北京时间 2020 年 10 月 14 日凌晨，苹果举行了 iPhone 12 发布会。抛开 5G 之类的不谈，
最吸引我的功能还是 iPhone 12 可以直接拍摄杜比视界的 HDR 视频格式了。
从 iPhone X 开始，苹果手机就已经可以显示 HDR 画面。所以，那个时候，iPhone 只是一个 HDR 显示终端，还不是 HDR 视频的创作工具。
经过几年进化，用 iPhone 12 上一颗小小的摄像头和指甲盖大小的传感器，竟然可以实时拍摄 10 比特的 HDR 视频，想想都让人激动。按照苹果官方的说法，你用 iPhone 12 就可以拍摄、剪辑和播放杜比视界视频。
这意味着 iPhone已经可以作为 HDR 视频的创作端。
我已经四年没换手机了，这次为了一探
iPhone 12 HDR
功能的究竟，我决定买一台试试，看看它的
HDR
功能到底灵不灵，另外也想探索一下拍摄完的视频怎样进行加工与传播。经过一段时间的使用，有心得也有疑惑，一并写出来和大家探讨。
HDR概述
说起
HDR
（高动态范围）这个词来，很多人可能并不陌生。照相机和手机都可以拍摄
HDR
照片。首先对相同的场景拍摄多张不同曝光的照片，然后使用后期处理的办法把多张照片合并为一张照片。使用
HDR
技术拍摄的照片能够得到更高的宽容度，从而让照片更加贴合人眼在现场的感受。如图所示。
和
HDR
照片不同的是，
HDR
视频没有采用打时间差的记录方式来录制视频。因为当代的光线传感器
CCD
或
CMOS
已经可以记录非常高的宽容度，约
10-16
挡光圈，这基本可以满足
HDR
视频制作和播放流程的需求。
目前来看，
HDR
视频已经形成了三个标准，分别是：
Dolby Vision
（杜比视界）、
HDR10
和
HLG
（
Hybrid Log Gamma
混合对数伽马）。
Dolby Vision
（杜比视界）
2007
年杜比实验室收购了一家名叫
BrightSide Technologies
的公司，并且制作了第一个
HDR
显示屏的原型。从那时开始，杜比不断投入于这项技术，并在
2014
年
CES
上将其正式命名为
Dolby Vision
（杜比视界）。
这项技术的核心是一项叫做
Perceptual Quantizer
（简称
PQ
，感知量化）的电光转换函数
，由此催生并定义了更高的动态范围。这项技术将最高的亮度标准定义在
10000
尼特（
nit
），尼特是一个亮度单位。普通的电视亮度峰值仅有
100
尼特左右（高一些的也不超过
500
尼特）。但是，目前还没有显示设备能达到
10000
尼特的亮度，因此目前
Dolby Vision
的亮度目标是更实际的
4000
尼特。
Dolby Vision
（杜比视界）使用
BT.2020
色彩空间，
12 bit
位深度和
SMPTE ST 2084 (PQ
感知量化曲线
)
。通过令人叹为观止的亮度、对比度和色彩，彻底改变您在影院和电视上的观看体验。
HDR10
和
HDR10+
HDR10
是美国消费电子协会于
2015
年
8
月
27
日公布的
HDR10
媒体档案格式，俗称
HDR10
，
使用 BT.2020 色彩空间，10 bit 位深度和 SMPTE ST 2084 (PQ感知量化曲线)
。
HDR10+
是由三星和亚马逊视频于
2017
年
4
月
20
日公布的
HDR10
的增强版，它增加了动态元数据，
HDR10+
是一个免费的开放标准，这意味着厂商有了更多的自由度。
HLG
（
Hybrid Log Gamma
混合对数伽马）
HLG
（
Hybrid Log Gamma
混合对数伽马）是由英国
BBC
和日本
NHK
电视台联合开发的一个
HDR
标准。
HLG
在传输过程中不需要使用元数据，能够兼容
SDR
标准。
HLG
是免费的。
HDR
格式简表
根据现有资料，把现有的各种
HDR
格式整理为一个表格如下：
|
基色
|
转换函数
|
颜色矩阵
|
比特
|
元数据
|
|
杜比视界
