HDR 之colorimetric & eotf

HDR 之colorimetric & eotf

Colorimetric（色度学）和 EOTF（电光转换函数，Electro-Optical Transfer Function）是图像处理和显示技术中的两个重要概念，它们共同决定了图像的色彩和亮度表现。以下是它们的关系和作用的详细说明：

1. Colorimetric（色度学）

色度学研究的是颜色的测量和表示方法，主要涉及以下几个方面：

色彩空间：如 sRGB、Adobe RGB、DCI-P3、Rec.2020 等。

色域（Gamut）：设备能够显示的颜色范围。

白点（White Point）：定义白色的色度坐标，如 D65（6500K）。

色彩原色（Primaries）：定义色彩空间的红、绿、蓝三原色的色度坐标。

色度学参数决定了图像的色彩范围和准确性。

2. EOTF（电光转换函数）

EOTF 定义了电信号（如数字像素值）与光信号（如显示亮度）之间的转换关系。它的作用包括：
亮度映射：将数字像素值映射到显示器的实际亮度。
动态范围：决定图像的亮度和对比度表现。
常见的 EOTF 包括：
Gamma 曲线：如 sRGB 的 Gamma 2.2。

PQ（Perceptual Quantizer）：用于 HDR10 和 Dolby Vision。

HLG（Hybrid Log-Gamma）：用于广播 HDR。

EOTF 决定了图像的亮度和对比度表现。

3. Colorimetric 和 EOTF 的关系

Colorimetric 和 EOTF 共同决定了图像的色彩和亮度表现，它们的关系如下：

3.1 色彩空间和 EOTF 的结合

色彩空间定义了颜色的范围和准确性。

EOTF定义了亮度的映射关系。

两者结合，才能完整描述图像的色彩和亮度表现。

例如：

sRGB 色彩空间通常与 Gamma 2.2 EOTF 结合使用。

Rec.2020 色彩空间通常与 PQ 或 HLG EOTF 结合使用，以支持 HDR。

3.2 HDR 中的 Colorimetric 和 EOTF

在 HDR（高动态范围）显示中，Colorimetric 和 EOTF 的作用更加重要：

Colorimetric：定义 HDR 的色彩空间（如 Rec.2020）和白点（如 D65）。

EOTF：定义 HDR 的亮度映射（如 PQ 或 HLG）。

例如：

HDR10 使用 Rec.2020 色彩空间和 PQ EOTF。

HLG 使用 Rec.2020 色彩空间和 HLG EOTF。

3.3 显示器的 Colorimetric 和 EOTF 配置

显示器需要根据输入信号的 Colorimetric 和 EOTF 参数进行配置，以正确显示图像：

色彩空间配置：根据输入信号的色彩空间（如 Rec.709、Rec.2020）调整显示器的色域。

EOTF 配置：根据输入信号的 EOTF（如 Gamma 2.2、PQ、HLG）调整显示器的亮度映射（LUT）。

4. 实际应用中的 Colorimetric 和 EOTF

4.1 视频编码和传输

在视频编码和传输中，Colorimetric 和 EOTF 信息通常嵌入在视频流的元数据中：

色彩空间信息：如 color_primaries、transfer_characteristics。

EOTF 信息：如 transfer_characteristics。

例如：

color_primaries = 1 表示 BT.709 色彩空间。

transfer_characteristics = 16 表示 PQ EOTF。

4.2 显示器的