从高清到超高清 现场光线控制挑战最大

编者按：为丰富超高清内容供给，提升视频制作行业和全社会创作超高清视频内容的积极性，由工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台、广东省人民政府联合主办的2022世界超高清视频产业发展大会特别设置“UHDNow！十分超高清”超高清视频内容征集活动。为方便活动参与者和行业从业者更系统地了解超高清，提升其创作能力，此次视频内容征集活动配套推出“十分超高清工作坊”系列讲座，邀请业界专家专题授课。《中国电子报》将对系列讲座进行跟踪报道，敬请关注。

近日，2022世界超高清视频产业发展大会系列活动之一——“UHD Now！十分超高清”工作坊第1期在线上顺利举办。活动邀请到强氧科技运营总监钱晓勇作为主讲嘉宾。钱晓勇深入浅出地介绍了超高清的标准、创作要求以及与高清的区别。他认为，超高清标准中，HDR（高动态范围）技术是核心，而现场光线的控制，对应用HDR技术完美还原现实光线、色彩起到了关键性作用。

从技术到观看条件都需要提升

超高清标准包含清晰度与动态范围提升两重含义。首先是清晰度的进一步提升。高清标准下，分辨率为1920x1080；4K超高清标准下的分辨率被提升至3820x2160；8K超高清标准下，清晰度进一步被提升至7680x4320。据钱晓勇介绍，8K视频在清晰度上已经接近人的肉眼极限。

而超高清给视频内容带来的更突出的影响，是动态范围的提升。SDR（标准动态范围）被全面提升至HDR（高动态范围）。与普通图像相比，HDR可以提供更多的色彩范围和图像细节，提高图像明暗对比度，所见即所得，极大还原真实环境，呈现极高的图像品质，本质上是将图像传播变成了光的传播。

若用户想切实体会到超高清视频的高清晰度、超高色彩范围，仅凭手机这样的移动设备在自然光源下观看，恐怕难以感受到超高清视频带来的最为震撼的效果。对于普通用户一般家庭观影来说，大尺寸电视便能够使观众体会到4K、8K视频与高清视频的不同。

但对于超高清视频专业制作者来说，要想将超高清视频的更高真实度的世界更完美地呈现出来，则需要配备符合相应标准的审片室。需要保证120度观看范围，人与屏幕的距离是屏幕高度的1.6倍~3.2倍，用户身处的观影环境的照度为50勒克斯以下，观影环境背景为基准白等。只有这样，才能在真正意义上体验到8K视频传达的视频效果。

HDR带来极大挑战

与高清相比，超高清有四点突出的差异。

第一，在制作设备方面，摄影机、导播台等设备都需要根据超高清的要求重新配置。摄影机需要支持超高清、HDR，支持相关亮度和色域范围，包括导播台、矩阵、监控在内的设备集成需要重新规划。

第二，在制作规范方面，在高清制式之下，拍摄影片看的监视器，基本能够反映影片完成后的效果，但若使用HDR拍摄，审片环境照度要求在50勒克斯以下，这一环境在拍摄现场几乎无法实现。电视台内容评审、质检过程中，要求漫反射不超过203尼特，所有发光体的光亮度要超过1000尼特，高光、反射光需要控制在600~800尼特之间。这是高清内容的评审要求，4K、8K超高清内容视频评审标准将更加严格。

在高清时代，如果拍摄现场光线过亮，导演、制片方都需要用被子将设备遮住以监控画面。在4K、8K超高清时代，由于现场无法保证低照度环境，通过监视器观察画面的难度便更大。这就要求制片方建立规范的质量评估体系，其中包括色彩分析、测光表使用等。

由此，高清时代摄影师通过观察监视器以判断画面效果的习惯将被改变，想要拍出合格的HDR画面，摄影师需要测量、分析环境亮度，进行量化评估，以保证拍出来的画面符合HDR视频内容的规范。在HDR内容时代，后期调色只能对颜色进行调节，而对画面中的光强和光的反射关系进行调节是几乎不可能实现的。因此HDR内容制作对现场拍摄技术提出了极大的考验。

第三，在数据传输环节，广电使用的是SDI传输，而超高清则要求IP传输与广电级传输同时应用。IP传输是一套IT工程，支持多个用户并行操作。

第四，在用户接收环节，用户体验超高清视频效果有赖于HDR电视的普及。虽然很多手机具备HDR功能，但HDR技术本身是把光搬到观众面前的过程。观影环境对于HDR效果呈现非常重要。移动终端很难保证固定的、符合要求的观影环境，因此也难以保证达到理想的观影效果。