|
BT.2020
|
PQ
（
ST2084
）
|
-
|
12
|
动态元数据
|
|
杜比视界
(8.4)
|
BT.2020
|
HLG
|
BT.2020 non-constant
|
10
|
动态元数据
|
|
HDR10
|
BT.2020/P3
|
PQ
（
ST2084
）
|
-
|
10
|
静态元数据
|
|
HDR10+
|
BT.2020/P3
|
PQ
（
ST2084
）
|
-
|
10
|
动态元数据
|
|
HLG
|
BT.2020
|
HLG
|
BT.2020 non-constant
|
10
|
无
|
HLG
在普及过程中占有一定优势，因为
HLG
的编码采用的是相对亮度值，传输过程中无需附加额外的元数据，可以在不同设备上呈现出不同的
HDR
效果，具备良好的适应性，并且可以兼容传统的
SDR
设备。而
Dolby Vision
和
HDR10
采用的都是
PQ
曲线，传输过程中需要携带元数据。在以绝对亮度值显示的情况下，如果显示设备无法达到所需的亮度峰值，那么超出的部分就会被剪切掉。
但是，杜比视界的显示效果是最好的。并且随着苹果公司的加入，杜比视界的格式也在发生着变化和扩展。
下面就来看一下
iPhone 12
是怎样选择杜比视界格式的。
iPhone 12
的选择
iPhone 12
是使用
Dolby Vision
的
Profile 8.4
版本来拍摄
10
比特
HDR
视频的。这个版本是基于
HLG
转换函数的，有别于
PQ
系统。
虽然使用的是
HLG
曲线，但是使用
Profile 8.4
拍摄的视频也是杜比视界的一种，并且拍摄过程中还能实时生成杜比视界视频元数据。
这意味着
iphone 12
的
HDR
视频可以
三全其美
。在
SDR
显示器上可以显示
SDR
效果，在
HLG
显示器上可以显示
HLG
效果，在支持
Dolby Vision Profile 8.4
的显示器上，可以显示杜比视界效果。在
iPhone
上，
iOS 14
系统可以智能判断手机应该显示什么效果。
使用 iPhone 12 拍摄HDR视频
iPhone 12
可以实时拍摄杜比视界视频。杜比视界调色技术已广泛应用于整个电影的后期制作中。这项处理非常耗时，通常需要在后期公司的专业电脑上进行。而苹果公司希望这个繁重的任务在你口袋里就能搞定。那就是在你拍摄的同时，就能对每帧画面进行杜比视界调色。
iPhone 12
会拍摄两帧不同曝光值的画面，再用
A14
仿生芯片进行分析，创建一张代表每帧画面色调值的直方图。然后，
根据这张直方图生成杜比视界视频元数据
。
A14
仿生芯片速度足够快，所以该过程可以实时完成。
在
iPhone 12
的
“
设置
”
面板中可以看到
“HDR
视频
”
功能在默认下已经是开启状态了，这意味着手机将录制
10
比特的
HDR
视频，并且同时计算出杜比视界元数据。如图所示。
我随手拍摄了一段剧组工作室的内景。好在房间里面有吊灯、射灯还有
LED
灯带，有特别明亮的地方也有特别暗的地方，还有窗户可以看到外面的景色。如图所示。
说明：由于读者朋友很难身临其境，因此我只能用文字和截图来描述我的视觉感受以及拍摄环境的状况。这难免存在偏差，而这些偏差甚至可能让读者产生误解。
从这张截图来说，因为截图软件的问题，造成高光部分有些过曝。并且，画面的整体感觉是偏亮的，实际环境并没有灯火通明，而是亮的地方很亮，阴影区也是非常暗的。如果从摄影角度说，我感觉
iPhone 12
拍摄并显示在手机屏幕上的画面比实际场景亮了
2
挡还多。
另外，我还用
iPhone 7
同时拍摄了这个场景，用肉眼对比观察，我发现画面不像
iPhone 12
的那样明亮，并且噪点也多了不少。毕竟
iPhone 12
相比于
iPhone 7
已经进化了五代了。并且
iPhone 7
不能拍摄
HDR
视频。
iPhone7
拍摄的
SDR
视频的参数
我使用
MediaInfo
软件查看了一下
iPhone 7
和
