超高清和 HDR 电视的国际标准,色彩空间明显大于 Rec.709,并支持 10 位或 12 位色深的扩展动态范围。
定义
Rec. 2020(ITU-R BT.2020,也称为“BT.2020”或“Ultra HD Color”)是高清电视,特别是超高清(4K/8K)的国际标准,与 HDR(高动态范围)紧密相关。该标准定义了:
- RGB 原色:高度饱和的颜色,用于扩展色域
- 白点:D65(与 Rec.709 相同)
- 色深:10 位或 12 位(相比 Rec.709 的 8 位)
- 动态范围:使用 HDR 模式可达 16+ 档
- 色域体积:约占人类色域的 76%(相比 Rec.709 的 44%)
该标准于 2014 年通过,并日益成为流媒体和电影院的标准。
技术规格
RGB 原色和色域扩展
Rec.2020 原色在 CIE 1931 xy 色度图中的坐标:
| 颜色 | x | y | 与 Rec.709 的差异 |
|---|---|---|---|
| 红色 (R) | 0.708 | 0.292 | +0.068 / -0.038 |
| 绿色 (G) | 0.170 | 0.797 | -0.120 / +0.197 |
| 蓝色 (B) | 0.131 | 0.046 | -0.019 / -0.014 |
| 白点 (D65) | 0.3127 | 0.3290 | (相同) |
视觉效果:
- 红色:更纯净的红色(原色红)
- 绿色:更饱和,近乎霓虹绿
- 蓝色:纯净,偏紫感减少
色域对比(体积):
| 标准 | 色域体积 | 应用 | 色彩丰富度 |
|---|---|---|---|
| sRGB | 43% | 网页,消费级 | 有限 |
| Rec.709 | 44% | HDTV,广播 | 有限 |
| Adobe RGB | 52% | 摄影 | 扩展 |
| DCI-P3 | 56% | 电影,数字电影 | 非常扩展 |
| Rec.2020 | 76% | 超高清,HDR | 最大化(实际) |
| Lab 色彩空间 | 100% | 理论最大值 | 所有人类可感知颜色 |
Rec.2020 覆盖了人类可感知色域的 76%。
色深和比特量化
Rec.2020 需要更高的比特深度来解析色域,避免色调分离(Posterization):
Rec.709(标准 8 位):
256^3 = 16,777,216 种颜色
色域分辨率:16,777,216 / 0.44 ≈ 每 % 色域 3800 万种颜色Rec.2020(10 位):
1024^3 = 1,073,741,824 种颜色
色域分辨率:1,073,741,824 / 0.76 ≈ 每 % 色域 14 亿种颜色
足以显示所有色调而无色带(Banding)Rec.2020(12 位,罕见):
4096^3 = 68,719,476,736 种颜色
几乎无限的色彩分辨率
用于存档和高端后期制作带 Rec.2020 的 HDR 模式
PQ(感知量化器)- Dolby Vision,HDR10
特性:
- 动态范围:0-10,000 尼特(相比 SDR 的 100 尼特)
- 伽马曲线:专用的感知量化器曲线(非简单的 2.4)
- 黑电平:绝对 0 尼特(与 Rec.709 的 Foot/Headroom 不同)
- 支持格式:HDR10,Dolby Vision,HDR10+
实际影响:
- 极暗的场景可以呈现绝对黑色
- 极亮的亮点(灯光、火焰、太阳)
- 需要更长的调色时间以获得最佳效果
HLG(混合对数伽马)- 广播 HDR
特性:
- 向后兼容:可在 SDR 显示器上观看
- 观看条件:假设标准室内照明(非完全黑暗)
- 伽马:对数和伽马的组合,用于广播
- 支持格式:BBC,EBU,OBS 标准
实际应用:
- 地面广播(通过无线电波)
- 在流媒体中不太常见
- 对 SDR 设备有良好的回落兼容性
