HDR將會(huì)是下一個(gè)視頻行業(yè)的新機(jī)遇

盡管音視頻行業(yè)多年以來(lái)一直將HDR作為重點(diǎn)推廣的技術(shù)，但市場(chǎng)對(duì)其反應(yīng)卻不溫不火。過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間消費(fèi)者始終沒(méi)有完全意識(shí)到HDR的意義與價(jià)值，直到最近《權(quán)力的游戲》第八季第三集的播出，它是否會(huì)讓HDR煥發(fā)新的生命活力？

之所以這么說(shuō)，是因?yàn)椤稒?quán)力的游戲》第八季第三集的整個(gè)情節(jié)發(fā)生在夜晚，在極度昏暗外加霧氣彌漫的環(huán)境中展開(kāi)故事，這讓幾乎全世界的人們都在抱怨圖像質(zhì)量對(duì)于視聽(tīng)體驗(yàn)的影響：觀眾無(wú)法看清畫(huà)面細(xì)節(jié)，致使其難以掌握實(shí)際發(fā)生的故事情節(jié)，并對(duì)這種畫(huà)質(zhì)劣化表示困惑；一些觀眾甚至將此流媒體視頻與糟糕的GIF動(dòng)畫(huà)相提并論……這是迄今為止HDR第一次廣受消費(fèi)者重視，而HDR將能幫助夢(mèng)幻的拍攝手法與天馬行空的想象變成現(xiàn)實(shí)。

為什么高端（內(nèi)容）產(chǎn)品在您的電視機(jī)上可能看起來(lái)如此糟糕？

《權(quán)力的游戲》制作十分精良，同時(shí)在拍攝環(huán)節(jié)使用了高動(dòng)態(tài)范圍技術(shù)，這可能是HBO在流媒體市場(chǎng)上的最重要系列作品。

我們對(duì)其幕后剪輯的精良程度驚訝不已，制作團(tuán)隊(duì)為創(chuàng)建每個(gè)場(chǎng)景所克服的每項(xiàng)挑戰(zhàn)都顯而易見(jiàn)。劇組在拍攝基地駐扎55個(gè)日夜，每個(gè)演員與其需要搭配的戲服、妝容、特效等以及確保如此大規(guī)模拍攝活動(dòng)順利進(jìn)行的包括飲食、物流在內(nèi)的后勤保障……每一項(xiàng)工作都井然有序地穩(wěn)步推進(jìn)，這不得不說(shuō)是一項(xiàng)令人驚嘆的浩大工程。

從技術(shù)上講，現(xiàn)在便攜式攝像機(jī)所具備的動(dòng)態(tài)范圍可以在非?；璋档膱?chǎng)景下還原生動(dòng)的顏色細(xì)節(jié)，這讓故事的表現(xiàn)力與整部作品的制作水準(zhǔn)達(dá)到了全新的高度，不得不說(shuō)這是天才所做出的完美實(shí)踐！

《權(quán)力的游戲》使用貨真價(jià)實(shí)的HDR技術(shù)制作，基于最新的技術(shù)，讓想象力得以變成現(xiàn)實(shí)?？紤]到這一特點(diǎn)，如果消費(fèi)者坐在全新的電視機(jī)前并充分利用所有這些酷炫的新特性，不良的觀看體驗(yàn)理應(yīng)會(huì)不復(fù)存在。

但最后，當(dāng)節(jié)目開(kāi)始時(shí)...