iPhone 12
所拍摄的视频的相关参数。
iPhone 7
拍摄的是编码为
AVC
的
SDR
（标准动态范围）视频。其色彩原色、传输特性和矩阵系数都是
BT.709
。如图所示。
iPhone 12
拍摄的
HDR
视频的参数
iPhone 12
录制的视频则有很大不同。首先编码是
HEVC
，并且
HDR
格式为
Dolby Vision
，
HLG compatible
。色彩原色为
BT.2020
，传输特性为
HLG
，矩阵系数为
BT.2020 non-constant
。如图所示。
然后使用
Quicktime Player X
打开该视频，使用快捷键【
Command I
】打开影片检查器，可以看到其格式为
HEVC
（
10
位）
BT2020 HLG
（
9-18-9
）
HLG
如图所示。
在
QuickTime container
中可以包含
NCLC
元数据
。用
iPhone 7
拍摄的视频的元数据是
1-1-1
，说明是符合
BT.709
标准的
SDR
视频。而使用
iPhone 12
拍摄的视频的元数据是
9-18-9
，说明这是色彩空间为
BT.2020
，
Gamma
曲线为
HLG
，色彩矩阵为
BT.2020 non-constant Luminance
的
HDR
视频。如图所示。
图
-
引自《达芬奇
17
新功能手册》
以上参数可以相互印证，从而可以初步判断出
iPhone 12
所拍摄的
HDR
视频是折衷的结果。
如果严格按照杜比视界的
PQ
曲线来处理，则在影片的加工、传递和播出环节，将会遇到很多障碍。而使用
HLG
曲线则可以相对灵活地应对多种播放环境。
iPhone 12 HDR视频的显示
对于
HDR
生态来说，拍摄端和制作端都已经准备好了，
但是播出端却是最大的短板，没有亮度足够高并且还支持
HDR
的屏幕，就不能欣赏
HDR
视频，强行播出则可能带来完全不可预测的劣质画面。
因为大多数屏幕的最高亮度还在
100
至
350
尼特之间徘徊。而要想获得比较好的
HDR
观赏效果，
1000
尼特是比较理想的选择。
苹果公司为
iPhone 12
配备了能够显示
HDR
视频的
OLED
屏幕。据官方网站参数可知
iPhone 12
使用的是
“
超视网膜
XDR
显示屏
”
，广色域
(P3)
，对比度高达
2000000:1 (
典型
)
。
在显示
HDR
照片或视频时，亮度最高可达
1200
尼特。对于非
HDR
的使用情况，亮度可以达到
600
尼特甚至
800
尼特（
Pro
款）。
所以，有了手机屏幕的支持，用户可以直接在
iPhone 12
上观看自己拍摄的
HDR
视频。除此之外，还可以在支持
HDR
的电脑显示器、电视机、手机或其他设备上观看。但要注意的是经过传输和重新编码之后，
HDR
效果可能和
iPhone 12
上不同。因此，如果你对画面效果比较关心，可以继续阅读下方的内容，看看怎样制作、传输和发布
HDR
影片。
iPhone 12 HDR视频的编辑
前文讲过，
iPhone 12
拍摄的是
Dolby Vision Profile 8.4
格式的
10
比特
HDR
视频。其色彩空间为
BT.2020
，转换函数（
Gamma
曲线）为
HLG
，色彩矩阵为
BT.2020 non-constant Luminance
。在编辑过程中，这三个元数据是非常重要的，不能弄错也不能丢弃。另外，
iPhone 12
在拍摄过程中还记录了杜比视界的元数据，这也是不容忽视的。
支持编辑
iPhone 12 HDR
视频的软件
根据苹果官网的资料，用户可以直接在
iPhone
上用
“
照片
”
、
“iMovie”
或
“
可立拍
”
等应用程序来剪辑杜比视界视频。我在
“
照片
”
中测试了一下，常规调整和风格化滤镜都可以正常使用。但是处理后需要渲染，并且要花比较多的时间来渲染。如图所示。
另外，
iOS
上
的新版
LumaFusion
应用程序也支持
HDR
