ISOTS 22028-52023 摄影和制图技术.数字图像存储、操作和交换用扩展颜色编码.第5部分静止图像的高动态范围和宽色域编码（HDRWCG）标准立项发展报告

摄影和制图技术数字图像存储、操作和交换用扩展颜色编码第5部分：静止图像的高动态范围和宽色域编码（HDR/WCG）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:PhotographyandGraphicTechnology—ExtendedColourEncodingsforDigitalImageStorage,ManipulationandInterchange—Part5:HighDynamicRangeandWideColourGamutEncodingforStillImages(HDR/WCG)摘要随着数字成像技术和显示设备的迅猛发展，高动态范围（HDR）与宽色域（WCG）已成为现代影像产业的核心技术方向。为满足静止图像在存储、操作和交换过程中对色彩信息高保真呈现的迫切需求，国际标准化组织（ISO）于2023年正式发布ISO/TS22028-5:2023《摄影和制图技术数字图像存储、操作和交换用扩展颜色编码第5部分：静止图像的高动态范围和宽色域编码（HDR/WCG）》。本报告围绕该标准的立项背景、技术框架、核心内容及行业应用展开系统分析，阐述了该标准在全球影像标准化体系中的定位及其对推动HDR/WCG技术规范化应用的重要意义。报告指出，ISO/TS22028-5:2023基于ISO/TS22028系列标准的既有框架，通过定义面向静止图像的HDR/WCG扩展颜色编码体系，有效弥补了此前标准体系在静止图像HDR编码方面的空白，为数字影像采集、编辑、存储、显示和交换等全产业链环节提供了统一的技术规范。同时，该标准的废止状态反映了国际标准化组织对技术标准持续迭代更新的战略布局。本报告旨在为相关领域研究人员、标准制定者及产业从业者提供系统性参考，助力全球HDR/WCG影像技术的标准化推进与产业化落地。关键词：高动态范围；宽色域；扩展颜色编码；静止图像；国际标准化组织；数字影像；颜色管理AbstractWiththerapidadvancementofdigitalimagingtechnologiesanddisplaydevices,HighDynamicRange(HDR)andWideColourGamut(WCG)havebecomecoretechnicaldirectionsinthemodernimagingindustry.Toaddresstheurgentdemandforhigh-fidelitycolourinformationpreservationduringthestorage,manipulation,andinterchangeofstillimages,theInternationalOrganizationforStandardization(ISO)officiallyreleasedISO/TS22028-5:2023,"Photographyandgraphictechnology—Extendedcolourencodingsfordigitalimagestorage,manipulationandinterchange—Part5:Highdynamicrangeandwidecolourgamutencodingforstillimages(HDR/WCG),"inJune2023.Thisreportsystematicallyanalysesthestandard'sprojectbackground,technicalframework,corecontent,andindustrialapplications,elaboratingonitspositioningwithintheglobalimagingstandardisationsystemanditssignificanceinpromotingthestandardisedapplicationofHDR/WCGtechnology.ThereportpointsoutthatISO/TS22028-5:2023,builtupontheexistingframeworkoftheISO/TS22028series,effectivelyfillsthegapinHDRencodingforstillimageswithinthepreviousstandardsystembydefininganextendedcolourencodingsystemtailoredforHDR/WCGstillimages,therebyprovidingunifiedtechnicalspecificationsfortheentireindustrialchainencompassingdigitalimageacquisition,editing,storage,display,andinterchange.Furthermore,thewithdrawnstatusofthisstandardreflectstheInternationalOrganizationforStandardization'sstrategicapproachtothecontinuousiterationandupdatingoftechnicalstandards.Thisreportaimstoprovidesystematicreferenceforresearchers,standarddevelopers,andindustrypractitionersinrelatedfields,facilitatingthestandardisedadvancementandindustrialimplementationofglobalHDR/WCGimagingtechnology.Keywords:HighDynamicRange;WideColourGamut;ExtendedColourEncoding;StillImages;ISO;DigitalImaging;ColourManagement一、引言1.1研究背景人类视觉系统能够感知的光照动态范围极为宽广，从暗夜中微弱的星光到正午阳光下的明亮场景，跨度可达数个数量级。然而，传统数字成像技术受限于传感器性能和编码格式，仅能捕获和再现有限的动态范围与色域，导致实际场景中的许多细节信息在采集和显示过程中丢失。近年来，随着高动态范围显示技术的商业化成熟以及HDR内容生态的逐步完善，HDR/WCG技术已从专业影视制作向消费级摄影、移动终端、网络传输等广泛领域快速渗透。在静止图像领域，尽管JPEG、PNG等传统格式依然占据主导地位，但它们在动态范围和色域表达上的局限性日益凸显。与此同时，AppleProRAW、AdobeDNG等支持HDR格式的兴起，以及AVIF、JPEGXL等新一代编码格式对HDR/WCG的逐步支持，使得制定统一的HDR/WCG静止图像颜色编码标准成为产业界和标准化组织的共同关切。1.2标准立项背景ISO/TS22028系列标准是国际标准化组织摄影与制图技术委员会（ISO/TC42）制定的关于数字图像扩展颜色编码的技术规范系列。该系列标准旨在为数字图像在不同设备间的存储、操作和交换提供统一的颜色编码定义，从而确保图像颜色信息的一致性和可预测性。此前，该系列已涵盖输出参考媒体相对RGB编码（Part1）、输出参考媒体相对输出参考色域RGB编码（Part2）、参考输出媒体相对RGB编码（Part3）等部分，但尚未有针对静止图像HDR/WCG编码的专门规范。随着HDR技术标准的陆续出台——包括ITU-RBT.2100（HDR电视节目制作和国際节目交换用图像参数值）、ISO21496-1（数码相机HDR捕获和显示元数据）等——ISO/TC42意识到亟需制定一项面向静止图像HDR/WCG的扩展颜色编码规范，以填补该领域的标准空白。在此背景下，ISO/TS22028-5:2023于2023年6月20日正式发布。二、标准概述2.1标准基本信息ISO/TS22028-5:2023《摄影和制图技术数字图像存储、操作和交换用扩展颜色编码第5部分：静止图像的高动态范围和宽色域编码（HDR/WCG）》由国际标准化组织（ISO）下属的摄影与制图技术委员会（ISO/TC42）负责制定。该标准属于技术规范（TechnicalSpecification,TS）类型，分类号为37.040.99（有关摄影技术的其他标准）。该标准以电子版加密PDF格式发行，文件大小约1分钟可下载，带有水印，需安装FileOpen插件方可阅读，电脑需联网验证，限制累计3台电脑共打印5次。标准售价为541.0元人民币（约合瑞士法郎价格），以英语作为官方语言发布。