综合来看，HDR对电视台的投入提出了很高的要求。

举例而言，在高清内容制作中，要模拟日光环境，需要做的只是用两盏4K灯，灯面上蒙上布使光线打匀，便能够实现对日光的模拟。但若拍摄HDR的时候依然采用这种打光方式，会发现拍摄完成的画面中出现了两个巨大的光点，虽然色彩一致，但亮度不一致，在HDR下会极其明显。

电视台很多演播室，现场布置的照度都不高，现场环境很多都在300勒克斯左右，而标准是在1.4米高度上达到1200勒克斯左右。在SDR视频内容制作中，演播室不会要求设置得这么亮，因为过亮的环境会导致主持人、嘉宾疲劳。但若使用HDR拍摄，则要求现场环境必须实现更高的照度，否则达不到HDR要求的指标。因此，对于电视台来说，将内容由高清提高到超高清，将SDR提升到HDR，带来的不仅是拍摄设备的更换，更是从业标准、技术体系的变化。

超高清视频需要使用的IP传输也是复杂的系统工程。端到端的传输需要解决信号同步问题。IP传输有两种。一种叫SQD，也就是将一个画面整体切割成四部分，分别传输信号，每个画面传输一路信号，在播放端再将四块画面拼接起来。另一种传输方式为2SI，这种传输方式每隔两个像素编织一路信号，这样操作的好处是，每一路信号都能保证传输高清分辨率的内容。那些不需要审核技术指标的应用场景，可以降低监看的成本，但这种方式对于同步的要求更高。

光线控制要求苛刻

制作超高清视频内容对包括现场、传输、后期、发布在内的创作各个环节都提出了更高的要求。

首先，超高清视频制作对现场技术提出了更高的要求。平面光源和球型测光表之间存在换算问题。在现场满足203尼特100%漫反射的条件下，现场照度需要调整到600勒克斯以上。否则光强不够，需要用更亮的灯光、厚一些的滤光纸将其全部打匀，保证画面中所有白的地方都等于203尼特。调整白平衡的过程中也需要调整100%漫反射白的亮度。同时，原本视频拍摄中常用的LED灯，也将在HDR拍摄大场景视频过程中被替代为镝灯。受到4K、8K超高清视频审片及观赏条件要求的影响，在采用超高清技术拍摄时，人像拍摄的景别也将据此进行调整，特写镜头将被缩减，中景、全景的比例将提升。

其次，构图过程对光线的要求更高。在传统作品中，拍摄画面中占比最大的部分将成为视觉中心。而在HDR作品中，观众视线被吸引的地方，是画面中最亮的部分。即便拍摄者想要突出的主体在画面中占据极大的比重，只要在被摄主体之外有更亮的光点，观众的注意力就会被吸引。因此，使用HDR设备拍摄空中的物体会变得更加困难。因为在拍摄天空时，天空是最亮的物体，此时天空中希望被关注的主体，例如飞机、飞鸟等都会被忽视。

在剪辑方面，超高清HDR视频制作完全改变了原有的调色逻辑，将色彩和光变成互不影响的两码事。在SDR制式之下，要表现物体很亮，需要做的只是将其颜色变白。这样的工作是可以通过后期制作完成的，将使得画面亮度提升，同时色彩饱和度下降。但HDR不是这样，在HDR制式下，亮度和饱和度是两码事，可以同时保证高色彩饱和度和强光，这也要求制作人员在同时制作HDR和SDR视频内容时，做到光强和色彩分别独立调节监看。

HDR视频中光的亮度将大大影响到人的心理节奏。从太阳光下室外模式转换到室内，人的瞳孔也需要时间调整。当HDR视频中展现环境变化时，由于HDR技术对现场环境的光亮的模拟程度更高，人也将体验到在真实环境中走动带来的光线变化，从而需要更长的时间适应。因此，剪辑模式也会因此而变化，例如不能频繁用闪白等。要表现人物从室内走到室外，需要依照肤色基准对视频画面进行调节。这些内容都要求从业者重新学习，其中最难的是符合HDR的三维合成。

超高清HDR内容创作给从业者带来了更大的挑战，也带来了呈现画面的更多可能性。例如，光的暗部细节将会有更多的呈现机会，肤色深的人站在黑色的背景中拍摄也成为可能，而不需要像SDI时代需要担心过暗丢失细节的问题。高光也不再需要白光来体现，HDR技术本身就能够实现。8K技术也带来了细节呈现的更多可能，有望在观众眼前呈现更为写实的世界。