影片的编辑了。在创建项目的时候可以选择
HDR
色彩空间。如图所示。
当然，还可以使用专业的后期软件来编辑和制作
HDR
影片：
-
Final Cut Pro X
-
DaVinci Resolve
-
Baselight
-
Adobe Premiere Pro
-
Adobe After Effects
相比于
iOS
端的应用程序而言，这些专业软件功能丰富而强大，可以进行色彩管理和调色工作以得到更佳的效果。本文将介绍使用
Final Cut Pro X
和
DaVinci Resolve
软件来编辑
iphone 12 HDR
视频的方法。
使用
Final Cut Pro X
制作
HDR
影片
因为编辑
HDR
影片对
Mac
电脑的硬件、操作系统和软件都是有要求的，所以读者应该先检查一下自己的
Mac
电脑是否满足需求。对于
iPhone 12
的
HDR
素材来说，操作系统推荐使用
Big Sur
，并且
FCPX
和
Compressor
的版本都应该更新到最新。这样在编码的时候才可以带有杜比视界的元数据。
在
Mac
上打开
Final Cut Pro X
软件。首选方案是创建一个支持
HDR
的资源库。选择
“
文件
-
新建
-
资源库
”
菜单新建一个资源库。如图所示。
默认情况下创建的仍然是标准资源库，我们需要在创建后点击资源库属性面板中的
“
修改
”
按钮，如图所示。
在弹出的对话框中选中
“
广色域
HDR”
，如图所示。
然后新建一个项目，并且将项目的色彩空间设置为
“
广色域
HDR - Rec.2020 HLG”
，如图所示。
创建完成后把
iPhone 12
拍摄的视频片段放到时间线上，然后就可以对视频进行剪辑、添加字幕以及调色处理了。我使用的是一台
16
寸高配版
MacBook Pro
，其屏幕亮度最高为
500nit
，虽然不能达到
iPhone12
的峰值
1200
尼特，但是经过苹果公司的优化之后，也是可以看到
HDR
效果的。下面的截图仅能告诉大家在
FCPX
中，窗户外的景色和室内的阴影细节都是可以在同一个画面中看到的。
至于明亮的高光部分的亮度感受，读者仅仅通过截图是很难感受到的。
如果需要将
HDR
制作为
SDR
（
Rec.709
）视频，则需要使用
“HDR
工具
”
。可以在
FCPX
的
“
效果浏览器
”
中找到这个工具，然后将其拖拽到片段上。如图所示。
将
“
模式
”
修改为
“HLG
转
Rec.709 SDR”
，如图所示。
此时，图像的亮度急剧下降，高光细节也产生了一些压缩，并且画面的对比度也变低了。如图所示。注意截图仅作示意，最终效果需要在
HDR
环境下监看。
编辑完成后，如何输出
HDR
影片呢？在
FCPX
中可以选择
“Apple
设备
4K”
预设。如图所示。
然后将视频编解码器设置为
“HEVC 10
位
”
，如图所示。
这样输出的影片使用
Quicktime Player
打开，然后打开影片检查器，可以看到其
NCLC
元数据为
9-18-9
。说明输出的是带有
HLG
曲线的
HDR
视频，如图所示。
在
Big Sur
系统上，新版的
FCPX
和
Compressor
可以输出杜比视界
8.4
格式的视频，嵌入杜比视界元数据。如图所示。截图链接：
https://support.apple.com/zh-cn/guide/compressor/cpsr4c5ffdc9/mac
。
注意，如果选择默认的
HECV 8
位会怎样呢？那样会得到一个警告。如图所示。
警告会提示说
“
针对
HDR
内容使用
8
位编解码器可能会影响视频质量
”
如图所示。
事实果然如此，如果按照
HECV 8
位输出，则影片的
NCLC
元数据为
9-1-9
。影片的
Gamma
曲线变成了
BT.709
，虽然色彩空间还是
2020
，但是
Gamma
变了，
HDR
效果就出不来了。如图所示。
下面再介绍一种情况。有时你需要把
HDR
素材添加到
SDR
项目中，在这种情况下，你会得到一个警告说
