray referenceno2. MPC-BE playing HDR on SDR screenno3. Kodi 17 DSPlayer with MadVR playing HDR on SDR screenno4. Kodi 18 playing HDR on SDR screen

对比图1中标准的SDR色彩,下面三种HDR转换SDR的视频都有各自在色彩上的显示差异。最明显的,图3中在Kodi 18上使用原生播放器的播放效果最差,许多区域都出现了类似过曝的现象。而图2和图3的显示效果看起来都可以接受,视频在播放器和渲染器的处理中都作了HDR转SDR的色调映射,madvr的处理效果看起来最佳,在色准上胜过mpc-be播放器自身的映射处理。

上面几种播放都是在pc环境,不同的播放器和渲染器的搭配就已经出现了各自的显示差异,至于其他平台,能对HDR视频转换SDR进行色调处理的播放器更是几乎没有(android上的主流播放器比如mx player、vlc、nplayer均不支持)。所以,从片源上进行色调处理在进行压制,从而消除平台或者播放器间的显示差异,不失为一种更好的处理。

下面介绍两种HDR转换SDR的色调映射压制方法:

1. tonemap and Zscale with FFmpeg

ffmpeg.exe -i input_path -vf zscale=t=linear:npl=100,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=tonemap=hable:desat=0,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p,zscale=s=1920x1080 -c:v libx264 -preset slow -crf 18 -c:a copy output_path

这里处理HDR的核心是FFmpeg的两个滤镜:Zscale与tonemap。Zscale首先处理传输特质(transfer characteristics)、标称峰值亮度(nominal peak luminance)和基色(color primaries),转换格式后传给tonemap滤镜的hable算法做色调映射处理。处理后的clip再次回传给Zcale滤镜,在这里设置SDR视频的基色和尺寸大小。

2. DGTonemap with Avisynth

AviSynth是编辑和处理视频的脚本工具,AviSynth充当帧服务器,无需临时文件即可提供即时编辑。 Avisynth除了内置滤镜外,还有众多的第三方外部滤镜可使用。其中DGTonemap就是一个非常不错的色调映射处理滤镜。熟悉avs脚本的用户可以点击下面度盘链接下载这款滤镜,在avs脚本里调用。 如果不熟悉avs脚本,有两款avs的GUI可供使用。RipBot264和StaxRip 这两个GUI里都集成了DGTonemap,可对HDR视频进行色调映射处理。

使用avisynth进行色调映射处理的具体教程,请参考另一篇文章。

对比效果

下面是对一段HDR视频使用上述两种方法进行压制的投稿(av69199284)的截图。

FFmpeg处理的视频截图Avisynth处理的视频截图MPC-BE播放器对原片源的播放效果没有色调映射处理的播放效果

可以看出,相对于在不支持HDR设备上对HDR视频的无处理播放效果(图4),FFmpeg处理的压制(图1)和Avisynth处理的压制(图2)都成功地经过色调映射后成为SDR视频。其中,与MPC-BE播放器对原片源的播放效果(图3)进行对比的话,Avisynth处理的压制(图2) 更接近于MPC-BE播放器对原片的播放效果(背景阶梯的线条颜色),个人也更青睐于使用这种方法压制。



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