Contents

B 站和 HDR

https://oss.qust.me/img/679b0013-c9c3-40b2-878d-beeb6065565c.png

近几年,HDR 这个技术频频出现在手机厂商的发布会上。

2018 年 iPhone X 发布成为苹果首款支持 HDR 的手机,此后每一款 iPhone HDR 都没有缺席。我刚去小米官网看了下,价格仅 999 元的 Redmi 10x 也已经支持了蛮高规格的 HDR。

虽然 HDR 已经成为近几年中高端手机的标配,但想要充分享受到 HDR 画质的视频,硬件、内容、网络条件缺一不可。

虽然国内爱奇艺、优酷、腾讯视频几家视频平台在多年前就宣布支持HDR,但总能在网络上看到很多人对 HDR 视频效果体验差强人意,频频出现只是“加了一个色彩滤镜”的评论。 拥有一块足够好的屏幕,却没能与之匹配的高画质 HDR 内容观看,多少是一件遗憾的事情。

9月30日,B站上线了HDR10画质升级,成为国内首家支持 HDR10真彩、4K分辨率、120高帧率(20M码率)的在线视频平台。B站也向所有的创作者开放HDR10视频上传功能。这也是继上线4K分辨率120帧视频后,B站再次对视频创作者升级投稿画质。

这一切正在慢慢被 B 站所改变。

什么是 HDR

HDR 给我感觉就像摘掉墨镜那一刻看到的世界:如此明亮,色彩丰富。

更暗也更亮

https://oss.qust.me/img/305c3857-37cc-4329-a711-01060a7f0cfd.png

1 nit 亮度示意图

在1立方米大小盒子里放上一根蜡烛,盒子内表面的亮度约为 1 nit,中午太阳的亮度大约为 16亿 nits。现实世界里无论是 1 nit 还是 16亿 nits 我们人眼都能感受到它是有多暗淡多耀眼。

但我们平时接触到的传统视频都将亮度信息压缩到区区 0–100 nits 这个区间,这类视频被称为SDR(Standard Dynamic Range )视频。

中高端支持 HDR 的手机屏幕一般都能达到 1000 nits 左右的亮度,显然 SDR 视频已经不能满足屏幕显示的需求了,我们需要用一种更好的视频技术,来展现大自然的色彩和亮点变化。

HDR (High Dynamic Range) 高动态范围正是因为这个需求应运而生,这种视频可以更好的记录和展现更丰富的画面细节,更鲜艳的色彩

https://oss.qust.me/img/Mapping-of-Lights.png

HLG HDR SDR 亮度信息

https://oss.qust.me/img/36974-69191-Apple-4K-HDR-demo-xl.jpg

Apple TV 4K HDR 示意图

与 SDR 视频将亮度信息记录到 0-100 nits 区间相比 HDR 视频一般将亮度信息记录在 0-1000 nits 这个区间,亮度区间远大于传统 SDR 视频,所以在 HDR 视频里无论是更明亮还是更暗淡的地方你都能同时看得更清晰。

以B站官方和影视飓风,特效小哥制作的 HDR 视频为例。(一加8手机截图示意)

https://oss.qust.me/img/hdr1.jpg

HDR 关/开

在部分灯光直接打到人脸上后面也满是错杂灯光的场景,HDR 视频中你仍然能看清人物的表情、整个肤色也更为自然。与此同时 HDR 版本背景中的高亮 bilibili 灯牌依然清晰可辨。(实际体验比截图更明显,HDR 的版本也截图看起来更明亮)

