Blackmagic Designのポストプロダクションソフトウェア、DaVinci Resolve StudioのWindows版でHDR映像を制作する3種類の方法をご紹介します。Mac版と比較すると準備が少々ややこしいため、HDR映像の制作環境を整えるところから、書き出した動画がYouTubeでHDR映像として認識されるまでをまとめました。
HDR (ハイダイナミックレンジ)映像とは？
HDRとは、High Dynamic Range（ハイダイナミックレンジ）の略称で、写真では露出の異なる複数枚を合成することによって、黒つぶれしそうな暗い部分や白飛びしそうな明るい部分の階調を残し、ドラマティックな写真に仕上げる手法として知られています。通常の8ビットJPEGでは各色の階調が0～255の256段階に限られますが、露出の異なる写真を合成することで、1枚の写真では捉えきれない明暗の情報を表現できます。
一方、HDR映像は、従来のSDR映像で基準とされてきた100nits（ニト：100cd/㎡）程度の輝度範囲を超え、より明るいハイライトから暗部までの幅広い階調を表現できる映像技術です。PQ方式では最大10,000nitsまでの輝度を信号として扱えますが、実際に表示できる明るさはモニターやテレビの性能によって異なります。
一般的なHDR合成写真はSDR対応モニターでも表示や編集ができますが、HDR映像を本来の輝度や色で確認しながら制作するには、HDR規格に対応したモニターやテレビが必要です。なお、HDR動画そのものはSDR対応機器でも変換して再生できる場合があり、YouTubeでもHDR非対応環境向けにSDR映像へ変換されます。
HDR映像の2つの方式
HDR映像の伝達方式は、Web配信や映画コンテンツで使用されるPQ方式（Perceptual Quantization）と、テレビ放送やライブ中継で使用されるHLG方式（Hybrid Log-Gamma）の2つに大きく分けられます。PQはSMPTE ST 2084で規格化され、HLGとともにITU-R BT.2100でも規定されています。
| PQ方式 | HLG方式 | |
| 主な用途 | Web配信や映画コンテンツ | テレビ放送、ライブ中継 |
| 特徴 | 人間の視覚特性に基づくガンマカーブ | SDRとの互換性を考慮したガンマカーブ |
| 輝度値の扱い | 信号の輝度を絶対値で規定 | 相対的な信号を表示環境に応じた輝度で再現 |
| 提案団体 | Dolby | BBC/NHK |
| 関連規格 | SMPTE ST 2084、ITU-R BT.2100 | ITU-R BT.2100 |
| SDRモニターとの互換性 | 原則として変換が必要 | 比較的高い（機器による） |
PQ方式は静的メタデータを使用するHDR10をはじめ、シーンやフレームに応じた動的メタデータを扱うDolby VisionやHDR10+にも採用されています。一方、HLG方式は表示環境に応じて輝度が変わる仕組みですが、動的メタデータを使う「動的HDR」とは別のものです。HDMIでは2.0aでHDR10などの静的HDRメタデータに対応し、2.0bでHLGへの対応が追加されました。
また、DisplayPortでもHDR映像を伝送できますが、必要なメタデータや信号形式への対応は規格のバージョンだけでなく、グラフィックボードやディスプレイなどの仕様によって異なります。
とは言っても規格上の話で、実際には機器の組み合わせによって対応状況が異なるようです。
HDR映像制作環境のセッティング
BenQのSW271Cを購入しましたが、HLGやHDR10には対応しているものの、メーカー公称の標準輝度は300nitsで、VESA規格のDisplayHDR 400の輝度基準には届きません。そのため、HDR映像の制作ができないわけではありませんが、本格的なHDRグレーディングよりは視聴や確認向けの製品だと感じます。
予算に余裕がある方は、DisplayHDR 600以上の認証を受けたディスプレイも検討してほしいところです。
実は当時のDaVinci Resolve StudioのWindows環境には落とし穴があり、編集時にHDR映像を正確に外部モニタリングするには、HDRメタデータの出力に対応したI/Oデバイスが必要でした。
SW271CはDisplayPortケーブルでPCに接続していましたが、HDR映像制作時のモニタリング用として、別途Blackmagic Design DeckLink Mini Monitor 4KのHDMI出力からディスプレイのHDMI入力にも接続しています。