HDR
影片中特别明亮的那部分会被裁切掉。如图所示。
然后我们会看到窗户外面的景色一片花白，室内物品的高光部分也都被裁切掉了。如图所示。
这时，需要使用
HDR
工具，将模式设置为
“HLG
转
Rec.709 SDR”
，如图所示。
现在可以看到裁切掉的亮部细节又回来了。当然，由于项目是
SDR
的，所以
HDR
的视觉效果就消失了。毕竟，这种情况就是为了输出
SDR
影片的。如图所示。
FCPX
是苹果公司开发的，在苹果的
HDR
生态中也扮演着重要角色。在处理中的优点是简便高效，缺点是色彩管理不够灵活，调色工具也比较初级。要想更精细地处理
HDR
影片，可以考虑使用
DaVinci Resolve
和
Baselight
之类的专业调色软件。
当然，用户也可以创建基于
“
广色域
HDR - Rec.2020 PQ”
的项目，如图所示。
由于
iPhone 12
拍摄的素材使用的是
HLG
曲线，所以需要使用
HDR
工具将
HLG
转换为
PQ
（
Rec.2100
）。如图所示。
然后根据实际情况在检查器的
“HDR
内容亮度级别元数据
”
部分进行设置，输入基于节目内容和目标设备技术规格的值。如果不能确定合适的值，则留空。
-
MaxCLL
（最大亮度级别）：输入节目中最亮像素成分的级别（以尼特为单位）。例如，如果目标电视机或显示器的峰值亮度（最大亮度）为
1000
尼特，您可以将
“HDR
工具
”
效果应用到整个项目，其中将效果配置为转换到
1000
尼特的最高
Rec. 2020 PQ
输出级别。在这种情况下，您可以为
MaxCLL
输入
1000
。有关
“HDR
工具
”
效果的更多信息，请参阅在
Final Cut Pro
中转换或调整
HDR
片段。
-
MaxFALL
（最大帧平均亮度级别）：输入节目中最高平均亮度级别帧的值（以尼特为单位）。
输出的编码建议选择
Apple ProRes 422
，
ProRes 4444
或
DNxHR HQX
，格式（容器）可以选择
MOV
。然后就可以输出
HDR10
母版文件了。
使用
DaVinci Resolve
（达芬奇）制作
HDR
影片
作为影视后期的调色利器，
DaVinci Resolve
支持一系列广泛的格式，包括广色域和
HDR
格式在内的各类影像，还能以
DaVinci
传奇式
32bit
图像处理带来优质专业的处理效果。目前，该软件的最新版本是
DaVinci Resolve Studio 17
。如图所示。
作为专业的调色软件，
DaVinci Resolve
拥有强大且先进的色彩管理功能。色彩管理可以掌控数字电影摄影机和扫描仪、计算机显示器、广播级显示器和数字电影投影仪之间的色彩转换。目标是在不同的格式和监视器之间实现更加统一的摄影机画面解码和色彩显示。
DaVinci Resolve
支持自带的色彩管理系统
RCM
，以及
“
电影艺术与科学学院
”
定义的学院色彩编码系统（
ACES
）
。如图所示。
DaVinci Resolve Studio
搭载了业界先进的调色工具，
可用于新的广色域和高动态范围（
HDR
）影像
。
32bit
图像处理、业界标准
HDR
输出以及
Resolve
色彩管理使得
HDR
调色成为可能。您可获得
Dolby Vision
和
HDR10+
元数据面板、
HDR
模式节点调整、支持
HDR
色彩空间转换的
ST.2084
和
HLG
色调映射，以及通过内置示波器进行
HDR
监看等功能。
DaVinci Resolve 17
添加了全新一代
HDR
一级调色面板，带有自定义区域曝光和调色控制，以及感知色彩一致的图像处理，所有，使用达芬奇可以对
HDR
调色具有全面的控制
。如图所示。
现代数字电影摄影机可采集
13
到
19
挡动态范围，为制作模仿非常类似人类视觉的图像提供了巨大的潜力。然而，通过传统工具（
Lift
、
Gamma
和
Gain
调色工具）平衡非常明亮或非常暗的图像会遇到一些困难。