色塊、條帶、面部模糊、泛白的火災(zāi)數(shù)不勝數(shù)。究竟發(fā)生了什么？

流媒體傳輸質(zhì)量

在我們所在的北歐等國(guó)家，在4K HDR的條件下觀看《權(quán)力的游戲》是不現(xiàn)實(shí)的，這似乎在世界其他許多地方也是不爭(zhēng)的事實(shí)，甚至標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)范圍下的4K條件都難以被找到；另一方面，流媒體傳輸意味著高分辨率與高質(zhì)量無(wú)法兼得，而是成此消彼長(zhǎng)。這就導(dǎo)致即便是在高清分辨率條件下，《權(quán)力的游戲》第八季第三集糟糕的畫(huà)面質(zhì)量依舊是個(gè)嚴(yán)重影響觀看體驗(yàn)的頑疾。

我們可以清楚地看到，流媒體畫(huà)面中充滿了條帶和編碼偽像，畫(huà)面質(zhì)量的低下甚至?xí)層^眾認(rèn)為他們正在觀看GIF。

這是為什么？

為解釋讓它在技術(shù)上失敗的關(guān)鍵點(diǎn)，我們需要借助mumbo-jumbo。

比特深度

自從我們開(kāi)始使用線性視頻流以來(lái)，8-bit的色彩深度提供了足夠出色的畫(huà)面表現(xiàn)。但隨著音視頻作品的制作水準(zhǔn)升級(jí)，8-bit色彩深度早已無(wú)法滿足像《權(quán)力的游戲》這樣制作精良作品的生產(chǎn)需求。例如在黑暗場(chǎng)景中，8-bit色彩深度無(wú)法呈現(xiàn)足夠的色彩細(xì)節(jié)，同時(shí)隨著分辨率的不斷提升，這一情況會(huì)越來(lái)越糟糕，這是因?yàn)楦蟮姆直媛室馕吨嗟南袼?，?-bit所能允許記錄的色彩數(shù)量卻是始終不變的?；?-bit制作出的視頻畫(huà)面上所顯示的條形色彩帶被稱為條帶（banding），這是視頻處理行業(yè)的基本知識(shí)。

因此，希望基于高動(dòng)態(tài)范圍生產(chǎn)大分辨率高質(zhì)量的視頻片段，提高色彩深度十分重要。即便最終用戶端所接收的流媒體不具有HDR特性，高于8-bit的色彩深度也能為畫(huà)面帶來(lái)明顯改善。若想使用真正的HDR技術(shù)，我們就應(yīng)當(dāng)避免使用可優(yōu)化色調(diào)呈現(xiàn)方式的感知量化器變換，從而導(dǎo)致出現(xiàn)條帶效果。HDR規(guī)范BT.2100要求色彩深度必須是10-bit或12-bit。

現(xiàn)在面臨的問(wèn)題是，盡管這一問(wèn)題已經(jīng)在生產(chǎn)端得到了重視并在上游產(chǎn)業(yè)中逐漸普及更高的色彩深度與動(dòng)態(tài)范圍，但在下游視頻分銷(xiāo)鏈中仍舊十分凸顯。

除此之外，還有一個(gè)更為棘手的問(wèn)題：即便現(xiàn)在被廣泛使用的流媒體視頻編解碼器H.264可以存儲(chǔ)10-bit色深的視頻，但是極少有人能夠找到支持10-bit解碼的H.264解碼器實(shí)例。你可以在家里嘗試通過(guò)電視機(jī)播放10-bit H.264視頻，但最終會(huì)發(fā)現(xiàn)無(wú)法正常播放，甚至諸如Mac上的QuickTime播放器也會(huì)在無(wú)報(bào)錯(cuò)與重新轉(zhuǎn)碼的情況下提示無(wú)法播放該文件。

編解碼器和工件

線性視頻編解碼器不僅僅使用所謂的“空間壓縮”作為壓縮每個(gè)幀的方法。它們還旨在通過(guò)隨時(shí)間推移借臨時(shí)壓縮對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效壓縮。

由于圖片的復(fù)雜性，編碼靜止的圖片需要不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。這就是為什么根據(jù)壓縮動(dòng)機(jī)的不同，用戶最終獲得到的壓縮后JPEG輸出文件的數(shù)據(jù)大小也會(huì)不同。

