HDR動画をSDRに変換する（トーンマッピング完全ガイド）

iPhone や一眼カメラで撮った HDR 動画を、HDR に対応していない画面（SDR）で再生すると、白っぽく色の薄い映像に見えることがあります。HDR は SDR より、明るさと色の幅が広い形式です。その幅を SDR の範囲に収めないまま表示すると、こう見えます。幅を収める変換をトーンマッピングといいます。FFmpeg では zscale フィルタと tonemap フィルタを組み合わせて行います。

HDR と SDR の違い

色空間は表せる色の範囲、転送特性は明るさを信号の値に割り当てるルールです。nit は明るさの単位です。

事前確認 — 動画のHDR情報を確認する

変換の前に、入力ファイルが HDR10 か HLG かを調べます。

ffprobe -v quiet -select_streams v:0 \
  -show_entries stream=color_space,color_transfer,color_primaries,pix_fmt \
  -of default=noprint_wrappers=1 input.mp4

出力例（HDR10）：

pix_fmt=yuv420p10le
color_space=bt2020nc
color_transfer=smpte2084
color_primaries=bt2020

出力例（HLG）：

pix_fmt=yuv420p10le
color_space=bt2020nc
color_transfer=arib-std-b67
color_primaries=bt2020

見分けるのは color_transfer の値です。smpte2084 なら HDR10（PQ）、arib-std-b67 なら HLG です。

基本コマンド — HDR10 → SDR（BT.709）

zscale を使ったトーンマッピング（推奨）

zscale フィルタを使います。zscale は、libzimg というライブラリを組み込んだ FFmpeg でだけ使えます。

ffmpeg -i input_hdr.mp4 \
  -vf "zscale=t=linear:npl=100,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=hable,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p" \
  -c:v libx264 -crf 18 -preset slow \
  -c:a copy \
  output_sdr.mp4

-vf の中では、左から順に次の処理をしています。

1. zscale=t=linear:npl=100：PQ の信号を、明るさに比例した値（リニア）に変換する（npl は基準にする明るさ）
2. format=gbrpf32le：計算の精度を保つため、32bit の浮動小数点（小数を扱える形式）にする
3. zscale=p=bt709：色の範囲（原色の位置）を BT.2020 から BT.709 に変える
4. tonemap=hable：Hable という方式で、明るさの幅を縮める
5. zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv：明るさの割り当て（ガンマ）と色の計算式（matrix）を BT.709 に合わせ、値の範囲を制限レンジ（tv）にする
6. format=yuv420p：8bit の YUV 4:2:0 にする

-c:a copy は、音声を変換せずにそのまま残す指定です。

トーンマッピングアルゴリズムの比較

tonemap= の値を変えると、明るい部分の縮め方（アルゴリズム）が変わります。下の例は -vf の部分だけです。

# Hable（フィルムルック、推奨）
-vf "zscale=t=linear:npl=100,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=hable,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p"

# Reinhard（全体の明るさを保つ）
-vf "zscale=t=linear:npl=100,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=reinhard,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p"

# Mobius（範囲内の色とコントラストを保つ）
-vf "zscale=t=linear:npl=100,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=mobius,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p"

# Clip（単純クリッピング、最速だが白飛びあり）
-vf "zscale=t=linear:npl=100,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=clip,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p"

HLG → SDR 変換

ffmpeg -i input_hlg.mp4 \
  -vf "zscale=t=linear,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=hable,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p" \
  -c:v libx264 -crf 18 -preset slow \
  -c:a copy \
  output_sdr.mp4

HDR10 のコマンドとの違いは、最初の zscale に npl=100 がないことだけです。npl を省くと既定値の 100 が使われるので、npl=100 を付けても結果は同じです。

colorspace フィルタは HDR の変換に使えない

colorspace フィルタは、PQ と HLG の転送特性に対応していません。HDR10 の動画に使うと Unsupported input transfer characteristics 16 (smpte2084) というエラーで止まります。iall=bt2020 で入力を BT.2020 と指定すると動きますが、トーンマッピングはされず、くすんだコントラストの低い映像になります。zscale が使えない場合は、libzimg 入りの FFmpeg を入れ直します。

YouTube アップロード向けの設定

YouTube の推奨エンコード設定は、CRF ではなくビットレートで示されています（SDR の 1080p なら、24〜30fps で 8 Mbps、48〜60fps で 12 Mbps）。下の例は CRF 18 で書き出します。

ffmpeg -i input_hdr.mp4 \
  -vf "zscale=t=linear:npl=100,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=hable,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p" \
  -c:v libx264 -crf 18 -preset slow \
  -pix_fmt yuv420p \
  -color_primaries bt709 \
  -color_trc bt709 \
  -colorspace bt709 \
  -c:a aac -b:a 256k \
  output_youtube_sdr.mp4

出力には BT.709 であることを示す情報（タグ）が記録され、プレーヤーが色を正しく扱えます。このタグは zscale が変換したときに付きます。-color_primaries・-color_trc・-colorspace の3つも同じ値を指定していますが、FFmpeg 8.1 では、この3つを外しても出力ファイルはまったく同じでした。

一括変換スクリプト（フォルダ内のHDR動画をすべてSDRに変換）

フォルダ内の .mp4 を順に変換し、sdr_元のファイル名 で保存します。HDR ではない動画を通すと、色の情報がない場合は zscale がエラーになって中身が空のファイルが残り、BT.709 の情報がある場合は暗く変換されてしまいます。そのため、ffprobe で color_transfer を調べ、HDR10（smpte2084）と HLG（arib-std-b67）以外は飛ばします。bash で、動画のあるフォルダに移動してから実行します。