因此
DaVinci Resolve 17
新增了
HDR
色轮，可以将画面分为六个区域进行精细调光和调色，让您处理图像的不同色调范围，从暗部和亮部，到极暗和极亮的部分。并且还有
Global
色轮对画面进行整体控制。
如图所示。
另外，对每一个区域都可以进行影响范围和衰减范围的调整。并且还可以增加自定义区域。借助于
HDR
色轮，用户可以更加得心应手地调整
HDR
影片。
下面，通过一个简单的案例讲解一下在达芬奇中制作
HDR
影片的工作流程。在达芬奇中制作
HDR
影片有两种色彩管理方案，
一种是使用
DaVinci YRGB Color Managed
（简称
RCM
）色彩科学，另一种是使用
ACES
色彩科学
。
打开达芬奇软件，新建一个项目，找到
“
项目设置
”
面板。其中提供了设置色彩科学的选项，以及输入、时间线和输出色彩转换、色调映射、
LUT
应用以及更多功能。将色彩科学设置为
DaVinci YRGB Color Managed
，也即
RCM
。将
Resolve color management preset
（达芬奇色彩管理预设）设置为
“HDR Rec.2020”
。然后将
Output color space
（输出色彩空间）设置为
“Rec.2100 HLG”
，如图所示。
设置好色彩管理之后，新建一条时间线，然后把素材插入到时间线上。如图所示。
在调色页面的缩略图下方，可以看到达芬奇识别出素材为
H.265 Main 10 L5.1
。如图所示。
在缩略图上点击右键可以看到素材的
“
输入色彩空间
”
为
“Rec.2100 HLG”
，说明
iPhone 12
拍摄的
HDR
素材被正确识别了。如图所示。
如果只是剪辑，那么不使用
HDR
显示器或者监视器也可以工作，只是看不到
HDR
的最终效果。但是如果要对
HDR
影片进行调色，则必须使用
HDR
显示器或监视器。如果使用达芬奇调色，建议使用
IO
卡连接支持
HDR
的监视器来观看画面的最终结果。支持达芬奇
HDR
调色的
IO
卡类型较多，如图所示。
有了
IO
卡之后，还需要选择参考级
HDR
监视器（例如
SONY BVM X300
等）或者
Apple ProDisplay XDR
进行监看。
笔者曾经在《比肩参考级监视器，
Apple Pro Display XDR
使用感受》一文中做过讲解
。如图所示。
链接：比肩参考级监视器，Apple Pro Display XDR 香不香？
图中使用
常规显示器来显示达芬奇软件的用户界面，然后通过
UltraStudio 4K Extreme IO
卡把视频信号输出给
Teranex Mini SDI to DisplayPort 8K HDR
转换器，再通过转换器把信号传输给
Pro Display XDR
。这样
Pro Display XDR
就可以作为
HDR
监视器使用了。
当制作环境准备完成后，就可以进行
HDR
调色工作了。例如我们发现素材的阴影区曝光不足，想要提升其亮度。如图所示。
如果使用传统的
Lift
、
Gamma
和
Gain
工具来调整其
“
暗部
”
，则整个画面中本来是黑色的部分会被调整为灰色，不能保持画面应有的反差关系。如图所示。
这时，达芬奇
17
新增的
HDR
调色工具就可以派上用场了。切换到
HDR
色轮，向右拖拽
“Shadow”
色轮的曝光工具，就可以增加阴影区的曝光量。如图所示。
可以看到画面中原来黑色的区域依然保持黑色，只有暗部区域的曝光得到了提升。如图所示。
接着我觉得画面的对比度还不够大，于是使用
Contrast
工具增加了画面的对比度，但是在
HDR
工具的区域编辑面板中可以看到蓝色线的两端都出现了剪切，不够柔和。
这时可以提升
“blk/Offset
（黑点偏移）
”
的数值，该参数可以修正蓝色线条左下角被剪切的部分。
可以看到，剪切的部分变为柔和的过渡曲线。如图所示。这说明
HDR
调色工具可以对画面进行非常细腻的控制。从这方面来说，
FCPX