時(shí)間壓縮因其采用最簡(jiǎn)單的壓縮方式，視頻幀中區(qū)域不會(huì)隨時(shí)間變化也不難被解釋，在壓縮過(guò)程中也不需要將每個(gè)視頻幀中保存為數(shù)據(jù)。恰恰相反，這些信息可以被加載一次并在下一幀開(kāi)始時(shí)繼續(xù)存在于播放器，直到該區(qū)域中彈出一些其他的信息。以上是對(duì)時(shí)間壓縮的簡(jiǎn)化說(shuō)明，采用時(shí)間壓縮，編解碼器可以做更多事情，例如預(yù)測(cè)畫(huà)面中移動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)情況。但重要的是，如果電影中的動(dòng)作非常小那么時(shí)間壓縮效率會(huì)高得多。這就是為什么我們需要在動(dòng)作電影中使用更多的數(shù)據(jù)也就是更高的碼率以確保圖像質(zhì)量。

《權(quán)力的游戲》第八季第三集的制作過(guò)程十分考驗(yàn)編碼水平。畫(huà)面中大量的激烈運(yùn)動(dòng)夾雜著煙霧與雪花，同時(shí)又處于非常黑暗的場(chǎng)景之下，這使得流媒體編解碼器無(wú)法保證令人滿意的質(zhì)量。時(shí)間壓縮幾乎不能保存幀與幀之間的任何信息，反而降低了動(dòng)作場(chǎng)景的畫(huà)面質(zhì)量。

圖片中的復(fù)雜細(xì)節(jié)重疊也使得空間壓縮工作變得非常困難。綜上理由，出現(xiàn)極端的編碼偽像也不足為奇，而這些編碼偽像也使畫(huà)面質(zhì)量進(jìn)一步衰減。

解決辦法是什么？

《權(quán)力的游戲》可以說(shuō)率先提出了行業(yè)挑戰(zhàn)：流媒體現(xiàn)在需要采用HDR！有些產(chǎn)品對(duì)于今天的流媒體解決方案來(lái)說(shuō)具有建設(shè)性意義。

例如一些流媒體廠商已經(jīng)在他們的服務(wù)當(dāng)中加入對(duì)于HDR的支持，如Apple、Netflix和亞馬遜特別開(kāi)創(chuàng)了HDR服務(wù)。

如果我們期待在《權(quán)力的游戲》最后一季選擇HDR與4K，那么就需要實(shí)現(xiàn)HDR條件下去除條帶效果并獲得更高的動(dòng)態(tài)范圍以高質(zhì)量表現(xiàn)黑暗場(chǎng)景。

更高的色彩深度還需要編碼器具有更高的精度，以便于在編碼期間做出更明智的決策。但更高的色彩深度并不意味著更高的碼率，而是更低的碼率（以便于傳輸）。

同時(shí)為了在控制碼率的同時(shí)提高質(zhì)量，使用HEVC與VP9替換H.264編碼也十分必要。

最后但依然關(guān)鍵的是，流媒體服務(wù)需要開(kāi)始重視基于質(zhì)量的視頻編碼，同時(shí)淘汰老舊的基于碼率的編碼層級(jí)。由于所有電影都是獨(dú)一無(wú)二的，質(zhì)量?jī)?yōu)先的視頻編碼策略可以顯著提升用戶體驗(yàn)。

線性廣播會(huì)怎樣？

在北歐市場(chǎng)上，線性廣播并不像流媒體解決方案那樣對(duì)碼率成本如此敏感。這使得《權(quán)力游戲》在線性廣播電視中的播放體驗(yàn)比在流媒體服務(wù)中更加出色。

考慮到向后兼容性，北歐的地面電視網(wǎng)絡(luò)可能永遠(yuǎn)不會(huì)兼容HDR，所以這是流媒體行業(yè)通過(guò)添加HDR淘汰線性廣播的最佳時(shí)機(jī)。