Blackmagic Design Desktop Videoをインストールし、4K映像を出力できる状態にしておけばOKです。
DeckLink Mini Monitor 4Kは最大2160p30までのモニタリングに対応しているため、編集時はDaVinci Resolve側を4K UHDに設定してカラーグレーディングを行い、書き出す前にBMPCC6Kの最大解像度である6Kに変更しています。
DaVinci Resolveの「ビデオ&オーディオ入出力」で、PCに接続したI/Oデバイス（この環境ではBlackmagic Design DeckLink Mini Monitor 4K）を選択できれば、HDR映像をモニタリングする準備はOKです。
当時のWindows版DaVinci ResolveでHDR映像をモニタリングするには別途I/Oデバイスが必要だと分かるまで、3日ぐらいかかりました。ハッキンt・・・
HDR映像制作時の共通設定
プロジェクト設定の「ビデオモニタリング」は、PCに接続したI/OデバイスからHDR対応ディスプレイへ出力する映像の設定です。
HDMIポートから出力する場合は、ビデオフォーマット、データレベル、ビット深度、モニタースケーリングを設定し、「HDRメタデータを有効化」にチェックを入れます。
データレベルの設定はモニター側の入力範囲の仕様にもよりますが、今回使用したDeckLink Mini Monitor 4KとBenQ SW271Cの組み合わせでは、データレベルを「ビデオ」に設定しないと黒つぶれが発生していました。
設定が適切かどうかは、グレーのグラデーションを表示すると判断しやすく、データレベルが一致していない場合は黒が浮いたり、暗部や明部がつぶれたりするため、この方法でモニターとビデオモニタリングの設定を確認できると思います。
設定を保存した後、ディスプレイ側の入力をI/Oデバイスに接続したHDMIポートへ切り替えれば、編集中のHDR映像をフルスクリーンで表示できます。
DaVinci YRGBでのHDR映像制作
iPhoneにはHDR映像に対応した機種がある一方、iPhone SE（第2世代）のようにHDR表示に対応していないディスプレイもあり、視聴環境による違いを考慮する必要があるため、今回はHLG方式でHDR映像を制作することにしました。
HDR10で制作し、SDR表示向けの変換も考慮する方法はありますが、HDR対応機器とSDR対応機器が混在することから、比較的互換性を確保しやすいHLG方式を選んでいます。
DaVinci YRGBは自動的なカラースペース管理を行わず、RAWやLog素材に対して必要な色域やガンマの変換を自分で設定し、LUTやカラーホイールを使用してHDR映像を作り込んでいく方法です。
HLG方式で映像を書き出す予定なので、タイムラインカラースペースと出力カラースペースをRec.2100 HLGに設定しました。
HDMIメタデータの最大輝度は、HDRモニタリング時に出力する輝度情報を設定する項目で、今回は400nitsに設定しました。ただし、SW271Cのメーカー公称の標準輝度は300nitsなので、400nitsがディスプレイの実際の最大輝度という意味ではありません。
HDR10+はPQ方式で動的メタデータを使用するHDR規格で、HDR Vividも別のHDR規格ですが、今回はYouTubeへHLG方式でアップロードするため、どちらも使用しません。
ARRI LogC4用の65×65×65のLUTを持っていたことと、緑色の発色が好みだったことから、Blackmagic FilmからARRI LogC4に変換し、「ARRI LogC4 to Rec.2100 HLG」のLUTを適用しました。
Japan Noshiro Fireworks Festival 2021 | Davinci YRGB BMPCC6K HDR | BRAW to ARRI LogC4 to HLG
BMPCC6Kで撮影した今回の映像は赤が飽和気味で、再生する端末によっては赤がやたらと濃く見える傾向もありますが、自分で色作りができる点ではDaVinci YRGBを使用するメリットがあります。
撮影時は周囲が真っ暗だったうえ、高ISO側ではダイナミックレンジが12.1Stop程度になるため、極端な明暗差のある場面ではBMPCC6KでHDR映像を制作するメリットを十分に生かせないかもしれません。
