告訴你A7RIII上的4K HLG視頻功能是怎麼回事!


告訴你A7RIII上的4K HLG視頻功能是怎麼回事!

2021-01-14 索大好

A7RIII發布之後,兩個東西是大家比較關注的,一個是像素位移轉換,還有一個就是4K HLG視頻。我其實是很想寫寫東西的,像素位移轉換我可以寫寫,但是HLG我就不行了,因爲本人不玩視頻,所以直接拿了呂尚偉老師的文章過來給看看。索大好的CEO其實沒有什麼真材實料,因爲我早就落伍了,這幾年除了工作就是工作,水平和幾年前相比幾乎沒有什麼提高,但是好在CEO人緣還不錯,大家都遠幫襯一把。所以像素位移轉換,我看看誰寫的比較好,找機會也給大家轉過來。

上周三(2017年10月25日)下午,索尼在北京發布新款全畫幅微單A7RIII ,以及全畫幅E卡口標準變焦鏡頭FE 24-105mm F4 G OSS。我在發布會現場發了若干條微博、朋友圈(抱歉,我刷屏了),並簡單體驗了真機後,就匆匆離開現場去準備周四舉辦的一個4K HLG視頻功能講座的課件。

所以今天的文字,就不贅述A7RIII新聞稿上的細節了,相信大家已經耳熟能詳。我就從視頻拍攝的角度,聊一聊我對A7RIII的感受,特別是最新的4K HDR(HLG)高動態視頻功能

對於視頻用戶而言,2015年7月初P&I上海國際攝影器材展在國內首次亮相的A7RII——這款內置4K本機記錄功能的全畫幅微單,真正開啓了索尼微單的4K視頻年代(之前發布的A7S只提供了4K視頻輸出)。

與兩年前的A7RII一致,A7RIII同樣提供了Super 35mm或全畫幅35mm模式下記錄4K視頻的功能。Super 35mm模式採用全像素讀取方式(而非像素合併方式),每幀圖像均來自CMOS上Super 35mm區域的1500萬像素。這個數字是UHD 4K視頻829萬像素的1.8倍,1500萬像素實時下變換到829萬可得到極其精緻的4K畫質。與其他採用抽行讀取或像素合併方式實現視頻記錄的機型相比,A7RIII在Super 35mm模式下記錄的4K視頻,摩爾紋、僞色、斜線閃爍等現象幾乎不可見。


A7RIII雖採用A7RII相同的4240萬像素Exmor R CMOS,但是新的前端LSI使影像傳感器讀取速度提升2倍,改進的BIONZ X影像處理器使圖像處理速度提高1.8倍。對於照片拍攝而言就是這幾天大家熱議的4240萬高像素10張/秒連拍功能,對於視頻拍攝而言,除了進一步改善畫質外,就是大幅度提升自動對焦、跟焦的速度和精度。

由於對比度對焦點從之前的25個提升至驚人的425個(A7RII的確只有25個),結合覆蓋CMOS水平和垂直約68%9圖像範圍的399個焦平面相位檢測對焦點,在暗光條件下,新的對焦系統縮短了約一半的對焦時間,同時獲得2倍的追焦精度(相比於A7RII);同時,眼控對焦性能也提升了約2倍。

A7RIII在Super 35mm方式拍攝4K視頻,相位對焦點和對比度對焦點全部覆蓋1500萬像素有效採樣區,與拍攝照片相同,自動對焦、追焦速度和精度大爲提升。按照索尼的說法,甚至在全高清120格升格拍攝和記錄時,A7RIII依然支持自動跟蹤對焦模式以120fps錄製100 Mbps的全高清視頻!

另外,A7RIII新增觸控螢幕在拍攝視頻時,與拍照時一樣,可隨時觸摸畫面上你關注的區域進行自動對焦。觸控螢幕對焦,包括改進的五軸防抖功能,在紀錄片等快速抓拍場合,進一步提升了視頻拍攝的成功率和效率

進入本文正題。

在重點討論HLG之前,我想解釋一下索尼中國官網A7RIII頁面在介紹HLG時,上圖中紅線標出的「色彩漸變」這個說法並不準確。「色彩漸變」是英文版本colour grading的直譯,在影視製作行業,習慣上翻譯爲「色彩分級」或更口語化的「調色」。

如上二張圖所示,A7RIII提供的HLG視頻錄製功能是一種直接拍攝記錄HDR高動態範圍視頻的流程。

HDR技術基於更高亮度顯示終端設備的普及,伴隨著液晶屏幕、OLED屏幕和投影機亮度的大幅度提升(從傳統CRT電視機100nit左右提升至4K電視機1000nit甚至更高),提高了展現畫面暗部和亮部層次的能力,同時更高的亮度也拓展了色彩顯示能力。

那麼,如何製作HDR節目呢?

