【搬运】ResetEra玩家对几个游戏HDR效果的评测分析，更新底特律分析，RGB对比YUV

Aestibalis

底特律：教你做HDR

底特律是本世代至今视觉效果最惊人的游戏之一，能看出QD作出大片级体验的意图。

游戏的默认设置已经提供了很好的效果。但是由于游戏的黑阶被稍微调高来模拟投映电影的感觉，如果你在暗房里玩这个游戏，推荐把亮度适度调低，比如-0.2。

游戏的亮度峰值为4000nits，绝大多数的发光物件在1000nits左右。不像命运2和战神，底特律的亮度控制只影响阴影和中间色调，不会影响高光部分，所以即便你把亮度往上调，画面也不会泛光发虚的问题。



大部分光照都不会超过1000nits，上图里的台灯大概在500到1000。



一览城市的全景，远处的灯火也是差不多的光照水平

这段场景非常适合拿来当hdr演示。场景的整体亮度并不高，电视有足够的余力去点亮部分细节。

下图里的水族箱在HDR下的光照非常出色，类似的还有场景里的各种电子显示设备。



作为一个有着出色光照和材质的游戏，底特律的HDR非常自然。每一个物体的表面对光线的处理都很真实。

------------------------------------------------
RGB VS YUV420

关于RGB和YUV420，先说结论，离电视正常视距下RGB和YUV420的区别，除非像素逐个比较，否则肉眼区分不了。说因为YUV420导致HDR画面发灰或颜色不正的应该先检查一下自己电视机和PS4设置对不对。

RGB和YUV是两种色空间表达方法，一张RGB图可以无损地转成YUV4:4:4，这里三个数字的意思可以用下图来解释：

把一张图里的所有像素按4*2分块，在YUV空间里每个像素有一个Y亮度值，一个综合（U+V）的色度值。第一个4表示每一行的亮度值被采样的次数，第二个4是第一行的像素色度被采样的次数，第三个4是第二行色度被采样的次数。YUV444时每行像素亮度被采样4次，色度也被采样4次，最后叠加成等号右边的图片，所以是无损转换。

YUV422和YUV420是有损压缩，看起来画面不失真的原因是人眼对亮度的敏感度远大于色度。所有的YUV压缩都保留每个像素的亮度值，然后降低八个像素里的色度采样。比如下图左下的4:2:2，每一行只保留第一和第三个像素的颜色，右下角的4:2:0只保留第一行的两个像素。


具体应用在视频上就是下面两张图的效果，在边缘部分会粗糙，但是这两个例子是把每个像素放大了25倍看的，


缩回正常大小对着电视机谁能看出来肯定姓宇智波。



你要实在不信，github上rgb转yuv的代码不少，matlab和python的都有，可以自己下一个玩玩。即便真的在乎这点图像压缩，10bit的颜色比起8bit的优势比有没有RGB重要多了。


----------------------------分割线---------------------------

基本只保留原帖效果评测，挑了部分游戏简单翻译，感兴趣的去看这两贴
https://www.resetera.com/threads/hdr-games-analysed.23587/
https://www.resetera.com/threads ... 4-exclusives.27129/

以下正文

我这几周花了点时间研究不同游戏的HDR输出。对SDR视频你们应该都很熟悉了，每个RGB值范围是0到255，0表示全黑，255表示全白。
HDR10/Dolby Vision就不一样了，不只是范围区间变成了0-1023，且每个数值不光代表灰阶还代表了该像素的明度（尼特），即这个点有多亮。

不同于过去的视频格式，HDR信号的RGB值是设定好的绝对值。0依旧表示纯黑，而1023代表10000尼特的明度，769则永远代表1000尼特。

所以，当一台支持HDR的电视接收到这类数据，这台电视理论上应当在每个像素点上输出数据所指定的明度。HDR10和Dolby Vision都使用这套系统，它们都可以成为基于PQ（Perceptual Quantiser）的HDR。

现在能最大明度支持到10000尼特的电视机很少，你能买到一台达到1500尼特的电视已经算很好了。当信号里某些像素的明度超过电视本身的明度上限，不同的电视有不同的处理方法，但绝大多数厂商的做法是明度超过一个阈值全部当作纯白对待，部分厂商会在这个边缘区间加入些平滑处理，从而使这“一刀切”不那么明显。HDR10和Dolby Vision的信号提供了包含视频信息的元数据；元数据一般会说明游戏或电影图像的最大明度和平均明度。这些数值是基于电影和游戏在加工成HDR内容时所使用的显示设备确定的。当前绝大多数UHD电影都是基于1000尼特或4000尼特的屏幕。

元数据的意义在于，举个例子，当你用最大明度只有650尼特的OLED电视观看基于1000尼特制作的电影时，电视会根据元数据来决定如何解决超出其硬件能力范围的内容。当电视机本身就足够亮，元数据就无关紧要了。


而我所做的就是基于上述基本知识看了一下不同的游戏它们的HDR画面是如何处理的，开发商提供给了玩家哪些调整画面的选项，这些选项都干了什么，以及HDR看起来效果如何。

由于HDR本身的特点，要衡量这些并不是很难，我们所需要的一切是没有被压缩成SDR的截图或者视频采集，再从其中看图像的不同部分的RGB值。从中我们可以看到游戏有没有实际输出任何全黑（或窄色域的黑），我们也可以看到游戏是怎么呈现亮部物件（比如太阳）。

使用HDR的目的是提供更多细节，现实中更亮的东西比如火光、爆炸和太阳能和图像其他部分区分开。下面我们将看一些对HDR合理使用的游戏例子。它们对色域频谱的处理各有自由基的风格。

