ISO 22028-5-2026 摄影和印刷技术-数字图像存储、处理和交换的扩展颜色编码-第5部分：静态图像的高动态范围和宽色域编码（HDRWCG） 标准立项发展报告

ISO22028-5-2026摄影和印刷技术——数字图像存储、处理和交换的扩展颜色编码——第5部分：静态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)摘要随着高动态范围（HDR）显示技术的快速普及与数字成像设备的持续迭代，传统基于SDR（标准动态范围）和sRGB/Rec.709色域的图像编码体系已无法满足高亮场景、深暗区域及高饱和色彩内容的精准记录与还原需求。为统一静态图像在拍摄、编辑、存储及跨设备交换中的色彩信息表达，ISO/TC42（摄影）技术委员会制定了ISO22028-5:2026《摄影和印刷技术——数字图像存储、处理和交换的扩展颜色编码——第5部分：静态图像的高动态范围和宽色域编码（HDR/WCG）》。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术框架、关键参数及行业应用路径。标准定义了基于场景和基于输出的两种参考编码体系，规定了与CIEXYZ及ICCPCS的转换矩阵、传递函数（PQ/HLG）适配策略及元数据要求，填补了国际标准体系中静态HDR/WCG图像编码的空白。该标准的发布将为数字摄影、移动影像、云存储、专业印刷及人工智能图像处理提供统一的色彩互操作基础，对推动视觉内容生态的升级具有重要战略意义。报告同时介绍了主要起草单位中国计量科学研究院在标准验证与溯源体系构建中的技术贡献，并对标准未来在8K超高清、沉浸式显示及计算摄影等领域的深化应用作出展望。关键词：高动态范围；宽色域；颜色编码；ISO22028-5；静态图像；色彩管理；PQ传递函数；HDR/WCGKeywords:HighDynamicRange;WideColourGamut;ColourEncoding;ISO22028-5;StillImages;ColourManagement;PQTransferFunction;HDR/WCG一、标准立项背景与行业需求分析1.1技术演进驱动编码标准升级数字成像技术在过去二十年间经历了从800万像素到一亿像素的跨越式发展，然而像素数量的增长并未完全解决画质提升的核心问题——亮度层次与色彩表达的准确性。传统图像编码体系建立在标准动态范围（SDR）基础上，其亮度量化范围通常限于0.1至100cd/m²，色域边界以sRGB或Rec.709为参考。这一体系在设计之初受限于CRT显示器的物理特性，无法覆盖真实场景中超过10个数量级的亮度范围以及人眼可感知的高饱和色域。近年来，HDR显示技术的商业化进程显著加速。消费级HDR电视的峰值亮度已从最初的1000nit提升至4000nit甚至更高，移动设备屏幕亮度同样突破了2000nit大关。与此同时，相机传感器动态范围从早期的8档扩展至15档以上，RAW格式文件能够捕获的真实场景亮度信息远超传统编码所能承载的范围。在这种“前端采集能力过剩、后端编码标准滞后”的矛盾下，制定专门面向静态图像HDR/WCG的编码标准成为行业迫切需求。1.2静态图像HDR标准缺位动态图像领域，ITU-RBT.2100标准已为HDR视频定义了基于PQ（感知量化）和HLG（混合对数伽马）的传递函数，并配套了BT.2020宽色域规范。然而，静态图像领域的情形截然不同：现有主流静态图像格式（如JPEG、PNG）仍以8bit精度和sRGB色域为基础；虽然JPEGXT、AVIF、JPEGXL等新格式支持更高位深和广色域，但缺乏统一的颜色编码参考标准，导致不同软件和硬件厂商在HDR/WCG静态图像的色彩换算上各自为政，互操作性堪忧。消费者面临的实际问题包括：在HDR显示器上观看使用相机“HDR模式”拍摄的照片时，色彩饱和度异常或亮度层次损失；将HDR照片从移动设备传输至不同品牌的智能电视时，出现明显的色彩偏移；专业摄影师输出HDR作品至打印介质时，缺乏由场景亮度到印刷密度的标准化映射依据。这些问题的根源在于缺少一个权威的静态图像HDR/WCG颜色编码国际标准。1.3政策与产业生态推动中国在《超高清视频产业发展行动计划（2019-2022年）》中明确提出“推动HDR、广色域技术在大尺寸显示设备上的普及”；2023年工信部等七部门联合印发的《关于加快推进视听电子产业高质量发展的指导意见》再次强调加快HDR等关键技术的标准制定与产业化应用。