EOTF與采樣比特位深對(duì)HDR 影像質(zhì)量的影響

顧曉娟 常 樂(lè)

（北京電影學(xué)院影視技術(shù)系，北京100088）

1 引言

隨著技術(shù)的發(fā)展，顯示設(shè)備能夠以更高的亮度動(dòng)態(tài)范圍 （HDR）、更廣的色域和更高的幀頻表現(xiàn)顯示內(nèi)容，改善觀眾的觀看體驗(yàn)。高動(dòng)態(tài)范圍、廣色域使得我們能夠展現(xiàn)更豐富的亮度細(xì)節(jié)信息和色彩，高幀率使得影像內(nèi)容中的動(dòng)作更加清晰、流暢。

顯示設(shè)備這些畫(huà)面參數(shù)技術(shù)指標(biāo)的提高，推動(dòng)影視內(nèi)容制作標(biāo)準(zhǔn)和放映標(biāo)準(zhǔn)的改變。2018年國(guó)際電信聯(lián)盟 （ITU ，International Telecommunication Union）發(fā)布了BT.2100（ITU-R Recommendation BT.2100），定義了HDR 視頻標(biāo)準(zhǔn)，包含了高清電視（HDTV）和超高清電視 （UHDTV）的顯示分辨率、色彩子采樣、位深、色彩空間和轉(zhuǎn)換函數(shù)，數(shù)字電影倡導(dǎo)組織 （DCI，Digital Cinema Initiatives））2018年發(fā)布了高動(dòng)態(tài)范圍數(shù)字電影補(bǔ)充規(guī)定和數(shù)字電影直視型顯示設(shè)備補(bǔ)充規(guī)定，補(bǔ)充了相關(guān)的顯示分辨率、色域、轉(zhuǎn)換函數(shù)位深等內(nèi)容。為了更充分利用新一代顯示設(shè)備的高動(dòng)態(tài)顯示特性，這些標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的轉(zhuǎn)換函數(shù)與傳統(tǒng)SDR 標(biāo)準(zhǔn)中的轉(zhuǎn)換函數(shù)發(fā)生了較大的變化。

轉(zhuǎn)換函數(shù) （Transfer function）是輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)的數(shù)學(xué)函數(shù)。在圖像獲取和后期制作中，我們需要將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，這個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)稱(chēng)為光電轉(zhuǎn)換函數(shù) （OETF，Optical-electro transfer function）；當(dāng)圖像信號(hào)作為輸入信號(hào)，傳輸給顯示設(shè)備，需要將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，這個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)稱(chēng)為電光轉(zhuǎn)換函數(shù) （EOTF，Electrooptical transfer function）。根據(jù)OETF轉(zhuǎn)換函數(shù)和存儲(chǔ)位深對(duì)光信號(hào)量化采樣，形成數(shù)字圖像。數(shù)字圖像的顯示過(guò)程如圖1所示。

圖1 數(shù)字圖像顯示過(guò)程

人們通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)接受的圖像信息來(lái)判斷圖像質(zhì)量的優(yōu)劣，轉(zhuǎn)換函數(shù)和存儲(chǔ)位深選取不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)亮度階梯現(xiàn)象，圖像在亮度平滑區(qū)域出現(xiàn)偽輪廓（artifact contour），造成圖像質(zhì)量下降。……