從一個標準校準視頻為例詳解和實戰(zhàn)應用!

畫質(zhì)好不好,主要包括兩點:一個是色準,一個是細節(jié)。

色準對于普通人來說很難判斷,尤其是非專業(yè)人士,辦公時整天面對的就是偏色的普通顯示器早就被帶偏了,另外每個人對于色彩的偏好也有很大的主觀性,所以就不在這里討論了。

而細節(jié)是客觀存在的,多就是多,少就是少!我在這里還是要明確一下:細節(jié)多和銳度高完全是兩個概念。銳度高通常是通過對物體表面各部位輪廓的勾勒(描白邊或黑邊)、細化等手段來凸顯其主體。但銳度太高的話肯定是會削減細節(jié)的,最典型的案例就是某些玩家喜歡把電視機的銳度和精密解像開到非常高的位置,視頻中人物的頭發(fā)都變成一坨坨的大鋼刺,臉部也像是被銼刀挫過變成了老樹皮,這樣雖然會非常醒目,屏攝出來在手機小屏幕上看也很養(yǎng)眼,但放大后或在大屏幕上看,完全就是不堪入目了!

視頻細節(jié)的顯示取決于色度拉伸和分辨率拉伸算法的優(yōu)劣!我們用4K屏主要是看4K視頻不存在分辨率的拉伸,故在此略過,所以本貼我們主要討論色度拉伸算法!首先我們要感謝壇友蘇打水的味道提供了一個頂級校準視頻的帖子:https://www.hao4k.cn/thread-64993-1-1.html,這個視頻其實我很早就下載過了,但我一直只是看其盤中體積最大的幾段演示視頻,完全忽略了其校準的精華所在!亡羊補牢為時不晚,為此我特意上官網(wǎng):http://spearsandmunsil.com/3rd-edition-articles/,認真并詳細閱讀了所有內(nèi)容。我個人感覺其中對”色彩空間“:http://spearsandmunsil.com/portfolio-item/choosing-a-color-space-3/的詮釋和測試對于普通玩家來說是最為有用的!

簡單來說:目前的數(shù)字顯示設(shè)備都是基于RGB原理來制造的,而所有視頻幾乎都是ycbcr420:y是亮度,cb和cr是兩個色度,RGB同ycbcr444是可以通過公式互轉(zhuǎn)的,用ycbcr一方面可以照顧黑白電視機的顯示,另一方面是通過對奇偶數(shù)行的cb和cr進行抽取從而大幅減少信息的傳輸量,但視頻的ycbcr420信號要在數(shù)字顯示設(shè)備的屏幕上顯示出來,最終必定是要轉(zhuǎn)換為RGB信號的,所以這里就涉及到了算法。這個ycbcr420轉(zhuǎn)化為RGB的算法叫做chroma upscaling,俗稱色度拉伸。這個還原為RGB的算法不存在完全標準或準確的算法,各種算法也各有優(yōu)劣,另外對于用PC或其他外置播放設(shè)備究竟是選擇RGB輸出呢?還是用ycbcr420或422呢!spearsandmunsil提供了一個極為專業(yè)和直觀的測試視頻,我特地在原盤中幾千多個小視頻中進行大海撈針式的查找,花了差不多一個多小時才挑選出來奉獻給本壇朋友:

鏈接:https://pan.baidu.com/s/1lcgQV4p0o5Q4DJJJ6QTNnw
提取碼:8888

這個測試視頻包括SDR和五個亮度等級的HDR:600nit、1000nit、2000nit、4000nit、10000nit,因為HDR視頻播放無法正確截屏,所以我就只用SDR視頻來進行圖文講解:
先看一下我分別用madVR的經(jīng)典NGU算法和目前國產(chǎn)碟機普遍采用的Nearest Neighbor算法的截屏對比:

這個測試視頻雖然只有一個畫面,但是其測試的項目非常全面,下面我用局部放大的形式來逐一進行詳解,先看NGU的左上局部放大:

如果是大屏幕遠距離觀看但視力又不是5.0,建議要走到屏幕前進行鑒別:看紅黑藍三豎線或斜線是否有黑線的缺失,看最邊上的加粗加亮線是否變成全部都是如此了,分別看圓環(huán)和斜線的邊緣和紋理是否平滑無雜色!另外如果你用的算法或顯示設(shè)備的加銳過猛,那么你遠距離看:會看到非常明顯的震蕩現(xiàn)象!