国际层面，InternationalColorConsortium（ICC）在iccMAX色彩管理架构中已预留了HDR色彩空间的接口，但在转换矩阵与元数据规范方面尚未与静态图像编码标准形成闭环。ISO22028-5:2026正是在这一政策与产业交汇的节点上应运而生。二、标准技术内容与核心框架2.1标准定位与适用范围ISO22028-5:2026是ISO22028系列标准的第五部分。该系列标准的第一部分（ISO22028-1）定义了数字图像存储与交换的扩展颜色编码框架，确立了参考图像输出媒体（RIMM）和参考图像场景（ROMM）等关键概念。第2至第4部分分别针对不同的色彩空间需求作出了规范。本次发布的第5部分专门聚焦于静态图像的HDR/WCG编码，将亮度处理能力从SDR的0.1~100cd/m²扩展至最高10000cd/m²，色域覆盖范围从Rec.709扩展至BeyondBT.2020，为未来显示技术进步预留了充分空间。该标准适用于以下对象：数字摄影设备（含手机、单反、无反相机）的RAW格式开发与直出JPEG/HDR格式；图像编辑软件的颜色引擎架构；静止图像压缩编码格式（如JPEGXL、AVIF、HEIF）的色彩映射实施；显示器、投影仪、打印机等输出设备的色彩管理模块；以及基于云的图像存储、共享与处理服务。2.2编码体系与色彩转换标准的核心技术架构包含两大参考编码体系：基于场景的编码体系（Scene-referredEncoding）：该体系与拍摄端的场景亮度线性或非线性信号相关联，使用参考场景色彩空间，可完整保留从光源高光到阴影细节的全部动态范围信息。在这一编码方式下，图像数据尚未针对特定显示设备进行渲染，保留了最大程度的后期处理自由度。标准规定了从场景辐射亮度到编码值的数学映射关系，采用浮点或高位整数进行数据表示，以避免量化误差导致暗部轮廓化或高光溢出。基于输出的编码体系（Output-referredEncoding）：该体系面向显示与交换场景，以具体显示设备的特性为参考依据，通过色调映射操作将场景动态范围压缩至显示器可呈现的范围。此编码方式与当前HDR视频标准（如DolbyVision、HDR10+）的兼容性更高。标准明确了输出编码与PQ传递函数的精确数值关系（包括分段线性近似及LUT可选实现方式），规定了与CIEXYZ三刺激值的转换矩阵系数，以及与ICCProfile色彩管理框架的对接路径。两个体系的并行使该标准既能满足专业影像制作流程中RAW后期处理的需求，也能适应消费级HDR照片即时分享的需求。标准还定义了这两种编码体系之间的转换规范，确保图像数据在不同工作流之间迁移时色貌信息得以精确保留。2.3传递函数与色域边界在传递函数的选择上，标准参考了ITU-RBT.2100中定义的感知量化（PQ）函数。PQ函数的显著优势在于其基于Barten模型的对比度敏感度特性，能够将数字编码值均匀映射至人眼的视觉感知差异，从而在12bit位深条件下实现无可见亮度量化伪影。同时，标准充分考虑了与HLG（混合对数伽马）格式的兼容性，为广播电视系统拍摄的HDR静态画面提供了可选的转换路径。在色域边界方面，标准规定的WCG参考色域以BT.2020为主基准，同时定义了超出BT.2020边界之外的扩展色域编码范围，为未来激光显示、量子点显示等新兴技术可能实现的更宽色域预留了编码空间。对于超出参考色域边界的像素值，标准推荐采用浮点编码或具有足够容限的整数编码进行保存，防止高饱和色彩信息在编码阶段即发生不可逆的裁切。2.4元数据要求与互操作性元数据的标准化是确保HDR/WCG图像在不同设备间正确还原的关键。标准规定了以下核心元数据的记录格式与语义：色彩编码体系标识（场景参考或输出参考）；峰值亮度参考值（MaxCLL）；最大帧平均亮度水平（MaxFALL）；色彩原色坐标及白点坐标；传递函数类型标识。上述元数据可嵌入HEIF、JPEGXL及PNG等文件容器格式中，亦可通过ICCProfile中的专用标签实现传递。