为了更好地把HDR内容在非hdr显示设备上可视化，我将使用下面这个标尺，你可以用它来度量游戏里暗部，亮部和超亮部。



基本上大多数像素都会落在0到150尼特这个区间，再往右（黄色红色粉色白色）部分就是只有HDR才能提供的内容了。

星战前线2:
所有用寒霜引擎的游戏都使用相同的设置。元数据的最大值是10000，与电视最大明度的匹配通过游戏内的HDR亮度设置完成（类似那个每次玩新游戏会让你设置“右边图片清晰，左边刚好看不见”的操作）


从图里可以看到，太阳部分输出的是10k尼特，应该全黑的部分也的确是全黑，枪械上有镜面反射效果的部分落在了4k和10k尼特中间。用寒霜引擎的游戏非常有趣的一点是你可以把HDR效果调到几乎最弱，游戏就会给你输出一个100或200尼特的画面，基本上这就是HDR降到了SDR，这很适合拿来做HDR/SDR对比，来看看你的新电视机效果究竟如何。

古墓崛起：
这款游戏的设置和星战2很像，一个亮度调控制暗部细节，一个HDR条来匹配最高亮度。不同的是古墓的最大亮度卡在了4000尼特。

古墓崛起的反射高光做得非常好，且不光出现在你能想到会反射阳光，诸如冰面，积雪的表面上。

还包括类似下图里木地板，以及隐约可见的靴面细节这种并不是很起眼的表面。


一旦某处的明度超过4000尼特，游戏都选择直接拉高到10k尼特（反正对现在的电视机来说4k和10k没有区别），这应该是美术团队的决定，而不是技术上的问题。


刺客起源：
刺客起源是另一个HDR做得相当出色的游戏。ACO和古墓一样卡在4000尼特。ACO最有意思的一点是它还提供了一个“白纸光强”，所以你不光可以设置这游戏最暗和最亮能达到多少，还可以决定一张白纸看起来该多亮。





暗影魔多
暗影魔多的HDR机制非常简单粗暴，游戏永远输出10k尼特的最大亮度，至于怎么后处理完全交给电视。然而我们都知道，开发商自己根本从来没见过10k亮度下游戏长什么样，因为支持10k尼特的电视机根本不存在！

图里可以看到太阳和右边的反射面达到了10k尼特，角色的背面因为晒不到太阳所以看起来很黑。


狒狒15:
最大明度卡在了1000尼特，你可以拖动亮度调来改善暗部细节。总的来说效果非常好。（这是原作者的话，我觉得FFXV的HDR不行 ）





连标题界面都有HDR



猛汉王：
和杀出重围有一样的毛病，最大明度在4000尼特，但是HDR一开，黑度被拉得过高，默认亮度设置下游戏看起来是这样的：



把HDR截图tonemap进PS看右上角频谱图，暗部是不存在的：


对比同一个场景下的SDR截图：


可以看出在HDR下对比度和暗部有非常大的问题。这可以通过调低游戏亮度来稍微改善，但谈不上解决。

地平线：
（他终于学会发视频了）https://youtu.be/W5GwqYgd0uI
这个视频简直是怎么把HDR做好的教科书，几乎所有你看见的东西都在SDR区间内，同时Aloy的武器对阳光的反射以及背上零星的闪烁都接近10k尼特。天上的云大多为1000到4000尼特，阳光是10k。

神海4就发了个视频，除了指出游戏内最大明度是10k之外没有评论：
https://youtu.be/6MiKCWf6xhI

此外巫师3是伪HDR

可能是游戏引擎太旧，在光照上对HDR支持不够，也可能纯粹是CDPR没做好。绝大多数时候游戏都是非常平淡的SDR，下面这张夜景图基本完全就是SDR，连营火这种应该很亮的东西都非常黑：


下面这张图也是，除了月亮和远处的火把勉强上了1000尼特，除此之外这称不上是HDR，尤其是水面的反射。


换个场景，在下面这个图里更搞笑，火把都比太阳亮了，而且这张图说白了还是SDR。


到了白天更搞笑的事情发生了，杰洛特面朝太阳时他的脸上了1000尼特。这还是一张亮部错乱的SDR。


当我们直视阳光，应有的细节完全没有。


我怀疑CDPR偷懒只是给SDR加了滤镜就当HDR补丁发出来了，为了确认这一点，同一个场景我SDR和HDR各截了一张图，把SDR截图的RGB范围从0到255拉伸成0-1023，再做频谱分析如下：


基本一致，实锤了，游戏只是把8bit SDR图像拓宽到HDR范围，非常简单粗暴的伪HDR算法，简直可以说只是加了个滤镜。

jiakele

手机app看不见图！

Aestibalis

上传不了附件，无解。
我记得imgur的图在网页端是能看到的。

everending

好吧，也就是说波兰蠢驴是真蠢了

Aestibalis

everending 发表于 2018-6-19 09:25
好吧，也就是说波兰蠢驴是真蠢了

hdr补丁刚更新的时候就觉得怪怪的，之后玩着玩着觉得还行挺舒服的，原来舒服的原因是根本hdr不达标。

Aestibalis

jiakele 发表于 2018-6-19 07:31
手机app看不见图！

图应该能看到了。

nesire

这才是游戏论坛该有的帖子啊。赞美lz。现在大部分帖子都是三句不合就开始撕逼。纯技术贴基本没人弄了。

该用户已被禁言

巫师3那个引擎再晚上比较糟糕，白天还是不错的

zkbskcwi

前排留名支持一下这么有营养的帖子

脑插管高玩

好帖。。。。。。