更丰富艳丽的颜色

https://oss.qust.me/img/0_wftD1dPy_-icMapV.png

色域空间示意

大自然为什么这么美丽,是因为色彩的丰富。

我们人眼能看到的颜色大概覆盖在这个马蹄形的色域里,普通 SDR 视频都是采用 Rec.709(左一)的色彩空间,仅仅覆盖了 35.9% 我们能看到的颜色。

而 HDR 视频基本都是采用 Rec.2020/BT.2020(右一)的色彩空间,提供了更多的颜色,你在观看 HDR 视频时自然会感觉到色彩更为丰富艳丽。

更自然的画面

https://oss.qust.me/img/ca25cde0-3b02-4cde-880e-ec5454f4b168.png

8 bit 和 10 bit 色深画面示意

在很多视频中我们常常能看到右边 8bit 画面里色彩断层的情况,而 HDR 视频绝大部分采用了 10bit 色深(10.7亿色),更丰富的颜色在很多场景里让画面更加自然。

B站的画质水平

在B站宣布上线HDR真彩画质后,我们也第一时间对于这个画质进行了测试和对比。一窥B站是否真的达到了HDR10 要求的标准?

为了直观展现B站的画质水平,表格从视频的分辨率、码率、帧率、HDR 支持情况、编码支持情况 这5个维度和其它视频平台进行对比。

画质\平台B站爱奇艺腾讯优酷YouTubeNetflix
分辨率4K4K4K4K8K4K
码率20 Mbps10 Mbps10 Mbps8 Mbps30 Mbps16 Mbps
帧率120 帧120 帧120 帧120 帧60 帧60 帧
编码H264/H265H264/H265/AV1H264/H265H264/H265H264/VP9/AV1H264/H265/VP9/AV1
HDRHDR 10HDR 10/Dolby VisionHDR 10/Dolby VisionHDR 10HDR 10HDR 10/Dolby Vision

近几年国内视频平台在画质上的进步确实很快,像今年B站就直接将视频提高到了 120帧,远超过国外各平台最高 60帧 的标准。因过去给的码率太低 4k 视频国内平台常常只能给到 2-5 Mbps,导致画质过于粗糙很多人抱怨其是“伪4k”。

https://oss.qust.me/img/e0d0bef54763ffda336e9b9fe27d673.jpg

B站 电视端 4K 视频码率

今年B站直接将视频最高码率提升到了 20 Mbps,已经达到了国际 Netflix、Disney+ 等影视公司流媒体 4K 大片码率的水准。与此同时B站 80% 的 4k 视频也都采用了 H265 这种更高效的编码,让大家用更少的流量看到更清晰的画面。

因为标准不够统一,以及平台对各客户端的优化不足够。纸面上 HDR 看各家视频平台都支持,实际国内平台 HDR 直接套「滤镜」偏多。观看 HDR 时内容必须得硬件设备支持,如果用硬件上不支持 HDR 的设备观看真正的 HDR 内容你会得到完全偏离正常的色彩和画面中到处过曝。

https://oss.qust.me/img/%E5%B1%8F%E5%B9%95%E6%88%AA%E5%9B%BE%202020-09-29%20030333.png

爱奇艺网页版

举个例子,即使我的电脑设备不支持 HDR,像爱奇艺网页版也还可以选择「HDR」,当然选择 HDR 观看后画面也并没什么两样。其他平台也都有类似的情况,不区分客户端是否支持,直接给滤镜式的 HDR。

https://oss.qust.me/img/%E6%9C%AA%E5%91%BD%E5%90%8D%E6%8B%BC%E5%9B%BE.jpg

一加8 和 坚果 Pro2 截图

和 YouTube 一样B站的手机客户端,会对设备的 HDR 能力做出判断,只给予支持 HDR 的设备提供“HDR 真彩”选项。当然提供的也是真正的 HDR 内容,如果你的手机支持 HDR 切换到“HDR 真彩”后你一定会感受到的。

根据 B 站官方信息显示,如今只要是你拥有 iPhone 8 及以上,还有 Android 7.0 系统以上的大部分机型,都能在 B 站上在线观看到 HDR10 视频。

https://oss.qust.me/img/Screenshot_20200929-040204.jpg

HDR 关

https://oss.qust.me/img/Screenshot_20200929-040151.jpg

HDR 开

在用 一加8 观看 links 给B站拍摄的 HDR 视频时,我是真的有被震撼到。每个 HDR 真彩画面你都能看非常丰富的细节:每一根小草都更翠绿自然,叶面上的纹理也更清晰,小草上的露珠也更闪耀。