DaVinci Resolve 中使用 Rec.2020 的工作流程
项目设置
项目设置 > 色彩管理
- 输入色彩空间:相机格式(Red,Arri,Sony)
或 Rec.2020(对于已转换的素材)
- 时间线色彩空间:DaVinci Wide Gamut RGB(内部 32 位浮点)
- 输出色彩空间:Rec.2020(用于 HDR)
- 监看 LUT:PQ(Dolby Vision)或 HLG(广播)HDR 时间线配置
- 项目设置:
- 分辨率:3840x2160(4K)或 7680x4320(8K)
- 色彩深度:32 位浮点(HDR 必需)
- Rec.2020 作为输出空间
- 色彩管理:
- 解码器色彩空间:相机特定
- 创建 Dolby Vision 或 HDR10 元数据
- 监看:
- 需要 HDR 显示器(例如 Dolby PRM4200)
- 在预览中设置为 HDR 色彩空间
- 替代方案:使用 HDR-to-SDR 曲线进行 Rec.709 监看
Rec.2020/HDR 调色
阶段 1:HDR 基础
- Log 到 PQ/HLG 转换自动完成
- 检查曝光范围(PQ 为 0-10,000 尼特)
- 使用 HDR 模式下的直方图
阶段 2:高光管理
- 允许亮度高于白色的高光(约 3-10 尼特)
- 注意:极亮的数值在 SDR 上无法显示
- HDR 中可以为高光使用单独的曲线
阶段 3:色彩饱和度
- Rec.2020 允许更高的饱和度
- 颜色看起来更鲜艳,更生动
- 注意:不要过度饱和(可能显得不自然)
阶段 4:阴影细节
- 可以实现绝对黑色(0 尼特)
- 保留标准黑色以下的细节
- 无法自动实现黑电平压碎(Black-Crushing)
HDR 监看设置
理想硬件:
- 显示器:Dolby Vision 认证显示器(例如 Dolby PRM4200,Eizo CG3200)
- 色彩校准仪:用于准确校准
- 房间:受控照明(标准 50 Lux,Dolby Vision 为黑暗)
DaVinci 中的软件设置:
- 窗口 > 工作区 > 启用 HDR Inspector
- 更新 Dolby Vision 元数据
- 在偏好设置中为监看设置 HDR 模式
流媒体平台和 Rec.2020 要求
| 平台 | 规格 | 要求 |
|---|---|---|
| Netflix | Rec.2020 HDR10,可选 Dolby Vision | 需要合规性测试 |
| Apple TV 4K | Rec.2020 HDR10 或 Dolby Vision | 针对 Dolby Vision 优化 |
| Amazon Prime | Rec.2020 HDR10,直播为 HLG | Dolby Vision 可选 |
| YouTube 4K | Rec.2020 HDR10,使用 VP9 编码器 | 原生 4K HDR 支持 |
| 影院 | DCI-P3(兼容 Rec.2020) | 影院 HDR 较少见 |
色域映射和 Rec.2020 到 Rec.709 的转换
降级到 Rec.709 以实现向后兼容
许多制作需要同时提供 Rec.2020 和 Rec.709 版本:
场景:
- 以 Rec.2020 HDR 制作母版
- 生成 Rec.709 SDR 版本用于广播
- 两个版本必须在视觉上兼容
过程:
- 调色 Rec.2020 HDR 母版
- 单独创建 Rec.709 SDR 调色:
- 将颜色压缩到 Rec.709 色域内
- 调整亮度和对比度以适应 SDR
- 将动态范围降低到 12 档
- 对比监看:
- 在 SDR 显示器上检查 Rec.709 版本
- 在 HDR 显示器上检查 Rec.2020 版本
- 确保一致性
DaVinci 中的自动色域映射
曲线节点色域映射:
节点 > 色域映射模式
- Soft Clip(软裁剪):平滑地降低超出/超出色域的颜色
- Hard Clip(硬裁剪):锐利的裁剪
