电视直播制作中的高动态范围——2019英格兰足总杯试验

影视制作

开发一套单一工作流,向BBC UHD HDR iPlayer试播以及传统SDR服务交付惊艳图像。

BBC首三部UHD HDR剧集(《地球脉动》第二季、《蓝色星球》第二季和《王朝》)均由BBC自然历史组使用混合对数伽玛(HLG)高动态范围(HDR)格式制作,可在BBC iPlayer上点播。但从一开始,HLG就是为了电视直播的制作而开发的——它可实现稳定的直播电视相关视频处理(如mezzanine压缩、图像滤波和大小调整),并且不需要元数据。

但是,让电视直播制作变复杂的可不仅是视频处理链。大型体育活动常要用到大约40台摄像机,而BBC对2018年萨塞克斯公爵和萨塞克斯公爵夫人(哈里王子和梅根·马克尔)的婚礼直播动用了76台摄像机,另外还有天空电视台的额外30台摄像机。体育项目还十分依赖特种摄像机,比如netcam(安装在球门门柱里的摄像机),robocam(有限空间内的小型机器人摄像机),spidercam(依靠索道穿越赛场的摄像机)以及超慢和极慢动作摄像机。那些特种摄像机预计在未来几年中仍会保持为标准动态范围(SDR)和标准色域(ITU-R BT.709)。

为了将这些特种摄像机无缝集成到HDR制作中,高品质的SDR到HDR格式转换是关键。而HDR电视可用的更广色域将情况进一步复杂化。

对于大部分广播电视方,由于绝大部分观众仍以SDR进行观看,因此SDR画质绝不能受到拍摄制作的HDR方面的任何影响。于是,对于2018年的皇室婚礼、国际足联世界杯和温布尔登中心球场的试验,我们运用了一种HDR/SDR并行的工作流。HDR摄像机提供HDR和SDR输出,各发送至一个专用的HDR或SDR制作切换器(图像混合器),两者是从属关系。

但是,这样的并行工作流是复杂而昂贵的,因为它们需要大量设备,并且可能难以同步各种信号路径。要让UHD HDR的拍摄制作成为主流,只部署一套UHD HDR工作流至关重要,高品质SDR输出是自动从UHD HDR节目中衍生出来的。于是我们2019英格兰足总杯的试验聚焦于开发一套单一的UHD HDR工作流,它可将惊艳的图像既交付给我们的UHD HDR iPlayer服务,又交付给传统广播电视和流媒体SDR服务。

拍摄BBC 2019英格兰足总杯

在2018年的欧洲杯上,EBU发现,使用HDR监视器来调试匹配摄像机亮度,会创造难以转为SDR的HDR图像,因为它们利用的曝光范围过宽。于是,对于英格兰足总杯的试验,BBC的SDR和HDR摄像机都以SDR监视器来调试匹配亮度。

四分之一决赛——米尔沃尔 vs 布莱顿和霍夫阿尔比恩

我们的英格兰足总杯初试验是2019年3月17日在尼尔球场举行的米尔沃尔对阵布莱顿的四分之一决赛。尽管SDR BBC One信号是从UHD HDR拍摄得来的,但为这场初试验而拍摄的UHD信号并未向公众播出。然而,在米尔沃尔我们认识到,我们想交付既能满足我们又能满足视觉总监的惊艳HDR和SDR图像的目标,可能比预期更难实现。

我们没有通过HDR到SDR转换器来调试匹配HDR摄像机的亮度,而是为了减少HDR到SDR转换器的总数量,我们试着使用摄像机专门的SDR输出来调试匹配摄像机亮度——就跟我们去年拍摄皇室婚礼和温布尔顿中央球场的做法一样。但是,跟那些活动不同的是,足球赛的拍摄需要大量使用到摄像机的艺术“绘画”控制,以呈现特有的“有冲击力的”和“多彩的”足球赛“风格”。为了在SDR图像中增加对比度,阴影细节时常被压黑,高光细节又会被裁切。还可能需要应用一些额外的色彩饱和度。而人造对比度在明亮的HDR屏幕上是不必要的,所以SDR足球赛“风格”几乎跟HDR电视的设计初衷完全相悖!

为了在(从HDR信号链衍生出来的)SDR节目输出中实现理想风格,我们需要大量使用摄像机的HDR绘画控制。但跟许多其他摄像机相同的是,那些控制在摄像机的HDR和SDR输出上效果不同。所以,视觉工程师们不得不努力确保SDR观众所看到的图像跟他们在自己的SDR亮度调试监视器上看到的类似。

半决赛——曼城 vs 布莱顿和霍夫阿尔比恩

我们的第二次试验是4月6日在温布利举行的英格兰足总杯曼城对阵布莱顿和霍夫阿尔比恩的半决赛。为了这次试验,我们大大改进了摄像机亮度调适匹配工作流,而比赛在BBC iPlayer上以UHD播出。

为了避免我们在米尔沃尔见过的亮度匹配问题,这一次,HDR摄像机以SDR进行亮度调适匹配,但使用的是SDR BT.2020(伽玛2.2)监视器上显示的HLG向下兼容图像;由此让视觉工程师们得以监看摄像机的HDR输出,从这个HDR输出衍生出了BBC One SDR信号。尽管所得图像与为主BBC One传输输出提供信号的专用HDR转SDR转换器的图像高度匹配(当在参考级伽玛2.2显示设备上观看时),但在SDR高光中,两者之间仍有微小但可见的差别。那些差别限制了视觉工程师们觉得舒服的曝光范围。所以,到英格兰足总杯总决赛时,我们尽了极大努力,动用了足够的转换器来让所有摄像机可以通过一个专用的HDR转SDR转换器来调适匹配亮度。

总决赛——曼城 vs 沃特福德

我们的最后一次试验是5月18日在温布利举行的英格兰足总杯曼城对阵沃特福德的总决赛。本次大赛的每个阶段,拍摄的复杂性都在增长,而我们基于此前的经验教训改进了工作流。英格兰足总杯总决赛尤其复杂,那是因为BBC是主转播机构,负责为其他转播机构提供主要的赛事拍摄。

下图是我们为总决赛开发的拍摄构架简图。BBC的拍摄设施实际上分为了两辆实况转播(OB)车,它们由Arena Television提供;一辆支持主要的比赛摄像机,第二辆支持BBC的演播室解说设施。为了清晰起见,此图将那两个操作结合为了一个制作流程,就好像只有单一一个UHD HDR制作切换器。

你会看到不同类型的转换用在了不同地方:

•直接映射指的是,纯粹将SDR内容以正确的信号水平放到HDR信号封装格式内的流程。通常,100%的SDR信号被映射为“HDR参考白”,这在ITU-R Report BT.2408中被定义为75%的HLG信号。

•上映射是类似意思,只不过上映射中SDR信号里的高光会得到一个小“提升”,这样SDR信号就能更好地匹配原生HDR信号呈现的样子。

•下映射即反向过程。压缩HDR信号高光,一个HDR信号被转换为SDR。对于HDR高光中要保留多少细节,以及SDR图像(包括任何内嵌图形)的整体亮度,我们会做出艺术选择。

•硬裁切也可以用于HDR向SDR转换。硬裁切可以带来更亮的SDR图像和图形,但HDR摄像机采集的一切高光就会在转换中丢失。

(未完待续)


出处:Andrew Cotton | BBC

翻译:LorianneW | 盖雅翻译小组

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