【Links 视频】

为什B站选择 HDR 10

https://oss.qust.me/img/679b0013-c9c3-40b2-878d-beeb6065565c.png

各种 HDR 标准

目前主流的 HDR 主有 HDR 10、Dolby Vision 以及 HLG 这三个标准,对应不同的场景和行业。

Dolby Vision 的理论规格最高,与此同时也收费认证。更适合于像 Netflix、Disney 这类大的影视公司。

HLG 免费,更多用在广播电视领域,它由英国 BBC 以及日本 NHK 共同开发。

HDR 10 免费,也是目前最为广泛的 HDR 标准。Android 手机对 HDR 的支持基本只有 HDR 10(支持 HDR 的 iPhone 同时支持 HDR 10 和 Dolby Vision )在电视、电脑中对 HDR 的支持也默认都是指的 HDR 10。主流视频剪辑软件:Final Cut Pro X、PR 以及 DaVinci Resolve 16 都对 HDR 10 支持良好。

对于B站这样的UP主创作平台来说,选择HDR10标准是最适合的。一方面可以方便UP主进行高画质的制作,另一方面也可以让更多的人能看到 HDR 内容的,更深层次是发动群众的力量,解决 HDR 10 内容不足消费者观看的需求问题。 都是B站这个由 UP 主驱动的平台最好的选择。

HDR 带来的挑战

https://oss.qust.me/img/20200929132310.png

Netflix 封面图片高亮示意

Netflix 曾在自己的技术博客中介绍过 HDR 带来的挑战 ,当整个设备输出 HDR 信号时我们以前的 UI 和图片在色彩空间和亮度上都不可能正确的匹配。Netflix 为了给用户带来更加整体的 HDR 体验:对封面图片分析后,给高亮部分做出突出处理;同时使用更高规格的图片格式来匹配 HDR进行显示。

https://oss.qust.me/img/487ee0cb06553c4b2cdf71e8116dfad.jpg

Windows 平台 YouTube HDR

Windows 系统对 HDR 的支持也比较糟糕,你只有在系统-显示设置里打开 HDR 10 选项后(前提你硬件支持),才能在 YouTube 等平台开启 HDR 10。但这时除了 HDR 内容颜色亮度正常以外,其它所有画面基本都是从 Rec.709 硬拉伸到 Rec.2020,和不正确的亮度。普通内容都得不到正常显示,整个画面像是被分割成了两块屏幕。

https://oss.qust.me/img/%E5%B1%8F%E5%B9%95%E6%88%AA%E5%9B%BE%202020-09-29%20173259.png

Windows 平台 B站

B站的 HDR 10 在手机上体验还不错,不过支持 HDR 的手机型号很多,都做好优化可能还需要点时间。Windows 平台上我暂时还没看到 HDR 10 的选项,电视端平台目前不支持,可能得等到下个月官方更新推送。

总结

4K 电视卖的越来约便宜,我们也是 4K 电视用户最多的国家,不到千元的电视都采用了 4K 面板,HDR 成为了中高端电视的标配。在移动端,千元机都用上了支持 HDR 的 OLED 屏幕,屏幕的刷新率也是蹭蹭的涨。5G 信号的覆盖也能为我们随时随地观看高画质视频提供网络支持。可这几年视频平台在内容和画质上的进步却很缓慢,远不能满足我们的需求。

2018 年B站将最高码率提升到了 6Mbps,在去年开始灰度 4K,今年则全面开放了 4K 120fps,同时将最高码率也拉升到了 20 Mbps。B站在成为国内能提供最佳视频质量的平台只差 HDR 这关键的一步,在今天也已补上。