本帖最后由 kxx123 于 2024-3-7 11:11 编辑
目前我看到最多的以讹传讹的HDR说法是HDR亮度有三种：1000nit、4000nit、10000nit！
很多人将其理解为我的HDR显示器也必须达到相应的亮度才是合格的的，这其实是片面的解读。因为这个1000nit、4000nit、10000nit实际指的是后期制作人员所用监视器的硬件亮度能力，或者可以理解为是创作HDR视频的亮度容器范围，你在4000nit的亮度容器中进行后期制作，并不代表视频的亮度也能达到4000nit，很多时候整部片子的峰值亮度都不会超过1000nit，下面就用《碟中谍7：致命清算》这部杜比视界的UHD片子来帮助大家理解：
用Mediainfo打开视频（大多数的播放软件在播放中鼠标右键点击画面也能看视频信息），我摘选一些关键信息：
完整名称 : M:\Mission.Impossible.Dead.Reckoning.Part.One.2023.UHD.BluRay.2160p.TrueHD.Atmos.7.1.DV.HEVC.REMUX-FraMeSToR.mkv
文件大小 : 70.3 GiB
时长 : 2 时 43 分
总体码率 : 61.6 Mb/s
视频
HDR 格式 : Dolby Vision, Version 1.0, dvhe.07.06, BL+EL+RPU, Blu-ray compatible / SMPTE ST 2086, HDR10 compatible
色彩原色 : BT.2020
传输特性 : PQ
矩阵系数 : BT.2020 non-constant
制片显示器色彩原色 : Display P3
制片显示器亮度 : min: 0.0050 cd/m2, max: 4000 cd/m2
最大内容亮度 (CLL) : 997 cd/m2
最大帧平均亮度 (FALL) : 382 cd/m2
看到没，这个4000nit是出现在“制片显示器亮度”中，我用的是中文版直接翻译过的，原始英文是“Mastering display luminance”，翻译的没毛病哦！这指的是后期制作人员所用监视器的硬件亮度能力，而不是片子本身的亮度（或峰值亮度）！
真正有点参考价值的是：
“最大内容亮度 (CLL) : 997 cd/m2”，又叫maxCLL，其代表在整部片中某一帧的峰值亮度最高值是997nit，注意这是某一帧而不是整部片子都能达到！
“最大帧平均亮度 (FALL) : 382 cd/m2”，又叫maxFALL，其代表在整部片中某一帧的平均亮度最高值是382nit，注意这是某一帧而不是整部片子都能达到！
maxCLL和maxFALL才是代表片子的实际亮度水平，但这也只是代表某一帧的最高亮度水平，我会用亮度测量软件对一些片子进行亮度测量和分析，实际上视频参数中的maxCLL和maxFALL也不一定完全正确，比如《碟中谍7：致命清算》的实际亮度测量图如下：
这个测量是非常耗费时间的，因为其是对视频中的每一帧都进行测量和记录，一个测量文件基本是100MB左右，我现在用的7900xtx大概需要花费15-20分钟才能完成，和之前用的1080ti差不多。看测量图可以得知实际测量出来的maxCLL是：1102nit（略高于视频参数），maxFALL是372nit（略低于视频参数）。而我个人觉得最有价值的测量值是avgFALL即帧平均亮度（注意：这是整部片子所有帧的平均亮度而不是最高的某一帧），avgFALL才14nit哦，惊不惊喜，意不意外，所谓的4000nit杜比视界其帧平均亮度才14nit哦！我们再来看几部比较典型的HDR影视的亮度分析图：
（1）《疯狂的麦克斯4：狂暴之路》---目前专业影迷公认的最顶级的HDR制作：
（2）《海王》---新生代影迷最爱的HDR制作：
（3）《巨齿鲨》---madVR动态色调映射转换的测试人员最喜欢用的片子
这几部片子的实测avgFALL都远比《碟中谍7：致命清算》的14nit要高的多！
（4）《阿丽塔：战斗天使》---公认的亮度太暗的杜比视界制作：
看看其avgFALL才多少？7nit哦！即便是maxCLL也就是161nit哦，而且你看其峰值亮度曲线基本就是在100-150nit之间浮动！
基本上每张亮度图我都是找到maxCLL的所在帧位置：start frame-end frame，会玩madVR动态色调映射的也可以去验证一下的（提示，视频大都每秒23.976帧，madVR的OSD图不一定能显示到这个最高峰值亮度值）
接下来就是用理论来分析，为啥avgFALL值远比你想象的要低，而且是低的多！因为HDR视频又叫高动态范围视频，其特征是亮的更亮，暗的更暗，其同拍照的多张不同曝光的HDR技术是完全两个概念。HDR视频中肯定会有暗场，而这些暗场的亮度通常都会被压低到0.001nit甚至以下，即便是高亮场景，真正高亮的往往只是极小部分像素，高亮场景中的暗部阴影其亮度也是往往不超过0.01nit的，所以整个一平均，avgFALL就很低了！
再说一个知识点：HDR显示器有一个非常重要的指标叫遵循PQ EOTF曲线，其代表的含义是：HDR视频中每个像素都有一个10bit值，根据PQ转化公式转化为亮度值，这个亮度值是绝对亮度，也就是说遵循PQ EOTF曲线的显示器显示1nit像素的亮度就是用1nit来显示，即便你显示器能显示10000nit，也不能用10000nit来显示这个1nit的像素，其同SDR视频播放你嫌画面太暗可以随时调高显示器亮度是两个概念！
既然HDR影视avgFALL远比想象的低且HDR显示设备要遵循PQ EOTF曲线，那么是不是显示设备4000nit或10000nit就毫无意义了呢？并不完全是，看上面的亮度分析图就知道，虽然帧平均亮度不高，但是每一帧的峰值亮度都是不低的，优秀的HDR制作不要说1000nit，超过4000nit的也有不少。而普通HDR显示器对于这些超过其硬件亮度能力的画面通常都会做以下两种色调映射转化：
1、高光剪切，具体来说就是对超过硬件亮度能力部分的亮度内容做高光剪切，所以这部分像素的内容在人眼中的表现就是会丢失高光细节，不过其余部分的亮度内容会被完整保留。
2、亮度滚降，其也有两种方式：一种是整数倍的线性降低，比如说画面峰值亮度10000nit，显示设备峰值才1000nit，那就是画面整体亮度都除以10；一种是非线性的亮度滚降，比如madVR的动态色调映射，可以自定义其亮度滚降的曲线，在保留高光细节的同时不至于让整体画面的亮度下降太多！PS: 三星电视机还有一种提高画面平均亮度的独有色调映射方式！
这两种色调映射转化各有优劣，OLED显示器个人建议还是用最简单粗暴的高光剪切更合适，毕竟avgFALL才那么点，极少像素的高光细节爆掉又能咋样！杜比视界播放其实质是杜比层包括每一帧的峰值亮度、帧平均亮度的信息，在播放中能实时进行动态的色调映射，但实际上也是一种亮度滚降的处理方式，当有超高亮场景出现，那么OLED显示器也是必定会降低整个画面的亮度才能保住高光细节！
另外如何测量HDR显示器是否遵循PQ EOTF曲线，HDR视频渲染质量如何测量，以后有时间再逐一讲解！
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发表于 2024-3-7 11:14