#!/bin/bash
for f in *.mp4; do
  # HDR10（smpte2084）と HLG（arib-std-b67）以外は飛ばす
  if ! ffprobe -v error -select_streams v:0 -show_entries stream=color_transfer \
      -of default=noprint_wrappers=1:nokey=1 "$f" | grep -qE 'smpte2084|arib-std-b67'; then
    echo "skip: $f"
    continue
  fi
  ffmpeg -i "$f" \
    -vf "zscale=t=linear:npl=100,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=hable,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p" \
    -c:v libx264 -crf 18 -preset slow \
    -pix_fmt yuv420p \
    -color_primaries bt709 -color_trc bt709 -colorspace bt709 \
    -c:a copy \
    "sdr_${f}"
done

トラブルシューティング

zscale が見つからない

No such filter: 'zscale'

使っている FFmpeg に libzimg が組み込まれていないと、このエラーが出ます。libzimg 入りの FFmpeg を入れ直します。

# macOS（Homebrew の ffmpeg には zimg が入っていないため、ffmpeg-full を入れる）
brew install ffmpeg-full  # keg-only なので、brew info ffmpeg-full の案内どおりに PATH に追加する

# Ubuntu
sudo apt install ffmpeg  # 最新版を確認

no path between colorspaces で止まる

入力の色の情報（タグ）が unknown になっていて、zscale が何から変換すればよいか分からない状態です。code 3074: no path between colorspaces というエラーで止まり、中身が空の出力ファイルが残ります。ffprobe で color_transfer・color_primaries・color_space を確認してください。color_transfer だけが unknown なら、最初の zscale で入力の転送特性を tin で指定します。HDR10 なら tin=smpte2084、HLG なら tin=arib-std-b67 です（例: zscale=tin=smpte2084:t=linear:npl=100）。t は出力側の指定なので、ここには使いません。color_primaries や color_space も unknown のときは、tin だけでは足りません。フィルタの先頭に setparams を置いて、3つとも指定します（例: setparams=color_primaries=bt2020:color_trc=smpte2084:colorspace=bt2020nc,zscale=t=linear:npl=100,...。HLG なら color_trc=arib-std-b67）。color_transfer の値が間違っているときはエラーにならず、明るさがおかしくなります。これも tin で直せます。

映像が暗すぎる / 白飛びしている

トーンマッピングのアルゴリズムを変えてみます。暗すぎる場合は、npl の値を下げる（例: npl=50）か、reinhard を試します。npl を上げると暗くなるので、白飛びしている場合は npl を上げます（例: npl=203）。

# npl値を下げてより明るいSDRに
-vf "zscale=t=linear:npl=50,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=hable,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p"

出力が 10bit・4:4:4 になる

フィルタの最後に format=yuv420p を付けないと、エラーにはならず、10bit・4:4:4 の形式（yuv444p10le）が選ばれます。libx264 はそのまま High 4:4:4 Predictive プロファイルでエンコードしますが、QuickTime など多くのプレーヤーは 4:2:0 の H.264 しか再生できません。フィルタの最後には必ず format=yuv420p を付けます。

関連記事

• 動画フォーマットを変換する
• 色補正（brightness/contrast/saturation）
• YouTube投稿用の最適エンコード設定
• 2パスエンコード

よくある質問

HDR → SDR の最もシンプルなコマンドは？

ffmpeg -i hdr.mp4 -vf "zscale=t=linear:npl=100,format=gbrpf32le,zscale=p=bt709,tonemap=hable,zscale=t=bt709:m=bt709:r=tv,format=yuv420p" -c:v libx264 -crf 18 sdr.mp4

zscale=transfer=linear,tonemap=hable,zscale=transfer=bt709,format=yuv420p のように短くすると、色域（primaries）と色の計算式（matrix）が BT.2020 のまま残ります。

SDR 出力が色褪せて見える

トーンマッピングされていない（colorspace フィルタで変換した場合など）か、色域が BT.2020 のまま残っている（zscale=p=bt709 がない）と、色褪せて見えます。あわせて、入力の転送特性（transfer）が正しく検出されているかを確認します。tonemap の peak でピークの明るさを指定する場合は、最初の zscale の npl の明るさを 1 とした値で書きます。npl=100 なら、1000 nit の素材は peak=10 です（npl=50 なら peak=20）。peak=1000 と書くと暗くなります。

hable, mobius, reinhard、どの tonemap？

hable は暗い部分と明るい部分の細部を残しますが、全体がやや暗くなります。mobius は範囲内の色とコントラストをできるだけ保ちます。reinhard は全体の明るさを保ちますが、細部が平らになり、色の正確さも下がります。まず hable を試し、色の正確さを優先したいときは mobius に切り替えます。

HDR → SDR に GPU は要る？

要りません。zscale と tonemap は CPU で動きます。GPU で処理するフィルタには tonemap_opencl（OpenCL）と libplacebo（Vulkan）があり、gyan.dev の full ビルドなどに入っています。

tonemap でファイルサイズは変わる？

変わることはありますが、大きくなるか小さくなるかは映像によって違います。ファイルを小さくしたいときは、CRF の値を 1〜2 上げます。