今回比較したほかのLUTやHDR映像の制作方法に比べると、最も暗部ノイズが目立ちにくく、暗部の沈み込みも少ない印象を受けます。
DaVinci YRGB Color ManagedでのHDR映像制作
DaVinci Resolveのカラーマネージドワークフロー（RCM）では、バージョン18.5で自動カラーマネージメントを使用すると、カラー処理モードと出力カラースペースを中心としたシンプルな設定画面になります。以前と同様に入力カラースペースを個別に指定することもでき、自動設定を解除すれば詳細な設定も行えます。
Blackmagic RAWでは、カラー処理モードと出力カラースペースを指定することで、素材の色情報を基に自動的に出力カラースペースへ変換して表示してくれます。
また、別のカメラで撮影したLog映像がタイムラインに入っていても、素材に合った入力カラースペースとガンマを指定すれば、出力カラースペースに合わせて変換して表示できます。
HDR映像を制作する場合は、カラー処理モードを「HDR」に指定し、出力カラースペースを「HDR HLG」または「HDR PQ」に設定すると、HDR対応の出力環境でモニタリングできるようになります。
さまざまなカメラメーカーのRAWデータなどが混在している場合でも、出力環境に応じてカラースペースを一括で切り替えられるメリットがあります。
Japan Noshiro Fireworks Festival 2021 | Davinci YRGB Color Managed 4K HDR Rec.2100 HLG
ARRI LogC4に変換してLUTを適用した場合と比べると、暗部のカラーノイズが強めに出ているように感じます。ただし、65×65×65の3D LUTには格子点間の補間が必要なため、LUTを介さずにカラーマネージメントで直接変換する方法には、階調を滑らかに保ちやすいという利点があります。
ACESccまたはACEScctでのHDR映像制作
ACESとは、映画芸術科学アカデミーが策定したAcademy Color Encoding System（アカデミーカラーエンコーディングシステム）の略称で、デジタルシネマ制作などで使用される共通のカラーマネージメントシステムです。
ACESccとACEScctを別々に数えると、今回紹介するHDR映像制作の設定は全部で4種類になります。ACEScctは、従来のフィルムやカメラのLogカーブに近い操作感を求めるカラリストの要望に応え、ACESccに暗部のトー（toe）を追加したものです。
ACES CENTRALより
ACESは、IDT（Input Device Transform）によって異なるカメラの素材を共通のACES色空間へ変換し、出力トランスフォームによって目的の表示方式に変換できる仕組みで、カメラやソースが異なる場合でも一貫性のある色管理を行えます。
今回のBlackmagic RAW素材では、入力トランスフォームを「No Input Transform」にしてもRAWの色情報に基づいてACESで処理され、指定した出力トランスフォームに合わせてモニタリングできました。一方、ほかのLog素材では、個別にResolveFXカラーのACES入力トランスフォームを使用し、クリップのガンマと色域を指定することもできます。
Blackmagic RAWのクリップなので、入力トランスフォームを「No Input Transform」にし、出力トランスフォームを「Rec.2020 HLG（1000nits）」に指定しました。
「グラフィックの白レベル」については当時さっぱり分かりませんでしたが、設定を変えるとタイトル文字の白レベルが変化したので、映像クリップ以外のタイトルやCGなどの白レベルを調整する項目なのではないかと思います。
ここはACES出力トランスフォームに合わせて1000nitsに統一しました。
Japan Noshiro Fireworks Festival 2021 | ACEScct 4K HDR Rec.2020 HLG (1000 nits)
今回の比較では最も色のバランスが良いように感じますが、輝度が高くハイライトが圧縮された部分は、輝きを失ったかのような発色になっています。
ただし、DaVinci YRGBやDaVinci YRGB Color Managedと比較すると、暗部の高感度ノイズがかなり強めに出てしまい、ノイズリダクションで完全に消そうとするとディテールを失った映像になりがちでした。
書き出し設定