标准状态标记为"废止"（Withdrawn），这意味着该标准已被更新版本或替代标准所取代。这一状态变化恰恰反映了标准化工作的动态属性和持续演进特征——技术标准必须紧跟行业技术发展步伐，及时修订更新，以保持其技术先进性和行业适用性。2.2标准的定位与目标ISO/TS22028-5:2023的核心目标是定义一种面向静止图像HDR/WCG内容的扩展颜色编码方案，为数字图像的存储、操作和交换提供一致且可互操作的颜色编码基础。具体而言，该标准旨在：1.定义面向静止图像HDR/WCG的扩展颜色编码，包括色彩空间原色、传递函数和编码范围等核心参数；2.确保不同设备和应用之间的颜色信息一致性，避免因编码不一致导致的颜色偏移和动态范围损失；3.支持高动态范围和宽色域内容的精确表达，为新一代显示技术提供充分的色彩信息基础；4.兼容现有颜色管理和图像处理工作流程，尽可能降低行业采用成本和技术门槛。三、标准技术内容分析3.1编码框架与核心参数ISO/TS22028-5:2023在ISO/TS22028系列标准的统一框架下，定义了适用于静止图像HDR/WCG场景的扩展颜色编码方案。该编码方案的核心技术要素包括：（1）原色定义标准规定了支持宽色域表达的三基色坐标值，其色域范围超越传统sRGB/BT.709色域，至少覆盖BT.2020规定的宽色域范围，从而为显示设备呈现更加丰富的色彩提供了编码基础。BT.2020色域覆盖了CIE1931色彩空间中约75.8%的可见色域，远超sRGB的约35.8%覆盖率。（2）传递函数针对HDR内容的高动态范围需求，标准采用感知量化（PerceptualQuantization,PQ）传递函数或混合对数伽马（HybridLog-Gamma,HLG）传递函数作为编码方案的核心传递函数选项，两者均已纳入ITU-RBT.2100建议书。PQ传递函数由DolbyLaboratories提出，基于人类视觉系统对亮度差异的感知特性进行量化分配，能够在12比特编码深度下有效覆盖0.001至10000cd/m²的亮度范围；HLG传递函数则由BBC和NHK联合研发，兼具SDR向上兼容性，适用于广播电视和直播场景。这两种传递函数的选择为不同应用场景提供了灵活性和互操作性基础。（3）编码范围与量化标准定义了精确的编码数值范围、量化比特深度及名义黑点和名义白点的编码值，确保编码后的数字信号能够在不同设备和软件之间准确解析和还原，避免动态范围压缩或色阶断裂。标准支持10比特和12比特两种量化深度，与主流HDR显示设备和编码格式的技术参数保持一致。（4）元数据与参考环境标准还规定了HDR/WCG静态图像的参考观看环境条件，以及与编码相关的辅助元数据定义，以确保图像内容在不同环境和设备上呈现的一致性和可预测性。3.2与相关标准的关系ISO/TS22028-5:2023并非孤立存在，它与国际标准化体系中的多项相关标准形成了有机的技术整体：-与ISO/TS22028系列其他部分的关系：本部分是该系列标准在静止图像HDR/WCG方向上的扩展和延伸。系列中其他部分定义了输出参考媒体相对RGB编码（Part1）、输出参考媒体相对输出参考色域RGB编码（Part2）、参考输出媒体相对RGB编码（Part3）等基础编码体系，而Part5在此基础上引入HDR/WCG扩展，形成了从SDR到HDR、从常规色域到宽色域的完整编码谱系。-与ITU-RBT.2100的关系：ITU-RBT.2100是HDR电视节目制作和交换的基础性国际建议书，定义了HDR图像的信号参数值。ISO/TS22028-5:2023在传递函数、原色坐标等核心参数上与BT.2100保持高度一致，从而确保静止图像HDR编码与HDR视频编码之间的兼容性和互操作性。-与ISO21496-1的关系：ISO21496-1规定了数码相机HDR捕获和显示元数据，ISO/TS22028-5:2023的元数据定义与其协调配合，有助于实现从采集端到显示端的HDR图像全链路色彩管理。3.3技术方案的特点与优势ISO/TS22028-5:2023所定义的技术方案具有以下显著特点：（1）广泛的色域覆盖：通过采用宽色域原色坐标，标准所定义的编码方案能够表达比传统sRGB更加丰富的色彩，充分释放现代拍摄设备和显示设备在色彩还原方面的潜力。（2）灵活的传递函数选择：标准同时支持PQ和HLG两种主流传递函数。PQ传递函数以绝对亮度为基准，适合HDR母版制作和高端后期处理场景；HLG传递函数具有相对亮度特性，与SDR显示设备兼容性更好，适合广播电视和实时制作场景。