信号范围、裁切与3D LUT(四)

Signal Ranges, Clipping, and 3D LUTs
技术前沿

“全范围”和“扩展范围”视频的特殊情况

早在HD-SDI出现的早期,兴起过一个理念——要利用未使用的和“被浪费的”动态余量在数字Y’CbCr信号中进行画面信息传输。每个通道富余15%的码值看起来十分有利用价值,于是形成了两种主要手段,扩展“合法范围”之外码值的应用。

  • 一些数字视频(SDI)接口的系统所包含的设置可以在“全范围”和“合法范围”视频信号间进行切换。这些设置将设备所有的视频处理范围从64到940变为4到1019(前文提到过,出于技术原因,保留了码值0到3和1020到1023有专门用途),目的是扩展视频显示保真度。比如,一些应用案例中将这些设置用于HD-CAM SR录像磁带中。
  • 一些录像机会使用高于940码值的动态余量来发送比白更白的“超白”,类似可以让高光进入动态余量范围的模拟摄影机。这么一来,摄影机传感器超出SDR监视器“合法”白电平之外的另增动态范围就可被传输用于其他用途(比如调色),并且不会改变监视器的默认显示效果。通常,SDI信号中会使用64到1019的码值,这个范围被称为“扩展范围”。

《EBU R 103建议书:数字电视系统中的视频信号宽容度》(EBU R 103: Video Signal Tolerance in Digital Television Systems)中可以概览不同范围的命名以及更多背景信息。

如今,基于文件的工作流被广泛应用,最初的用例(“全范围”设置)已不那么适用于现在的情况。现在有了更好的提升图像位深的办法,比如,可以使用RAW文件格式或使用OpenEXR。

但是,一些最新的数字摄影机系统为SDI拍摄的“log”信号输出调整了“扩展范围”的应用。比如当Sony Venice摄影机通过SDI接口配置Slog2或Slog3输出时,就会对这些信号应用扩展范围。这么一来,Slog信号中最亮的白就不再编码为码值940,而是上升到了码值1019的扩展范围中。

使用Slog2和Slog3格式(其他任何“log”格式也一样)需要应用某些处理实现正确的观看效果。这通常都通过套用3D LUT(一般作为“log转视频”LUT)来实现。如果你还记得前面所说的给Y’CbCr信号套用LUT的默认表现(见前文),你就知道码值超过940的Slog信号会丢失所有信息,因为码值940被映射为RGB LUT中最亮的颜色。任何“更亮”的Y’值都不会被应用,并且还会被数字裁切为合法范围的峰值亮度。

为了解决这个问题,我们需要第二种为Y’CbCr信号套用LUT的方法,利用扩展信息显示有意义的图像信息。

LUT BOX应用的LUT

为了支持两种不同的应用场景(为“合法范围”套用LUT以及为“扩展范围”信号套用LUT),LUT box可以访问全范围信号。如此一来,LUT始终能够转换任何输入信号——无论是合法范围内的、扩展范围的还是全范围的信号。

某些LUT box(比如尊正BoxIO)在自己的配置实用程序软件中设置了切换功能,可以让用户选择是否对合法范围或全范围套用LUT。第二种设置让用户选择输出是否也在合法范围或全范围内。LUT box随后根据设置应用必要的缩放调整(和裁切)。

若所使用的LUT box并不提供这样的切换功能,一般这样的LUT box会把LUT套用到全范围。那就意味着,信号转为RGB时,不包含将输入信号从64到940调整为4到1019。如果想要用这样的LUT box对合法范围信号套用LUT,那么所应用的LUT需要设计成转换应用范围限制在RGB编码码值64到940范围内***。

(***我们在此尽量避免谈及“合法范围RGB编码”。让“范围”这个术语来描述Y’CbCr信号比较不容易让人混淆。)

Livegrade这样的软件会调整软件中加载的LUT,为LUT设备所配置的范围设置做使用准备。


出处:Patrick Renner/Pomfort

翻译:盖雅翻译小组


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