Windows版DaVinci Resolve Studioでは、DNxHR HQXやH.265など、10ビット以上で出力できるコーデックを選んで書き出します。
YouTubeへアップロードする短い動画であれば、圧縮率の低いDNxHR HQXを使用することで高画質を維持しやすいものの、ファイルサイズが大きくなりがちです。YouTubeのアップロード上限である256GBを超えるとアップロードできないため、今回はファイルサイズも考慮してMP4形式のH.265で書き出します。
書き出し方法には「個別のクリップ」と「単一のクリップ」がありますが、今回の環境では「個別のクリップ」を選んでHDR設定で書き出しても、Rec.709のSDRになってしまったため、「単一のクリップ」を選択します。
HDR映像を書き出す場合は、10ビット以上で出力できるプロファイルが必要なので、H.265ではメイン10（Main 10）、DNxHRではHQX（10ビット）以上を選択します。
データレベルは通常「自動」で問題ありませんが、書き出した映像のコントラストが低かったり、反対にコントラストが高すぎて黒つぶれや白飛びが発生したりするなど、編集時の表示と明らかに異なる場合は、「ビデオ」または「フル」に変更して出力結果を確認します。
10ビット信号のフルレンジは基本的に0～1023を使用し、黒を0、基準の白を1023として扱います。一方、ビデオレンジ（ナローレンジ）では黒が64、基準の白が940となり、HLGを規定するITU-R BT.2100でも10ビット信号のナローレンジはこの範囲で扱われます。
ちなみに、SMPTE ST 2084に準拠するPQ方式でも、信号の伝達特性とデータレベルは別の設定なので、PQだから必ず64～1019になるというわけではありません。
YouTubeを含め、ほとんどの再生環境ではデータレベルを自動で認識できているようですが、今回試したVLCなどのHDR対応再生ソフトでは、フルレンジが正しく認識されない場合もあったため、通常は「自動」または「ビデオ」で問題ないと思います。
というか、今回試したVLCではSDRのRec.709でも、フルレンジの再生結果が怪しいと感じました。
書き出した映像をMediaInfoで確認し、色の原色がBT.2020、転送特性がHLG（ARIB STD-B67）、マトリックス係数がBT.2020 non-constant（非定輝度）、ビット深度が10ビット以上になっていれば、YouTubeがHLG方式のHDR映像として認識するための基本的な条件を確認できます。
もしYouTubeでHDRとして認識されなかった場合は、書き出しプロファイルが10ビットになっていない、あるいは色の原色や転送特性などのHDR情報が正しく記録されていない可能性があるので、DaVinci Resolveの設定を確認して再度書き出してみてください。私の場合は、Main 10への設定を忘れていることが多いのですが・・。
まだまだ勉強する事が山ほどある
DaVinci ResolveでのHDR映像の制作方法についてまとめましたが、HDR映像だけでなく、SDR映像についてもまだまだ勉強しなくてはいけないことが山ほどあると感じました。
8KやHDRに対応していても、ガンマカーブやカラースペースを十分に理解しないまま変換したために、白飛びや色飽和を起こしているような映像も見受けられるので、まずはSDR映像のカラーグレーディングを学んでからHDR映像を扱った方が良いとは思います。
DaVinci YRGB、DaVinci YRGB Color Managed、ACEScc、ACEScctのいずれでもHDR映像を制作できることを、備忘録も兼ねて記事にしましたが、今回の環境構築を通じて、当時のWindows版ではモニタリングの準備に一手間かかることや、HDR10に対応していてもDisplayHDR 400の基準に満たないディスプレイでは輝度の確認に不安が残ることも分かりました。
今回比較したYouTube動画は、メインチャンネルではなく、テスト用に使用しているサブチャンネルにアップロードしました。
YouTubeメインチャンネル
YouTubeサブチャンネル
Youtubeチャンネルでは、日本国内各地の美しい四季の風景、ネイチャービデオ、花火大会やイベント・お祭り等、クリスマスイルミネーションや夜景、星景タイムラプス映像、Vlog、飛行機や新幹線などの乗り物等の映像をライブラリー化し、世界各地に発信しております。
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