索尼在前作A7RII配置了S-log記錄功能(PP7),相對於傳統的BT.709視頻,S-log以對數方式記錄更多的畫面暗部和亮部層次。但如上圖所示,S-log圖像是爲後期調色提供的「素材」,畫面整體偏灰、色彩飽和度也不高,觀衆既無法直接看到HDR高動態效果,也不能作爲普通視頻素材編輯在常規SDR節目中。如果製作常規SDR節目,A7RII需要選擇S-log之外的其它直出視頻記錄模式(在PP off和PP1-6中選擇)。

S-log素材經過不同的調色流程,可獲得適合HDR高亮度、高動態電視機的節目,也可以針對傳統常規SDR電視機需要,調色製作爲SDR版本節目。目前的HDR節目製作多採用這種耗時的人工雙版本調色的方式,同時滿足HDR電視機和SDR電視機觀看需求;電影甚至還需人工調色更多版本,以滿足HDR影院(如採用Dolby Vision技術的杜比影院)、常規影院、網際網路視頻等不同發行放映方式。

英國BBC和日本NHK兩家電視廣播機構牽頭制訂了更簡潔的HDR技術方案,即HLG(Hybrid Log-Gamma)混合Log-Gamma,經歷2013年至今四年的發展,已經獲得了包括索尼、Panasonic等主流廣播電視設備提供商的支持。

如上圖所示,HLG提供最大1200%的動態範圍(藍色HLG曲線),對應HDR電視機高動態範圍顯示。在畫面亮度信息的暗部和中灰部,藍色HLG曲線與紅色SDR常規動態範圍曲線是完全重合的。拍攝設備可直接在機內拍攝記錄HLG視頻,就可以同時滿足在HDR電視機和SDR電視機終端觀看的需求。

HLG這種向下兼容的方式,實際上借鑑了當年彩色電視廣播的思路。爲了讓黑白電視機用戶能夠收看到用電視台播出的彩色電視節目,電視拍攝製作播出設備全部採用了亮度和色度分離的方式,黑白電視機只處理顯示彩色電視信號的亮度信息。

2017年9月,索尼已經在新發布的AX700三胞胎4K攝像機(不可更換鏡頭)加入了HLG記錄的功能,並通過固件升級的方式使FS5(E卡口可換鏡頭)、Z150(不可更換鏡頭)兩款專業4K攝像機獲得了HLG視頻記錄能力。此次A7RIII標配HLG 4K視頻記錄,用家在拍攝風光攝影、商業攝影高像素照片的同時,亦可輕鬆拍攝高動態範圍視頻素材——既可在兼容HLG的HDR電視機上欣賞亮度層次寬闊、色彩豐富的4K視頻,也可以直接進行手機端社交分享。

借一張照片(感謝照片水印標示媒體),索尼已經在2017年新上市的A1和Z9D兩個系列的電視機上全面兼容HDR10、HLG、Dolby Vision三種HDR規格,而2016年發布的X94/9300E系列通過固件升級方式支持HLG。實際上,今年大部分電視機廠商也都在做這件事,也就是說,未來所有新上市的HDR電視機都將支持HLG。

這個視頻是索尼官方提供的A7RIII HLG視頻演示(文末提供4K下載連結),除了高解析度、細節豐富之外,HLG帶來了更大的動態範圍,能讓我們看到「暗中的暗、亮中的亮」,另外伴隨HLG混合曲線的BT.2020更大的色彩空間也令A7RIII 4K視頻還原色彩的能力更勝一籌。即使目前大部分手機屏幕還沒有配備HDR屏幕,我們依然可以感受到HLG高動態影像的魅力。

演示片展示了A7RIII HLG可記錄雲彩「白中的白」(上圖),也可以記錄「暗中的暗」(下圖右下強烈陰影中黑色石頭的層次)。

上圖,在拍攝帶鎢絲燈泡的場景時,A7RIII使用HLG記錄的視頻(右側),既能夠看到通電的燈絲細節,也能看到場景中桌面和書脊。左側使用普通模式記錄的視頻,無法識別通電燈絲的細節。

爲了在普通視頻記錄模式看清楚燈絲細節(左側),A7RIII降低曝光量後,書脊和桌面被淹沒在暗部。

A7RIII使用HLG拍攝記錄這個大光比場景使用的曝光參數。

這個演示片中的場景,如果使用S-log2/3拍攝並進行專業後期調色處理,同樣可以獲得相同的效果。但是,並不是所有製作人都是調色師,特別是小團隊或個人工作室。如果你並非專業調色師,在使用log流程製作影視節目時,一定被那個神祕而尷尬的LUT搞得焦頭爛額。即使同場景拍攝的log素材,套用相同的LUT,這個鏡頭看上去還合適,另外的鏡頭就可能是古怪誇張的色彩,或者暗部冒出無數的噪點……

HLG流程將是我們這些「假調色師」們的解放者!