2.5主要技术指标|技术维度|传统SDR体系|ISO22028-5HDR/WCG标准||---------|------------|----------------------||亮度范围|0.1~100cd/m²|0.0005~10000cd/m²||动态范围（数量级）|3|7.3||位深|8bit|10/12/16bit（浮点可选）||参考色域|sRGB/Rec.709|BT.2020（可扩展）||传递函数|sRGB传递函数|PQ函数（兼容HLG）||编码方向|仅输出参考|场景参考+输出参考双轨|三、标准制定过程与参与单位3.1标准制定时间线ISO22028-5的制定过程经历了严谨的国际协作流程：2019年由ISO/TC42（摄影）技术委员会在德国柏林举行的工作组会议上正式提出新工作项目提案（NWIP）；2020至2021年间，各成员国围绕传递函数选择、编码范围界定、兼容性策略等核心问题展开多轮意见征询与技术辩论；2022年形成委员会草案（CD），并在全球范围内开展了广泛的验证性测试；2024年进入国际标准草案（DIS）阶段，完成了各成员国投票；2025年通过最终国际标准草案（FDIS）审查；最终于2026年正式发布。3.2主要起草单位：中国计量科学研究院在ISO22028-5:2026的制定过程中，中国计量科学研究院（以下简称“中国计量院”）作为ISO/TC42国内技术对口单位的核心支撑机构，发挥了不可替代的关键作用。中国计量科学研究院成立于1955年，是国家最高的计量科学研究中心和国家级法定计量技术机构，直属国家市场监督管理总局。作为国家颜色与视觉科学领域的重要研究基地，中国计量院建有“国家质量监督检验检疫总局光度与颜色计量重点实验室”，长期致力于色度学、光度学、图像与显示计量等方向的科学研究与技术规范制定。在本标准制定过程中，中国计量院承担了以下关键技术工作：第一，主导了基于中国显示产业发展现状的场景编码适应性研究。针对中国HDR显示面板产业规模全球领先但色彩管理系统标准话语权相对薄弱的现状，中国计量院联合国内头部显示企业开展了一系列针对PQ函数在典型国产显示面板上的色彩还原精度测试，将测试结果转化为标准制定中的关键输入数据。第二，提出了多光源环境下HDR/WCG图像视觉评价的实验方案。为解决标准中不同传递函数选择争议，中国计量院设计并实施了多轮主观视觉实验，实验覆盖暗室、普通办公室照明及户外高环境光等三类典型观看条件，为最终确定PQ函数为首选传递函数提供了有力的实验心理学证据。第三，负责了HDR/WCG数字图像计量溯源体系的规划。中国计量院基于自身在光谱辐亮度测量领域的国家基准能力，建立了可溯源至SI单位制的HDR图像亮度与色度校准装置，保证了依据本标准编码的图像数据在国际范围内具有一致的计量溯源性。该项工作为后续建立“HDR/WCG图像质量计量评价体系”奠定了坚实的基础。四、标准应用前景与行业影响4.1影像消费电子的升级引擎ISO22028-5:2026的发布将直接推动智能手机、数码相机、平板电脑等终端设备的色彩管理系统升级。未来的移动设备在调用相机拍摄HDR照片后，可依据标准化的色彩编码空间将数据传输至云端或大屏显示终端，用户无需关心中间环节的技术差异即可获得色彩一致的视觉体验。对于手机厂商而言，遵循统一标准意味着可以减少在色彩管理适配上的碎片化投入，将更多精力投入到影像算法创新上。4.2专业影像制作流程的标准化革命在电影、广告、高端摄影等专业领域，静态图像HDR标准化是长期悬而未决的痛点。当前行业内通行的做法是各影视制作公司自建HDR静态图像工作流，使用内部LUT或自定义色彩管理脚本进行转换，不但效率低下，还容易在素材交换时产生色偏。ISO22028-5:2026提供了从摄影棚拍摄、后期调色、母版制作到影院海报输出的全链路色彩规范，有望成为行业内的“通用色彩语言”。制作团队可在不同软件（如DaVinciResolve、AdobePhotoshop、CaptureOne）之间无损交换含HDR信息的静态图像，显著提高协同工作效率。4.3印刷与包装行业的映射优化当前印刷工艺的动态范围仅为约100:1（不含金属墨和荧光墨），远低于HDR图像的亮度范围。标准中基于输出的编码体系为实现HDR到印刷品的最优映射提供了数值基础。通过将HDR图像编码值与印刷设备ICCProfile精确关联，可实现高光层次和暗部细节在印刷品上的最大程度保留。对高端画册、艺术微喷、包装设计等应用场景而言，这一能力意味着最终产品的视觉表现力将获得质的飞跃。4.4人工智能与计算机视觉的基础设施价值人工智能图像处理模型的训练和推理高度依赖训练数据的编码方式。当前公开数据集的图像大多基于SDR/