（本文作者：徐徯，江蘇省廣播電視總臺技術運維部轉播部副主任，碩士學位，主要從事電視節目前期制作、超高清與高清圖像質量控制等方面工作；本文為論文精要，原文刊發于《廣播與電視技術》2022年第9期。）

引言

江蘇臺從2016年的跨年演唱會開始嘗試4K超高清與高清電視節目同播制作。經過近6年的實踐摸索，基本建立相對成熟的工藝流程，掌握同播制作的相關規律，完成的江蘇衛視跨年演唱會、天貓晚會等超高清、高清節目多次獲得中國電影電視技術學會電視節目技術質量一等獎。

(資料圖)

在超高清與高清電視節目同播中，前期制作是至關重要的環節，而明確前期制作中4K攝像機HDR與SDR增益差設置方式，HDR拍攝燈光的照度、色溫與攝像機參數的對應關系，以及上下轉換器參數設置要點等是獲得高品質超高清、高清電視節目的前提和保證。論文針對影響前期制作的關鍵技術問題開展研究，并分析了相關的測試方法以及測試結果。

1 HDR與SDR增益差研究

對于HDR與SDR增益差的把握，需要分節目的不同制作情況調節。在4K超高清與高清同播的直播制作中，如圖1所示，我們采取SDR優先的制作流程。此模式中，重點關注4K PGM與高清PGM的圖像信號質量，攝像機HDR與SDR增益差的設置可以根據場景做較大幅度的調整。

圖1?超高清與高清同播的直播制作流程

當面對需要高清多通道錄制的同播節目，我們的系統制作流程如圖2所示，需要同時記錄4K PGM信號、末端高清PGM信號以及各個攝像機原生高清信號。高清PGM信號由4K PGM信號下變換得到，高清PGM畫面需與各臺攝像機的原生高清畫面匹配，才能滿足后期制作的對剪需求。為研究此工作模式下4K 攝像機HDR和SDR增益差設置，我們搭建了測試系統。

圖2?高清多通道錄制的同播節目制作流程

2 燈光與攝像機參數對應關系研究

HDR拍攝對燈光的條件要求更高，考慮燈光照度、色溫，攝像機感光模式、攝像機光圈等因素對畫面動態范圍的影響，我們采取固定變量法測試燈光設置與攝像機設置之間的對應關系。常用的演播室基礎燈光色溫多在3200K至5600K之間，我們選擇高低兩種色溫場景3200K及5200K進行測試。

3 上下轉換器的參數設置研究

當制作中混合使用了SDR和HDR信號，我們需要借助SDR-HDR的上轉換器和HDR-SDR的下轉換器。當目標是匹配HDR和SDR攝像機的彩色和相對色調時使用場景參考映射（SR）。當目標是在HDR顯示器顯示內容保留SDR顯示器上看到的彩色和相對色調時，使用顯示參考映射。本文主要研究場景參考映射（SR）的上下轉換。

3.1 4K HLG-HD SDR下轉換（場景參考映射SR）

研究4K HLG-HD SDR下轉換（場景參考映射SR）時，目標是使得由4K PGM下轉換得到的高清PGM信號與攝像機原生的高清信號對切無差異。即調整下轉換器相關參數，使下轉換后的HD SDR信號與攝像機原生HD SDR一致性匹配，確定下轉換器相應參數設置。設計測試流程如圖3所示。

圖3?4K PGM下轉換為高清PGM測試流程

3.2 HD SDR-4K HLG上轉換（場景參考映射SR）

研究HD-SDR-4K HLG（場景參考映射SR）上轉換，目標是使不同外來高清EFP攝像機圖像經過上轉換后與系統攝像機4K圖像色彩、亮度層次接近，同時，面對高清多通道錄制需求的節目，外來高清EFP攝像機信號的原生高清信號也應與其進入系統上轉換后下轉換得到的高清信號一致性匹配。上轉換器的設置應關注飽和度、電平映射、圖像增強等方面的轉換。我們針對高清多通道錄制節目的場景，設計上轉換器參數設置的測試流程。如圖4所示，外來高清EFP攝像機信號經過上轉換器后進入系統，再經過下轉換器輸出，其中下轉換器的參數按照3.1節得到的參數進行設置。上轉換使用GV XIP-3901 UC板卡、GV UHD1200兩種設備。