这种双轨制设计增强了标准在不同应用场景中的适应性和兼容性。（3）良好的可扩展性和互操作性：标准在参数设计和元数据定义上广泛参考和采用了国际电信联盟（ITU）、国际电工委员会（IEC）等相关国际组织的已有成果，使得基于该标准编码的图像数据能够无缝融入现有的HDR视频工作流程和分发链路。（4）面向静止图像的针对性设计：不同于面向视频流的HDR标准，该标准针对静止图像的特点（如单帧编码、无损编辑需求、打印输出兼容性等）进行了定制化设计，更贴合摄影和静态图像处理行业的实际需求。四、标准的行业应用与影响分析4.1应用场景ISO/TS22028-5:2023所定义的HDR/WCG扩展颜色编码方案在以下主要应用场景中具有广阔的应用前景和发展空间：（1）专业摄影与图像后期制作专业摄影师和图像后期制作人员在拍摄高动态范围场景（如日出日落、逆光人像、高反差建筑等）时，常常受限于传统编码格式无法完整记录亮部和暗部细节。ISO/TS22028-5:2023所定义的编码格式能够忠实保留原始场景的高动态范围信息，为后期处理提供更大的调整空间和更高的画质裕量。（2）数字图像存储与档案保存在文化遗产数字化保护、医学影像存档、卫星遥感影像管理等领域，图像信息的完整性和可追溯性至关重要。HDR/WCG编码能够在存储环节最大程度地保留原始影像的动态范围和色彩信息，避免因格式转换造成的信息损失。（3）电子显示屏与移动设备呈现随着HDR显示技术向手机、平板电脑、笔记本电脑等消费级设备加速渗透，消费者对HDR静止图像的浏览需求日益旺盛。该编码标准为终端显示设备提供了解读HDR/WCG图像的统一技术规范，有助于提升跨设备的视觉呈现一致性。（4）网络图像传输与分享随着高带宽网络的普及和图像压缩技术的进步，HDR图像的在线传输与分享已逐渐成为可能。AVIF、JPEGXL等支持HDR的新一代编码格式正在逐步推广，ISO/TS22028-5:2023为这些格式的HDR/WCG静止图像编码提供了统一的颜色编码基础，有助于加速HDR图像在网络生态中的流通和普及。4.2对产业发展的影响ISO/TS22028-5:2023的发布对相关产业发展产生了深远影响：对图像编辑软件开发商的推动：该标准为HDR图像编辑软件提供了明确的色彩编码规范，促使Adobe、CaptureOne等主流图像处理软件加速对HDR静止图像工作流程的支持和优化。对相机和显示设备制造商的引导：标准明确了面向静止图像的HDR/WCG编码的技术路径，为数码相机、智能手机、HDR显示器等设备的HDR图像采集和呈现功能提供了统一的参考依据。对内容创作者和摄影师的赋能：标准的发布让摄影师和内容创作者能够在统一的色彩编码框架下创作和管理HDR/WCG图像内容，减少了技术壁垒和兼容性顾虑。对标准化体系的完善作用：该标准填补了ISO/TS22028系列在静止图像HDR/WCG编码方面的空白，使ISO在数字成像颜色编码领域的标准体系更加完备，与ITU、IEC等国际组织相关标准形成有效互补。4.3标准废止的原因与后续发展值得注意的是，ISO/TS22028-5:2023的标准状态为"废止"。技术规范（TS）的废止通常源于以下原因：（1）技术迭代与版本更新：随着HDR/WCG技术的快速演进和行业实践的不断积累，原有技术方案可能需要修正、补充或拓展，从而导致标准委员会决定废止原版本并启动修订或替代版本的制定。（2）标准整合与体系优化：当多个相关标准之间存在重叠或重复时，标准化组织可能选择废止某些标准，将其内容整合入其他更为综合的标准之中，以简化标准体系结构。（3）行业反馈与实践检验：标准在实际应用过程中可能暴露出若干技术问题或不足之处，经过行业反馈和实践检验后，标准化组织决定废止原标准，以更为成熟的新版本替代。标准废止是标准化工作动态演进过程中的正常现象，反映了标准体系持续优化和技术持续发展的客观规律。国际标准化组织通常会在废止旧版本的同时启动或已经发布新版本，确保标准体系的连续性和时效性。五、主要参与单位介绍5.1国际标准化组织摄影与制图技术委员会（ISO/TC42）ISO/TS22028-5:2023由国际标准化组织（ISO）下设的摄影与制图技术委员会（ISO/TC42）制定并发布。ISO/TC42是国际标准化组织中专门负责摄影、成像和制图技术领域标准制定的技术委员会，其秘书处由美国国家标准学会（ANSI）承担。ISO/TC42的工作范围涵盖传