- Preserve Hue(保留色相):尝试保留色相针对颜色偏移的二次校正:
- 对饱和颜色进行色彩范围隔离
- 饱和度和色相微调
- 基于亮度的选择性调色
10 位与 8 位以及色调分离
8 位与 10 位中的色带(Banding)错误
场景:蓝色天空渐变
8 位(Rec.709):
只有 256 种蓝色变化可用
在大面积区域可见条纹(色带)10 位(Rec.2020):
1024 种蓝色变化可用
干净、连续的渐变实际影响:
- 10 位是 Rec.2020 的最低要求
- 配置不当会导致色调分离(Posterization)成为大问题
- 存档时始终导出 10 位
常见错误及解决方案
| 错误 | 原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| SDR 上颜色过暗 | 在 Rec.709 显示器上显示 Rec.2020 | 使用监看 LUT 或调色 SDR 版本 |
| 渐变中出现色带 | 8 位色深 | 将项目配置为 10 位 |
| 颜色过于饱和 | 在 HDR 空间中过度 | 降低饱和度,检查 Rec.709 参考 |
| 导出时裁剪 | 错误的输出规格 | 在导出中正确设置 HDR10 配置文件 |
| HDR 显示器未显示差异 | 显示器未校准 | 使用经过 Dolby Vision 校准的显示器 |
实际场景
场景 1:Netflix 4K HDR 交付
为 Netflix 制作 4K 和 HDR 内容:
- 在 DaVinci 中将项目设置为 Rec.2020 HDR10
- 使用 HDR 显示器进行调色
- Rec.2020 HDR10,可选 Dolby Vision
- 在 Netflix 服务器上进行合规性测试
- 根据 Netflix 规格导出
场景 2:影院 + 流媒体混合发行
同时面向影院(DCI)和流媒体(Rec.2020 HDR)发行:
- 以 DCI-P3(影院标准)调色母版
- 将 DCI 转换为 Rec.2020 HDR
- 进行 HDR 调色调整
- 影院:生成 DCI-P3 观看版本
- 流媒体:提供 Rec.2020 HDR 版本
场景 3:使用有限 HDR 设备的纪录片制作
在没有 HDR 显示器的情况下制作:
- 调色为 Rec.709(SDR)
- 附带 HDR 调整的调色笔记
- 稍后由专业调色师:将 SDR 升级为 HDR 调色
- 或者:使用 Rec.709 显示器单独进行 Rec.2020 HDR 调色
Rec.2020/HDR 的校准和监看
显示器要求
专业 HDR 调色必需:
- 分辨率:对于 4K 内容,至少需要 4K
- 亮度:PQ HDR 需要 1000+ 尼特
- 色域:DCI-P3 或更大
- 认证:Dolby Vision 或 HDR10
示例:
- Dolby PRM4200(4K HDR)
- Sony BVM-HX310(HDR,非常昂贵)
- Eizo CG3200(有限,但可校准)
校准过程
- 房间亮度:PQ 调色理想情况下低于 5 Lux
- 显示器预热时间:至少 30 分钟
- 色彩校准仪校准:按照制造商说明进行
- 加载 Dolby Vision 配置文件:在显示器上
- 测试图案:检查渐变和色彩准确性
总结
Rec.2020 是未来制作和高端发行的标准。其扩展的色域、更高的比特深度和 HDR 支持提供了创作可能性,但也需要仔细的校准和专业的调色技术。投资正确的硬件和工作流程对于获得专业成果至关重要。
最新动态
Rec. 2020 已成为当前 HDR 工作流程的标准,与 ST.2084(PQ)传递函数的结合已成为事实上的标准。在 DaVinci Resolve 和其他调色工具中,Rec. 2020 HDR 与 Rec. 709 SDR 之间的转换已成为标准操作。许多电影制作人即使最终交付为 SDR,也已开始原生使用 Rec. 2020 进行工作。