我們再來看看同樣位置Nearest Neighbor的局部放大:

乍一看這個更奪目,但其實你仔細觀察就會發(fā)現(xiàn)紅藍黑三根豎線變成了加亮的兩根紅藍線而少了黑線(沒有黑線的干擾當然就更醒目了。,紅藍黑三根斜線也幾乎變成了紅藍兩根(黑線被紅藍線的鋸齒給淹沒殆盡),紅藍兩橫線變成了全都是高亮加粗的了(醒目+3)!

Nearest Neighbor是所有算法中最原始(對硬件渲染能力要求近似于零)但同時也是銳度最高的一種算法,因為其往往會丟失中間的過渡色從而造成細節(jié)的缺失!這個和服裝配色就搞兩個對色最醒目是同樣的道理!

今天先說到這里,一下子講太多大家也不一定能接受,我也先喘幾口氣,下面樓層會繼續(xù)進行詳細的圖文講解:


對應其他三個角的另外三組圖形,測試原理一樣:圓環(huán)有幾個顏色,豎線和斜線圖也有幾個,所以重點關(guān)注豎線和斜線圖有沒有黑線的缺失,另外最邊上加粗加亮的兩個特意安置的線有沒有傳染到整個圖形。
接下來再來看中間的特殊橫豎線,還是用madVR的NGU和山寨機的Nearest Neighbor來進行對比講解:

很明顯Nearest Neighbor缺失了右側(cè)的外框黑線,但也很明顯其銳度更高些!橫線也是同樣的看法,每根線都是由粗到細,其外面有一個黑框或與其相近的一層顏色,NGU也是有一些錯誤的地方。根據(jù)我的測試,錯誤最少的是bicubic!但其斜線的抗鋸齒和圓環(huán)的平滑性明顯不如NGU。

如果說chroma upscaling算法的優(yōu)劣對于眼力和對色彩敏感性一般的朋友沒啥大的影響,那么接下來的測試項目就是需要敲黑板劃重點的了:

跟蹤
色彩空間評估模式頂部中心的這一部分告訴您(非常粗略地)顯示器是否遵循 HDR 內(nèi)容的 ST2084 EOTF 曲線(或 SDR 內(nèi)容的 BT.1886 / 2.4 伽馬 EOTF 曲線)。如果顯示完美地遵循曲線,則每個矩形中心的補丁應該與它們周圍的矩形融為一體。大多數(shù)顯示器在某些級別上至少有一些偏差。有些人在所有級別上一直都在偏離。
為了使這種模式起作用,您的顯示器需要能夠以正確的亮度水平顯示單像素棋盤格。由于技術(shù)限制,某些技術(shù)無法做到這一點,尤其是 LCOS。還有一些顯示器會進行某種內(nèi)部處理,使此模式無法正確顯示跟蹤。在這樣的顯示器上,無論您查看什么版本的模式,您都會得到零個匹配框。

僅 HDR: 此模式有不同版本,具有不同級別的峰值亮度,用于測試具有不同功能的顯示器。您可以使用設(shè)置菜單或在顯示模式時按遙控器上的向上箭頭來更改峰值亮度。從最低亮度 (600 cd/m2) 開始,然后嘗試下一個最亮的,依此類推。設(shè)計用于比顯示器所能產(chǎn)生的亮度更高的圖案版本不太可能顯示完美的跟蹤,這是正常的。上面是官網(wǎng)的谷哥譯文,下面我再用10000nit的官方圖來進行講解:

10000nit的EOTF追蹤圖分為了六個亮度追蹤框:156.25、312.5、625、1250、2500、5000,如果哪個框中看到有一個深色方塊在閃爍,說明你的顯示設(shè)備無法達到這個亮度或者是在用遠超此亮度的標準在顯示!所以這個測試項目完全可以被用來作為測試HDR顯示器的亮度和是否遵循ST2084 EOTF 曲線!不夠亮或是瞎亮都是不可取的!

是適用于所有HDR顯示和播放設(shè)備,這里面可不單單只是色度算法,還有色階過渡是否平滑、伽馬曲線跟蹤、HDR各級亮度是否遵循ST2084 EOTF 曲線,色彩空間轉(zhuǎn)換和剪切是否正確等等!

把顯示設(shè)備和播放器上的加銳設(shè)置都關(guān)閉,如果還是都在閃爍說明你的顯示設(shè)備播放HDR完全不遵循PQ曲線,這也并不奇怪,比如重口味的三星就喜歡擅自改變PQ曲線。
我的老A8F用各種HDR直通播放,都是500nit以上的白塊才會明顯看到閃爍!這段專業(yè)測試視頻我特定用達芬奇的示波器驗證過的,完全沒有問題的!

電視機的峰值亮度和是否遵循PQ曲線完全是兩回事,光傻亮沒用的,但有些偏暗的HDR視頻,三星電視機不遵循PQ播放就會有奇效了!

weixin

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