图：西瓜视频SDR及HDR效果对比
对于非HDR设备的兼容支持
当HDR视频在SDR设备上播放时，会发生黑屏（解码器不支持）或者色彩异常（播放器不支持）等诸多兼容性问题。为了保证还在使用SDR设备的用户体验，服务端必须进行向下兼容的转码处理，对于HDR源视频，技术团队使用了tone mapping算法，转换出相应的SDR版本并下发给这部分用户。
HDR到SDR视频的转换，经历了亮度动态范围和色彩空间的压缩（BT.2020到BT.709）以及光电转换函数EOTF的变化，同时信号位深也由10bit降低到8bit，视频信号可用的色阶数量减少了75%（1024到256个）。为了最大限度保留HDR视频中的暗部和亮部细节，同时保证色彩不失真，技术团队通过分析视频图像的亮度和色域分布等图像特征，动态调整不同场景下的转换参数，充分利用8bit信号的256个色阶来表现原本的HDR内容，保证HDR源视频中的画面能够尽量准确完好地呈现给SDR设备的用户。
考虑到传统的SDR标准基于100nit的最大亮度设计，而如今的智能手机屏幕亮度普遍高于这个数值。为了充分利用手机屏幕的亮度范围，在用户设备上呈现最佳的显示效果，需要给画面暗部细节分配更多的色阶，同时需要更高的画面整体对比度。因此在转换处理中，技术团队基于消费端的播放环境重新设计了tone mapping算法的参数，使得转换后的视频在普通SDR设备上也能呈现出与HDR尽可能接近的播放效果。
图：普通SDR设备播放HDR视频的效果（右图应用了Tone Mapping算法）
HDR播放兼容性及高性能优化
西瓜视频等产品使用字节跳动自研播放器，在Android和iOS上均支持HDR10/HLG等多种HDR格式，通过机型数据探测出具备HDR播放能力的设备，并进行分发、播放支持，在不同机型上都能有稳定的HDR画质表现。
值得一提的是，该播放器在Android上还具备HDR回退SDR的渲染能力，在不支持真HDR的Android机型上，可使用Tone Mapping将HDR转到SDR渲染，保证用户终端播放画质的最优显示。在iOS端则使用异步初始化技术，极大地缩短了HDR视频的起播时长，进一步提升视频播放体验。
在保证极致色彩体验及低功耗的情况下，字节播放器可支持高达4K分辨率和60fps流畅播放。
HDR亮度自适应方案
为了给用户充分展现HDR内容，西瓜视频在移动端播放视频时，需要充分利用设备屏幕的高动态范围。根据动态范围的定义，屏幕的动态范围由最大亮度和最低亮度（黑位）的比值决定。当人们在一块OLED屏幕上观看HDR视频时，由于其黑位是固定值，视频的动态范围完全由屏幕的最大亮度决定。因此，为了让用户观看HDR内容时感受到比SDR视频更高的动态范围，需要调高屏幕亮度来做到这一点。
目前主流的安卓设备厂商缺乏统一的亮度管理方案。为此，火山引擎多媒体实验室提出了国内首个安卓端通用HDR亮度管理方案，在实验室测定了不同初始亮度下的最佳HDR观看亮度曲线，并集成到了西瓜视频安卓端APP，在不同机型和不同初始亮度下播放HDR视频时自适应地调整当前屏幕亮度，保证了不同安卓机型都能够有相对稳定的HDR观看环境，进而提升用户的观看体验。
关于火山引擎多媒体实验室
实验室致力于研究、探索多媒体领域的前沿技术，参与国际、国内多媒体方向的标准化工作，为多媒体内容分析、处理、压缩、传输、创新交互等领域提供软硬件解决方案。目前多媒体实验室所提供的众多创新算法已经广泛应用在了抖音、西瓜视频等产品的点播、直播、实时通信、图片等多媒体业务，并向火山引擎的企业级客户提供技术服务。
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