我分享一下使用AX700進行HLG流程拍攝的感受,以下均爲AX700拍攝未調色的4K視頻截圖。

故宮午門,AX700 HLG 4K視頻截圖。

故宮城門內,AX700設置爲PP10默認HLG2曲線拍攝的4K視頻截圖,在保留天空層次時,依然再現陰影中人物服裝層次。

相同場景,曝光量不變,AX700使用PP off拍攝4K視頻截圖,近處人物被淹沒在陰影中。

索尼目前已推出的6款HLG 4K視頻拍攝機,都提供了HLG和HLG1/2/3共4種可選預設,其中HLG符合行業標準規範,HLG1/2/3是經過索尼優化的三種預設。UGC學院4K演播室這個箭頭燈正好可以演示4種預設的區別:

索尼默認選擇使用HLG2,適合大部分場景;


HLG1適合中灰、暗部相對更多的畫面,這種預設時暗部會更純淨;


HLG3適合中灰、亮部相對更多的畫面,這種預設時畫面影調更廣闊,更富表現力。

索尼官網AX700頁面的HLG流程圖沒毛病。與採用S-log記錄、後期調色的流程相比,4K HLG除了製作效率更高外,還有哪些不同之處呢呢?

目前索尼6款4K HLG拍攝機在4K HLG記錄時的最高格式,都是3840×2160 24/25/30P、8bit量化、4:2:0採樣,碼流最高都是100Mbps;6個機型都支持S-log2/3,其中FS5可通過SDI輸出RAW到外置錄機。

對於沒有RAW輸出的五個機型,包括A7RIII,如果使用S-log2/3拍攝,建議通過HDMI接口把4K S-log2/3視頻傳輸至外置錄機(Atomos、BMD等),這樣記錄下來的4:2:2亮色採樣、最高880Mbps碼流的Prores HQ文件保留了更完整的色彩信息、畫面細節和S-log2/3更豐富的影調層次,在複雜的後期調色、降噪等過程中才不致於出現瑕疵。

A7RIII選擇HLG記錄,可以看作是在相機內完成了從S-log2/3到HDR調色過程(實現過程並不是這樣)。機內處理過程是在8bit量化、4:2:0編碼之前實現的,也就是基於無壓縮、高量化比特(10bit或更高)、YUV422(或RGB444)完整的色彩空間獲得HLG高動態範圍、BT.2020廣色域信號。

上圖是我假想的A7RIII 4K HLG視頻處理流程,但不會有大的出入。機內處理的最後一步,就是把這個「調色完成」的信號使用XAVC編碼器,編碼爲XAVC S 4K格式存儲在SD卡上,即3840×2160 24/25/30P、8bit量化、4:2:0採樣,碼流100Mbps或60Mbp由用家選擇。這個過程也類似於在DaVinci Resolve等調色軟體中完成調色、輸出高碼流或無壓縮母版後,最終壓縮編碼爲4K或高清H.264分享格式。

HLG視頻流程與S-log2/3流程的另外一個重要區別,就是可用感光度比S-log下更寬廣。以AX700爲例,如上圖所示,在S-log2/3時基準感光度爲ISO1600;A7RIII可能和A7RII一樣是ISO800。論是ISO1600還是ISO800,在S-log2/3拍攝時即使按照「向右曝光原則」,暗部出現噪點的可能性依然非常高。因此使用S-log2/3素材後期調色,降噪是一個必不可少的環節。

AX700在HLG模式下,可使用的最低感光度至少比ISO1600低兩檔,加上是在機內無壓縮、高量化bit、完整色彩空間進行處理和變幻,有效地避免了S-log2/3後期降噪對畫面清晰度的影響。

A7RIII和A7SII一樣,具備在S-log和HLG模式下的「伽瑪顯示輔助」功能,也就是說直接在液晶屏或取景器中監看在HDR電視機上的顯示效果(上圖BT.2020),或者在常規SDR電視機上的顯示效果(BT.709)。順便說一句,我使用A7RIII真機時,其液晶屏和取景器相對A7RII顯示效果提升了很多。

A7RIII搭載雙SD卡槽、使用更大容量的電池以及具備雙USB接口(其中一個是傳輸速度更快的USB-Type C),這對4K視頻拍攝相對耗電量更大、數據量也更大的應用,無疑提供了更好的數據存儲、備份和續航支持。

另外,索尼這幾年推出了一系列適合微單拍攝視頻的收音、監視等附件,特別是MI接口有線、無線麥克風,採用數字方式處理傳輸音頻信息到相機,可與A7RIII組合爲極高品質的視音頻採集記錄套裝。

寫在最後。


我猜你一定會問,那麼A7SII或者其後繼機型呢?

的確A7SII只比A7RII晚發布三個月左右,按照慣例,有可能索尼在不太久的未來會發布A7SII的升級版本,HLG自然也會標配。那麼,該如何選擇呢?

我覺得並不難。A7S系列可以看作是純粹的視頻機,而A7RIII是既能拍攝4240萬高像素照片,同時又可以拍攝4K HLG視頻的機型,你根據自己日常應用的場景選擇合適的機型即可。

最後提供百度盤連結【http://pan.baidu.com/s/1bp74vpH 密碼:7jqy】,包括A7RIII的兩個4K演示視頻,請下載後在大屏幕顯示終端上觀看,感受4K HLG影像的色彩、層次和細節。

不知不覺又寫了4000多字。從2015年7月開始用A7RII拍攝4K視頻和照片,對A7RII和升級機型A7RIII感觸良多,今天徹底分享後突然有了虛脫的感覺——的確,我需要一台A7RIII真機繼續拍攝體驗了。任何問題,歡迎留言和我一起討論。

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