圖4?外來高清EFP攝像機信號經過上轉換后下轉換測試流程

4 結果分析及思考

4.1 HDR與SDR增益差

在攝像機HDR與SDR增益差的研究測試中，拍攝CDM28R測試卡，使測試卡100IRE部分在示波器顯示電平為100%SDR，是認為被拍攝測試卡反射率為100%。在實際場景中，我們無法得到完美的漫反射白色，市面上反射情況較好的白卡反射率可達90%。但目前國內的研究也認為，測試卡的反射損失可忽略，認為測試卡的反射率即為100%。在測試中我們也看到，當測試卡100IRE部分在示波器顯示為100%SDR時，調整攝像機增益差為75%HLG，測試卡該部分的4K電平在示波器上顯示為75%HLG，這也印證了測試卡的反射損失基本可作忽略。

雖然在ITU-R BT.2408-4-2021 Guidance for operational practices in HDR television production等報告中，建議將75%HLG作為HDR參考白，隨著4K HDR研究的推進，結合實際應用經驗，國內的指導標準也在更新，目前央視相關建議中將79%HLG作為HDR參考白，通過增大4K攝像機HDR與SDR的增益差，獲得亮度更高的4K HDR圖像。我們在節目應用中，也常提升HLG映射的數值，如此可以得到HDR效果更明顯的圖像。

4.2 燈光與攝像機參數對應關系

采用4K攝像機拍攝制作的節目，燈光基礎面光最低應滿足700Lux～800Lux的照度。同樣的攝像機光圈及感光模式，欲得到相同的亮度信號電平，低色溫光源應比高色溫光源照度稍作提高。

4.3 上下轉換器的參數設置

在設置上下轉換器的映射關系參數時，應該使其與系統攝像機HDR/SDR增益差設置的映射關系一致。

部分型號上下轉換器可以直接選擇HDR與SDR的映射關系數值，比如SONY HDRC 4000，可以直接通過調整HDR→SDR GAIN或者HDR→SDR GAIN來改變HDR與SDR的映射關系。還有部分上下轉換器需要通過組合調整多個參數以擬合HDR與SDR的映射，比如GV UHD1200內置了75%HLG的映射關系，如需做出改變，目前版本需要組合調整其Contrast、Y Gamma、Black Level參數來做HDR與SDR映射關系曲線的擬合。在節目生產中，應根據實際需求做出選擇和調整。

上下轉換器的輸入/輸出格式、色域、映射參考模式、映射關系、飽和度、削波方式、白切割等參數可通過客觀測試得出，而其圖像增強、清晰度的參數調整主要依賴人眼主觀評判，雖然上下轉換的畫面在圖像增強方面的差異不像色彩、色域、映射關系的差異明顯，但在精細化節目制作中，也同樣需要給予關注，在必要的環節輔助銳化或降低圖像的邊緣細節。

5 結束語

高質量地完成4K超高清HDR與高清SDR同播的前期制作，可以大量節約后期加工的制作時間，提高4K超高清和高清節目生產的效率。我們前一階段的測試研究主要是為前期拍攝提供理論和數據支撐，通過測試掌握不同型號攝像機HDR/SDR的增益差的設置方法，對比不同映射關系的效果。了解HDR拍攝時，燈光應具備的基本條件。研究了混合SDR與HDR信號制作時，上下轉換器的轉換要點。下一階段，我們將結合研究的數據與藝術性調整方法，兼顧4K節目高清晰度、HDR、寬色域制作與高清節目SDR、標準色域的制作，從精細化的角度在節目制作中做更多的嘗試。

責任編輯：李楠

關鍵詞： 對應關系 高清電視 高清節目